Imuno 12+13+14+15+16 Flashcards
(32 cards)
Sistemul complement
Sistemul complement este un sistem multifactorial, conținând 25 - 30 de componente cu funcție enzimatică sintetizate sub formă inactivă (în majoritate) în diferite celule, precum …
● hepatocite (mai puțin factorii D și P),
● monocite, macrofage,
● fibroblaști,
● celulele endoteliale,
● celule epiteliale
● adipocite (doar o parte din factori - B și C3),
● celule gliale din SNC.
Genele MHC clasa III care codifică sinteza factorilor complementului se află pe cromozomul 6. Secreția acestor factori începe din luna a doua de dezvoltare intrauterină, dar la naștere,
nou-născutul are numai 50% din concentrația adultului. Ulterior, sub influența IL1, IFNγ și a altor citokine crește secreția factorilor complementului. Fragmente ale acestor factori rezultate în urma activării lor pot fi liganzi pentru diverși receptori celulari.
Sistemul complement se activează în cascadă și constituie în sine un mecanism înnăscut de apărare nespecifică împotriva structurilor non-self.
Rezultatul răspunsului imun umoral - anticorpii - nu pot îndeplini funcții efectorii în mod direct, pentru că nu distrug și nu îndepărtează antigenul. Ac pot doar media funcții efectorii în
cadrul unor sisteme și procese distincte dar conexe răspunsurilor imune.
În cadrul RIU, sistemul complement joacă rol de mecanism auxiliar efector, îndeplinind două funcții…
● definitivează acțiunea anticorpilor asupra antigenelor
● poate realiza o recunoaștere imunologică nespecifică.
Definitivarea acțiunii Ac asupra Ag
Ac doar recunosc și leagă Ag, rezultând complexe imune Ag-Ac. Sistemul complemente…
● realizează distrugerea per primam a Ag inductor. Funcția se îndeplinește obligatoriu pentru Ag corpusculate.
● facilitează îndepărtarea Ag inductor, urmată în final de distrugerea acestuia. Această funcție se îndeplinește pentru Ag solubile.
Distrugerea Ag corpusculate
Ac sub forma de IgG opsonizează Ag corpusculate. Se formează astfel complexe imune pe suprafața corpusculului.
În cadrul complexelor imune, odata cu recunoașterea determinantului antigenic prin Fab, molecula IgG suferă o modificare conformațională care se transmite prin lanțurile grele în
fragmentul Fc, ceea ce duce la exteriorizarea unei secvențe de aminoacizi din structura acestuia capabilă să fixeze și să activeze componenta C1q. Acesta va fi momentul inițierii activării cascadei complementului pe calea clasică.
Rezultatul final al cascadei complementului va fi formarea complexului de atac al membranei
- MAC - o structură tubuliformă ce se inseră/perforează membrana Ag corpuscular. Acest fenomen alterează gradientele ionice de o parte și de alta a membranei, ceea ce duce la intrarea unei cantități mari de apă în celulă - hiperhidratare supraacută. Membrana astfel perforată și tensionată se va rupe - are loc fenomenul de liză osmotică.
Îndepărtarea Ag declanșator
Ag declanșator solubil - proteine, oligozaharide - declanșează RIU, rezultă Ac specifici care difuzează și ajung în focarul antigenic unde are loc recunoașterea și ligarea Ag. Se formează
astfel complexe imune Ag-Ac care se organizează sub forma unor rețele. În continuare, îndepărtarea Ag se realizează prin mecanisme diferite în funcție de locul formării complexelor imune…
● când complexele imune se formează intratisular, rețelele fixează în ochiurile lor diverse substanțe solubile, precum componenta C3b provenită din calea alternă a complementului.
Acest fenomen favorizează îndepărtarea complexelor imune de către macrofagele
rezidente care prezintă receptori pentru complement. Astfel complexele imune sunt endocitate, fagocitate și distruse = distrugerea Ag.
● când complexele imune se formează intravascular și se încarcă cu C3b pot fi preluate de eritrocite - pentru că eritrocitele prezintă receptori pentru complement - și acestea le transportă în SRE din splină, unde complexele imune sunt preluate de macrofagele splenice prin CRs și distruse = distrugerea Ag.
Recunoașterea imunologică nespecifică a structurilor non-self
Sistemul complement realizează o recunoaștere imunologic ne-specifică a structurilor non-self printr-o proprietate particulară a componentei C3b care se generează în mod permanent pe cale alternă și episodic atunci când se activează celelalte căi ale complementului. C3b odată format nu rămâne în stare fluidă, ci are o pronunțată tendință de a se atașa pe membrane celulare non-self, pe care se depozitează. Membranele self nu permit
depozitarea C3b pentru că sunt protejate prin receptori/mecanisme anti-complement.
C3b opsonizează nespecific membranele non-self, opsonizarea având loc indiferent de antigen. Astfel, C3b mediază recunoașterea imunologic nespecifică realizată de fagocitele
care expun receptori pentru complement.
Cele două funcții ale complementului ca mecanism auxiliar pentru RIU sunt coroborate și astfel, complementul participă la inițierea și finalizarea RIU, mai puțin în derularea RIU.
1. prin opsonizare cu C3b, complementul favorizează captarea Ag corpusculate de către APC (pentru că APC prezintă CRs).
2. apoi, APC cooperează cu Th, Th cu B, RIU în derulare - etape la care complementul nu participă.
3. limfocitele B în final activate produc și eliberează Ac specifici Ag inductor, care
recunosc și leagă Ag, declanșează cascada complementului pe calea clasică, cu…
a. formarea MAC în final și distrugerea Ag corpusculat
b. îndepărtarea și distrugerea Ag solubile
Caracteristicile funcționale ale sistemului complement
● Complementul funcționează pe principiul cascadei. Majoritatea componentelor sunt factori enzimatici prezenți în organism ca zimogene. Dacă un zimogen este activat va realiza activarea altui zimogen.
