2. CONCEPTO
• Se conoce con el nombre de complemento al
conjunto de proteínas que actúan, cuando se
activan, en cascada y que tienen como fin ultimo
defender al organismo, esencialmente de
microorganismos.
F. Borrego. INMUNOLOGIA DEL COMPLEMENTO. Universidad De Cordova, España.
3. FUNCIONES ADICIONALES O
SECUNDARIAS
• 1. Favorece la opsonización : opsoninas.
• 2. Activa a varios tipos celulares, entre los que se encuentran los
mastocitos o células cebadas, que dan lugar a una serie DE
reacciones ANAFILOTÓXICAS, y a estos fragmentos se les
denomina ANAFILOTOXINAS.
• 3. Favorece la eliminación de inmunocomplejos circulantes
fundamentalmente en el hígado y también en el bazo.
• 4. Favorece la activación de los Linfocitos B.
• 5. Promueve la fagocitosis, la quimiotaxis y la inflamación.
33. • EL SISTEMA DE COMPLEMENTO
• José Angel Cova, MD. Instituto de Inmunología
Clínica. ULA
• El sistema del complemento.
• Vías clásica y de la lectina que se une a la manosa
• Renato Berrón-Pérez, Martín J Penagos-
Paniagua,
• Juan Manuel Zaragoza-Benítez, Jacobo
Rodríguez-Álvarez, Lizbeth Blancas-Galicia,
Vol. 12, Núm. 2 • Mayo-Agosto 2003
• pp 46-52
Editor's Notes
El complemento ejerce su acción protectora destruyendo directamente a las bacterias y virus que habiendo traspasado las barreras naturales de la piel y mucosas, identifica como patógenos. Esto se hace en el contexto de la respuesta inmune innata, pero además el complemento actúa, como parte de la respuesta adaptativa, destruyendo los microorganismos y células atípicas que los anticuerpos identifican como blanco a eliminar. Las diez proteínas que forman el complemento, están codificadas por genes de los cromosomas seis y uno y se nombran como C1, C2, C3, etc, aunque algunas, como el factor B, properdina, poseen nombre propios. El complemento es un sistema muy eficiente para luchar contra las infecciones. Una vez iniciado se produce una amplificación progresiva de las reacciones que lo convierte en un fenómeno imparable hasta que consigue el objetivo de aniquilar al microorganismo que lo puso en marcha.
1. Favorece la opsonización (función de marcado de bacterias o microorganismos patógenos que hay que eliminar) mediante la unión de algunos fragmentos del complemento a receptores o fragmentos específicos en la superficie de las células fagocíticas: opsoninas. 2. Activa a varios tipos celulares, entre los que se encuentran los mastocitos o células cebadas, que dan lugar a una serie de reacciones similares a las alérgicas: reacciones ANAFILOTÓXICAS, y a estos fragmentos se les denomina ANAFILOTOXINAS. 3. Favorece la eliminación de inmunocomplejos circulantes fundamentalmente en el hígado y también en el bazo. 4. Favorece la activación de los Linfocitos B. 5. Promueve la fagocitosis, la quimiotaxis (movimiento de las células mediado por la tracción o repulsión por factores químicos) y la inflamación. Algunas funciones fundamentales del sistema de complemento Acción citolítica Una vez puesta en marcha la cascada del complemento, al formarse ee complejo de ataque a la membrana se produce la lisis de las células sobre cuyas membranas se ha adosado dicho complejo, puesto que permite la formación de poros. Este efecto se logra por la unión antígeno-anticuerpo (vía clásica) o por la activación de los gérmenes (vía alternativa). Por uno u otro mecanismo se produce la lisis de gran número de bacterias, tales como salmonella, shigella, escherichia, vibrio, treponema y otras células. Todas estas acciones se agrupan bajo la denominación conocida de citotoxicidad dependiente del complemento (6). Acción anafilotóxica Básicamente ejercida por las fracciones C3a y C5a, unido con receptores de membrana sobre todo esta última, ocasionando contracción de la musculatura lisa y degranulación de mastocitos y basófilos, con la consiguiente liberación de histamina y otras sustancias vasoactivas, las mismas que incrementan al permeabilidad vascular, lo cual facilita la afluencia de leucocitos y moléculas al foco inflamatorio (2, 9) Acción quimiotáxica Las fracción C5a posee una potente actividad quimiotáxica, que determina la atracción de leucocitos al foco inflamatorio (5) Opsonización Es la acción facilitadota de la fagocitosis, para ello los macrófagos y neutrófilos presentan en sus membranas receptores capaces de unir la molécula C3b y sus derivados resultantes de la activación del c omp l eme n t o ( 2 ) . La f a g o c i t o s i s d e microorganismos dependiente de C3b y iC3b es probablemente