Riepilogo VIA Alternativa DI Attivazione DEL Complemento PDF

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RIEPILOGO VIA ALTERNATIVA DI ATTIVAZIONE DEL COMPLEMENTO -Eravamo arrivati alla formazione della C5 convertasi della via alternativa. La riguardiamo un attimo velocemente. Avevamo detto che la via alternativa che e& quella piu& antica parte fondamentalmente con la molecola C3 e fisiologicamente questa molecola plasmatica nel nostro sangue e& scissa in C3a e C3b. Questa scissione avevamo detto che smascherava nella molecola C3 un gruppo tioesterico che fondamentalmente e& molto reattivo nei confronti di gruppi ossidrilici e amminici presenti nella superficie della membrana cellulare. Ora le cellule eucariotiche sono ricche di acido sialico e questo non consente la reazione del gruppo tiosterico con le proteine o con le molecole della membrana cellulare. Al contrario cellule del microrganismo povere in acido sialico possono essere attaccate da questo gruppo tioesterico e quindi la componente C3b si lega covalentemente sulla sua superficie. Quindi se non ci sono microrganismi C3b viene poi idrolizzata e neutralizzata. Nel caso invece ci fosse un microrganismo quando si forma il legame covalente di C3b sulla superficie abbiamo l’esposizione di C3b in un sito che la fa reagire con la molecola B. B quando si lega su C3b viene poi scissa dal fattore D in due frammenti Ba e Bb la prima va in fase fluida e Bb rimane legato a C3b e questo dimero formato da C3b e Bb rappresenta la CD3 convertasi. Questo enzima va a convertire ulteriormente altre molecole C3 in C3a e C3b quindi sappiamo che il C3b continuera& a reagire con i gruppi amminici e ossidrilici e quindi in definitiva puo& anche andare a reagire con il frammento Bb e formare un trimero C3b-Bb-C3b questo rappresenta la C5 convertasi e da qui in poi la via e& comune a tutti quanti. Andiamo alla via classica: la reazione e& innescata dalla presenza di un anticorpo complessato con l’antigene. L’antigene puo& essere sia solubile quindi abbiamo la formazione dell’immunocomplesso oppure l’antigene puo& essere sulla superficie della cellula o su una proteina della matrice. Allora la componente C1Q e& fatta in questo modo: la componente C1 fa partire la via classica ed e& formata da varie subunita& e in particolare e& formata da 6 subunita& chiamate C1Q . Questa componente ha una forma tipica ad ombrello quindi formata da uno stelo centrale e 6 braccia all’esterno, alla fine di queste braccia c’e& una porzione qui indicata con H che si chiama testa globulare che e& la regione che prende connessione con la FC. Quindi il complemento e piu& precisamente in questo caso C1Q si lega alla FC degli anticorpi. Debbono essere contemporaneamente ingaggiate almeno due teste H globulari. In altre parole se la C1 attacca l’FC di un solo anticorpo non si ha l’attivazione del complemento, almeno ne devo attaccare due. Oltre alla C1Q che ha la funzione di prendere contatto con la FC tramite le teste globulari, abbiamo poi altre 4 molecole uguali a due a due ovvero le componenti C1S e C1R che stanno dove si diparte l’ombrello. Quindi in definitiva abbiamo 6 molecole di C1Q quindi 6 teste globulari, due molecole C1S e due molecole C1R. Quando almeno due teste globulari prendono contatto con gli FC degli anticorpi c’e& un cambio conformazionale che attiva C1R e l’attivazione di C1R determina il taglio di C1S che a sua volta attacca la

componente 4 del complemento C4. Quindi C1 recluta C4 e siccome abbiamo attivato C1S questo taglia C4 formando due frammenti che chiameremo C4a e C4b. C4a va in fase fluida, C4b espone un gruppo tioesterico che ne determina il legame covalente alla parete. Anche qui una volta che si e& formata C4b si viene a esporre un gruppo che ha affinita& per la componente 2 del complemento C2. Quindi C4b leghera& C2 e sempre C1S taglia anche C2 in C2a e C2b. C4b si lega al microrganismo esattamente con la stessa modalita& di C3b nel senso che il taglio da parte di C1S ha esposto un gruppo tioesterico. C4b tagliato espone un gruppo funzionale per C2 e una volta che l’ha legato