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Activación del Sistema del Complemento: Una Vía de Defensa contra Patógenos - Prof. Navarr, Apuntes de Inmunología

El sistema del complemento, una vía de defensa contra patógenos formada por proteínas solubles y insolubles. Se activa mediante diferentes vías, una clásica que requiere inmunocomplejos y una adaptativa que no lo requiere. La activación inicia una cascada enzimática que amplifica la señal y genera fragmentos responsables de las funciones del complemento, como la lisis osmótica de patógenos, opsonización, reclutamiento de células inflamatorias y eliminación de inmunocomplejos. La documentación también detalla las funciones de los diferentes componentes del complemento y cómo se regulan.

Tipo: Apuntes

2013/2014

Subido el 23/09/2014

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Tema 10: Activación del sistema del complemento
El sistema del complemento
El complemento está formado por un grupo de entre 30-40 proteínas. Algunas son solubles y
otras de membrana (insolubles). La activación del complemento es una vía de defensa contra
patógenos, también participa en la generación de los procesos inflamatorios al ser un
mecanismo de defensa.
Se llama complemento porque complementa la acción de los anticuerpos.
En un experimento, se inmunizó a un animal con una bacteria y se generó un suero que tenía
anticuerpos frente a esa bacteria. A temperatura ambiente el suero se mantenía y si se le
añadía la bacteria, ésta era lisada. Pero a T más elevadas (56ºC) el suero no lisaba a la bacteria.
Se observó que los anticuerpos no eran los que se desnaturalizaban ya que aglutinaban a la
bacteria, por lo que había un componente termolábil que se le denomino complemento.
La activación del complemento inicia una cascada enzimática. Se activa un componente que se
escinde por proteólisis y da lugar a un componente con actividad enzimática que utilizará
muchas moléculas de sustrato junto a muchos productos que activa la cascada enzimática.
Esto amplifica la señal pero es peligroso por lo que muchas de las proteínas del complemento
son reguladoras. Controlan el dónde y cuándo se activa el complemento.
Funciones del complemento que están implicadas en la defensa:
- Origina la lisis osmótica de patógenos. Forma poros sobre la superficie de la bacteria
- Opsonización: componentes del complemento activado se unen a céls o bacterias y
hace que sean más fácil fagocitarlas, actúan como opsoninas al igual que Ac
- Reclutamiento de células inflamatorias. Promueve la inflamación
- Eliminación de inmunocomplejos (Ag-Ac)
Estas moléculas están circulando de manera activa y se pueden activar por 3 vías diferentes
que convergen en una vía común que da lugar a la formación de poros en la membrana de la
bacteria que se llama complejo de ataque a la membrana. Eso provocará la lisis osmótica.
Durante la activación secuencial se van generando fragmentos del complemento que se van
liberando y son responsables de las otras tres funciones.
La primera vía es la clásica: los componentes de esta vía y los que origina el complejo de
ataque a la membrana se les llamo C1, C2, C3…C9. Muchos de estos componentes que están
libres cuando se activan se rompen por proteólisis en dos fragmentos y algunos tienen
actividad enzimática y se les reconoce en la nomenclatura porque tienen una raya encima
(C1r).
Posteriormente se encontró que el complemento se podía activar por otra vía alternativa. En
este caso a los factores implicados se les llamo: factor B, P, D…
Hay proteínas reguladoras, por ejemplo C1 INH. Que significa que inhibe a C1.
También hay receptores de membrana para el complemento, por ejemplo CR1 que es receptor
de C3b. Al ser receptores de membrana también tiene una nomenclatura CD. CR1CD 35
Activación de la vía clásica
Vía clásica: para su activación se necesita complejos de Ag-Ac y la generación de una respuesta
inmune adaptativa.
Los complejos Ag-Ac activan C1 que está formando por C1q, C1r y C1s. Es un hexámero con 6
puntos de unión al anticuerpo en la parte Fc de Ac. Es necesario que se una a dos fragmentos
de Fc. No todos los isotipos de Ig son capaces de activar al complemento, solo Ig M e Ig G
En el caso de Ig M solo se necesita una porque tiene 5 Fc, pero Ig G necesita más de una.
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Tema 10: Activación del sistema del complemento

El sistema del complemento El complemento está formado por un grupo de entre 30-40 proteínas. Algunas son solubles y otras de membrana (insolubles). La activación del complemento es una vía de defensa contra patógenos, también participa en la generación de los procesos inflamatorios al ser un mecanismo de defensa. Se llama complemento porque complementa la acción de los anticuerpos. En un experimento, se inmunizó a un animal con una bacteria y se generó un suero que tenía anticuerpos frente a esa bacteria. A temperatura ambiente el suero se mantenía y si se le añadía la bacteria, ésta era lisada. Pero a T más elevadas (56ºC) el suero no lisaba a la bacteria. Se observó que los anticuerpos no eran los que se desnaturalizaban ya que aglutinaban a la bacteria, por lo que había un componente termolábil que se le denomino complemento.

