Monografia Sistema De Complemento

INTRODUCCIÓN

Ya antes del fin del siglo XIX Ehrlich había usado el término "complemento" para designar la actividad del suero que podía complementar la capacidad de los anticuerpos específicos de lisar bacterias. Pero es Jules Bordet quien descubre (1895) este componente, caracterizado frente a los anticuerpos por su termolabilidad. En 1907 Ferrata comienza a caracterizar algunos de sus componentes recurriendo a métodos de diálisis. Por motivos meramente cronológicos, los componentes iban recibiendo denominaciones a base de números tras la letra "C" conforme se iban descubriendo. Por esta razón, su orden de actuación no guarda en general relación con su nomenclatura.

DEFINICIONES Y CONCEPTOS INTRODUCTORIOS

Se define el complemento como un sistema funcional de unas 30 proteínas del suero, que interaccionan entre sí de modo regulado formando una cascada enzimática, permitiendo una amplificación de la respuesta humoral. La activación y fijación del complemento a microorganismos constituye un importantísimo mecanismo efector del sistema inmune, facilitando la eliminación del antígeno y generando una respuesta inflamatoria.

La mayoría de los componentes del complemento se sintetizan en el hígado (excepto C1q, D y P). El C1q lo sintetizan células epiteliales y el factor D el adipocito.

Existen varios receptores específicos para distintos componentes activados del complemento, y que se localizan en distintas poblaciones de leucocitos.

Las consecuencias de la activación y fijación del complemento incluyen:

 Lisis del microorganismo o célula diana

 Opsonización, con la consiguiente mejora de la fagocitosis y destrucción

 Los productos difusibles del complemento activado provocan un incremento de la quimiotaxis sobre los fagocitos y funcionan como anafilotoxinas en el control de la respuesta inflamatoria

 Amplificación de la respuesta humoral específica

 Eliminación de los inmunocomplejos

Hasta hace muy poco se hablaba de dos rutas de activación del complemento (la clásica y la alternativa), pero recientemente se ha descubierto una tercera vía, denominada vía de las lectinas.

 La vía clásica

Conecta con el sistema inmune adaptativo por medio de su interacción con inmunocomplejos.

 La vía de las lectinas

Es una especie de variante de la ruta clásica, pero que se inicia sin necesidad de anticuerpos, y por lo tanto pertenece al sistema de inmunidad natural.

 La vía alternativa

Conecta con el sistema de inmunidad natural o inespecífica, interaccionando directamente con la superficie del microorganismo.

Las tres rutas comparten las últimas fases, consistentes en el ensamblaje, sobre la superficie del microorganismo, del denominado complejo de ataque a la membrana.

Los componentes de las primeras fases de las rutas clásica y alternativa son diferentes, pero su comparación muestra sus semejanzas estructurales y funcionales. También existen semejanzas entre las proteínas C1 de la ruta clásica y las proteínas recién descubiertas de la ruta de las lectinas.

ACTIVACIÓN DEL COMPLEMENTO

En la activación del complemento, el punto central es la formación de una C3-convertasa, capaz de convertir catalíticamente el componente C3 en C3b y C3a.

 en la ruta clásica (y de las lectinas) la C3-convertasa es el complejo activo C4b2a;

 en la ruta alternativa, la C3-convertasa es el complejo activo C3bBb.

Ambas producen grandes cantidades de C3b, que se unen a la superficie del microorganismo, lo cual a sus vez constituye un "foco" para seguir produciendo e insertando más moléculas de C3b (cascada de amplificación).

Por otro lado, cuando a cada una de las C3-convertasas anteriores se le adjunta una molécula de C3b, se convierte en la correspondiente C5-convertasa, capaz de catalizar el primer paso de la cascada que conducirá al ensamblaje del complejo de ataque a la membrana.

A continuación trataremos por separado la activación en las tres rutas, para ulteriormente pasar a la descripción de la porción común del ensamblaje del complejo de ataque a la membrana.

ACTIVACIÓN DE LA RUTA CLÁSICA

1. Activación del complejo C1

La activación de la ruta clásica comienza por la unión del complejo C1 a anticuerpos unidos a antígenos (inmunocomplejos).

El C1 es un complejo formado por 5 proteínas y estabilizado por iones Ca2+. Consta de una molécula de C1q, dos de C1r y otras dos de C1s.

 C1q: se puede considerar formado por tres copias de una unidad fundamental. Cada unidad tiene forma de "Y", y está a su vez constituida por dos grupos de tres cadenas cada uno que forman entre sí una triple hélice. El extremo carboxi-terminal tiene configuración globular, y es el sitio de unión a la porción Fc de la inmunoglobulina. El componente C1q completo tiene forma de ramillete, con 18 cadenas polipeptídicas (resultado de 3 unidades a base de 2 "ramas" con 3 cadenas cada una), y con 6

 Las dos unidades de C1r y las dos de C1s se disponen descansando sobre los brazos de C1q. Los dominios catalíticos de C1r se sitúan hacia el centro.