sempre C1S della componente C1 taglia anche C2 in C2a e C2b. In questo caso e& il C2a che rimane legato e il C2b va in fase fluida. Quindi alla fine in superficie si formera& questo dimero C4b-C2a e questa e& la nostra C3 convertasi della via classica cioe& equivale alla C3 convertasi della via alternativa. Allora C1 si attiva attacca C4 e viene tagliato in C4a che va in soluzione fluida e C4b che si lega covalentemente e lega il fattore del complemento C2 che verra& tagliato sempre dalla C1S in C2a che rimane legata e in C2b che invece va in fase fluida. quindi in superficie abbiamo il dimero C4bC2a che e& la C3 convertasi della via classica e va ad attaccare tante molecole di C3 dividendole in C3a e C3b e anche qui il significato di avere vicino sulla superficie del microrganismo tante molecole di C3b e anche in questo caso queste molecole di C3b si legheranno alla C3 convertasi e quindi si formera& un trimero formato da C4b-C2a-C3b e questa e& la nostra C5 convertasi della via classica. Quello che cambia sono solo le componenti e le vie di attivazione ma la fine quello che andiamo a formare e& la C3 convertasi che portera& alla formazione di C3b che uniti alla C3 convertasi faranno la C5 convertasi. VIA LECTINICA DI ATTIVAZIONE DEL COMPLEMENTOLa terza via viene detta di attivazione lectinica del complemento. La via lectinica del complemento e& iniziata dalla lectina legante il mannosio. E8 una molecola che si lega sulla superficie dei batteri perche9 riconosce il mannosio molto presente nei batteri. Se la andiamo a guardare non mi sembra che ci siano molte differenze: la lectina presenta una forma ad ombrello come la C1Q sara& formata da 6 subunita& che saranno un pochino diverse perche9 hanno le teste globulari che riconoscono il mannosio ma presentano all’interno della loro struttura tetrameri che corrispondono al C1R e C1S e che chiamiamo MASP1 e MASP2. Quindi abbiamo la stessa struttra ad ombrello con 6 teste globulari e abbiamo due molecole strutturalmente simili a C1R e C1S che sono MASP1 e MASP2. Quindi nella via lectinica e& tutto molto simile. Nel momento in cui il mannosio si lega e anche qui le teste globulari devono legare almeno due molecole di mannosio abbiamo l’attivazione di MASP1 e MASP2 e succede la stessa cosa legano C4 che verra& tagliato in C4a e C4b. C4b si lega covalentemente e viene a legarsi anche C2 che verra& tagliato in C2a e C2b. C2a rimane legato e forma il complesso della C3 convertasi quindi formazione di tante molecole C3b. Quindi non e& diverso e& diversa solo la molecola che fa partire il tutto. Allora ritorniamo ai PRR solubili che avevamo visto nella prima lezione. Avevamo detto che erano

presenti nel sangue circolanti nei liquidi biologici infatti le componenti del complemento sono presenti ma anche la lectina che lega il mannosio perche9 l’abbiamo messa in questa categoria. Funzionano da opsonine infatti vanno a interagire con la parete del microrganismo. Guardatele un po’ vi sembrano tanto diverse dalla C1 o dalla lectina o dalla ficolina. Anche la ficolina fa la stessa cosa delle altre solo quello che riconosce e& diverso, la struttura e& la stessa a stelo. r Quando la ficolina riconosce qualcosa con almeno due teste globulari ho l’attivazione di MASP1 e 2 che corrispondono a C1R e C1S. Quindi ecco perche9 io parlo di attivazione della via alternativa, della classica o della lectinica perche9 la ficolina fa la stessa cosa. Quindi questi erano i PRR solubili e questo era il complemento la frazione C1, ficolina e coleptina come l’MDL e poi avevamo messo le pentrassine. Chiediamoci quali anticorpi vedono i C1Q cioe& quali anticorpi attivano la via classica del complemento. Sicuramente le IGG poi due particolari sottoclassi pero& abbiamo detto che la testa globulare di C1Q deve legare almeno due FC. Quindi questo mi spiega perche9 in fase fluida cioe& nel sangue dove io ho sia C1 e le IGG normali non ho l’attivazione del complemento perche9 le due G devono trovarsi molto vicine per poterlo attivare quindi devono almeno aver incontrato l’antigene anche solubile e avendole vicine e io le