el mayor mecanismo de defensa frente a las infecciones bacterianas (Fig. 5) Figura Nº 5. Función facilitadora de la fagocitosis Aclaramiento de inmunocomplejos Bajo condiciones normales, se detectan inmunocomplejos solubles circulando en plasma. Estos inmunocomplejos son potencialmente peligrosos, puesto que podrían precipitar en algún tejido y por ende activarían el complemento e iniciarían un foco inflamatorio. Sin embargo, existe un mecanismo fisiológico de aclaramiento de estos inmunocomplejos. Los eritrocitos presentan CR1 en su membrana y mediante este receptor captan a los inmunocomplejos circulantes a través del factor C3b. Cuando estos eritrocitos atraviesan el hígado o el bazo, los macrófagos de estos órganos, mediante sus receptores CR1, CR3 o CR4, unen los inmunocomplejos a través de C3b, o mediante receptores para Fc a través de IgG y los fagocitan (Fig. 6). Los eritrocitos quedan libres para captar nuevos inmunocomplejos (8) Acción reguladora de la respuesta inmune El sistema de complemento tiene también efectos importantes en la inmunoregulación sobre la función de las células T, ya sea estimulando (C5a), o inhibiendo (C3a) aspectos de la inmunidad mediada por células (2) Así mismo, el factor C3b o sus derivados unido a membranas facilita la cooperación entre las células inmunes y actúa en la estimulación de las células T y B probablemente debido a su capacidad de promover la adhesión célula-célula (8) Las células presentadoras del antígeno tienen receptores para el complemento, lo que permite su conexión con el antígeno para su posterior presentación. Otras actividades biológicas del complemento Incremento de la permeabilidad vascular. En condiciones fisiológicas, la actividad de C1 está regulada por el inhibidor C1 INH, que también controla la actividad del factor de Hageman (Factor XII). Éste es un importante activador del sistema de las cininas; su activación ocasiona incremento en la permeabilidad vascular, sobre todo a nivel de capilares. Puesto que el C1 INH es compartido por C1 y por el factor de Hageman, la activación de C1 trae como consecuencia un gasto de C1 INH y una caída en sus niveles circulantes que es proporcional a la cantidad de C1 activado. Esto propicia la activación del factor de Hageman, el cual a su vez activa a la calicreína, una enzima que actúa sobre los cininógenos del plasma y los transforma en cininas (bradicinina, lisil, bradicinina o kalidina y metionil-lisil-bradicinina), las cuales tienen efecto sobre los vasos sanguíneos, incrementando su permeabilidad y permitiendo la salida de líquido. Anafilatoxinas. Los fragmentos C3a y C5a tienen la propiedad de interaccionar con receptores presentes en las células cebadas y en los basófilos induciendo su degranulación. Quimiotaxis. El fragmento C5a muestra una potente actividad quimiotáctica sobre neutrófilos, basófilos, eosinófilos y monocitos, en orden decreciente. El C5a interacciona con receptores específicos (C5aR) presentes en la membrana de los leucocitos y estimula su movimiento. También estimula el metabolismo oxidativo de las células y la producción de metabolitos del oxígeno, así como la liberación de enzimas hidrolíticas. Opsonización y endocitosis. El fragmento C3b tiene la capacidad de fijarse de manera covalente a grupos – 0H y –NH2 libres que están presentes en la superficie de diversas células y microorganismos. Las células y gérmenes opsonizados con C3b son rápidamente eliminadas por fagocitosis debido a la interacción de moléculas C3b y C3bi con los receptores CR1 y CR3 de la membrana de las células fagocíticas. Adherencia inmune. El fragmento C4b tiene la propiedad de interaccionar con receptores de otras células, promoviendo su agregación y facilitando su remoción por fagocitosis. Lisis activa. El complejo C5b67 tiene la propiedad de interaccionar con la membrana de diversas células facilitando la inserción de C8 y C9. DAÑO TISULAR MEDIADO POR COMPLEMENTO Las infecciones crónicas, las agudas repetidas y las enfermedades autoinmunes estimulan la producción de anticuerpos, que en presencia de antígenos, favorecen la formación de complejos. Estos complejos Ag-Ac son fijadores de complemento, tanto locales como circulantes. Los complejos circulantes son altamente patogénicos, debido a su propensión a depositarse en estructuras sujetas a intenso tráfico e intercambio de sangre o plasma como las membranas basales de los endotelios vasculares, glomérulos renales, plexos coroideos y las articulaciones.
