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Sistema Complemento

Autor:
Instituição: UFES
Tema: Farmácia

SISTEMA COMPLEMENTO


Atualmente sabe-se que o complemento é um sistema de proteínas funcionalmente ligadas que interagem entre si de maneira altamente regulada para executar muitas das funções efetoras de imunidade humoral e da inflamação.
As principais funções biológicas do sistema complemento são as seguintes:

1- Certos componentes ativados do complemento são polimerizados nas superfícies celulares e medeiam a citólise pela formação de poros ou rompendo a integridade da camada dupla de fosfolípideos nas membranas destas células. Deste modo, microrganismos estranhos que ativam o complemento podem ser mortos por lise osmótica.

2- Opsonização de microrganismos estranhos ou de partículas pela ligação das proteínas do complemento a suas superfícies. Os leucócitos fagocitários expressam receptores específicos para estas opsoninas. Deste modo, as opsoninas promovem fagocitose de partículas ou de microrganismos.

3- Ativação de inflamação em resposta à geração de certos fragmentos proteolíticos de proteínas do complemento. Estes peptídeos derivados do complemento atuam sobre diversos alvos. Ativam mastócitos, causando reação que se assemelham à hipersensibilidade imediata; em casos extremos, esta reação pode simular a anafilaxia, e estes fragmentos do complemento algumas vezes são chamados anafilatoxinas. Outros alvos destes peptídeos incluem endotélio vascular e leucócitos inflamatórios. Ainda outros fragmentos das proteínas do complemento podem potencializar as respostas dos linfócitos B a antígeno.

4- Imunocomplexos que poderiam lesar os tecidos tornam-se inócuos por solubilização, limitação de tamanho e eliminação fagocitária da circulação em decorrência da ligação com proteínas do complemento.

Os componentes solúveis do complemento do soro incluem múltiplas enzimas proteolíticas, que são seqüencialmente ativadas somente quando elas próprias são proteoliticamente clivadas por outras enzimas do sistema complemento previamente ativadas. As proteínas que adquirem atividade enzimática proteolítica pela ação de outras proteases são chamadas zimogênios. O processo de ativação seqüencial dos zimogênios, isto é, uma cascata enzimática, também é característico da coagulação e do sistema das cininas. As cascatas proteolíticas permitem tremenda amplificação, já que molécula enzimática individual ativada numa fase pode gerar múltiplas moléculas enzimáticas ativadas ou ativar fragmentos, na fase seguinte.

Embora as proteínas do sistema complemento estejam presentes no sangue, são inativas ou tem apenas um baixo nível de ativação espontânea na circulação. A ativação do sistema complemento normalmente ocorre somente em certos pontos localizados. Em primeiro lugar, as moléculas de imunoglobulina (Ig) que se ligam a antígenos específicos podem ativar o complemento e, por esta razão, o complemento serve como mecanismo efetor principal para a imunidade humoral específica. A seqüência de ativação do complemento iniciada por complexos antígeno anticorpo é chamada de via clássica. Em segundo lugar, alguns componentes do complemento são diretamente ativados por ligação às superfícies de microrganismos infecciosos. Deste modo, a ativação do complemento também participa da imunidade natural. A seqüência de ativação do complemento que ocorre nas superfícies microbianas na ausência de anticorpo é chamada via alternativa. O nome "alternativa" vem do fato de que esta via foi descoberta depois da via clássica.

O sistema complemento é firmemente regulado por diversas proteínas solúveis e associadas à membrana celular, que inibem a ativação do complemento em múltiplas fases. Estes mecanismos regulatórios têm duas funções principais. Na primeira, limitam ou cessam a ativação do complemento em resposta a estímulo fisiológicos. Na segunda, impedem a ativação anormal ou constitutiva do complemento na ausência de micróbios e anticorpos.


