Fisiopatologia del Sistema Immunitario
Modulo di Biochimica
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
Vie di attivazione
Identificata per prima anche se
filogeneticamente più recente
MBL
INNESCO
IMMUNITA’ UMORALE
SPECIFICA
TAGLIO C3
IMMUNITA’
INNATA
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




Sei catene disposte radialmente:
ognuna con testa globulare e stelo
di composizione simile al collagene
Enzima chiave: proteasi C1
Complesso multimerico
formato da subunità C1q
(legame Ab), C1r e C1s
(attività enzimatica)
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
C1R
Serina-esterasi
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




CRD: carboxy-terminal carbohydrate-recognition
an amino-terminal
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
La via della lectina

MB-lectin lega due subunità
che conferiscono attività
proteasica (o le stesse C1rC1s)

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