FUNCIONAMIENTO GENERAL Y NOMENCLATURA DE LAS PROTEÍNAS DEL COMPLEMENTO - La mayoría de ellas son elaboradas por el hígado y secretadas al plasma como proenzimas (en su forma no activa), que para ser activas requieren su escisión catalítica en 2 fragmentos por otra proteína previa con capacidad enzimática: a (Anafilotoxina): generalmente es el fragmento de menor tamaño (salvo en C2) y se comporta como una anafilotoxina (fragmento del complemento capaz de desencadenar una reacción anafilotóxica a través de su depósito en la superficie de un mastocito). SÍNTESIS DEL COMPLEMENTO En el hígado se sintetizan el C3, C6, C9, C1 INH, P; en el bazo C6 y C8; C1 en las células del epitelio intestinal; los macrófagos producen la mayoría de los componentes del complemento (C1-C5, B, D, P, H e I) y los fibroblastos sintetizan C3-C9. ¡EXCEPCIÓN! En C2 la escisión en 2 fragmentos dará lugar a un C2b < C2a, siendo C2a el más grande y el que continúa en la cascada de activación. b (Básico): generalmente es el fragmento de mayor tamaño y el que continúa en la cascada de activación. Por ejemplo, cuando C3 se escinde por la enzima anterior a la cascada, da lugar a C3a y C3b. Algunos fragmentos del complemento van a sufrir más de una escisión, por ejemplo el fragmento C3 se escinde primeramente en C3a y C3b, y su inhibición total hace que se escinda en más fragmentos inactivos: C3d, C3g… - Los componentes activos que se van originando a lo largo de la cascada se nombran con “una barra sobre ellos” (), y los fragmentos inactivos se denominan con una “i” delante (iC3b). En el sistema del complemento y en cualquier aspecto funcional de sistema inmune existen una serie de elementos reguladores que lo frenan, unos elementos inhibidores que actúan anulando la funcionalidad de los fragmentos que se generan. - Los fragmentos de C3 y C4 tienen receptores celulares en las membranas celulares que se denominan CR1, CR2, CR3 y CR4. Esto se debe a la vía común. Los receptores celulares de los fragmentos C3d y C3g no serán tan activos como los de C3a y C3b. - Los componentes de la vía alternativa se denominan “ factor + una letra (A, B, C, D…)”. - Los complementos se activan y funcionan EN CASCADA (efecto de amplificación): la activación de un complemento activa al siguiente y se va amplificando el efecto.
¡EXCEPCIÓN! En C2 la escisión en 2 fragmentos dará lugar a un C2b < C2a, siendo C2a el más grande y el que continúa en la cascada de activación. b (Básico): generalmente es el fragmento de mayor tamaño y el que continúa en la cascada de activación. Por ejemplo, cuando C3 se escinde por la enzima anterior a la cascada, da lugar a C3a y C3b. Algunos fragmentos del complemento van a sufrir más de una escisión, por ejemplo el fragmento C3 se escinde primeramente en C3a y C3b, y su inhibición total hace que se escinda en más fragmentos inactivos: C3d, C3g… - Los componentes activos que se van originando a lo largo de la cascada se nombran con “una barra sobre ellos” (), y los fragmentos inactivos se denominan con una “i” delante (iC3b). En el sistema del complemento y en cualquier aspecto funcional de sistema inmune existen una serie de elementos reguladores que lo frenan, unos elementos inhibidores que actúan anulando la funcionalidad de los fragmentos que se generan. - Los fragmentos de C3 y C4 tienen receptores celulares en las membranas celulares que se denominan CR1, CR2, CR3 y CR4. Esto se debe a la vía común. Los receptores celulares de los fragmentos C3d y C3g no serán tan activos como los de C3a y C3b. - Los componentes de la vía alternativa se denominan “ factor + una letra (A, B, C, D…)”. - Los complementos se activan y funcionan EN CASCADA (efecto de amplificación): la activación de un complemento activa al siguiente y se va amplificando el efecto.