AS CASCATAS DO COMPLEMENTO

O componente central do sistema complemento é uma proteína chamada C3, crítica para as funções efetoras deste sistema. As formas biologicamente ativas de C3 são seus produtos de clivagem proteolítica. As vias clássica e alternativa incluem componentes protéicos distintos que são ativados de diferentes modos para gerar enzimas chamadas convertases de C3, que clivam C3 para produzir C3a e C3b. Nas fases iniciais da via clássica, as moléculas de anticorpo que fazem complexo com antígeno específico ligam-se e ativam proteoliticamente e seqüencialmente três proteínas do complemento, chamadas C1, C4 e C2, levando á formação de um complexo C4b2a, que funciona como convertase de C3 da via clássica. Na via alternativa, C3b gerado espontaneamente em vários níveis ou gerado pela via clássica liga-se a um fragmento protéico chamado Bb, por sua vez gerado por clivagem proteolítica de uma proteína chamada fator B. O complexo C3bBb é a convertase de C3 da via alternativa, funcionando semelhantemente a convertase de C3 da via clássica, quebrando ainda mais C3 para gerar mais C3b. A fase seguinte em ambas as vias é a ligação de C3b às enzimas convertases de C3, mudando-as para convertasess de C5, que catalisam a clivagem proteolítica da proteína C5. Embora as convertases de C5 das duas vias sejam molecularmente distintas, catalisam reações idênticas e atuam sobre o mesmo substrato. Uma vez clivada a C5, ambas as vias compartilham as mesmas fases terminais. Esses eventos terminais não envolvem proteólise, mas a ligação seqüencial de diversas proteínas solúveis do complemento, chamadas C6,C7,C8 e C9, à superfície ativadora. Isto leva à formação de uma estrutura lipossolúvel com poros chamada complexo de ataque à membrana ( MAC ), que causa lise osmótica das células.

Diferentes funções efetoras são mediadas por diferentes proteínas produzidas durante a ativação do complemento. A citólise é mediada pelo MAC. A opsonização é devida, em grande parte, a um fragmento de C3 chamado C3b, para o qual são expressos receptores específicos em muitos leucócitos em outras células. A reação inflamatória, consistindo do recrutamento e ativação de leucócitos, é mediada por produtos de clivagem de C3, C4 e C5, chamados C3a, C4a, C5a, respectivamente. Os imunocomplexos são solubilizados por ligação das proteínas da via clássica às regiões Fc das moléculas de anticorpo.


VIA CLÁSSICA

A via clássica é um dos principais mecanismos efetores da imunidade humoral. É ativada principalmente pela ligação do primeiro componente da via clássica, C1, às porções Fc de moléculas de anticorpo em complexo de antígeno. Estes são requisitos restritos para a ativação de C1 mediada por anticorpo, que assegura à via clássica ser ativada somente sob certas condições:

1- A ativação de C1 ocorre em níveis significativos somente quando se liga aos domínios CH3 de IgM ou aos domínios CH2 de moléculas de IgG. Além disso, apenas certas subclasses de IgG são ativadores de C1 efetivos (IgG1, IgG2 e IgG3 humanas, mas não IgG4).

2- Uma molécula única de C1 deve ligar-se simultaneamente com pelo menos duas porções de Fc da Ig, tendo cada porção Fc um único sítio de ligação a C1. Isto é necessário a fim de induzir uma alteração de conformação na molécula de C1, que induz sua atividade enzimática. Como a IgM secretada é um pentâmero contendo cinco regiões Fc, uma única molécula de IgM é suficiente para ligar C1 e desencadear a via clássica. Ao contrário, como a IgG é um monômero, são necessárias múltiplas regiões Fc para que C1 possa ser ativada. Tal agregação ocorre tipicamente se o anticorpo IgG ligar-se a um antígeno multideterminante, como numa superfície celular bacteriana. Devido a estas diferenças estruturais nos isótipos de Ig, a IgM é um anticorpo de ligação ao complemento ( também chamado fixador de complemento ) muito mais eficiente que IgG.

3- Somente os complexos antígenos-anticorpo e não os anticorpos livres ou solúveis ativam o complemento. Para IgG, isto acontece por causa do requisito para agregação acima mencionado. A IgM solúvel não se liga a C1, ainda que seja pentamérica, aparentemente porque as regiões Fc são inacessíveis a C1 em solução. A ligação de IgM a um antígeno ou a uma superfície celular induz mudança de conformação que expõe as regiões Fc, permitindo a ligação de C1.

Evidências experimentais indicam que a via clássica também pode ser ativada na ausência de Ig, nas superfícies de certos organismos infecciosos como os retrovírus e o Mycoplasma e por moléculas polianiônicas, como o DNA. Não são conhecidos os mecanismos de ativação nestes casos e nem o significado de ativação independente de anticorpo da via clássica in vivo.