attivo altrimenti ogni IGG va per i fatti suoi e io non attivo il complemento. Io dove ce l’ho il complemento? Nel sangue, C1 sta nel sangue e le IGG lo stesso. Perche9 non si attiva il complemento nel sangue? Perche9 si attiva sia in fase fluida sia in fase cellulare allora perche9 non si attiva il complemento per la via classica? Perche9 la IGG sta da sola non sta riconoscendo niente e allora la C1 riconosce l’FC dell’anticorpo con una sola testa globulare e quindi non si attiva. Se invece ho un antigene solubile presumibilmente leghera& almeno due IGG che saranno vicine ad una distanza che deve essere inferiore a 30-40 nm. In questo modo allora la C1 si potrebbe attivare. Ma gli anticorpi piu& efficaci ad attivare il complemento sono le IGM perche9 sappiamo che sono pentameriche. Ora le IGM che stanno nel siero che sono circolanti hanno una configurazione planare e in questa condizione non possono esporre il sito di legame per il complemento ma quando si vanno a legare sulla superficie batterica assumono una conformazione un po’ a pinza e questo permette quindi di esporre i siti di legame con le teste globulari della C1. Quindi se io ho l’anticorpo IGM e il complemento e l’anticorpo IGM non riconosce niente in fase solubile nel sangue la sua conformazione e& planare e non ho l’interazione quando invece l’IGM riconosce qualcosa e& come se un po’ si alzasse come configurazione esprime i siti di legame e naturalmente possono arrivare anche altre IGM e si possono trovare vicine e quindi C1 si attiva efficacemente. Le IGG solubili stanno lontane le une dalle altre e non possono attivare C1 pero& se le IGG legano l’antigene gli FC sono abbastanza vicini da consentire la contemporanea presa di contatto con due porzioni globulari della C1Q. allora ritornando alle pentrassine, queste hanno una struttura diversa tra queste vi avevo ricordato la proteina C reattiva prodotta dal fegato. Comunque sono tutte molecole che hanno una struttura pentamerica e infatti sono molto

simili alle IGM e infatti la loro funzione sara& quella di legarsi anche a ligandi molto simili a quelli degli anticorpi e una volta che si legano assumono una conformazione a pinza e attivano C1Q della via classica. Quindi alla fine questi PRR solubili sono meno evoluti rispetto ovviamente agli anticorpi e rispetto all’attivazione della via classica ma hanno lo stesso significato e funzione che e& quella di cercare di aiutare i macrofagi o quant’altro ad eliminare il microrganismo attivando il complemento. VIA COMUNE DI ATTIVAZIONE DEL COMPLEMENTOAndiamo alla via comune quindi alla C5 convertasi attacca la C5 formando C5a solubile e C5b che lega. A questo punto la C5b recluta in sequenza C6,C7,C8. Ora gia& C7 ma soprattutto C8 presentano delle porzioni terminali idrofobiche che gli consentono di inserirsi all’interno delle pareti. Quando hanno formato questo complesso reclutano infine la molecola C9 che polimerizza tutto intorno formando un vero e proprio buco perche9 abbiamo detto che l’attivazione del complemento portera& alla formazione di un poro sulla parete batterica affinche9 il batterio muoia per lisi osmotica. Tutto questo complesso si chiama MAC complesso di attacco alla membrana. Allora C5 viene attaccato dalla C5 convertasi in C5a e C5b. C5b recluta a quel punto sequenzialmente C6,C7,C8. Ora sia C7 che C8 hanno un terminale idrofobico che gli consente di inserirsi nella parete del microrganismo. Infine tutto questo complesso richiamera& tante molecole di C9 che polimerizzano a cerchio e fanno un buco sulla membrana e quindi ho la lisi osmotica. Tutto questo complesso e& noto con il nome di MAC. SISTEMI DI CONTROLLO DELL’ATTIVAZIONE DEL COMPLEMENTOIl problema e& che bisogna evitare che qualcosa vada storto e che questo avvenga anche sulle nostre cellule. E8 vero che c’era l’acido sialico ma e& chiaro che ci devono essere ulteriori meccanismi di controllo. Infatti l’attivazione del complemento e& inibita da una serie di proteine regolatorie. Il sistema del complemento e& costituito da una serie di componenti ma poi ha una serie di molecole che ne regolano la loro