3- Il complemento Fisiopatologia del Sistema Immunitario Modulo di Biochimica 3- Il complemento

Il sistema del complemento Meccanismo di difesa contro patogeni extracellulari Attivazione attraverso la proteolisi sequenziale delle diverse componenti (zimogeni) → espansione I prodotti di attivazione del complemento si legano covalentemente agli Ag, ai patogeni, agli Ab ad essi legati → localizzazione Proteine ad azione regolatrice sulle cellule dell’ospite → localizzazione

IMMUNITA’ UMORALE SPECIFICA Vie di attivazione Identificata per prima anche se filogeneticamente più recente INNESCO MBL IMMUNITA’ UMORALE SPECIFICA IMMUNITA’ INNATA TAGLIO C3

Attivazione della via alternativa In assenza di Ab C3 va incontro ad un lento ma continuo clivaggio nel plasma → tickover Si originano C3a e C3b C3b può legarsi covalentemente alla superficie cellulare (microbica o dell’ospite)

Attivazione della via alternativa Il clivaggio destabilizza un ponte tioestere che reagisce con gruppi aminici o idrossilici→legami amidici o esterici

Attivazione della via alternativa C3b recluta il Fattore B Il Fattore D (Ser proteasi) taglia B legato in Bb (+Ba) Bb resta legato a C3b : C3bBb = C3 convertasi→amplificazione La properdina (Fattore P) lega il complesso e lo stabilizza -Sulle cellule dell’ospite ci sono proteine regolatorie che degradano C3bBb -La properidina si lega solo a C3bBb sulle cellule batteriche -C3b può formare C3bBb anche se attivato nella via classica

Attivazione della via alternativa Se al posto della properdina si lega un’altra subunità C3b, si forma una C5 convertasi

Attivazione della via alternativa

Attivazione della via classica 21 proteine coinvolte Riconoscimento di IgG (CH2 soprattutto IgG1 e IgG3) o IgM (CH3) legate a antigene Enzima chiave: proteasi C1 Complesso multimerico formato da subunità C1q (legame Ab), C1r e C1s (attività enzimatica) Sei catene disposte radialmente: ognuna con testa globulare e stelo di composizione simile al collagene

C1q L’attivazione di C1q richiede l’interazione con 2 Fc → solo Ab legati all’Ag multivalente (le IgM espongono il frammento Fc per il legame a C1q solo se legati, molto efficienti perché pentameriche) Complementarietà con Fc IgG1

C1r e C1s Serina-esterasi C1R C1S Formano un tetramero C1r2-C1s2 -Il legame di 2 o + teste globulari di C1q a Fc attiva C1r, che cliva C1s attivandola -C1s agisce su C4

Attivazione della via classica La proteina C1q lega regioni Fc di anticorpi adiacenti Reclutamento di subunità C1r e C1s

Attivazione della via classica Attivazione di C4  C4a in circolo e C4b resta legato alla superficie Attivazione di C2  C2b in circolo e C2a resta legato alla superficie C2a + C4b  C3 convertasi

Attivazione della via classica Il clivaggio destabilizza un ponte tioestere di C4 che reagisce con gruppi aminici o idrossilici→legami amidici o esterici

Attivazione della via classica C3 convertasi taglia centinaia di molecole C3  C3b (membrana) C4b  legame di C3 C2a  attività enzimatica C3b può: Idrolizzarsi Legare il fattore B della via alternativa legarsi alla C3 convertasi che acquista attività C5 convertasica

La via della lectina Lectina: proteina che lega oligosaccaridi MB-lectin (mannose binding) forma un complesso simile a C1 Lega oligosaccaridi batterici senza richiedere IgG o IgM È una proteina della fase acuta CRD: carboxy-terminal carbohydrate-recognition an amino-terminal

La via della lectina MB-lectin lega due subunità che conferiscono attività proteasica (o le stesse C1r-C1s) Si forma C3 convertasi che agisce come nella via classica