A própria C1 é um grande complexo molecular multimérico, com aproximadamente 750kD, composto por um subunidade C1q associada a duas moléculas C1r e duas C1s. C1q é a subunidade que na realidade se liga a molécula de Ig e C1r e C1 são zimogênios de esterases da serina necessários para a progressão da cascata proteolítica. C1q é um complexo proteíco de 410kD composto por três diferentes tipos de cadeias polipeptídicas que se combinam para formar estruturas heterotrimétricas em forma de bastão com uma tripla hélice na extremidade aminoterminal semelhante ao colágeno e uma cabeça globular no terminal carboxi. Seis destas estruturas semelhantes a bastões combinam-se para formar um complexo molecular simétrico com núcleo central composto por hélices triplas numa extremidade e um disposição radial das cabeças globulares na outra. C1r e C1s são ambas proteínas de cadeia única com 85kD, que se combinam, de maneira cálcio-dependente, formando um tetrâmero linear composto por duas moléculas de cada tipo, na seqüência C1s-C1r-C1r-C1s. Um tetrâmero associa-se a cada molécula C1q.A ligação de duas ou mais cabeças globulares de C1q a moléculas de IgM ou IgG induz mudança de conformação que leva à ativação enzimática da C1r associada. Em decorrência, as moléculas de C1r clivam a si mesmas, gerando um fragmento proteolítico com 28kD chamado C1r, que tem atividade de esterase da serina. C1r então cliva a molécula de C1s associada, gerando mais uma protease da serina com 28kD, C1s, que, por sua vez, atua sobre os dois componentes seguintes da via clássica , C4 e C2. Recentemente, foram identificadas semelhanças estruturais entre C1q e outras proteínas, inclusive a proteína de ligação à manose une-se a residuos de manose nas superfícies celulares, são ativadas C1r, C1s e a via clássica subsequente. É possível que este seja um mecanismo para ativação da via clássica em algumas superfícies microbianas, na ausência de anticorpo.

C4 é a segunda proteína solúvel do soro a ser ativada na via clássica. Participar da formação da convertase de C3 e é crítica para manter as fases subsequentes da ativação localizada no ponto inicial onde o anticorpo se tenha ligado. C4 é um complexo heterotrimérico com 210kD e cadeias polipeptídicas chamadas alfa, beta e gama e é homóloga à proteína C3. A cadeia alfa contém uma ligação de tioéster interna incomementre um resíduo cisteína e um resíduo glutamato vizinho. Esta característica, também encontrada na molécula C3, é importante para o papel localizador de C4 e C3, conforme será discutido a seguir. C1s cliva a cadeia alfa de C4, produzindo um fragmento com 8,6kD chamado C4a, e uma grande molécula restante, chamada C4b. Uma molécula de C1s pode gerar múltiplas moléculas de C4b. Em decorrência desta fase proteolítica, a ligação de tioéster na cadeia alfa do fragmento C4b é suscetível ao ataque nucleofílico por grupos aminas e hidroxilas e, desta forma, torna-se altamente instável. A forma quimicamente ativa da molécula é chamada C4b metaestável. A maior parte de ligação de tioéster de C4b reagem rapidamente com a molécula de água, formando um intermediário inativo de vida curta, iC4b. No entanto, algumas ligações de tioester de C4b sofrem transesterificação para formar ligações covalentes amida ou éster com moléculas da superfície celular. Há duas isoformas de C4, chamadas C4A e C4B, codificadas por genes adjacentes, e há evidência de que C4A forma preferencialmente ligações amidas com proteínas, enquanto C4B forma ligações éster com carboidratos. Em decorrência, a molécula C4b fica covalentemente ligada a superfícies celulares vizinhas, assegurando que ocorra a ativação do complemento estável e eficientemente em superfícies celulares ás quais os anticorpos estejam ligados. C4b também pode formar ligações covalentes com a própria molécula de Ig.

C2 é o terceiro componente solúvel do soro da via clássica e também está envolvido na formação da convertase de C3. É um polipeptídeo de cadeia única com 110kD que se liga á moléculas C4b ligadas à superfície celular na presença de Mg2+. Uma vez formado o complexo com C4b, C2 é clivada por uma molécula de C1 vizinha, gerando C2b com 35kD, que pode difundir-se da superfície celular, e um fragmento de C2a com 75kD, que permanece fisicamente associado a C4b na superfície celular. O complexo C4b2a resultante é a convertase de C3 da via clássica, tendo a capacidade de ligar-se a C3 e clivá-la proteoliticamente. A ligação a C3 é mediada pelo componente C4b, e a proteólise é catalisada pelo componente C2a.