● Activarea factorilor complementului se realizează prin proteoliză limitată și de obicei rezultă două fragmente…
○ un fragment mic - a
○ un fragment mare - b
Fragmentul mic rămâne în fază fluidă, în lichidele interstițiale unde are efecte
pro-inflamatorii.
Fragmentul mare se depozitează pe membrane celulare acceptoare de complement = membrane non-self care nu sunt protejate anti-complement
● Reacțiile complementului se desfășoară pe membranele non-self, unde se formează complexe enzimatice multifactoriale - XbYb….XbYbZb.
● Derularea reacțiilor complementului pe suprafețe acceptoare de complement este favorizată de comutarea specificității de substrat a enzimelor deja depozitate.
Specificitatea de substrat a unui factor activ se poate schimba o singură dată.
Organizarea sistemului complement
Complementul se activează în cascadă pe mai multe căi…
● Calea clasică
● Calea alternă
● Calea lectinelor
Calea comună continuă de la conversia componentei C3 în C3b sub acțiunea unor C3-convertaze generate pe căi diferite.
C3-convertaza generată pe calea clasică necesită prezența de complexe imune atașate membranelor - și deci recunoaștere imunologic specifică.
C3-convertazele căii alterne iau naștere ca urmare a recunoașterii imunologice nespecifice prin C3b.
Calea clasică are funcționalitate episodică, și anume, atunci când sunt prezente membrane non-self și complexe imune atașate acestor membrane.
Calea alternă are funcție continuă, generând în permanență mici cantități de C3b disponibile pentru a se atașa unor membrane non-self. Ea se poate amplifica atunci când sunt prezente
aceste membrane celulare care permit depozitarea C3b (sunt recunoscute nespecific de C3b).
Factorii complementului
Factorii complementului ar putea fi clasificați în funcție de acțiunea lor pe diverse căi..
● factori care activează în calea clasică - C1, C4, C2
● factori care acționează în ambele căi - C3, C5….C9
● factori care activează în calea alternă - B, D, P
Ei vor fi prezentați în ordinea intrării în scenă, mai întâi în calea clasică și apoi în calea alternă.
Factorul C1
…acționează doar în calea clasică.
Structural, C1 este un complex tri-molecular , alcătuit din…
● C1q = unitatea de recunoaștere a domeniului activator de complement al
imunoglobulinei - CH2 pt IgG, CH2 și CH3 pentru IgM
● C1r = serinesterază
● C1s = serinesterază foarte activă
C1q
….există în concentrație mică
Partea carboxi-terminală conține o secvență de aminoacizii implicați în cascada complementului, care sunt capabili să angajeze legături cu domeniile activatoare de complement ale imunoglobulinelor…
● CH2 al IgG
● CH2 și CH3 ale IgM.
Domeniile activatoare de complement devin active când Ig recunosc și leagă Ag. În acel moment se produc modificări conformaționale în lanțurile H transmise dinspre capătul amino-terminal spre cel carboxi-terminal, ceea ce duce la exteriorizarea secvenței de aminoacizi activatoare de complement. Aceasta va fi recunoscută de secvența de aminoacizi complementară din porțiunea globuloasă a componentei C1q care leagă secvența activatoare, se generează modificări conformaționale în lanțurile C1q care se transmit anti-dromic -
dinspre capătul carboxiterminal spre cel amino-terminal - ducând la exteriorizarea unei alte secvente de aminoacizi din porțiunea liniară care are capacitatea de a lega C1r.
C1r fixat la C1q, fixează apoi C1s, care este o serinesterază foarte activă ce va cliva următoarea componentă din cascadă, componenta C4.
Condiția minimă a activării C1q este ca măcar o singură unitate din cele trei să fie activată de complexe imune membranare.
Factorul C4
…activează doar în calea clasică. Se află în concentrații medii
Are în structură trei lanțuri α, β și γ unidirecționate, asociate prin câte o punte disulfurică.
Lanțul α prezintă spre capătul carboxi-terminal un buzunar hidrofob care realizează internalizarea strictă a unei grupări tiol-esterice.
Lanțul γ prezintă spre capătul carboxi-terminal o foarte mică secvență de de aminoacizi capabilă sa fixeze factorul C2. Această secvență este internalizată. Se exteriorizează prin activarea lui C4
Activarea factorului C4 se poate realiza printr-un singur mecanism - mecanism enzimatic.
C1s din complex cu C1q și C1r, ca serinesterază foarte activă, clivează lanțul α din C4, în afara punții disulfurice, la capătul amino-terminal. Are loc eliberarea micului fragment C4a
care rămâne în fază fluidă (cu funcții ne-importante din punct de vedere imunologic).
Restul moleculei - C4b - nu rămâne în fază fluidă, ci se depozitează pe membrana celulară non-self, alături de complexele imune care au inițiat activarea C1.
Modificarea conformațională post-clivaj transmisă în lanțul α în sens orto-dromic (dinspre capătul N- spre cel C-terminal) conduce la relaxarea buzunarului hidrofob. Gruparea tiol-esterică se expune și fiind electronofilă angajează legături cu grupări nucleofile - NH2-
din constituția proteinelor și cu grupări hidroxil -OH - din structura glucidelor membranare.
N.-B. Nu este vorba de opsonizarea membranelor non-self cu C4b!
Modificările conformaționale apărute odată cu activarea C4b se transmit și din lanț în lanț, dinspre α → β → γ. Astfel, se exteriorizează secvența de aminoacizi capabilă să lege C2.
Factorul C2
…activează în calea clasică, în calitate de componentă enzimatică (protează).
C4b atașat pe membrană alături de componentele C1, fixează C2 pe membrană.
C2 este alcătuit structural dintr-un singur lanț polipeptidic. Odată fixat, va fi clivat de C1s - prin comutarea specificității de substrat.
C2 astfel activat, în complex cu C4b, este proteaza care va cliva mai departe factorul C3 și apoi leagă C3b și își modifică specificitatea de substrat clivând mai departe C5.