Sequenza terminale di attivazione C5 convertasi taglia C5  C5b (membrana in modo non covalente) C5b si lega alla proteina C6, C5b/C6 lega C7, una molecola idrofobica che si inserisce nel bilayer lipidico C5b,6,7 lega C8 (polimero di 3 catene → una lega il complesso, un’altra si inserisce in mb) Il complesso recluta un numero di proteine C9 e forma un MAC: Membrane Attack Complex Omologia tra C9 e perforine, le proteine nei granuli di CTL e NK

Sequenza terminale di attivazione La C5 convertasi e scinde C5 in C5a e C5b C5a determina produzione di istamina C5a ha funzione chemotattica C3b viene riconosciuto da fagociti, linfociti B e cellule dendritiche (e anche eritrociti)

Sequenza terminale di attivazione

Regolazione dell’attività Controllo rigido da parte di proteine solubili e di membrana → limitazione nello spazio e nel tempo Inibitore di C1: proteina solubile che inibisce l’attività di C1r e C1s mimando il loro substrato e formando un legame covalente → C1r2/C1s2 si stacca da C1q MCP (proteina cofattoriale di mb), CR1, DAF (fattore accelerante il degrado): solo sulle membrane delle cellule di mammifero. Si associano a C3b e/o C4b in modo che non possano legare Bb o C2a e formare la C3 convertasi Fattore H: proteina solubile che lega l’acido sialico (solo sulle membrane delle cellule di mammifero). Si associano a C3b in modo che non possa legare Bb (inib. solo via alternativa) Fattore I: serinaproteasi plasmatica in presenza di MCP, CR1, DAF, fattore H che cliva C3b in C3bi (i=inattivato), C3d, C3dg (possono legarsi a CR2 e CR3) CD59: proteina di membrana che inibisce il legame di C9 a C5b-C8 (MAC) e proteina S che lega i complessi solubili C5b,C6,C7

Recettori per le proteine del complemento CR1 o CD35: recettore ad alta affinità per C3b e C4b; espresso da globuli rossi, neutrofili, monociti, eosinofili, T e B, cellule follicolari dendritiche Favorisce la fagocitosi di particelle rivestite di C3b e C4b (opsonizzate) e stimola l’infiammazione Permette agli eritrociti di legare immunocomplessi in circolo e di veicolarli al fegato e alla milza CR2 o CD21: recettore per C3d, C3dg, C3bi, frammenti di C3b prodotti dal Fattore I; espresso da linfociti B, cellule follicolari dendritiche, alcune cellule epiteliali Favorisce la risposta umorale. Sui linfociti B complesso CR2/CD19/CD81 → potenzia la risposta all’Ag Intrappola i complessi Ag-Ab rivestiti da C3dg e C3bi nei centri germinativi È il recettore di membrana di EBV CR3 o CD11bCD18 e CR4 o CD11cCD18 (integrine): recettore per C3bi, frammento di C3b prodotto dal Fattore I; espresso da neutrofili, monociti, mastociti, NK Favorisce l’adesione dei fagociti alle cellule endoteliali, interagendo con altre integrine, anche senza attivazione del complemento Riconosce direttamente i batteri (risp. innata)

Funzioni del complemento 1-OPSONIZZAZIONE e FAGOCITOSI: i microbi rivestiti da C3b, C3bi o C4b vengono fagocitati grazie all’interazione di queste proteine con i specifici recettori C3b e C4b → CR1 C3bi → CR3 e CR4 2-INDUZIONE DELL’INFIAMMAZIONE: C3a, C4a e C5a sono anafilotossine (C5a> C3a> C4a) Si legano ai mastociti e ne inducono la degranulazione (istamina) C5a stimola la chemotassi dei neutrofii e se ↑[C5a] induce il burst ossidativo e aumenta la permeabilità vascolare e l’espressione sulle cellule endoteliali di P-selectina (favorisce l’adesione dei neutrofili) Recettori per C5a 7 α eliche transmembrana accoppiate a G-proteine 3-CITOLIS I: mediata da MAC 4-SOLUBILIZZAZIONE e ELIMINAZIONE DEGLI IMMUNOCOMPLESSI: interagendo stericamente e grazie al legame CR1 sugli eritrociti 5-ATTIVAZIONE DELLA RISPOSTA UMORALE: interazione di C3d con CR2 sui linfociti B e sulle cellule follicolari dendritiche