C3 é subsequencialmente o quarto componente solúvel do soro da via clássica. Como já foi mencionado, também é um componente central da via alternativa. A concentração sérica de C3, aproximadamente 0,55 a 1,2mg/ml, é mais alta de qualquer outro membro do sistema complemento. C3 é uma glicoproteína heterodimérica ligada por dissulfeto e com 195kD, composta de cadeias polipeptídicas alfa e beta. C3 contém o mesmo tipo de ligação de tioéster interna que a molécula de C4. A convertase de C3 remove um fragmento com 19kD, C3a, cadeia alfa de C3, deixando uma molécula chamada C3b metaestável,com a ligação tioéster exposta a reagentes em potencial. Semelhante a C4b, a maior parte das ligações tioéster de C3b reage com água, produzindo subprodutos C3b inativos, que não participam da cascata do complemento.Cerca de 10% das moléculas de C3b, contudo, formam ligações covalentes com as superfícies celulares ou com a Ig à qual o C4b2a fica ligado. Isto resulta na formação de um novo complexo, C4b2a3b, que funciona como convertase de C5 da via clássica. Como o nome implica, este complexo catalisa a clivagem enzimática de C5, que começa a formação do MAC, descrito anteriormente.


VIA ALTERNATIVA

A via alternativa é ativada na ausência de anticorpo e gera convertase de C3 nas formas solúveis e ligadas à membrana, que catalisam a proteólise de C3. Como a convertase de C3 estável da via alternativa é formada em superfícies celulares de micróbios, mas não na superfície de células autólogas ou de células da mesma espécie, a via alternativa tem a capacidade primitiva de discriminar entre as próprias células e micróbios estranhos. Ademais, há uma alça de amplificação embutida na via alternativa e que pode aumentar a magnitude de ativação do complemento de ambas as vias. A via alternativa inclui cinco proteínas- Fatores B, D, H e I e properdina - que são distintas das proteínas da via clássica. Uma sexta proteína da via alternativa é a mesma C3, que faz parte da via clássica.

A própria C3 desempenha um papel crítico no início e na evolução da via alternativa porque esta via é desencadeada por uma de duas formas alteradas de C3. A primeira é a C3b, geralmente gerada pela via clássica. A Segunda é chamada C3 (H2O) e é produzido quando as ligações tioéster internas de C3 circulante sofrem hidrólise espontânea lenta. C3b ou C3 (H2O) ligam-se à proteína da via alternativa, o Fator B, uma proteína de cadeia única com 93kD, homóloga a C2 da via clássica. Depois de formar complexo com C3b ou C3 (H2O) , o Fator bB torna-se suscetível à proteólise por mais uma proteína da via alternativa, o Fator D. Este é uma protease da serina com 25kD e que circula em concentrações muito baixas no soro, provavelmente em sua forma enzimaticamente ativa. O fator D cliva proteoliticamente o Fator B ligado, liberando um fragmento com 33kD (Ba) e deixando um fragmento com 63kD, Bb, Preso a C3b ou C3(H2O). O complexo resultante, C3bBb ou C3(H2O)Bb é a convertase de C3 da via alternativa, funcionando o fragmento Bb como protease da serina capaz de clivar C3. Esta convertase pode estar na fase líquida, se formada com C3(H2O), ou ligada à superfície. O complexo C3bBb é instável, contudo e rapidamente vai desaparecendo, a menos que um outro membro da via alternativa, a properdina, ligue-se ao complexo. A properdina é uma proteína com 220kD, consistindo de quatro subunidades ligadas de forma não-covalente. Esta molécula se liga a C3bBb e o estabiliza. Ademais, uma forma "ativa" de conformação alterada da properdina pode ligar-se a C3b e potencializar sua associação com o Fator B. Deve ser observado que a formação das convertases de C3 das vias clássica e alternativa envolve proteínas homólogas, e os eventos são fundamentalmente semelhantes. Por exemplo, o Fator B é estruturalmente homólogo a C2 e a ligação do Fator B a C3b ou C3(H2O) é análoga à ligação de C2 a C4b.


A função normal da via alternativa depende de duas características importantes da ativação e regulação de seus componentes:

1- Como foi dito anteriormente, C3b é gerado continuamente pela convertase de C3 da via alternativa de fase líquida, iniciada por hidrólise espontânea da ligação tioéster interna de C3. Isto é chamado geração em baixo nível de C3 e provavelmente prossegue num baixo nível todo tempo, mesmo na circulação. No entanto não tem efeito deletério porque o C3b gerado por este mecanismo geralmente é hidrolisado até uma forma inativa numa fração de segundo. Em decorrência, não ocorre ativação do complemento significativa na fase líquida, isto é, na circulação. Raras moléculas de C3b na verdade formam ligação covalentes com superfícies de partículas de maneira aleatória. É nesta etapa da via alternativa que a capacidade rudimentar para discriminação entre próprio e não-próprio fica aparente. Se C3b for depositado em superfícies celulares autólogas, será rapidamente inativada pela ação de proteínas regulatórias, descritas posteriormente, assim fazendo cessar a cascata. Ao contrário, a ligação de C3b às superfícies de muitos micróbios (que não possuam as proteínas regulatórias) leva à ligação de Fator B e, conforme descrito anteriormente, à formação de covertase de C3 da via alternativa ligada á superfície e enzimaticamente ativa ou C3bBb.