C2 funcționează ca protează ce intră în constituția principalelor complexe enzimatice ale cascadei complementului în calea clasică…
● C3-convertaza
● C5-convertaza
Activarea C2 se realizează doar prin mecanism enzimatic, sub acțiune C1s.
C1s activează doi factori ai complementului, schimbându-și specificitatea de substrat - C4 și
C2.
Factorul C3
…este un factor central al sistemului, care activează în ambele căi - clasică și alternă.
Structural, C3 este un heterodimer, fiind compus din două lanțuri α și β dispuse antiparalel, legate printr-o punte disulfurică.
Lanțul α prezintă către capătul carboxi-terminal un buzunar hidrofob, care realizează o internalizare relativă a unei grupări tiol-esterice (buzunarul nu este foarte strâns închis).
Lanțul β prezintă către capătul amino-terminal o secvență de aminoacizi capabilă să fixeze componenta C5, când C3 este activat în cursul reacțiilor complementului. Această secvență
este în interiorul moleculei, cât C3 este inactiv.
Activarea factorului C3 se poate realiza prin două mecanisme distincte, care funcționează în cele două căi diferite ale cascadei complementului - calea clasică și calea alternă.
● C3 poate fi activat enzimatic, ceea ce permite funcția C3 în ambele căi,
● C3 poate fi activat non-enzimatic - fenomen care permite fincția C3 doar în calea alternă.
Activarea enzimatică a factorului C3
C3-convertazele generate pe ambele căi - clasică și alternă - clivează lanțul α spre capătul amino-terminal, în afara punții disulfurice. Astfel, are loc eliberarea fragmentului mic - C3a -care are efecte de anafilatoxină…
● vasodilatație locală
● creșterea permeabilității peretelui capilar
● activarea mastocitelor
● efect chemo-atractant pentru micro- și macrofage
N.B. - Activarea complementului generează proces inflamator!!!
Restul moleculei rămas după clivarea realizată de C3-convertaze este fragmentul C3b.
C3b nu rămâne în fază fluidă, ci se atașează pe suprafața membranelor celulare non-self, lipsite de protecție anti-complement. (Depozitarea pe membranele self nu este posibilă,
datorită prezenței unor receptori care se opun complementului).
Când are loc clivarea lanțului α, acesta suferă și modificări conformaționale care se transmit în direcție orto-dromică ( dinspre capătul N- spre C-terminal). Aceste modificări afectează buzunarul hidrofob care se relaxează, iar gruparea tiol-esterică (electronofilă) este adusă
astfel la suprafață și poate angaja legături cu grupări nucleofile (donatoare de electroni) din structurile membranelor celulare.
● C3b se depune masiv pe membranele celulare non-self, nu neapărat în legătură cu complexele imune. C3b realizează fenomenul de opsonizare a membranelor non-self, și, deci recunoaștere imunologic nespecifică a membranelor non-self.
● C3b se depune și alături de C4bC2b, formând un complex trimolecular - C4bC2bC3b
= C5-convertaza.
Urmează noi modificări conformaționale în structura C3b care se transmit dinspre lanțul α către lanțul β, în direcție anti-dromică. Lanțul β modificat conformațional exteriorizează secvența de aminoacizi capabilă să fixeze factorul C5. Abia acum C3b poate fixa C5.
Activarea non-enzimatică a factorului C3
…are loc doar în calea alternă și se datorează proprietății buzunarului hidrofob din structura lanțului α de a realiza o internalizare relativă a grupării tiol-esterice.
● deschiderea buzunarului este suficient de largă
● buzunarul este relativ hidrofob, de fapt este relativ hidrofil.
Moleculele de apă pot pătrunde în interiorul buzunarului foarte lent, și determină clivarea non-enzimatică a legăturii tiol-esterice - are loc un proces de hidratare - rezultând grupări
-SH2 și -COOH.
Odată cu hidratarea și desfacerea grupării tiol-esterice, se produc modificări conformaționale
în structura lanțului α în zona buzunarului, care se transmit anti-dromic, spre capătul N-terminal, ceea ce duce la exteriorizarea unei mici secvențe de aminoacizi situată în amonte
față de buzunar, secvență capabilă să fixeze factorul B - care activează doar în cale alternă.
Astfel are loc inițierea căii alterne. Calea alternă funcționează continuu pentru că moleculele de apă pătrund continuu în buzunarul relativ hidrofob/hidrofil moleculelor C3 ( o parte din ele). Intensitatea funcționării continue a căii alterne este mică - funcționalitate bazală.
Factorii din secvența terminală
Factorul C5 este o proteină complexă formată din două lanțuri polipeptidice. Proteina se atașează la lanțul β al componentei C3b. C5-convertaza va scinda factorul C5 atașat la C3b,
rezultând fragmentul mic C5a - anafilatoxina (cu proprietăți deja cunoscute) și fragmentul mare C5b, ambele în fază fluidă.
Factorul C6 este o proteină formată dintr-un singur lanț polipeptidic și va fi parte componentă din MAC.
Factorul C7 este o proteină lipofilă care fixează MAC la membranele celulelor “țintă”.
Factorul C8 este o proteină complexă, formată din trei lanțuri polipepdice diferite care au rol de polimerază pentru factorul C9.
Factorul C9 este o proteină formată dintr-un singur lanț, în formă de disc/plăcuță, care plutește în fază fluidă. La finalul cascadei complemetului C9 intră în componența MAC = complexul de atac al membranei. În prezența Ca2+ și a polimerazei C8 active,
discurile/plăcuțele se asamblează formând microtubuli care se inseră în membranele celulelor “țintă”. Această inserție modifică gradientele de Na+ și H2O de o parte și de alta a membranei, permițând pătrunderea Na+ și a apei - hiperhidratare acută - cu distrugerea
celulei “țintă” - liză osmotică.