La activación del complemento inicia una cascada enzimática. Se activa un componente que se escinde por proteólisis y da lugar a un componente con actividad enzimática que utilizará muchas moléculas de sustrato junto a muchos productos que activa la cascada enzimática. Esto amplifica la señal pero es peligroso por lo que muchas de las proteínas del complemento son reguladoras. Controlan el dónde y cuándo se activa el complemento.

Funciones del complemento que están implicadas en la defensa:

  • Origina la lisis osmótica de patógenos. Forma poros sobre la superficie de la bacteria
  • Opsonización: componentes del complemento activado se unen a céls o bacterias y hace que sean más fácil fagocitarlas, actúan como opsoninas al igual que Ac
  • Reclutamiento de células inflamatorias. Promueve la inflamación
  • Eliminación de inmunocomplejos (Ag-Ac)

Estas moléculas están circulando de manera activa y se pueden activar por 3 vías diferentes que convergen en una vía común que da lugar a la formación de poros en la membrana de la bacteria que se llama complejo de ataque a la membrana. Eso provocará la lisis osmótica. Durante la activación secuencial se van generando fragmentos del complemento que se van liberando y son responsables de las otras tres funciones. La primera vía es la clásica: los componentes de esta vía y los que origina el complejo de ataque a la membrana se les llamo C1, C2, C3…C9. Muchos de estos componentes que están libres cuando se activan se rompen por proteólisis en dos fragmentos y algunos tienen actividad enzimática y se les reconoce en la nomenclatura porque tienen una raya encima (C1r).

Posteriormente se encontró que el complemento se podía activar por otra vía alternativa. En este caso a los factores implicados se les llamo: factor B, P, D… Hay proteínas reguladoras, por ejemplo C1 INH. Que significa que inhibe a C1. También hay receptores de membrana para el complemento, por ejemplo CR1 que es receptor de C3b. Al ser receptores de membrana también tiene una nomenclatura CD. CR1CD 35

Activación de la vía clásica Vía clásica: para su activación se necesita complejos de Ag-Ac y la generación de una respuesta inmune adaptativa. Los complejos Ag-Ac activan C1 que está formando por C1q, C1r y C1s. Es un hexámero con 6 puntos de unión al anticuerpo en la parte Fc de Ac. Es necesario que se una a dos fragmentos de Fc. No todos los isotipos de Ig son capaces de activar al complemento, solo Ig M e Ig G En el caso de Ig M solo se necesita una porque tiene 5 Fc, pero Ig G necesita más de una.

Los anticuerpos libres no activan el complemento, porque la Ig no está accesible a C1q. Cuando Ig se une al Ag se produce un cambio conformacional que permite que C1q acceda a ese lugar. Cuando C1q se une al menos a dos Fc esa señal pasa a C1r que adquiere actividad enzimática, tiene actividad proteolítica y rompe a C1s que también tiene actividad enzimática y actuará sobre los siguientes componentes de la cascada.

C1s rompe a C4 en dos fragmentos uno pequeño soluble que se llama C4a y otro grande C4b que es inestable a no ser que se una a una superficie. Si queda estabilizado y no se degrada, a C4b se le une el siguiente componente que es C2. Es un sustrato de C1, que también rompe C en dos fragmentos, uno pequeño (C2b) que se libera y uno grande (C2a) que se queda unido a C4 y forma el complejo C4b2a. Esto actúa sobre el siguiente componente de la cascada que es C3 y este complejo es la convertasa de C3 de la vía clásica. Rompe C3 en un fragmento pequeño soluble (C3a) y en uno grande (C3b) que se inestable, se estabiliza si se une a la membrana o se une al complejo que había sobre esa membrana formando de esta manera el complejo C4b2a3b. Este complejo también tiene actividad enzimática y actúa sobre el siguiente componente como convertasa de C5.

Vía de las lectinas: se activan los componentes de la vía clásica pero sin los inmunocomplejos, pero se necesita una lectina que se une a manosas de la superficie de la bacteria. Es un mecanismo de la inmunidad innata. La lectina se parece a C1 y las subunidades enzimáticas se activan y actúan sobre C4 y C2, por lo que la lectina hace las mismas funciones que C1 unido a los inmunocomplejos y forma la convertasa de C3 y C4.

Activación de la vía alternativa Vía alternativa: no necesitan Ac, sino que su activación es por superficies activadoras (superficies paredes bacterianas). Es un mecanismo de inmunidad innata.