2- A via alternativa fornece um mecanismo de amplificação intríseco para o sistema complemento. O complexo enzimático C3bBb ligado à superfície celular gera muitas moléculas de C3b e estas, por sua vez, são depositadas na mesma superfície, formando mais convertase de C3. Desta forma, C3b é tanto um componente do complexo enzimático da convertase de C3 quanto um produto gerado pela ação da convertase de C3. Esta situação permite uma amplificação de feedback positivo da via alternativa. Na realidade, como o C3b gerado pela via clássica pode desencadear a via alternativa, a convertase de C3 da via alternativa também é um mecanismo de amplificação para a ativação do complemento, iniciado pela via clássica.
Algumas das moléculas de C3b gerada pela convertase de C3 da via alternativa liga-se à convertase de C3 para formar um novo complexo, C3bBb3b. Esta é a convertase de C5 da via alternativa, análoga à convertase de C5 da via clássica, C4b2a3b e sua função é clivar proteoliticamente C5. Depois desta fase, as vias clássicas e alternativa convergem, e ocorre a mesma seqüência terminal de eventos.

O COMPLEXO DE ATAQUE À MEMBRANA

As convertases de C5, geradas pela via clássica ou alternativa, iniciam a ativação dos componentes terminais do sistema complemento, culminando na formação do complexo citocida de ataque à membrana. Este processo começa com a clivagem de C5 por qualquer das duas convertases de C5. Esta é a última etapa enzimática na cascata do complemento; asa fases subsequentes envolvem a ligação e polimerização de proteínas intactas. C5 é um heterodímero ligado por dissulfeto e com 190kD, com homologia a C3 e C4, mas sem ligação tioéster interna.

C5 liga-se à molécula C3b originado quer pela via clássica ou pela via alternativa. C5 é então clivada num pequeno fragmento de C5a, que é liberado, e um fragmento C5b de duas cadeias, que permanece ligado à superfície celular.C5b mantém transitoriamente uma conformação capaz de ligar-se à proteína seguinte na cascata, C6, uma proteína de cadeia única. O complexo C5b, 6 estável permanece frouxamente associado à superfície celular até que se ligue a C7, uma proteína de cadeia única. Uma molécula de C7 liga-se a cada complexo C5b,6,7. O complexo C5b,6,7 resultante é altamente lipofílico e se insere na camada lipídica dupla hidrófoba das membranas celular ou viral, onde se torna um receptor de membrana integral de alta afinidade para uma molécula de C8. A proteína C8 é um trímero, composto por três cadeias distintas, incluindo uma cadeia alfa, com ligação dissulfeto a uma cadeia gama e uma cadeia beta, ligada covalentemente. A cadeia gama insere-se na dupla camada lipídica da membrana e o complexo C5b,6,7,8(C5b-8) fica estavelmente fixado à superfície celular. Este complexo tem a capacidade de iniciar a lise de alguns microrganismos e células eucarióticas e é considerada uma forma do MAC.
A atividade lítica do MAC é potencializada pela ligação de C9, o componente final das cascatas do complemento, com o complexo C5b-8. C9 é uma proteína monomérica do soro que se polimeriza no local da C5b-8. MAC com apenas quatro moléculas C9 (C5b-8,94) tem plenas capacidades líticas para muitos microrganismos e células eucarióticas. Quando o MAC contém entre 12 e 15 moléculas de C9 associadas a um complexo C5b-8, é chamado de poli-C9 e forma poros nas membranas plasmáticas com um aspecto caracteristico à microscopia eletrônica.

Esta estrutura é semelhante aos poros da membrana formados pela proteína formadora de poros, a chamada perforina ou citolisina, encontrada nos linfócitos T citolíticos (CTL) e células matadoras naturais.


