SISTEMUL COMPLEMENT

Definitia si functiile sistemului complement

Complementul este un sistem multienzimatic format din aproximativ 20 de componente, care participa la RIU. El are rol de mecanism efector auxiliar, facand legatura dintre apararea nespecifica (inflamatia) si apararea specifica (imuna).

Sistemul complement are functii in inflamatie si in RI :

prin anafilatoxine (C3a si C5a) are efect intens proflogistic : stimuleaza degranularea mastocitelor si bazofilelor, cu eliberarea histaminei si au efect intens chemotactic asupra PMN

prin C3b, produs permanent pe calea alternativa, realizeaza opsonizarea, adica recunoasterea imunologic nespecifica a unor structuri non-self.

este sistem efector, adica participa la distrugerea si eliminarea Ag, in 2 moduri :

- ajuta fagocitoza - pentru Ag solubile.

- produce liza osmotica - pentru Ag corpusculate : hematii, trombocite, bacterii.

In realitate functiile de recunoastere nespecifica si de liza osmotica a Ag corpusculate actioneaza succesiv.

Fagocitoza complexelor imune

In cadrul RIU se formeaza Ac care se combina cu Ag solubile si formeaza complexe imune. Complexele trebuie eliminate din organism prin fagocitoza, de catre MF si neutrofile. Fiziologic complexele imune se produc cu exces de Ac si formeaza retele. In ochiurile lor se prinde C3b, produs continuu pe calea alterna a C. Fixarea covalenta a moleculelor C3b impiedica legarea fragmentelor Fc ale Ig si formarea unor agregate mari si insolubile. Complexele imune formate au dimensiuni relativ mici.

daca complexele imune sunt in tesuturi, ele sunt captate de MF care au receptori CR1 pentru C3b.

daca complexele imune sunt in circulatie, ele sunt captate de hematii, care au pe suprafata receptori CR1. Acestea transporta complexele imune pana la la MF din splina si ganglionii limfatici, care le fagociteaza.

Liza osmotica a Ag corpusculate

Ac specifici (IgG sau IgM) opsonizeaza Ag corpusculate, de exemplu bacterii.

Atasarea Ac nu are efect de distrugere a bacteriei. Distrugerea se produce prin actiunea complementului.

Dupa recunoasterea Ag, in molecula de Ac (IgG sau IgM) apar modificari conformationale. Se exteriorizeaza situsul activator pentru complement de pe fragmentul Fc (CH2 sau CH3), care activeaza calea clasica a complementului.

Prin activarea caii clasice se formeaza complexul enzimatic MAC (membranary attack complex), tubuliform. El se depune pe suprafata Ag corpusculate si perforeaza membrana. Ag se hiperhidrateaza (intra apa si Na) si este distrus prin liza osmotica.

De fapt sistemul complement participa la prima si la ultima etapa a RIU fata de Ag corpusculate :

prima etapa a recunoasterii Ag este opsonizarea membranelor non-self, prin depozitarea pe suprafata a componentei C3b formata continuu pe calea alterna.

bacteriile opsonizate sunt captate de APC, care coopereaza cu LTH. In final LB se activeaza si se transforma in plasmocite care produc Ac specifici. Ac se fixeaza pe membranele non-self si activeaza complementul pe calea clasica, cu formarea MAC si perforarea membranelor bacteriene.

Calea alterna actioneaza in prima etapa a RIU (opsonizarea), favorizand captarea Ag de catre MF. Calea clasica actioneaza in ultima etapa : distrugerea Ag corpusculat prin liza osmotica.

Caracterele sistemului complement

Cele mai importante caractere de functionare a sistemului complement sunt :

sistemul complement functioneaza pe principiul cascadei : in mediile lichide fiecare factor al complementului este sub forma de enzima inactiva (proenzima sau zimogen). Cand zimogenul se activeaza, enzima activa actioneaza pe alt zimogen, etc. Activarea merge in paralel cu amplificarea procesului. O molecula de C1 activata duce la activarea a mii de molecule C3.

zimogenul se activeaza prin procese de proteoliza limitata. Zimogenul se desface in 2 fragmente : mic (a) si mare (b).

reactiile sistemului complement se desfasoara pe membrana celulei tinta : frag-mentul mic "a" ramane in faza fluida, dar fragmentele "b" nou formate se depoziteaza pe membrana non-self. Prin depuneri succesive pe suprafata membranei se formeaza complexe enzimatice macromoleculare.