attivazione. Queste molecole di solito sono proteine regolatorie e per lo piu& sono espresse solo sulle membrane del nostro organismo per evitare che si attivi in maniera erronea il complemento. Infatti esiste un locus che viene definito RCA e le proteine RCA sono proteine che intervengono nella regolazione dell’attivazione del complemento. C’e& una molecola che si chiama C1 inibitoria il suo compito e& quello di portare via da C1Q le due subunita& catalitiche C1R e C1S e impedire l’attivazione della via classica. Le C3 convertasi sia della via alternativa che della classica sono inibite da CR1 e DAF. Le C3 convertasi sono inibite nelle nostre cellule. Poi nel particolare il fattore H e la molecola MCP inibiscono la formazione della C3 convertasi della via alternativa e la C4BP la formazione della C3 convertasi della via classica. Io vi avevo detto che nelle nostre cellule non ci si attaccava C3b perche9 sono ricche di acido sialico. Infatti in presenza di acido sialico ci si lega il fattore H che lo va a inibire impedendone l’attacco. Il fattore H e& specifico per inibire la formazione della C3 convertasi della via alternativa. Come funzionano CR1 e DAF? In pratica

siamo nella via classica, sia dato che CR1 e DAF sono delle proteine di membrana, queste spiazzano C4b e 2A dalla C3 convertasi e quindi annullano il proseguire della reazione, mentre le stesse molecole nella via alternativa spiazzano Bb da C3b e non consentono la formazione della C3 convertasi. La C3 convertasi e& formata nella via classica dal frammento C4b e 2A . Queste molecole che sono espresse sulle nostre cellule ovvero DAF o CR1 vanno ad interagire con la C3 convertasi e gli tolgono 2A e fanno la stessa cosa con la C3 convertasi della via alternativa stacco la mia Bb ed e& chiaro che si ferma il tutto e non ho l’attivazione del complemento. Ora sia DAF che CR1 sono espresse solo e unicamente dalle nostre cellule ed e& un meccanismo per evitare l’attivazione inadeguata del complemento nelle nostre cellule. Un'altra molecola importante e& l’MCP presente sulle cellule che contemporaneamente prima ancora che si formi la C3 convertasi funzionano da cofattori per C3B e reclutano il fattore I inibitore il quale fattore I quando arriva riconosce il complesso C3B-CR1 o MCP -CR1 e taglia ulteriormente in tantissimi frammenti degrado questi complessi il piu& possibile così& sono sicuro che non si attivera& mai il complemento sulla mia cellula. Allora avevamo detto che DAF e CR1 vanno a staccare Bb dalla C3 convertasi della via alternativa oppure vanno a staccare 2A dalla C3 convertasi della via classica quindi si formera& un complesso C3B-CR1 o DAF oppure C4a e CR1 o DAF. Soprattutto CR1 e solo per la via alternativa MCP se fosse stata lei una volta che si e& legata funge da cofattore per il fattore I che sta circolando e quindi riconosce tutto il complesso e comincia a tagliuzzare C3b. Puo& succedere che il complesso della C5 convertasi quando ha formato C5b che comincia a reclutare C6,C7,C8 e si vuole andare a mettere nella membrana, se ne produco tanto potrebbe essere deleterio per le cellule vicine ed io devo evitarlo. La C5b sta nel sangue e quindi puo& essere pericolosa. Se formo troppi complessi circolanti questo puo& essere deleterio per le cellule vicine. Esiste una molecola la proteina S del siero che porta via eventuali complessi solubili formatisi per amplificazione C5b,C6,C7,C8 in maniera tale da far si che siano attivi solo quelli adesi alla parete batterica. La C5b puo& stare sia attaccata alla parete batterica ma se ne formo troppa puo& stare anche solubile e comunque lega sempre C6,C7,C8 ed io voglio evitare che il complesso si leghi alle cellule vicine e quindi c’e& questa proteina S che prende e porta via il complesso e lo degrada in modo tale che il complesso sia attivo solo nella parete del batterio. A livello della C5 convertasi entrano in gioco due molecole regolatorici importantissime che sono la proteina MIRL la quale se anche non ci fosse riuscita o non c’era la proteina S e il complesso mi va a finire nella cellula dell’ospite la cellula dell’ospite presenta la molecola MIRL che disinnesca la formazione del MAC e fa si che il C9 non possa polimerizzare. L’unica molecola che attiva il complemento e& la propertina e lo attiva solo sui microrganismi perche9 facilita l’attacco di C3B solo dove non c’e& l’acido sialico. Tutti le altre sono molecole inibitrici presenti sulle cellule eucariotiche a vari livelli e cioe& a livello della C3 convertasi, a livello della C5 convertasi e a livello poi se fosse sfuggito con il MIRL che inibisce la