Uno de los aspectos fundamentales de C1q es su capacidad de unirse a Fc de inmunoglobulinas, siempre que éstas ya estén formando parte de inmunocomplejos. Veamos esto con más detalle:

 se puede unir a dos o más IgG a través de sus respectivos dominios Cg 2; en esta unión simultánea colabora el hecho de que las distintas moléculas de IgG forman parte de un mismo inmunocomplejo (están unidas a la misma molécula de antígeno).

 se puede unir a dos o más dominios Cm 3 de distintas subunidades de la misma molécula pentamérica de IgM. En esta unión interviene un cambio conformacional previo de la IgM: la IgM pentamérica libre es plana, pero al unirse al antígeno adopta una configuración "en grapa" (los brazos Fab forman ángulos con las porciones Fc), y es entonces cuando el C1q puede unirse a distintos monómeros del mismo pentámero de IgM.

La unión de varios dominios globulares de un mismo complejo C1 parece que induce en éste un cambio conformacional, que supone la activación de una molécula de C1r por autocatálisis; a su vez, esta C1r activada activa a la otra molécula de C1r. Las dos moléculas activas de C1r ejercen la hidrólisis de las dos C1s, con lo que éstas quedan activadas: las dos C1s activas poseen actividad de serín-esterasas.

2. Producción de la C-3 convertasa de la ruta clásica

El siguiente paso es la rotura catalítica de C4 por la serín-proteasa de C1s dentro del complejo activo C1q r2 s2, liberándose el fragmento pequeño C4a (que queda en disolución) y el fragmento C4b*. Este C4b* es un intermediario inestable que enseguida es atacado nucleofílicamente: la mayoría de las moléculas se hidroliza por agua, para dar la forma inactiva iC4b, mientras que algunas moléculas forman enlaces covalentes con grupos amino o hidroxilo de moléculas de superficie del microorganismo. De esta forma, el invasor queda con algunas moléculas de C4b unidas a su membrana.

El C4b unido covalentemente a la superficie microbiana va a servir ahora como sitio de unión del componente C2. Se forman así complejos C4b C2 en la membrana del patógeno, cerca de donde quedó fijado el complejo C1.

El C2 de los complejos C4b2 es a su vez otro sustrato del cercano C1s, cuya acción genera el fragmento pequeño C2b, que queda en solución y el grande C2a (recuérdese que estamos ante la excepción en la norma de nomenclatura). Queda en membrana un complejo ya activado, el C4b2a, que es la C-3 convertasa de esta ruta clásica.

3. Acción de la C-3 convertasa de la ruta clásica

La C3-convertasa C3b2a convierte catalíticamente (por hidrólisis) muchas moléculas de C3 a C3a (difusibles) y C3b, que se van anclando a la membrana del microorganismo.

Veamos con un poco de detalle cómo es la rotura del C3:

 El C3 intacto posee un enlace tioéster interno (adquirido por modificación postraduccional de la proteína) entre una cisteína y una glutamina cercanas entre sí. Este enlace como tal es muy estable (su vida media es de unas 600 horas).

 La C3-convertasa cataliza la rutura proteolítica del C3 cerca del extremo amino-terminal de la cadena a , generando C3a y el componente inestable C3b*.

 En el C3b* el enlace tioéster se vuelve muy inestable (vida media 60 microsegundos): el azufre queda con carga neta negativa (-S-), mientras que el carbono queda como grupo carbonilo (-C+ =O). De esta forma, este enlace se vuelve muy susceptible a ataque nucleofílico.

  Un grupo nucleofílico cercano perteneciente a una proteína o azúcar de la superficie del microorganismo reacciona ahora con el grupo electrofílico carbonilo del C3b*, lo que produce la unión covalente (por -CO-O-) entre el C3b y la superficie microbiana.

Este C3b unido a membrana actúa a su vez como núcleo "focalizador" para que continué la activación del complemento (estamos pues ante un bucle de retroalimentación positiva: ver más adelante). Esta es la forma en que se van fijando grandes cantidades de C3b a la superficie del microrganismo.

ACTIVACIÓN POR LA RUTA DE LAS LECTINAS

La ruta de las lectinas, reconocida recientemente como una tercera forma de iniciar la activación del complemento, consiste esencialmente en una forma distinta de activar los componentes C2 y C4 de la ruta clásica.

La ruta comienza por la acción de la proteína de unión a mananos (MBP). Se trata de

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