Schema de activare a cascadei complementului

Evenimentul central al activarii cascadei complementului este conversia componentei C3 in fragmentele C3a si C3b. Conversia se face prin proteoliza limitata sub actiunea enzimei C3-convertaza. Aceasta poate fi sintetizata pe calea alterna sau pe calea clasica. Ea are structuri diferite pe cele 2 cai.

Pe ambele cai, C3b activeaza factorii din secventa terminala : C5b, C6, C7, C8, C9. Se formeaza un complex multienzimatic numit MAC (complexul de atac al membranei), cu structura tubulara, care perforeaza membrana Ag corpusculat.

Calea clasica functioneaza intermitent, numai atunci cand in mediul intern apar complexe imune membranare, adica Ac atasati de membrana Ag corpusculate.

Calea alterna functioneaza permanent, la un nivel bazal scazut. Ea produce continuu mici cantitati de C3b. Daca in mediul intern apar Ag corpusculate (bacterii, virusi), se declanseaza ansa de amplificare a cascadei complementului pe calea alterna si se ajunge tot la complexul MAC.

Factorii din calea clasica a C

C1

C1 actioneaza doar pe calea clasica. El este un complex trimolecular format din C1q, C1r si C1s. Activarea C1q,r,s se face dupa ce Ig au recunoscut Ag membranare.

C1q este unitatea de recunoastere pentru complexele imune. Ea este formata din 6 lanturi identice, care l capatul C-terminal au o forma globulara si se deschid ca un buchet in spatiu. Intre ramurile buchetului sunt asezate : C1-inh, un factor care impiedica activarea spontana a C1r si C1s, precum si complexul C1r-C1s. Dupa legarea de Ig, C1q elimina C1-inh si activeaza C1r.

C1r este o serinesteraza. Ea activeaza C1s.

C1s este o serinesteraza. Ea cliveaza 2 factori ai cascadei complementului, in ordine C4 si C2.

C2

C2 actioneaza doar pe calea clasica si are 1 lant peptidic. ub actiunea C1s, C2 se desface in C2a si C2b.

C2a ramane solubila si are efecte proinflamatorii.

C2b se leaga de membrana celulei tinta indirect, prin C4b.

C3

C3 este componenta centrala din sistemul complement. Ea este activata de C3-convertazele din calea clasica si alterna. intre toate componentele, C3 se gaseste in concentratiile serice cele mai mari (1 mg/ml).

C3 este un heterodimer din 2 lanturi : alfa (mai mare) si beta (mai mic), fixate prin legaturi disulfurice. Lantul alfa are un mic buzunar hidrofob in care este relativ internalizata o grupare tiol-esterica, electronofila, care se leaga de membranele celulare.

C3 convertaza scindeaza lantul alfa in 2 fragmente inegale :

fragmentul mai mic, dinspre capatul N-terminal, devine C3a sau anafilatoxina. C3a ramane in faza lichida si are actiuni proinflamatorii : vasodilatatie, cresterea permeabilitatii, chemotactism. Actiunile se exercita direct si prin activarea mastocitelor si bazofilelor.

fragmentul mare din lantul alfa ramane cu lantul beta si formeaza componenta C3b, care are tendinta permanenta de atasare la membranele celulare sau la complexele imune. In C3b se exteriorizeaza gruparea tiol-esterica. Ea este electronofila si se leaga cu gruparile -OH si -NH2 de pe membranele celulare. Astfel se produce recunoasterea imunologic nespecifica a Ag corpusculate si opsonizarea lor. Depozitarea C3b pe suprafata Ag corpusculate este esentiala pentru functia ambelor cai ale complementului, clasica si alterna.

Depozitarea C3b pe membrane se poate face in 2 moduri :

daca C3b se depoziteaza intr-un strat, se produce opsonizarea, care favorizeaza fagocitoza Ag corpusculat de catre celulele cu receptori CR (MF, neutrofil).

daca C3b se depune in complex cu C3-convertaza, se produce un complex trimolecular C4b2b3b care reprezinta C5-convertaza, care mai departe activeaza MAC.

Gruparea tiol-esterica este importanta si pentru functionarea caii alterne. Gruparea este incomplet internalizata si poate fi disociata lent de moleculele de apa. Cand gruparea tiol esterica se disociaza, pe lantul alfa se exteriorizeaza un situs combinativ care fixeaza factorul B al caii alternative a complementului. Complexul C3 hidratat-B activeaza in continuare calea alternativa, pana la producerea de molecule C3b sau pana la generarea MAC. Calea alternativa a complementului functioneaza permanent, la un nivel bazal scazut.

