Sistema complementp imunologia

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SISTEMA COMPLEMENTO
(Anotações da aula mais acréscimos do livro do Peter Parham)
O complemento foi descoberto em associação ao anticorpo, mas foi visto que ele pode funcionar sem a necessidade de ter o anticorpo ali. Então, embora ele possa ser associado à atuação do anticorpo, as proteínas que formam esse complemento, elas são associadas à imunidade inata, porque elas são inespecíficas. Quais são as funções do sistema complemento? Primeiro, gerar mediadores inflamatórios, mediadores que são gerados pela quebra de proteínas da cascata. Algumas proteínas do sistema complemento podem fazer opsonização, então, aquilo que o anticorpo faz, de marcar o patógeno para ser fagocitado, de auxiliar uma célula fagocítica para eliminar aquele patógeno, o complemento também faz. A terceira função é a lise dos patógenos. Então, o complemento, mediante às cascatas, é capaz de formar poros na membrana do patógeno(o complemento é mais associado à defesa contra bactérias), com isso destrói a membrana e provoca morte da bactéria. A bactéria perde todos os seus componentes, que extravasam por esses poros e acaba morrendo.
Para ativar o sistema complemento existem três vias, todas as três formam uma cascata de ativação proteica. A gente tem várias proteínas que formam esse sistema. Essas proteínas são formadas independente de qualquer infecção, elas já são formadas antes para quando precisar elas funcionarem. São principalmente formadas pelo fígado e são ativadas em cascata. O principal motivo para isso é que o complemento pode causar um estrago grande no próprio organismo e, obviamente, o organismo tenta se prevenir contra essa ação do complemento, porque a gente quer que ele funcione contra os patógenos e não em contra nossas células. Para isso, existe uma sequência de ativação dessas proteínas e o complemento chega ao seu final através da ativação sequencial dessas proteínas. As três vias que vamos estudar diferem, praticamente, apenas no início. A maioria das proteínas do complemento é identificada pela letra C, a gente vai ter de C1 até C9 além de outras proteínas que recebem outras denominações.
VIA CLÁSSICA: foi a primeira a ser descoberta, embora talvez não seja a primeira que atue. Uma das formas de ativá-la é mediante a ação do anticorpo. É a via associada à imunidade adaptativa, mas não só à imunidade adaptativa, porque ela também pode ser ativada sem o anticorpo. As imunoglobulinas capazes de ativar o complemento são a IgM polimérica ou pelo menos duas moléculas de IgG, tendo em vista que esta existe apenas na forma monomérica. É ativada quando o componente do complemento C1 se une a região Fc de um anticorpo ligado a um antígeno. C1 é um complexo de três proteínas-C1q, C1r e C1s-, a proteína C1q é que forma os domínios globulares que se ligarão ao anticorpo ou ao ácido lipoteicoico na superfície do patógeno. C1r e C1s são proteases inativas que são ativadas quando C1q reconhece a região Fc de um anticorpo faz parte de um complexo antígeno-anticorpo. No caso da IgM pentamérica duas podem ligar; se for igG, uma cabeça vai ligar em uma IgG, e outra na IgG que está ao lado. A função delas vai ser justamente se ligar ao anticorpo, ou se ligar a antígeno que elas reconheçam na bactéria. Essa via consegue ser ativada principalmente por bactérias gram-positivas, por causa do ácido lipoteicoico que elas têm na membrana, que consegue promover a ligação das bactérias às cabeças de C1, mas fora isso a gente também tem a participação do anticorpo. Dentro dessa molécula a gente tem duas enzimas, então a C1 é formada por três regiões, a C1q, que é a região que forma os domínios globulares, e ali dentro tem as as outras regiões que são a C1r e a C1s, as quais são enzimas inativas que passam a se ativar quando os domínios globulares(C1q) reconhecem o anticorpo ou o ácido lipoteicoico. Uma vez que a molécula de C1, pela C1q-que forma os domínios globulares-, liga-se