Etapele cascadei complementului pe calea clasică
● Generarea C3- convertazei
● Generarea C5-convertazei
● Generarea MAC
Generarea C3-convertazei
Această etapă are loc ca urmare a prezenței pe membranele non-self a antigenelor membranare…
● constitutive = facând parte din structurile membranare
● atașate membranelor = haptene fixate pe versantul extern
N.B. - Niciodată nu intră în discuție Ag prezentate!
Aceste Ag membranare sunt recunoscute de Ac (IgG sau mai rar IgM). Ac angajează legături prin Fab cu Ag membranare și rezultă complexe imune membranare.
Prin recunoașterea și ligarea Ag de către IgG se produc modificări conformaționale în lanțurile H ale IgG, rezultând exteriorizarea secvențelor de aminoacizi - poziționate în domeniul CH2 - activatoare de complement. Aceste secvențe sunt rapid reperate de C1q care
leagă secvențele, suferă modificări conformaționale care se transmit antidromic, are loc exteriorizarea secvenței de aminoacizi în porțiunea liniară a C1q capabilă să atașeze a doua
componentă a lui C1, C1r. C1r fixează a treia componentă, C1s. În această combinație, C1s este o serinesterază foarte activă care clivează lanțul α al factorului C4.
Activarea C4 duce la eliberarea micului fragment C4a (cu slabe proprietăși de anafilatoxină) care rămâne în fază fluidă și a fragmentului mare, C4b, care se depozitează pe membrana non-self, de jur împrejurul complexelor imune (nu opsonizează). C4b în contact cu membrana non-self capătă afinitate crescută pentru factorul C2, care este
prezent în stare inactivă în lichidul interstițial.
C2 fixat la C4b suferă modificări conformaționale și exteriorizează o foarte mică secvență de aminoacizi care va fi ținta atacului litic realizat de C1s (comutarea specificității de substrat)
Astfel, se eliberează un mic fragment C2a în stare fluidă și rămâne C2b în contact cu C4b.
Împreună, C4bC2b formează un complex enzimatic activ care va fi C3-convertaza căii clasice a cascadei compleentului. Aceasta are două componente diferite…
● partea enzimatică = C2b
● cofactorul = C4b
Generarea C5-convertazei
C2b ca enzimă activă din complexul C3-convertazei va scinda lațul α al factorului C3.
● C3a ramâne în stare fluidă și va fi una din anafilatoxinele foarte active în inflamație
● C3b se depozitează moleculă lângă moleculă realizând opsonizarea membranelor non-self, permițând captarea particulelor străine de către micro- și macrofage
● C3b se poate depozita în contact cu C3-convertaza deja existentă pe membrană…..
…..rezultând un complex tri-molecular - C4bC2bC3b = C5-convertaza căii clasice - în care C2b rămâne enzima activă dar suferă modificări conformaționale care îi conferă comutarea specificității de substrat și va cliva factorul C5.
Generarea MAC (complexul de atac al membranei)
Această ultimă etapă a cascadei complementului începe cu…
Activarea factorului C5
…se petrece în două etape….
● fixarea zimogenului C5 la C5-convertaza, mai precis la lanțul β al componentei C3b,
● clivarea C5 sub acțiunea enzimei active C2b din complexul C5-convertazei.
Astfel rezultă fragmentul mic C5a și fragmentul mare C5b, ambele în fază fluidă.
C5b angajează legături cu C6 și C7, rezultând un complex enzimatic trimolecular activ -
C5bC6C7 - care rămâne în fază fluidă, fiind antrenat de mișcări browniene. Astfel, complexul suferă coliziuni cu toate membranele celulare aflate în apropiere. Nu se atașează niciodată pe
membranele self, ci doar pe cele non-self, unde complexul se infige prin componenta C7 care are o afinitate foarte mare pentru diverse lipide membranare.
C7 în contact cu membrana celulară fixează întens C8, pe care îl activează.
C8 - polimerază activă - va polimeriza C9 în prezența Ca2+, rezultând structurile tubuliforme ce se inseră în membrana celulară non-self și o perforează = formarea MAC, cu liza osmotică
a celulei.
Moartea particulei/celulei non-self este, în final, rezultatul recunoașterii imunologice specifice realizată de Ac și al activării cascadei complementului pe calea clasică.
Calea lectinelor
…este similară cu calea clasică, doar că molecula care o inițiază este MBL = manan binding lectin, care aparține familiei de proteine din care face parte și C1q - colectine.
MBL este asociată cu două pro-enzime…
● MASP-1
● MASP-2 (MASP = MBL associated serinprotease)
…similare componentelor C1r și C1s.
MBL se leagă la manoza grupărilor terminale din structurile carbohidraților din peretele bacterian. Apoi asociază MASP-1 și MASP-2. Urmează activarea factorului C4, urmată de C2….
Mai departe, activarea complementului pâna la formarea MAC este similară cu calea clasică.
Deosebirea intre calea clasică și calea lectinelor constă doar în momentul inițierii.
Calea clasică este inițiată de recunoașterea imunologică specifică prin Ac, în timp ce calea lectinelor este inițiată de o recunoaștere nespecifică.
Factorii căii alterne
Factori specifici activatori
● factorul B
● factorul D
● factorul P (properdina)
Factori specifici inhibitori
Factori comuni ambelor căi
Factorul B
…este alcătuit dintr-un singur lanț polipeptidic. Există în concentrație de 200 μg/ml.
Reprezintă omologul în calea alternă al factorului C2 din calea clasică.
Intră în constituția C3-convertazelor căii alterne…
● C3-convertaza inițială
● C3-convertaza intermediară
● C3-convertaza adevărată
…și în constituția C5-convertazei din calea alternă.
Este activat de factorul D.
Factorul D
..există în concentrații extrem de mici = 1- 2 μg/ml.
Are o particularitate excepțională = este o protează aflată în stare activă. Deși circulă ca protează, nu are efecte defavorabile, pentru că…
● se află în concentrații foarte mici
● are specificitate de substrat extrem de redusă…
○ acționează doar asupra factorului B….