Se han descrito tres vías de activación del sistema del complemento: la vía clásica, la alternativa, y la de las lectinas (Figura 1), que se diferencian tanto en el mecanismo desencadenante de la activación como en sus componentes iniciales. En general, los integrantes de este sistema se nombran con una C seguida de un número que indica el orden de participación en la cascada (del 1 al 9). Las tres vías tienen un acontecimiento común que consiste en la formación de la C3 convertasa, enzima capaz de convertir C3 en C3b y C3a.
Complejos antígeno-anticuerpo. La activación del complemento por la vía clásica requiere de la presencia de complejos antígeno-anticuerpo. Mientras que los antígenos pueden ser solubles o particulados, los anticuerpos tienen que ser de las clases IgM e IgG (excepto IgG4).
La molécula C1q humana consta de tres cadenas diferentes, compuesta de 18 polipéptidos, denominados 6A, 6B, 6C, que tienen similitud en su longitud, así como en la secuencia de sus aminoácidos (16). En el extremo amino-terminal (N-terminal) se forman uniones disulfuro entre las cadenas A-B y C-C. Esta región es seguida por una secuencia parecida a la del colágeno y desde ella emergen seis estructuras parecidas a una helice con tres aspas muy próximas entre si. Las helices se unen a un tallo y todo el conjunto adopta la forma de 6 brazos (algunos la llaman en “forma de bouquet”). Cada brazo terminando en una hélice de tres aspas es denominado “modulo C1q” y seis modulos juntos forman una molécula de C1q (Unidad de reconocimiento). Esta región constituye el sitio de unión al fragmento cristalizable (Fc) de las inmunoglobulinas (1,17-19).
1.- La activación del Complemento por la vía clásica: Cuando el C se activa, independientemente de la vía implicada, se desarrollan tres etapas: 1.1.- Formación de la convertasa de C3: Es una de las etapas de mayor importancia en la activación del C, ya que constituye el evento central de la actividad del mismo: la fragmentación de C3. Las convertasas de C3 tienen estructuras diferentes en función de la vía por la cual se activa el sistema . Para el caso de la vía clásica, la convertasa de C3 esta formada por un dímero denominado C4b2a. 1.2.- Formación de la convertasa de C5: Se produce después que las convertasas de C3 actúan y generan los fragmentos C3a y C3b. El fragmento C3b formado se une a la convertasa de C3 para formar la convertasa de C5, es decir, C4b2a3b. 1.3.- Formación del Complejo de Ataque a la Membrana (CAM): Constituye la etapa final del fenómeno. Se inicia con la formación de C5b por acción de su convertasa. Una vez formado C5b se inicia la incorporación progresiva de los componentes finales del sistema, que son C6, C7, C8 y C9. El CAM final, ya formado, se designa como C5b-9.
I. FASE DE REPOSO: está sucediendo de forma permanente en nuestro suero en condiciones de salud (normales) y C3 se destruye rápidamente por hidrólisis (con moléculas de agua). En ausencia de patógenos estas activaciones del complemento de baja intensidad conducen a la destrucción inmediata de C3 por hidrólisis (se escinde rápidamente con agua). II. FASE DE AMPLIFICACIÓN: solo sucede en presencia de patógenos (bacterias o restos antigénicos) y conduce hasta C5. Si donde está sucediendo esta vía aparece una bacteria o un resto antigénico, no dará tiempo a que el C3 se combine con moléculas de agua para escindirse, por tanto se fragmentará y se irá depositando sobre la pared bacteriana donde C3 es más estable y donde podrá elongarse para formar la CONVERTASA DE C3 POR LA VÍA ALTERNATIVA y finalizar con la lisis del patógeno. Los fragmentos C3b se depositan sobre la bacteria o resto antigénico y entonces la incorporación del factor B será mucho más rápida e intensa, lo que permitirá la elongación de C3 hasta formar las CONVERTASAS DE C3 POR LA VÍA ALTERNATIVA (C3bBb), que van a romper más C3 e incorporar C3b al complejo (elongación) y esas moléculas elongadas tienen capacidad de activar a C5 y de continuar hacia la vía terminal de activación del complemento que finaliza con la lisis bacteriana.