à bactéria ou ao anticorpo tem-se a ativação de C1r, enzima que estava inativa, e uma vez ativa, a C1r ativa a C1s. Então, é uma cascata realmente. Elas estão livres no soro, e somente são ativadas quando entra o patógeno. C1q liga no patógeno, ativa C1r, uma enzima que estava lá perto quietinha, e esta ativada ativa C1s, que é uma outra enzima. Aí a gente começa a quebrar as proteínas e se inicia a cascata. A proteína seguinte da cascata é a C4, essa molécula de C4 vai ser quebrada pela C1s, a última porção de C1 a ser ativada, em dois fragmentos um maior e um menor; o fragmento menor é liberado no soro e o fragmento maior, na hora que essa molécula é clivada ele expõe regiões( a clivagem de C4 expõe uma ligação tioéster reativa que lica covalentemente o fragmento C4b à superfície do patógeno) que estavam escondidas mas que favorecem a ligação covalente dessa molécula na membrana da bactéria. Vocês vão ver que ela vai descer aqui e vai se ligar nessa membrana, por que não fazia isso antes? Porque esse polímero(?) estava coberto, na hora que você ativa essa molécula e quebra você expõe esse sítio ativo que vai se ligar na membrana da bactéria. A parte menor é chamada de C4a e a maior de C4b, então o que vai ficar na membrana vai ser o C4b, o C4a foi liberado. C4b já está na membrana, aí vem a molécula de C2. Esse sítio que exposto de C4b também favorece a ligação de C2, que é próxima da cascata, que estava lá no plasma, porque tá todo mundo circulando. A partir do momento que eu descobri esse sítio, a molécula de C2, que também estava por ali, conseguiu se ligar a essa molécula de C4bque ficou na membrana. Essa molécula(C2) para ser ativada também precisa ser clivada. A molécula de C4 e de C2 vão ser ativadas, também, pelo C1s, que continua ativado. Enquanto esse complexo estiver formado aqui, essas enzimas continuam ativas, então o C1s aqui teoricamente vai quebar várias moléculas de C4 e váriasmoléculas de C2. A mesma coisa que aconteceu com o C4 vai acontecer C2, o fragmento menor vai para o soro e o fragmento maior ficou aqu1 na membrana ligado ao C4b. Então o que a gente já tem na membrana? O C4b-fragmento maior de C4-, o C1 iniciou mas não fica ligado ao complexo, e fragmento maior de C2, que é o C2a (O nome das proteínas foi dado por ordem de descoberta e não por ordem de ativação na cascata). Aí vai vir a próxima proteína, vocês vão ver que vai ser tudo muito repetido, a gente tem o C4b2a(C4b e C2a) na membrana e esse complexo vai quebrar a próxima proteína, que vai ser o C3. O a C3 vai ser quebrado por esse complexo C4b2a, então quando chega a molécula de C3 eu já não tenho a participação da molécula de C1s. Esse complexo vai quebrar C3, por causa disso, vai converter a molécula grande de C3 em um fragento maior e um fragmento menor, então é por isso que eles batizaram esse complexo de C3 convertase, o conjunto de C4b2a é chamado de C3 convertase na via clássica, porque converte a molécula de C3 em um fragmento maior e um fragmento menor, é o ccomplexo enzimático que vai quebrar C3. Desde que esse complexo continue aqui, pode vir quients moléculas de C3, que esse complexo pode quebrar. A mesma coisa que aconteceu com as outras acontece com C3, o fragmento menor, que aqui vai ser o C3a, vai ser liberado no plasma e o C3b vai juntinho aqui no complexo ou ele pode se ligar separado na membrana da bactéria. Se ficar no complexo, vai aumentá-lo e ficará C4b2a3b, e complexo também será a enzima que vai quebrar o próximo componente da cascata, que vai ser o complexo que continua na membrana, C4b2a3b, por conta disso ele se chama C5 convertase, ele vai converter a molécula de C5 em um fragmento menor, C5a, e um fragmento maior, C5b. Só o C2 é diferente. Aí a gente tem a quebra da molécula de C5, enquanto essas duas estiverem juntas, elas podem quebrar a molécula de C3(C4b2a), e enquanto as três estiverem juntas(C4b2a3b) podem quebrar C5 à vontade. No caso do C5b, ele não vai ficar na membrana, não vai ficar ligado ao