○ ….și numai după ce factorul B a intrat în complex cu factorul C3.
Factorul P (properdina)
…există în concentrații mici - ⥶ 20 μg/ml.
Joacă un rol foarte important în definitivarea biologică a C3-convertazelor generate pe calea
alternă.
N.B. - Calea alternă are o particularitate funcțională - are dublu nivel de funcționalitate…
● funcționează continuu, permanent la un nivel bazal - intensitate scăzută.
● se poate amplifica dacă în lichidele interstițiale apar membrane non-self opsonizate cu componenta C3b.
Nivelul bazal de funcționalitate a căii alterne
Buzunarul relativ hidrofob al factorului C3 permite pătrunderea moleculelor de apă, hidratarea factorului C3 crescându-i afinitatea pentru factorul B.
Procesele căii alterne la nivel bazal au loc strict în fază fluidă.
Doar o mică fracțiune din moleculele C3 pot fi hidratate. C3 hidratat suferă modificări conformaționale în amonte de buzunar, exteriorizând secvența de aminoacizi capabilă să lege
factorul B. În complexul bi-molecular - C3(H2O)B, factorul B leagă factorul D, care realizează proteoliza limitată a factorului B, rezultând micul fragment Ba și fragmentul Bb care rămâne în complex. Complexul astfel rezultat - C3(H2O)Bb - este C3-convertaza inițială
a căii alterne.
C3-convertaza inițială a căii alterne se constituie contrar regulilor generale ale cascadelor complementului…
● se realizează în fază flidă
● se produce în mod continuu, permanent
● are activitate enzimatică slabă.
Această C3-convertază va scinda unele molecule C3, generând permanent cantități mici de C3a și C3b.
C3a dispune leucocitele din vas în torentul circulator în două sectoare…
● sectorul axial și…
● sectorul marginat, alcătuit din leucocitele care se rostogolesc permanent pe peretele vascular și care vor fi primele care vor putea adera ferm la endoteliile activate ce expun molecule de adeziune. Aceste leucocite vor fi primele care vor putea pătrunde
în focar.
C3b va fi disponibil …
● opsonizării diverselor antigene corpusculare (fenomen echivalent cu o recunoaștere imunologic nespecifică) sau fixării în rețele alcătuite din complexe imune, favorizând
fagocitoza acestora.
● ca un cofactor pentru factorul B,
● pentru amplificarea căii alterne.
Nivelul amplificat de funcționalitate a căii alterne (ansa de amplificare a căii alterne)
C3b are tendința de a se depozita pe membrane non-self și se depozitează doar pe membrane non-self.
Când apar membrane non-self în mediu, C3b se atașează acestora, exteriorizează secvența de aminoacizi capabilă să lege factorul B și fixează facctorul B ⇒ C3bB. În acest complex, factorul B devine ținta atacului litic al factorului D care va cliva factorul B în Ba și Bb.
complexul nou rezultat va fi C3bBb = C3-convertaza intermediară a căii alterne, care rămâne pe membrana non-self. Această C3-convertază are următoarele carcateristici…
● se constituie doar pe membranele non-self
● se constituie doar episodoc ( când există membrane non-self)
● are activitate enzimatică redusă (este instabilă).
C3-convertaza intermediară va fi perfectată biologic prin adiția properdinei (factorul P).
rezultă astfel un complex tri-moleculatr - C3bBbP - în care properdina solidarizează factorii între ei și stabilizează C3-convertaza. C3bBbP = C3-convertaza adevărată a căii alterne,
care are următoarele caracteristici….
● se formează episodic
● se constituie doar pe membrane non-self
● are activitate enzimatică intensă.
În acest moment, calea alternă începe să funcționeze intens, la un nivel echivalent căii clasice. C3-convertaza adevărată generează cantități mari de C3b. De la un moment dat, rezultă un exces de C3b care se depozitează pe membranele non-self (factorul C3 există în
concentrația cea mai mare printre factorii complementului). În această ansă de amplificare cu evoluție exponențială, se epuizează properdina. Acum se blochează conversia C3-convertazei
intermediare la C3-convertaza adevărată. C3b vine în contact cu C3-convertaza intermediară
și constituie un nou complex tri-molecular - C3bBbC3b care este C5-convertaza căii alterne.
C5-convertaza căii alterne va cliva factorul C5 în fază fluidă, rezultând C5a și C5b, acesta din urmă va participa pe calea comună la formarea MAC.
În C3-convertazele și C5-convertaza căii alterne enzima activă este Bb, care clivează mai întâi factorul C3, și apoi își comută specificitatea de substrat și clivează C5.
Sistemul complement este o punte de legătură înte imunitatea înnăscută și imunitatea adaptată.
Prin anafilatoxine stimulează mecanismele inflamației acute și prin C3b mediază fagocitoza, de asemenea perfectează acțiunea Ac asupra antigenelor fiind un mecanism efector la finalul răspunsului imun celular, prin formarea MAC.
Mecanisme de protecție anti-complement
La realizarea protecției anti-complement a membranelor self participă trei categorii de receptori…
● receptori anti-factori atașabili
○ MCP- membrane cofactor protein - CD46
○ CR1 - CD35
● receptori anti-convertaze
○ DAF - decay accellerating factor - CD55
● receptori anti-complex de atac al membranei (anti-MAC)
○ MIRL - inhibitorul membranar al lizei reactive - CD59
○ HRF - factorul restricției omoloage - C8bp)
Inhibitori comuni căilor clasică și alternă
MCP
…este o glicoproteină transmembranară ubiquitară. Are afinitate mare pentru C3b și C4b.
Fixează C3b și C4b prezente în lichidele interstițiale împiedicând atașarea lor pe membrane self.
Ulterior, MCP fixează factorul I care, activându-se sub controlul factorului H și în prezența unor cofactori de pe calea alternă (FHLP-1) sau clasică (C4bp), clivează C3b și C4b prin proteoliză totală.