REGULAÇÃO DAS CASCATAS DO COMPLEMENTO

A ativação do complemento pode levar à formação doMAC nos tecidos próprios e à geração excessiva de mediadores inflamatórios. Isto normalmente não acontece porque as cascatas clássica e alternativa do complemento são firmemente reguladas pelas diversas proteínas da fase líquida e da membrana que interagem de modos específicos com os vários componentes do sistema complemento. Além disso, a ativação das cascatas do complemento não ocorre espontaneamente no sangue porque a via clássica é desencadeada pelos complexos antígeno-anticorpo, particularmente quando formados na superfícies celulares, e a convertase de C3b da via alternativa é instável, a menos que esteja ligada a superfícies celulares com características bioquímicas particulares. Devido a estes mecanismos regulatórios, é atingido um delicado equilíbrio entre ativação e inibição nas cascatas do complemento, o que impede a lesão de células e tecidos autólogos, mas promove a destruição efetiva de microrganismos estranhos.

REGULAÇÃO DA VIA CLÁSSICA

A ativação da via clássica é regulada em duas etapas:

1- O início da vida clássica é inibido pelo inibidor de C1 (C1INH), uma glicoproteínado soro, menbro da família das serpinas (inibidores da protease da serina), que inclui a alfa 1-antitripsina, a antitrombina II e a alfa-1-antiquimotripsina. O C1INH inibe a capacidade de C1r e C1s de clivar seus substratos normais. Semelhantemente a outras serpinas, C1INH age apresentando uma seqüência de "isca", a qual simula os substratos normais de C1r e Cs. Quando C1INH é clivado por C1s ou C1r, ele forma ligações estéricas covalentes com estas proteases e bloqueia suas capacidades de clivar seus substratos, comoC4 e C2. C1INH também impede a ativação espontânea de C1, o que pode ocorre em baixa taxa, mas significativa, na ausência de anticorpo. A maior parte de C1 no sangue liga-se a C1INH e isto impede as alterações de conformação que causam ativação espontânea. Uma vez que C1 se ligue a anticorpo em complexo com antígeno, o C1INH é liberado via unidade C1q, e isto permite o prosseguimento da via clássica.

2- A via clássica também é regulada por proteínas que interferem com a formação e atividade da convertase de C3 e C5. A regulação destas convertases é efetuada de dois modos distintos. Primeiro certas proteínas do soro e da membrana plasmática têm atividade aceleradora do decaimento funcional, que é a capacidade de impedir a formação de componentes do complexo enzimático da convertase de C3 ou acelerar sua dissociação. Em particular, as proteínas com atividade aceleradora do decaimento funcional para a via clássica incluem uma abundante glicoproteína solúvel do soro chamada proteína de ligação de C4 e duas proteínas da membrana plasmática, o fator acelerador do decaimento funciona (DAF) e o receptor do tipo 1 do complemento (CR1). O DAF é uma gliciproteína transmembrânica ou ancorada na membrana através de ligação o fosfatidilinositol e é encontrado em todas as células do sangue periférico, no endotélio e em várias células epiteliais das mucosas. CR1 é uma proteína integral de membrana expressa em vários tipos celulares, C4bp, DAF e CR1 são menbros estruturalmente homólogos de uma família de proteínas chamadas reguladoras da atividada complemento (RCA). Funcionam como reguladoras da via clássica ligando-se a C4b em competição com C2, assim impedindo a montagem da convertase de C3, C4b2a, e promovendo sua dissociação.
O segundo modo pelo qual a convertase de C3 da via clássica é inibida vem das proteínas que fornecem atividade de co-fator para a degradação proteolítica de C4b catalisada pelo Fator I. O Fator I é uma proteína heterodimérica do soro, ligada por dissulfeto e com atividade de esterase da serina. Cliva C4b, gerando dois fragmentos: C4c, que é liberada na fase liquida, e um fragmento menor C4d, que permanece ligado à superfície original. C4d não é capaz de contribuir para a formação de convertase de C3. A clivagem de C4b mediada pelo Fator I ocorre eficientemente apenas quando um co-fator se liga à molécula C4b. O fator I também cliva C3b, que é gerado pelas vias clássica e alternativa. Como C3b é um componente de convertase de C3 da via alternativa, mas não da clássica, a clivagem de C3b mediada pelo Fator I é considerada melhor como um mecanismo regulatório da via alternativa e será discutida à frente.


REGULAÇÃO DA VIA ALTERNATIVA

A via alternativa também é regulada por diversas proteínas circulantes e de membranas, algumas das quais funcionam também como reguladoras da via clássica. Como na via clássica, o principal modo pelo qual estas proteínas funcionam como reguladoras é pela inibição da atividade da convertase de C3 e C5, seja por aceleração de decaimento funcional ou por fornecimento de atividade de co-fator para o Fator I.