La molécula implicada en la activación es C3b. Para ello se necesita que esta molécula se una a una superficie bacteriana. C3b se saca de la vía clásica aunque solo serviría para amplificar la señal de la vía clásica, aunque también puede formar de espontanea y lenta en el suero a partir de C3.

  • Opsonización: estos componentes del complemento permanecen unidos a las superficies y actúan como opsoninas. Cuando una bacteria tiene esos componentes son reconocidos por CR1 que está expresado en fagocitos como neutrófilos y macrófagos de forma que así facilita la fagocitosis.
  • Eliminación de los inmunocomplejos: el complemento es opsonizar esos inmunocomplejos para que sean fagocitados fácilmente. La unión de estos factores a los inmunocomplejos hace que se reduzca en volumen para ocupar menos espacio. Luego los eritrocitos al tener receptores CR1 cargan con esos complejos y los llevan a eliminar
  • Respuesta inflamatoria: está mediada por los fragmentos pequeños de las proteólisis (C3a, C4a, C5a) que se le llaman anafilotoxinas. Causan una respuesta inflamatoria. Estas fragmentos sobre todo C5a, promueve la inflamación de dos formas: Una de ellas es atraer a los fagocitos al lugar donde actuó el complemento, para eso tienen que atravesar el endotelio de los vasos. La otra forma es activar a mastocitos y basófilos induciendo su desgranulación ya que son mediadores vasoactivos.

Regulación de las cascadas del complemento La activación del complemento siempre tiene que ser controlada ya que es peligroso. Además el complemento es un recurso limitado que se debe consumir en el momento y lugar preciso. Otro problema es que puede destruir las céls del huésped, si se activa sobre células propias sanas, éstas serán lisadas pero además esos mediadores inflamatorios van a dar lugar a un proceso inflamatorio que daña tejidos. Conclusión, se necesitan muchas proteínas reguladoras del complemento para proteger nuestros tejidos. Los puntos más regulados son los inicios de cada una de las vías. La mitad de las proteínas del complemento son reguladoras. Por ejemplo el C1 INH, en su ausencia, inhibe a C1r y C1s, es decir detiene la cascada de la activación de la vía clásica.

También es importante controlar la convertasa C3 que es el inicio de la vía alternativa, por eso el factor I y sus cofactores son reguladores porque escinden C3b y C4b y sus productos de degradación (iC3b opsonina) Hay moléculas que inhiben el MAC para que no se forme ese ataque en nuestras propias células. Pueden ser moléculas de membrana y solubles.

Patologías relacionadas con el complemento Se encontraron deficiencias en proteínas de la cascada de activación de la vía clásica, porque se producen mutaciones en C1, C4 y C2. Esto ocurre en organismos homocigotos causando problemas como el aumento en el depósito de inmunocomplejos provocando vasculitis, artritis y enfermedades autoinmunes como el lupus. Además puede haber infecciones recurrentes por determinadas por bacterias como Streptococcus y Staphylococcus (Gram positivas). Cuando la mutación es sobre la convertasa C3 las patologías son más severas y abarcan un gran número de microorganismos.

También puede haber mutaciones para las proteínas que forman el MAC donde hay infecciones recurrentes por meningococos y Neisseria (Gram negativa). Para la eliminación de este tipo de bacterias se necesita el MAC, aunque haya problemas en la activación de la vía clásica, se puede hacer por la vía alternativa porque no necesitan ni C1 ni C2. No todos los patógenos se eliminan de la misma manera, hay mecanismos que son más adecuados dependiendo de las bacterias que haya. Las Gram positivas y extracelulares para su eliminación lo mejor es la fagocitosis y para ello se necesita la activación del complemento pero en este caso, MAC no es tan importante.

También se encontraron defectos en las proteínas reguladoras causando una activación excesiva del complemento. Por ejemplo en C1 INH que regula la activación de C2 y C4, si hay una mutación, puede dar lugar a un edema angioneurótico hereditario, provocando un exceso de activación, haciendo que haya MAC y anafilotoxinas en las células huésped. Este defecto también causa edemas en las mucosas respiratorias y digestivas.

También hay proteínas reguladoras que sufren deficiencias en donde MAC ataca a las células propias.

En enfermedades autoinmunes se observan niveles reducidos de componentes del complemento que no son causadas por mutaciones. Esta disminución es causada por la formación de complejos Ag-Ac que luego el complemento capta y por eso el número es limitado. La activación normal del complemento siempre producirá un daño tisular como efecto secundario, aunque elimine el patógeno. Ese tejido donde se activa el complemento se va a deteriorar por el proceso inflamatorio, por eso siempre se tiene que tener un control estricto sobre la activación del complemento