CR1
…este o glicoproteină transmembranară larg răspândită. Îndeplinește diverse funcții, în funcție de tipul de celulă pe care este exprimat….
● CR1 pe micro- și macrofage mediază captarea antigenelor corpusculate opsonizate prin complement.
● CR1 pe alte celule este un inhibitor al constituirii C3-convertazei. Are afinitate
crescută pentru C3b și C4b și împiedică depozitarea acestora pe membranele self.
Funcționează ca un cofactor pentru factorul H care se opune C3-convertazelor…
● inhibă adiția Bb la C3b
● inhibă adiția C2b la C4b
Fixează și activează factorul I care clivează C3b și C4b prin proteoliză totală.
DAF
…este o glicoproteină transmembranară ubiquitară atașată fracțiunii lipidice plasmalemale printr-o legătură fosfatidil-inozitol-glican. Este o moleculă extrem de mobilă în cadrul membranei celulare.
Funcțiile DAF ….
● disociază C3-convertazele, clivând legăturile…
○ C4b – C2b în calea clasică
○ C3b – Bb în calea alternă
● împiedică conversia….
○ C2 ⇨ C2b
○ B ⇨ Bb
MIRL
…este o glicoproteină transmembranară ubiquitară atașată pe membrană via
glico-fosfatidil-inozitol.
Inhibă clivarea C8 în polimerază activă de către enzima C7 din complexul C5bC6C7.
HRF
…este o proteină de legare a factorului C8, acționând ca inhibitor al acținii polimerazei C8 asupra factorului C9. Rezultă inhibiția constituirii MAC.
Vitronectina
…membranară se opune inserției complexului C5bC6C7.
Inhibitori specifici ai căii clasice
C1-INH
…inhibă serinesterazele complexului C1, mai ales C1s. Este o serpină (acționează ca substrat suicidar pentru enzima respectivă, cuplându-se prin legături covalente la nivelul situsului ei
activ, formează astfel un complex stabil cu enzima, complex care va fi îndepărtat prin mecanisme de clearence hepatic).
C1-INH leagă și inactivează C1s, C1r, dar și MASP-1, MASP-2.
Caracteristicile cascadei complementului pe căile clasică și alternă
Caracteristici diferite între cele două căi….
● mecanismele de recunoaștere imunologică care stau la baza inițierii cascadei complementului diferă…
○ pe calea clasică se realizează recunoaștere imunologică specifică - formarea complexelor imune pe membrane non-self
○ pe calea alternă se realizează recunoaștere imunologică nespecifică -
depozitarea C3b pe membrane non-self
○ (pe calea lectinelor recunoașterea este nespecifică)
● factorii declanșatori sunt diferiți
○ C1q pe calea clasică
○ hidratarea C3 și depozitarea C3b pe membrane non-self
● în primele etape participă factori specifici fiecărei căi…
○ pe calea clasică - C1, C2, C4
○ pe calea alternă - B, D, P
● C3 convertazele sunt diferite…
○ C3-convertaza căii clasice = C4bC2b
○ C3-convertazele căii alterne
■ inițială = C3(H2O)Bb
■ intermediară = C3bBb
■ adevărată = C3bBbP
● C5 convertazele sunt diferite…
○ C5-convertaza căii clasice = C4bC2bC3b
○ C5-convertaza căii alterne = C3bBbC3b
Carcateristici comune ambelor căi
● Declanșarea celor două căi este condiționată de depozitarea pe membranele țintă a cofactorilor atașabili reprezentați de C4b pentru calea clasică și C3b pentru calea alternă.
● C3-/C5-convertazele generate pe ambele căi sunt asemănătoare prin comportamentul componentei enzimatice care este același - C2b din calea clasică și Bb din calea alternă acționează asupra caceluiași substrat și își comută specificitatea de substrat
când iau contact cu C3b.
● indiferent de la ce tip de recunoaștere se pleacă, la finele celor două căi este generat MAC, care este la fel de eficient în distrugerea membranelor țintă.
● diversele reacții ale ale complementelui se desfășoară pe suprafața membranelor țintă
= non-self și nu pe cele self, acestea fiind protejate prin mecanisme anti-compement.
Răspunsul imun celular
RIC este mecanism imun efector implicat în trei condiții majore de patologie…
● eliminarea/distrugerea celulelor infectate cu microorganisme cu habitat intracelular
○ micobacteriile - tuuberculozei, leprei
○ virusuri
○ mici paraziți
○ unele bacterii…
■ legionella
■ brucella
■ salmonella
○ mycoplasme, chlamidii
● apărarea antitumorală - supravegherea imunologică antitumorală
● declanșarea reacțiilor de respingere a grefelor de țesut sau organ
În cadrul RIC sunt recunoscute și distruse două tipuri de celule…
● celule singenice = celule self somatice sau sanguine care devin antigenice prin două mecanisme…
○ au fost infectate
○ au fost transformate malign
● celule alogenice = celule non-self care parvin prin transplant de țesut sau organ
La RIC participă trei clase de limfocite care realizează recunoașterea imunologică (participă la inițierea procesului) dar sunt și celule efectorii (care vor distruge celulele non-self recunoscute)….
● limfocitele T citotoxice (Tc)
● celulele natural Killer (NK)
● celulele killer (K)
Aceste celule recunosc țintele celulare prin mecanisme imunologice diferite, dar, în final, distrug aceste ținte celulare printr-un mecanism comun - citotoxicitatea extracelulară.
Particularitățile recunoașterii antigenice realizate de limfocitele efectorii
Limfocitele Tc
…realizează o recunoaștere imunologică specifică.
Ele au contact direct cu antigenele de suprafață ale celulei țintă. recunoașterea are trei particularități…
● recunoașterea realizată de Tc este MHC-I dependentă - Tc recunoaște doar Ag expuse pe membrane în complex cu moleculele MHC-I. Tc nu recunosc alte varietăți de Ag membranare (constitutive sau atașate membranelor)
● recunoașterea este dublu asociativă - intra-și interreceptorială
● …este clonotipic specifică - fiecare varietate particulară de Ag prezentată în complex cu molecula MHC-I este recunoscută doar de limfocitele Tc care aparțin clonei
specifice.