As proteínas com atividade aceleradora do decaimento funcional para a via alternativa inibem competitivamente a ligação de Bb a C3b, desta forma bloqueando a formação da convertase de C3 da via alternativa e promovendo seus desmonte. Ademais, estas proteínas podem bloquear a ligação do Fator B com C3b, levando ao mesmo efeito funcional. Uma proteína solúvel do soro com atividade aceleradora do decaimento funcional especificamente para a via alternativa é o Fator H. Ademais as duas proteínas de membranas citadas anteriormente, CR1 e DAF, também tem atividade aceleradora do decaimento funcional na via alternativa.

A formação de convertase de C3 da via alternativa, C3bBb, é inibida pela proteólise de C3b mediada pelo Fator I. A clivagem de C3b pelo Fator I é promovida por pelo menos três diferentes co-fatores, incluindo o Fator H, CR1 e MPC. O Fator I primeiramente cliva C3b, liberando um fragmento e deixando um C3b inativo preso à superfície ativadora. IC3b não pode participar da formação da convertase de C3. Além disso é clivada por Fator I, produzindo um fragmento, C3dg, que permanece ligado a superfície de ativação, e um fragmento de C3c solúvel. O Fator H e CR1, mas não o MCP, servem como co-fatores para esta etapa. C3dg é suscetível à proteólise por várias enzimas, inclusive pela plasmina e a tripsina, produzindo uma molécula de C3d ligade à superfície e um fragmento C3g.

Além de atuar diretamente como co-fatores, MCP e CR1 também aumentam a afinidade de C3b ligado à superfície para o Fator H relativamente ao Fator B, reduzindo ainda mais a formação do complexo C3bBb.
Diferentes células expressam diferentes quantidades das proteínas regulatórias, MCP e RC1, desta forma controlando o local em que C3b e a convertase de C3 da via alternativa são formadas.

REGULAÇÃO DA FORMAÇÃO DO COMPLEXO DE ATAQUE À MEMBRANA

Mesma depois de formada a convertase de C3 ca via clássica ou alternativa, impede-se lise celular excessiva mediada pelo complemento através de numerosas proteínas que atuam no nível do MAC.

As duas proteínas regulatórias principal responsáveis pela inibição da formação do MAC são CD59 chamada inibidor membrânico da lise reativa ou MIRL e fator de ristrição homóloga. Ambas as proteínas estão amplamente distribuídas entre diferentes tipos celulares e ambas estão ancoradas na membrana plasmática através de ligações com o fosfatidilinositol. CD59 e HRF mostram a propriedade de restrição homóloga, isto é, em sintuações experimentais in vitro, inibem a lise mediada pelo MAC somente quando os componentes terminais do complemento são da mesma espécie que a célulaem que HRF ou CD59 seja expresso. A incapacidade de regular a formação de Mac em células de outras espécies pode ser importante na situação de xonoenxertos. Cd59 e HRF provavelmente são os fatores mais importantes que protegem as células espectadoras normais de serem lisadas quando o complemento é ativado por bactérias ou por imunocomplexos. CD59 e HRF, são os principais fatores que impedem que as células normais de serem lisadas com a ativação do complemento.

A inserção dos componentes terminais do complemento nas membranas lipídicas é inibida pela proteína S, também chamada vitronectina. Funciona pela ligação ao complexo C5b,6,7, solúvel, impedindo o complexo de se inserir em membranas celulares perto do local onde a cascata do complemento tenha sido iniciada.
A capacidade do MAC de lisar células pode ser modulada por uma proteína circulante, SP-40,40. Esta é um heterodímero isolado de complexos C5-9 soluveis. O mecanismo de ação de SP-40,40 não é conhecido.
Muitas das atividades biológicas do sistema complemento são mediadas pela ligação de fragmentos do complemento a receptores de membrana específicos e expressos em vários tipos celulares. Esses receptores podem ser classificados em três categorias funcionais:

FUNÇÕES BIOLÓGICAS DAS PROTEÍNAS DO COMPLEMENTO

As funções do complemento caem em duas amplas categorias: lise celular pelo MAC e efeitos biológicos de fragmentos proteolíticos do complemento.A ativação do complemento leva à introdução do MAC em duplas camadas lipídicas, causando lise osmótica. Os muitos outros efeitos do complemento na imunidade e inflamação são mediados pelos fragmentos proteolíticos gerados durante a ativação do complemento.Esses fragmentos biologicamente ativos podem permanecer ligados à superfície celular onde o complemento tenha sido ativado ou podem ser liberados na fase líquida (sangue ou líquido extracelular).