polimerizzazione di C9. La propertina e& l’unico regolatore positivo dell’attivazione del complemento facilita la deposizione di C3b sulle cellule che hanno poco acido sialico e quindi favorisce sui batteri la presenza di C3B. Due molecole, la molecola DAF che e& un inibitore di tutte le vie di attivazione del complemento e la molecola MIRL che va ad inibire il complesso di attacco alla membrana detta anche CD59, sono molecole associate alla membrana grazie ad un ancora GPI ovvero glicosil-fosfatidil-inositolo ed e& il nostro secondo esempio di molecola con ancora GPI, il primo esempio era il CD14 associato al TOLL LIKE RECEPTOR. Vi sto dicendo che sono molecole associate alla membrana solo sul foglietto esterno. Ribadisco come vengono sintetizzate, sono proteine quindi verranno prodotte a livello del RER, quando sono nel RER esiste un enzima che gli attacca al carbossiterminale l’ancora GPI preformata. A questo punto la molecola che ha il segnale di andare in superficie va in superficie ma si trovera& solo sul foglietto esterno quindi non ha tratti transmembranari e ha la sua importanza perche9 in alcuni casi possono essere tagliati da eventuali fosfolipasi attivate nella cellula e quindi funzionare anche in fase solubile. Ora sia DAF che MIRL, entrambe così& come CD14 hanno un ancora GPI. Esiste una patologia che si chiama emoglobinuria parossistica notturna. In questi soggetti sia la DAF sia la CD59 sono solubili perche9 non hanno l’attacco della GPI quindi non ho il sistema inibitorio. In particolar modo chi e& piu& sensibile tra tutte le cellule? Ovviamente i globuli rossi perche9 sono a contatto in fase fluida con gli elementi del complemento e inoltre perche9 non hanno il nucleo e non si possono difendere tanto bene in piu& ho una membrana particolarmente fragile. Inoltre basta solo la formazione di un MAC per mandarlo in scoppio. In questi soggetti mancando queste molecole perche9 non sono legate alla GPI e quindi sono solubili io non ho il controllo dell’attivazione del complemento e chi ci rimette sono soprattutto i globuli rossi poiche9 per motivi ancora non noti, questo attacco del complemento avviene soprattutto nelle prime ore del mattino e quindi la prima urina e& molto piena di emoglobina. E8 una patologia nemmeno tanto rara e sono soggetti che piu& di 10 anni dalla diagnosi non campano. Ora la domanda e& una patologia genetica non ereditaria, genetica vuol dire che c’e& un gene che non funziona e il fatto che il gene non funziona non vuol dire che necessariamente non funzionava in mia madre o mio padre ma ad un certo punto in questi soggetti avviene una mutazione in queste cellule progenitrici del sangue e la mutazione avviene sul gene responsabile dell’attacco dell’ancora sulla proteina. Quindi se c’e& questa mutazione su una staminale del midollo sull’enzima che e& responsabile dell’attacco della GPI alla proteina nascente le proteine saranno solubili. Chiaramente il soggetto avra& anche altre problematiche riguardanti tutte le altre proteine con ancora GPI. Ma sicuramente il segno piu& evidente e& dato dall’emoglobinuria parossistica notturna. Quindi e& un difetto delle proteine DAF e MIRL che saranno solubili perche9 non abbiamo il gene per l’enzima che fa attaccare l’ancora GPI. Appunto la lisi delle cellule nucleate richiede la

formazione di piu& complessi MAC per poterli lisare mentre per il globulo rosso basta un solo MAC. RECETTORI DEL COMPLEMENTOAllora adesso ricapitoliamo un attimo quali sono i recettori del complemento che sono chiamati CR. Allora abbiamo CR1 che viene espresso dal macrofago o comunque...