Capacitatea de recunoaștere a Ag de către limfocitele Tc este extrem de mare. Tc sunt o pupulație extrem de diversificată clonotipic
Celulele NK
…realizează o recunoaștere imunologic nespecifică printr-un receptor propriu - NK-R - care recunoaște un anume ligand - NK-L - exprimat pe membranele celulelor în condiții de stress.
Celulele țintă - infectate, transformate malign exprimă pe membrane un set de receptori induși de stress (stress induced receptor). Unii sunt similari cu molecula MHC-I dar nu asociază β2-microglobulina = MHC class I polypeptide-related sequence A or B - MICA / MICB.
Celula NK exprimă receptori - KAR / KIR = Killer Immunoglobuline-like Receptor, familie de receptori care recunosc diverși liganzi de pe celulele țintă. Celula normală exprimă liganzi (în general molecule HLA) recunoscuți de KIR, receptori cu rol inhibitor pentru NK. Celula țintă aflată în stress (infectată, transformată, supusă agenților fizici etc) exprimă liganzi precum MICA, MICB și alții care vor fi recunoscuți de receptori activatori ai celulelor NK -KAR. Dinamica dintre KIR și KAR are drept rezultantă echilibrul necesar funcționării celulei
NK adecvat la situație.
Subliniem câteva caracteristici ale celulelor NK în privința recunoașterii imunologice pe care o realizează….
● NK nu recunosc Ag prezentate în complex cu molecule MHC-I
● sunt celule TCR-CD3 negative
● nu recunosc Ag constitutive
● nu recunosc Ag atașate (haptene)
● NK recunosc prin NK-R = familia KAR cu structuri unice liganzi NK-L (MICA/B)
exprimați doar în condiții patologice, când celula țintă a devenit antigenică.
● NK nu sunt celule clonotipic diversificate
Mai slab demostrat este faptul că NK prezintă CD16 și ar fi astfel capabilă să recunoască complexe imune membranare și să participe prin aceasta la ADCC - citotoxicitatea
extracelulară anticorp dependentă.
NK prezintă receptori auxiliari de activare, o varinta CD28, care leagă Cd80 și Cd86 de pe celula țintă și astfel crește gradul de stimulare al celulei NK.
Celulele K
…sunt specializate în recunoașterea complexelor imune membranare formate din Ag constitutive sau atașate și Ac (IgG). Aceste celule prezintă recptori FcγR-III (CD16) si receptori pentru complement.
Contactul cu celulele țintă este indirect, prin IgG și C3b.
Când densitatea complexelor imune de pe suprafața celulelor țintă este mică sau foarte mică, nu este posibilă activarea cascadei complementului pe calea clasică.
Distrugerea țintelor celulare se realizează în final printr-un mecanism comun. Activarea acestor celule (Tc, NK, K) ca urmare a recunoașterii celulelor țintă duce la eliberarea unor mediatori toxici care vor distruge celulele țintă - citotoxicitate extracelulară. Cel mai
important mediator este perforina care se inseră ca structură tubuliformă în membrana celulei țintă.
Limfocitele Tcitotoxice
…sunt cele mai importante celule ale răspunsului imun celular, fiind o clasă de limfocite extrem de diversificată clonotipic și implicată în recunoașterea majorității antigenelor.
Tc prezintă trei categorii de receptori…
● TCR-CD3, CD8 = receptori de recunoaștere antigenică. recunoașterea imunologică, dublu asociativă intra și interreceptorială reprezintă principala cale de activare a limfocitelor Tc, dar activarea rezultată din această etapă este doar parțială și generează creșterea expresiei de receptori pentru IL2 - CD25. Il2 provine de la limfocitele Th1 stimulate în cadrul coperării cu APC. Prin interleukine - cooperare non-cognitivă - se varealiza în final activarea completă a limfocitelor Tc.
● CD25, CD28, CD45 = receptori cu rol accesor în activarea Tc (v. rolul acestor
receptori în cadrul sinapsei imune)
● CD2, LFA1 = receptori de adeziune intercelulară, prin care Tc stabilesc contacte cu celulele țintă. De asemenea, Tc mai exprimă rceptori de adeziune la proteinele dinmatrix-ul intercelular, receptori cu rol important în migrarea Tc în focarele antigenice
- VLA4,5 care sunt receptori pentru fibronectină, VLA6 - recptor pentru laminină.
Clasificarea Tc
● Tc CD8+ - sunt majoritare = 90%. Ele sunt limfocite efectorii, distrug celulele țintă.
● Tc CD4+ - minoritare. Nu au funcție efectorie. au doar funcție imunoregulatorie, direcționând maturarea Thp către Th1.
Particularități ale răspunsului imun celular
Trăsătura fundamentală a RIC este că acest mecanism este inițiat intraganglionar dar se desfășoară în final doar în focarul imunologic intratisular.
Desfășurarea RIC intratisular presupune acumularea Tc intrafocal, ceea ce se realizează printr-un mecanism particular, diferit de recrutarea intratisulară a micro- și macrofagelor în
cadrul inflamației acute.
Aceste caraceristici se datorează unor particularități ale limfocitelor Tc…
● Tc sunt intens recirculante - patrulează in continuu.
● Tc nu sunt atrase niciodată în focarele antigenice de factorii chemoatractanți uzuali (C3a, C5a) care au efect chemotactic pentru micro- și macrofage.
Limfocitele Tc în circulația sanguină ajunse în dreptul focarului îmunologic, aderă la endoteliul vascular plat modificat fenotipic local (crește local expresia de receptori de adeziune) și pătrund în țesut. Tc recunosc focarele antigenice idiferent de specificitatea lor și trec în ele. Trec prin mai multe focare antigenice, până când ajung în focarul specific (cel care conține Ag pentru care au fost preprogramate genetic).