complexo, vai ficar esperando os próximos componentes, ele sozinho não tem capacidade de se ligar à membrana. Então só vai conseguir seligar se estiver em associação com os outros componentes que virão, que são o C6 e o C7 que não serão quebrados. O C6 e o C7 se ligam ao C5b e vão começar a perfurar a membrana em outro local separado do complexo, esse complexo aqui(C4b2a3b), se estiver ativo, continua quebrando mais. O C5b vai se o unir ao C6 e ao C7 e vai se ligar a outra região da membrana. Vejam que o C7 é que vai começar a perfuração para formar aquele poro que eu mostrei para vocês. A gente tem o C5b, o C6 e o C7, e por que se é o C7 que penetra por ele não se ligou antes à membrana sozinho? Porque ele precisa precisa do C5b para se conjugar ao C6 e ao C7. Somente quando o C5 é quebrado em C5a e C5b, que é a enzima ativa, é que eu vou ter capacidade de unir o C6 ao C7 e ao C5b. O C7 não consegue se ligar sozinho à membrana, ele precisa dessa função do C5b. Tem o C5b, vem o C6 que ainda não perfura mas faz uma ponte, e o C7 que é quem começa a perfuração. Esse aqui que chegou ligeirinho é o C8, e que o é que a gente está vendo? Em uma região diferente tem o C5b678 e o C8 atravessa a membrana quase toda já, e depois vai vir o C9. Então, essas moléculas aqui é que vão perfurar a membrana do patógeno. É esse conjunto que consegue fazer aquele poro. Se ficar só isso aqui, o poro fica entupido, não vai sair nada, então vai ter que fazer um tubinho para poder sair, e quem termina de formar esse tubinho são mais moléculas de C9, vai ter aproximadamente 16 moléculas de C9 para formar esse tubo, mas uma vez que o complexo tenha começado ali( C5b6789), os outros(C9) vão chegar e vão se ligando. Como ele faz o poro na membrana, esse complexo todo aí de C5b678 e os monômeros de C9 é chamado de complexo de ataque à membrana. E é por esse poro que vamos ter o extravasamento do material da bactéria e esta será destruída. Ocorre a formação de muitos poros ao mesmo tempo, em geral não é apenas uma cascata do complemento acontecendo para depois ter outras, pode ter várias na mesma membrana, e dependendo das características da bactéria você pode ter as três vias que a gente vai ver se formando ao mesmo tempo em cima dela. A via clássica acaba aqui. A IgM é o isotipo mais eficiente em ativar o complemento, pois na sua forma pentamérica tem 5 regiões Fc, cada uma podendo fornecer um ponto de ligação a um dos seis sítios de ligação de C1q. A fixação de múltiplos pontos de C1q à IgM é requerida para uma interação estável. Pelo menos duas moléculas de IgG são requeridas para ligação a uma C1q, tendo em vista que a IgG existe apenas na forma monomérica, e desse modo pode fornecer apenas um ponto de ligação para a C1q.
Outra via que é praticamente igual a via clássica é a via da lectina (MB-lectina)ou ligadora de manose. Difere da via clássica no início. Vai ser ativada por microrganismos que tenham manose na membrana, a principal proteína que dá nome à via é a lectina ligadora de manose(MBL) porque essa lectina ou essa proteína se liga em tecidos manoses na superfície do patógeno e vão iniciar a via do mesmo jeito que o C1 faz, inclusive ela é estruturalmente muito parecida com a molécula de C1, ela tem aqueles domínios globulares também e ela também tem duas regiões enzimáticas lá dentro, que não vamos chamar de C1r e C1s, mas de masp 1 e masp 2, mas o desenho é idêntico. Então, na molécula lectina ligadora de manose as enzimas ativas vão ser masp1 e masp2, e o processo vai ser totalmente igual: quando a lectina se liga na manose o masp1 é ativado, e ele ativado ativa o masp 2 e masp2 ativada vai ativar o C4, que vai ser clivado e vai ativar o C2, vai formar aquela convertase de C3. O que vai ser diferente é a molécula de início, nessa via não tem C1, é a única diferença, mas sim a lectina ligadora de manose e as enzimas ativas são a masp1 e masp 2. Quando o complexo MBL se liga à superfície do patógeno, a masp 2 é ativada para clivar C4 e C2.