VÍA ALTERNATIVA: amplifica la vía clásica porque utiliza como sustrato su producto C3b presente en las superficies bacterianas.
3) VÍA DE LAS LECTINAS O VÍA DE LAS MBL (Lectina unidora de Manosa): reconoce restos de azúcares (como manosa) situados en células no humanas (bacterias, hongos…). 3) VÍA DE LAS LECTINAS O DE LAS MBL La activación del complemento por esta vía sucede por una proteína trinuclear denominada PROTEÍNA UNIDORA DE MANOSA o MBL ( “Mannose-Binding Lectine”) que se activa gracias a la presencia de otros 2 componentes (SERIN-PROTEASAS ACTIVADORAS DE MBL o “Mannose-Associated Serine Protease 1”): MASP-1 y MASP-2. Por tanto para que se pueda dar la activación del complemento por la vía de las lectinas es necesaria la previa activación de MASP-1 y MASP-2. La proteína MBL se activa cuando aparece una bacteria con manosa en su pared, entonces las serin-proteasas (MASP-1 y MASP-2) actúan sobre las MBL y les confieren la capacidad para actuar sobre C4, a partir del cual confluirán con el resto de la cascada: C4 C4b C2 C2a C3 C3b C5.
VÍA DE LA LECTINA QUE SE UNE A LA MANOSA La lectina que se une a la manosa (LUM, MBL) se parece estructuralmente y funcionalmente al subcomponente C1q y es un miembro de la familia de las lectinas calcio- dependientes, las colectinas. La LUM que es una molécula de reconocimiento del sistema inmune innato, se une a grupos terminales de manosa de una variedad de bacterias. Esta proteína activa al complemento a través de dos proteasas con serina conocidas como MASP1 y MASP2 (Mannose Associated Serine Porteases 1 and 2), las cuales a su vez funcional y estructuralmente son similares a C1r y C1s, respectivamente. Las proteínas MASP1 y MASP2 activadas por la proteína MBL unida a azúcares actúan sobre C4 y C2 para formar C3 convertasa C4b2a que transforma a C3 en C3b y su fragmento C3a. El complejo C4b2a3b activa a C5 produciendo C5b y C5a; de aquí en adelante la activación del resto de los componentes del complemento (C6, C7, C8 y C9) ocurre como en las vías clásica y alterna a ese nivel. Además de su alta afinidad a la manosa, la lectina MBL también se une a moléculas con residuos de Nacetilglucosamina, N-acetilmanosamina, fucosa, maltosa y glucosa, presente en la superficie de varios microorganismos y exhibe actividad microbicida a través del efecto lítico de los últimos componentes del complemento o al promover su fagocitosis.
Habiendo al menos tres rutas de activación del complemento y muchos episodios que en cualquier momento pueden iniciarlas, existe el peligro potencial de que el complemento lesione los tejidos en condiciones de salud y enfermedad. Existen mecanismos que regulan la actividad del complemento, entre ellos, los inhibidores presentes en el suero y en las membranas, sobre todo en los endotelios. El inhibidor de C1 (C1 INH) inactiva los subcomponentes C1r y C1s; el inhibidor C4bp que inhibe en enlazamiento de C4b al complejo Ag-Ac-C1 y la proteína S o vitronectina que impide la inserción del MAC a la membrana celular. También hay inhibidores en la membrana como la proteína cofactor de membrana (MCP), que impide la formación de C4b2a y C4b2a3b sobre la membrana celular; el factor acelerador del decaimiento (DAF) que disocia a las convertasas C4b2a y C4b2a3b; la pronectina o CD59 que interfiere con la polimerización de c9 y con la formación del MAC y el factor homólogo de restricción (HFR) que también impide la formación del MAC.