Acumularea Tc în focarul imunologic este posibilă pentru că aceste celule au memorie imunologică datorită activării in prealabil, intraganglionar, în cooperare cu APC care au migrat din focar în ganglionii locoregionali.
Staționează îndelung în focarul imunologic specific, unde cooperează cu diverse celule - APC, Th. Astfel Tc se activează complet.
La baza RIC stă participarea celulelor Tc cu memorie.
Memoria imunologică. Clasificarea Tc în funcţie de memoria imunologică
● LT naive = celule T fără memorie imunologică. Nu au întâlnit niciodată Ag pentru care sunt pre-programate genetic
● LT cu memorie = Th, Tc care au întâlnit cel puțin o dată Ag pentru care sunt
pre-programate genetic.
Cele două categorii de limfocite se diferențiază prin trei particularități..
● parcurg circuite (traficuri) diferite în organism
● au distribuții (homing) diferite în organism
● prezintă caracteristici fenotipice diferite.
Traficul şi homingul limfocitelor T naive (Tn)
Traficul limfocitelor T naive este predominant intracirculator - sânge ⇒ limfă ⇒ sânge.
Homingul limfocitelor T naive este intraganglionar. Pot veni în contact cu Ag specific adus aici de APC.
Dispuse în sectorul marginal al coloanei de sânge, limfocitele Tn vin în contact continuu, lax cu endoteliul vascular plat. în ganglionii limfatici, vasele sunt tapetate cu endoteliu vascular
înalt. Aici, Tn se opresc, aderă la endoteliul vascular înalt și trec transendotelial - Celula T străbate celula endotelială. Tn ajung în paracortex unde staționează îndelung și așteaptă Ag prezentat de APC care au migrat din țesut în ganglionii loco-regionali. Dacă nu le este prezentat Ag pentru care au fost pre-programate, limfocitele Tn părăsesc în cele din urmă ganglionul si revin în circulația sistemică.
Tn au trafic intracirculator. În ganglioni așteaptă un timp, realizând supravegherea imunologică a APC. Staționarea în ganglioni le crește șansa de a veni în contact cu Ag.
Traficul si homingul limfocitelor T cu memorie
Tm au trafic și homing predominant intratisular.
Limfocitele Tm sunt capabile să adere strâns la endoteliul vascular plat aflat în dreptul focarului antigenic, trec prin diapedeză în țesut, recunosc Ag și se activează intens. Pot reveni în circulația sistemică pe calea limfaticelor eferente.
Caracteristici fenotipice diferite ale LT naive şi LT cu memorie
…permit acestor celule să adere la tipuri distincte de endotelii vasculare.
Limfocitele Tm prezintă receptori de adeziune…
● LFA1 prin care angajează legături cu ICAMs prezente pe endoteiul vascular plat
● VLA4 pin care poate lega un contraligand - VCAM - moleculă de adeziune a celulei endoteliale vasculare
● CD44 care leagă un contraligand exprimat pe suprafața endoteliului vascular plat - adrezina.
ICAM, VCAM, adrezina nu sunt exprimate constitutiv pe suprafața endoteliului vascular plat, ci expresia lor este indusă sub acțiune unor citokine eliberate în focarul antigenic - IL1β, TNF, IFNγ, citokine care astfel modifică fenotipic endoteliul vascular plat din dreptul
focarului imunologic.
Limfocitele Tn aderă la endoteliul vascular înalt prin LAM 1,2 - molecule de adeziune leucocitară.
LAM1 = CD2
Limfocitele Tn au rol în inducția RIC.
Limfocitele Tm au rol în desfășurarea RIC.
Etapele RIC
- …de inducţie:
- inducerea memoriei imunologice
- inducerea modificării fenotipice din dreptul focarului imunologic
- …de desfăşurare propriu-zisă:
- aderarea şi trecerea LTm din vas în ţesut
- cooperarea celulară între APC, TH1, Tc-CD8+, Tc-CD4+
- activarea NK, K
- …de distrugere a ţintelor – citotoxicitatea extracelulară:
- eliberarea de mediatori solubili: perforina, granulizina, granzime
- apoptoză
1.Etapa de inducție
APC preia Ag, se activează parțial. APC parțial activate se împart în două contingente…
● APC rezidente, care rămân în focarul imunologic, în contact continuu, prelungit cu Ag, se activează mai mult și produc și eliberează IL1β, TNF, IFNγ, mediatori care modifică fenotipul de seprafață al endoteliului vascular plat aflat în dreptul focarului antigenic. celulele endoteliale de aici vor exprima molecule de adeziune - ICAM;
VCAM, adrezina.
● APC migratorii care părăsesc focarul și transportă Ag în ganglionii locoregionali pe calea vaselor limfatice aferente. În paracorticala ganglionară, aceste APC staționează îndelungat și prezintă mici cantități de determinanți antigenici doar acelor limfocite care tranzitează în mod obișnuit ganglionii. Limfocitele T care tranzitează ganglionii și staționează în ariile timodependente (paracaorticala) sunt limfocitele Tn care au homing ganglionar îndelungat. Acestea vizitează/supraveghează membranele APC care pot expune prin intermediul moleculelor MHC epitopi. Se poate întâmpla ca Tn să recunoască Ag pentru care au fost preprogramate genetic. În acest moment Tn se activează in situ și devin limfocite T cu memorie - Tm.
Odată devenite limfocite T cu memorie, ele nu mai rămân în ganglioni, trec prin vasele limfatice eferente în circulația sistemică. Tm intens recirculante, vor ajunge în dreptul endoteliului vascular plat aflat în vecinătatea focarului antigenic și vor pătrunde în focar.
Se incheie etapa de inducție, în care…
● a fost indusă memoria imunologică
● a fost indusă modificarea fenotipică a endoteliului din dreptul focarului imunologic
N.B. Limfocite T cu memorie sunt atât T citotoxice - Tc CD4 pozitive, Tc CD8 pozitive - cât și Th.