Fisiopatologia del Sistema Immunitario

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

2. 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

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

4. 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)

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

6. 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

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

8. Attivazione della via alternativa

9. 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

10. 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

11. 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

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

13. 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

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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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)

20. Sequenza terminale di attivazione

21. Regolazione dell’attività • Controllo rigido da parte di proteine solubili e di membrana → limitazione nello spazio e nel tempo • Inibitore di C1: proteina solubile cheinibisce 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

22. 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)

23. 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