C4

C4 se activeaza doar pe calea clasica, prin actiunea C1s, care desface C4 in 2 fragmente :

C4a este mai mic, ramane in faza lichida si are efecte proinflamatorii.

C4b este mai mare, se leaga de membrana celulei tinta printr-o grupare tiol-esterica. Ea se leaga de gruparile -OH, -NH2 de pe membrana celulei tinta.

C5

Sub actiunea C5-convertazei se produce clivarea C5 in 2 fragmente :

C5a cu rol proinflamator (anafilatoxina)

C5b care face parte din MAC

C6, C7

C6 si C7 sunt beta2 globuline formate din 1 lant. C7 are functie de detergent, legandu-se de fosfolipidele membranare.

C8

C8 este o gama-globulina formata din 3 lanturi, cu functie de polimeraza a C9.

C9

Structura C9 seamana cu cea a perforinelor din granulatiile LTC. In stare inactiva C9 circula sub forma unor molecule hidrofile. Sub actiunea C8 acestea se leaga intre ele prin punti de Ca, cate 3-12 molecule. Moleculele C9 devin amfipatice, adica au regiuni hidrofile si hidrofobe. Ele C9 formeaza structuri tubuliforme care perforeaza membrana celulei tinta si produc liza osmotica a celulei.

MAC este format din C5b, C6, C7, C8 si C9, dar componenta activa este C9.

Activarea cascadei complementului pe calea clasica

Activarea cascadei complementului are  3 etape importante :

generarea C3 convertazei

generarea C5 convertazei

generarea MAC

Generarea C3 convertazei

Calea clasica a complementului se declanseaza in prezenta complexelor imune pe diverse membrane ale Ag corpusculate.

Cei mai puternici activatori ai caii clasice sunt in ordine : IgM / IgG 3 / IgG 1. IgG 2 si IgG 4 sunt slab activatoare ale complementului.

Mecanism :

IgG fac recunoastere Ag-specifica prin Fab. In moleculele de Ig se produc modificari conformationale care se transmit la Fc, unde se exteriorizeaza secventa de aa activatoare a complementului.

Secventa activatoare este recunoscuta de C1q, care se leaga prin portiunea globuloasa. De C1q se leaga C1r care activeaza C1s.

C1s cliveaza 2 componente, in ordine :

- C4 in C4a si C4b,

- C2 in C2a si C2b.

C4a si C2a raman in faza fluida, au efect proflogistic slab.

C4b se depoziteaza pe membrana celulara langa complexele imune. El se leaga de membrana prin gruparea tiol esterica.

C2b se leaga de C4b fixat pe membrana. Se formeaza complexul C4bC2b, care este C3-convertaza caii clasice. In aceasta, C2b este enzima iar C4b este cofactor.

Generarea C5 convertazei

C3 convertaza (de fapt C2b) cliveaza C3 in C3a si C3b. Se desprinde fragmentul mic C3a (anafilatoxina) care ramane solubil si are efecte proflogistice : vasodila-tatie, cresterea permeabilitatii capilare, efecte chemotactice.

C3b se leaga de membrane prin gruparea tiol-esterica, langa complexul C4b2b.

Se formeaza complexul C4b2b3b, care este C5-convertaza caii clasice. Partea enzimatica este C3b.

C3b actioneaza pe C5 si il descompune in C5a si C5b.

C5a ramane solubila. Ea este o anafilatoxina cu aceleasi efecte ca C3a, dar mai puternica.

C5b contribuie la formarea MAC.

Generarea MAC

C5b se combina in mediile lichide extracelulare cu C6 si C7. Se formeaza un complex trimolecular puternic chemoatractant pentru fagocite.

C7 are actiune de detergent, care fixeaza complexul C5b67 de membrana celulei tinta.

C7 activeaza C8, care se fixeaza de membrana si devine polimeraza.

C8 polimerizeaza moleculele C9, care se organizeaza in structuri tubulare si perforeaza membrana celulara, producand liza osmotica a Ag corpusculat.

Cascada complementului se declanseaza pe calea clasica prin activarea IgG sau IgM. Acesti Ac sunt denumiti citotoxici pentru ca au citotoxicitate, adica lizeaza celula de care s-au fixat prin activarea cascadei complementului pe calea clasica.