Via alternativa: é chamada assim, mas na verdade parece que começa sempre antes das outras. Não precisa de anticorpo. Pode usar moléculas que vem das outras vias, inclusive ela começa usando C3b, seu início é sempre a partir de C3b. Com é que vai começar em C3b? E o resto que precisa até chegar em C3b? Ou esse C3b foi formado em outra via, porque tem o C3b que fica no complexo e tem o C3b ligado em outras regiões da membrana da bactéria. Esse C3b sozinho é que pode iniciar a via alternativa. Pode ser o C3b que veio de uma via clássica ou o C3b que veio da via da lectina, porque todas elas formam. Essa via também pode iniciar pela quebra do C3 pela água, o C3 pode ser quebrado ela água mas a quantidade é muito baixa, vai funcionar para uma amplificação porque basta ter a quebra de uma C3 para iniciar a cascata. A quantidade de C3 quebrada pela água é muito menor do que a vinda de outras vias. O que importa é que a via alternativa sempre começa a partir de uma molécula de C3b. Tem o C3b que veio de outra via ou que foi quebrado pela água e está ligado sozinho aqui na membrana, aí a partir dessa molécula aí a gente vai ter a continuação da cascata da via alternativa. Da mesma forma que a via da lectina tem uma proteína que é exclusiva dela, a via alternativa também tem uma proteína que é exclusiva dela, que é o fator B. O fator B é específico da via alternativa e que que vai acontecer na via? Na hora que eu encontro um C3b sozinho aqui, ele vai se ligar ao C3b e ele também vai ser quebrado em um fragmento menor Ba, que vai ser liberado, e o maior, o Bb que vai ficar na membrana. Esse fator B que se ligou ao C3b vai ser clivado pelo fator T, que é uma outra proteína que existe só para quebrar o fator b, e aí vai ter a transformação de fator B em um fragmento maior e um fragmento menor. Aqui sim a gente tem a formação da C3 convertase da via alternativa, isso aqui vai quebrar mais molécula de C3, o C3 que passar aqui vai ser clivado. Então a gente vai ter uma amplificação maior ainda da via alternativa, ou seja, se houver 500 C3 quebradas pelas outras vias e essas c3b forem se ligando aqui, em cada uma delas eu posso ter ativação da via alternativa. Então o C3bBb aqui no caso vai ser a C3 convertase da via alternativa, porque é essa enzima aqui, é esse complexo que vai quebrar a C3 em C3a e C3b. Então quebra C3 o tempo todo, com a C3 convertase da via alternativa. Mas a via alternativa também pode quebrar C5? Pode! Só que não só com essas duas, do mesmo jeito que acontece na clássica, a gente precisa ter outras moléculas se ligando ao complexo. Quem vai ser a próxima molécula a se ligar ao complexo capaz de quebrar C5? outra C3b! A gente tem C3bBbC3b isso aqui vai ser a C5 convertase da via alternativa. E a partir do C5 é igual, ele não vai se ligar a lugar nenhum a não ser ao C6 e ao C7, aí vão se ligar à membrana, vai vir o C8 os polímeros de C9 e vão formar poros nessa membrana. 
Uma vez que alguma quantidade de C3b seja ligada covalentemente ao patógeno, um segundo tipo de convertase C3 pode ser montado, o qual amplifica ainda mais a clivagem e a deposição de c3b. A formação dessa segunda conevrtase C3 envolve os fators B e D da via alternativa de ativação do complemento e, assim, a segunda convertase é denominada convertase da via alternativa. O fator B une-se ao C3b ligado à superfície do patógeno, tornando-se suscetível à clivagem pelo fator D complemento, que cliva e remove um fragmento pequeno Ba, deixando o fragmento Bb maior e agora proteolicamente ativo associado a c3b. O complexo C3b, Bb é homólogo em estrutura e função ao C4b,2a, ele cliva as moléculas de C3, uma reação aceleradora com retroalimentação positiva, pois o produto da reação em si forma mais enzimas. Isso fornece uma amplificação da reação iniciada por C4b,2a e consumiria rapidamente o suprimento de C3 caso não houvesse mecanismos de controle que reduzissem a resposta. 