A lise de microrganismos estranhos mediada pelo complemento é importante mecanismo de defesa contra infecção microbiana. Respostas humorais a micróbios específicos geram anticorpos que se ligam aos microrganismos. Esses anticorpos ativam o complemento nas superfícies dos micróbios e levam a lise pela formação do MAC. Alguns microrganismos podem ativar a via alternativa ou, menos frequentemente, a via clássica, na ausência de anticorpo, levando à lise.


OPSONIZAÇÃO E PROMOÇÃO DE FAGOCITOSE DE MICRÓBIOS

A ativação das vias clássica e alternativa leva à geração de C3b e iC3b, ligados covalentemente às superfícies celulares. C3b e iC3b atuam como opsoninas, em virtude do fato de que se ligam especificadamente a receptores nos neutrófilos e macrófagos. A ativação do complemento na superfície de uma célula microbiana promove a aderência do micróbio a uma célula fagocitária competente para fagocitar e matar o micróbio. A fagocitose de microrganismos dependente de C3b e de iC3b provavelmente é o principal mecanismo de defesa contra infecções sistêmicas bacterianas e fúngicos.

Os receptores do complemento nos leucócitos funcionam não apenas ligando partículas opsonizadas, mas também traduzindo sinais que estimulam a capacidade fagocitária dos leucócitos.
C3a, C4a e C5a são chamados anafilatoxinas porque induzem a liberação de mediadores dos mastócitos, o que causa rápidos aumentos da permeabilidade vascular, característicos da anafilaxia. Os principais efeitos da ligação da anafilatoxina aos mastócitos e basófilos são a exocitose de grânulos e a liberação de mediadores vasoativos, como a histamina. A histamina aumenta a permeabilidade vascular e estimula a contração de músculos lisos viscerais. As anfilatoxinas também se ligam aos músculos lisos e estimulam a sua contração. A combinação das ações de C5a em mastócitos, células endoteliais e neutrófilos contribui para a inflamação dos locais de ativação do complemento.

Um pequeno número de imunocomplexos é formado constantemente na circulação e pode aumentar dramaticamente quando um indivíduo monta uma resposta imune humoral vigorosa contra um antígeno circulante abundante. Estes imunocomplexos são potencialmente prejudiciais porque podem depositar-se em paredes de vasos, ativam complemento e levam a reações inflamatórias que lesam tecidos circundantes. Além de interferir com a formação de imunocomplexos, o sistema complemento pode promover a remoção de imunocomplexos da circulação pelo sistema fagocitário mononuclear.


BIOSSÍNTESE DE PROTEÍNAS DO COMPLEMENTO

Hepatócitos e fagócitos mononucleares podem sintetizar a maior parte das preteínas do complemento presentes no soro. O fígado provavelmente produz quantitativamente mais proteínas do complemento, mas a síntese por fagócitos mononucleares pode ser significativa em locais de inflamação.


DOENÇAS HUMANAS RELACIONADAS A COMPLEMENTO

Em primeiro lugar, as deficiências de qualquer um dos componentes protéicos
geralmente devido a anormalidades na estrutura genética, podem levar a padrões anormais de ativação do complemento. Se os componentes regulatórios estiverem ausentes, poderá ocorrer uma ativação demasiada do complemento no momento errado ou no local errado.
Em segundo lugar, um sistema complemento intacto e com função normal pode ser ativado em resposta a estímulos anormais, como um microrganismo persistente ou respostas humorais auto-imunes a antígenos próprios.


DEFICIÊNCIA DO COMPLEMENTO

Tem sido descritas deficiências em muitas das proteínas do complemento, e estas deficiências geralmente são atribuíveis a genes que sofreram mutação hereditária ou espontâneas. Alternativamente, as deficiências adquiridas de certos componentes podem originar-se em indivíduos com genes do complemento normais. As deficiências podem ser categorizadas com base no tipo funcional de proteína que esteja faltando. Desta forma há deficiências dos componentes das vias clássica, alternativa e terminal e deficiência das proteínas regulatórias, solúveis ou de membrana.

EFEITOS PATOLÓGICOS DE UM SISTEMA COMPLEMENTO NORMAL

Mesmo quando apropriadamente regulado e ativado, o sistema complemento pode causar significativa lesão tecidual. De fato, grande parte da patologia associadas a infecções bacterianas, é atribuível aos efeitos biológicos da ativação do complemento. Estes efeitos patológicos incluem a destruição de células normais vizinhas do hospedeiro, quando tem lugar respostas inflamatórias agudas a organismos infecciosos.

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