Pode ter as três vias ocorrendo ao mesmo tempo na membrana, basta ter os elementos necessários para ativação de cada via: na via clássiga seria a IgM ou IgGs, porque se eu formei anticorpo contra aquele patógeno eu posso ter via clássica na membrana dele, ligadasao patógeno ou ainda a presença de ácido lipoteicoico nessa membrana; na via da lectina a membrana precisaria ter manose; e na via clássica bastaria a presença de C3b, vinda das outras duas vias ou da quebra de C3 pela água. E amplificadas porque quanto mais C3b eu formar e quanto mais C5b mais eu vou atacar a bactéria. Existe uma regulação? primeiro, se um patógeno acabar, eu não vou ter mais ativação do complemento. O que ativa o complemento é a presença do patógeno. Então uma das principais vias de regulação do complemento é a ausência do patógeno. Acabou infecção, acabou a ativação do complemento. As proteínas vão ser formadas, vão estar no plasma, mas só se ativam pela cascata se eu tiver a presença do patógeno. Mas a gente tem formas de regular para proteger as nossas células. Exemplos dessas proteínas que podem proteger nossas células contra a atuação complemento: C1 inibidor, remove o c1r, umas das porções enzimáticas de C1, e remove o masp 2 da mb-lectina, então se ele remove essas enzimas que são ativas logo no início da cascata, a cascata não continua, há o bloqueio dessa cascata logo no início, bloqueia as duas vias, clássica e da lectina, consequentemente vc n chega na clivagem de C3, e não vai ter início da via alternativa. C4bp, que é a proteína ligadora de C4, ela compete com o C2a, o c2a não vai ligar no c4b? essa c4pb impede essa ligação, ela se liga aqui no c4b e impede que o c2a se ligue aí, e consequente não vai continuar a cascata nem pela via clássica nem pela via da lectina. Cr1, que são receptores para complemento. A gente falou que o neutrófilo tem receptor para complemento, o macrófago tem receptor para complemento... Então o cr1 é um desses receptores e eles ligam no c4b, até chegar o c2a o c4b fica sozinho na membrana, certo? na hora que ele está sozinho ele pode ser reconhecido por um fagócito que tenha receptor para complemento, esse fagócito pode se ligar a esse c4b, o c4b sozinho está opsonizando essa bactéria, para que ela seja reconhecida pelo fagócito. Quando eu falei que o sistema complemento também exerce função de opsonização, eu estava falando dessas moléculas que se ligam sozinha à membrana, principalmente o c4b e o c3b, que são as proteínas sozinhas naquela membrana depois da quebra, são opsoninas geradas pelo sistema complemento. O fator H se liga ao c3 principalmente na via alternativa porque a principal função dele é deslocar o Bb, ele se liga no c3b e vai impedir a ligação Bb, e consequentemente não continua a via alternativa. E o fator I que vai atuar com a ajuda do fator H, ele vai clivar o c4b e c3b, na hora que o fator h se liga aqui, ele faz como se faz o substrato para essa fator I clivar o c3b, consequentemente também não vai ter continuação da cascata, nem início de outras cascatas. Isso aqui é para proteger às nossas células e não ao patógeno. Existem nas nossas células, quem codifica são nossos genes essas proteínas, são proteínas plasmáticas. De membrana a gente tem a proteína a cd59, super importante porque ela existe muito nas nossas células, ela impede a formação do complexo de ataque à membrana, mesmo que vc tenha a formação das proteínas da cascata até a quebra de C5, o c5b67 vao querer aderir na membrana, essa proteína de membrana impede e desloca esse complexo que inicia o mac. tem Daf, que é o fator acelerador do decaimento, que vai vai fazer mais ou menos o que os outros faziam, só que em duas vias ela desloca o c2a e se voce desloca o c2a impede a a formação da c3 convertase tanto na via da lectina como na via clássica, e desloca o Bb e se vc desloca o Bb vc também não tem a formação de c3 convertase, vai parar a via.
Os macrófagos e os neutrófilos expressam um receptor de superfície que se liga a C3b e é denominado receptor 1 do complemento (CR1). A fixação covalente das moléculas de C3b ao exterior de um patógeno facilita sua captação pelos fagócitos através desse receptor; essa é a função mais importante do sistema complemento, nesse contexto a C3b está agindo como uma opsonina. O CR1 também se liga ao C4b, mas essa interação possui menor significado funcional, pois é depositado muito mais C3b do que C4b na superfície dos patógenos. 
As bactérias encapsuladas n podem ser englobadas pelos neutrófilos--> O anticorpo ligado às bactérias ativa o complemento e a ligação de C3b às mesma--> O englobamento das bacterias pelos neutrófilos é mediada por receptores Fc e por receptores de complemento--> Os grânulos se fundem com os fagossosmos, liberando metabólitos tóxicos do oxigenio que matam as bactérias
AS PROTEÍNAS TERMINAIS DO COMPLEMETO LISAM OS PATÓGENOS, FORMANDO UM PORO NA MEMBRANA:
 O produto mais importante da ativação do complemento é o C3b ligado à superfície dos patógenos e dos antígenos solúveis. Porém, a cascata de reações do complemento estende-se além desse estágio. O C3b pode se ligar a uma das convertases C3, produzindo enzimas que agem sobre os componentes C5 do complemento e são denominadas convertases C5. Sendo C4b2a3b a convertase C5 da via clássica, e C3bBbC3b a convetarse C5 da via alternativa. O C5 é clivado por uma das convertases em um fragmento menor C5a, e um fragmento maior C5b. A função do C5b é iniciar a formação de um complexo de ataque da membrana, que pode produzir orifícios nas membranas de patógenos bacterianos e células eucarióticas. Em sucessão, C6 e C7 se ligam a C5b-interações que expõem um local hidrofóbico em C7 que se insere na bicamada libídica. Ao formar o complexo C5b678, C7 e C8 sofrem uma alteração de conformação que expõe sítios hidrofóbicos, os quais se inserem na membrana. Esse complexo causa alguma lesão na membrana e induz a polimerização de C9, formando poros transmembrana.
REGULAÇÃO DO SISTEMA COMPLEMENTO:
O que ativa o complemento é a presença do patógeno. Então uma das principais vias de regulação do complemento é a ausência do patógeno
Inibidor de C1(C1INH): proteína plasmática que desliga o suprimento de C4b e C2a, componentes da convertase C3 da via clássica e da via alternativa. Liga-se ao c1r e c1s, produzindo sua dissociação de c1q, desse modo limitando o tempo em que qualquer molécula de C1 está ativa. O que impede a clivagem de C3 e a continuidade da cascata. 
Proteína ligadore de C4(C4BP): Limita a produção e a duração da C3 convertase. Liga-se a C4b, desloca o componente C2a da convertase e torna o componente C4b suscetível À degradação´pela protease plasmática fator I.
Fator H: Regula a função de C3b, ao se ligar a C3b torna-o suscetível à inativação pelo fator I, com a formação de iC3b. (Liga-se ao c3 principalmente na via alternativa porque a principal função dele é deslocar o Bb, ele se liga no c3b e vai impedir a ligação Bb, e consequentemente não continua a via alternativa)
Um aspecto importante da regulação do complemento é impedir que a função efetora mortal recrutada pelo complemento ativado seja dirigida às células saudáveis do corpo. Além da proteção oferecida pelas proteínas reguladoras no plasma, as células humanas expressam moléculas de superfície que inativam quaisquer fragmentos C4b e C3b que se tornem covalentemente a suas superfícies. Essas proteínas possuem dois tipos de atividade:
-Dissociar quaisquer convertase C3 que sejam montadas nesses fragmentos: Fator acelerador de decaimento(DAF), o qual se liga aos componentes C4b e C3b das convertases C3, causando sua dissociação e sua inativação.
-Facilitar sua inativação por degradação proteolítica: Proteína cofator de membrana(MCP) que, através da ligação a C3b e a C4b, torna-os suscetíveis à clivagem e à inativação pelo fator I.
CR1: esse receptor pode romper os fragmentos de C3b depositados nas superfícies das células e também engajar o C3b depositado em um patógeno. Também pode engajar-se ao C4b e alterar sua função. O CR1 age como o fator H e MCP, tornando C3b e C4b suscetíveis à clivagem pelo fator I.
CD59(ou protectina): impede a montagem final do complexo de ataque àmembrana no estágio de C8 e C9, através da ligação ao complexo C5b,6,7,8, impede a polimerização de C9 na membrana paraformar um poro.