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Imunidade Inata: O Sistema Complemento
ÍNDICE DO CAPÍTULO
Proteínas do Sistema Complemento Vias de Ativação A Via Alternativa A Via da Lectina A Via Clássica A Via de Amplificação Regulação da Ativação do Sistema Complemento Receptores do Sistema Complemento Outras Consequências da Ativação do Sistema Complemento Opsonização Remoção de Células Apoptóticas Inflamação Coagulação Sanguínea Quimiotaxia Imunorregulação Genes do Sistema Complemento Deficiências do Complemento Deficiência de C3 em Cães Deficiência do Fator H em Suínos Outras Deficiências do Sistema Complemento
Pontos Principais
• O sistema complemento tem múltiplas funções tanto na imunidade inata como na adquirida.
• As proteínas do sistema complemento são encontradas no soro normal. • O sistema complemento pode ser ativado por meio de três vias diferentes: duas vias inatas, a via alternativa e a via das lectinas, e uma via adaptativa, a via clássica. • As vias inatas são ativadas pelo reconhecimento de padrão molecular associado a patógenos (PAMPs) microbianos. A via clássica é ativada por anticorpos ligados aos antígenos estranhos. • Os componentes do sistema complemento, especialmente C3b, ligam-se covalentemente aos micróbios invasores e os opsonizam. • Os componentes do sistema complemento podem formar um complexo de complemento terminal e abrir orifícios nos micróbios. • O sistema complemento estimula a inflamação pela liberação do potente quimiotático C5a. • As deficiências de alguns componentes do sistema complemento levam ao aumento da suscetibilidade às infecções.
O sistema complemento é o principal sistema de defesa inata. Embora seu papel principal seja proteger contra infecções, o sistema complemento também pode regular os processos inflamatórios, remover células danificadas ou alteradas, enviar sinais de “perigo” para o corpo e regular a resposta imune adaptativa. Ele está envolvido na remoção dos imunocomplexos, angiogênese, mobilização de células-tronco, regeneração tecidual e metabolismo de lipídeo. Assim como outros mecanismos inatos, a ativação inapropriada do sistema complemento pode contribuir para várias doenças imunes e inflamatórias. A proteção contra as infecções requer que o sistema imune inato responda à invasão o mais rápido possível. Um componente importante nesta resposta precoce é o sistema complemento. Este é uma complexa rede de interação que consiste em muitas interações de proteínas de reconhecimento de padrões, proteases, proteínas séricas, receptores e reguladores (Fig. 7-1). As proteínas do sistema complemento são ativadas por meio de vias que fazem com que algumas moléculas a se liguem covalentemente (e por isso irreversivelmente) à superfície dos micróbios invasores. Uma vez ligados, estas proteínas podem destruir os invasores. O sistema complemento permanece inativo em animais saudáveis não infectados. Ele é ativado tanto por padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs) na superfície de agentes infeciosos quanto por anticorpos ligados a antígenos. Por ser o sistema complemento tão potente, ele deve ser cuidadosamente regulado e controlado. Isto, por sua vez, leva a uma complexidade significativa.
FIGURA 7-1 Funções do sistema complemento. O sistema complemento pode tanto alterar as membranas microbianas como ativar a inflamação. De uma maneira ou de outra, acelera a eliminação dos invasores microbianos e é, assim, um componente importante do sistema imune inato. Também possui várias outras funções.
O sistema complemento consiste em um grupo de proteínas inativas que são ativadas de forma gradual. Três principais passos estão envolvidos. Primeiramente o sistema complemento deve ser ativado. Segundo, uma proteína chave chamada C3b deve ser gerada. Terceiro, o complexo terminal do complemento é montado por meio de uma via de amplificação. Uma vez ativado, o sistema complemento produz múltiplas moléculas efetoras. A progressão da ativação do sistema complemento e a distribuição destas moléculas efetoras são cuidadosamente reguladas. O primeiro passo, a estimulação da ativação do complemento, pode ocorrer por três mecanismos diferentes, denominados via alternativa, via das lectinas e via clássica (Fig. 7-2). As vias alternativa e das lectinas são diretamente ativadas pelos carboidratos microbianos — exemplos clássicos de vias de reconhecimento de padrões que estimulam a imunidade inata. Por outro lado, a via clássica é uma via evolutivamente mais recente que é ativada por anticorpos ligados à superfície de um organismo e assim funciona somente em associação com a resposta imune adaptativa. Embora o sistema complemento tenha sido convencionalmente considerado como uma série linear de vias, assim como outras áreas da imunologia, ele deveria ser considerado uma rede com vários pontos centrais importantes.
FIGURA 7-2 As três vias pelas quais o sistema complemento pode ser ativado.
Proteínas do Sistema Complemento As 30 ou mais proteínas que formam o sistema complemento são marcadas numericamente com o prefixo C (p. ex., C1, C2, C3) ou designadas por letras do alfabeto (B, D, P e assim por diante). Algumas são encontradas livres no soro, enquanto outras são receptores de superfície celular. Os componentes do sistema complemento são responsáveis por aproximadamente 5 a 10% das proteínas do soro sanguíneo. O tamanho dos componentes do sistema complemento variam de 24 kDa, para fator D, a 460 kDa, para o C1q. Em humanos, as concentrações séricas dessas proteínas variam entre 20 µg/mL de C2 e 1.300 µg/mL de C3 (Tabela 7-1). Os componentes do sistema complemento são sintetizados em múltiplos locais por todo o corpo. A maior parte dos componentes C3, C6, C8 e B é produzida no fígado, ao passo que C2, C3, C4, C5, B, D, P e I são produzidos pelos macrófagos. Os grânulos dos neutrófilos podem armazenar
grandes quantidades de C6 e C7. Assim, estes componentes estão prontamente disponíveis para a defesa nos locais onde os macrófagos e neutrófilos se acumulam.
Tabela 7-1 Componentes do Sistema Complemento
Vias de Ativação A Via Alternativa A via alternativa de ativação do sistema complemento é uma via evolutivamente antiga. Ela é desencadeada quando as paredes celulares microbianas interagem com componentes do sistema complemento na corrente sanguínea. Este é um componente essencial da imunidade inata. A proteína mais importante do sistema complemento é denominada C3. O C3 é um heterodímero ligado por pontes dissulfídicas, com cadeias α e β. Ele é sintetizado pelas células hepáticas e pelos macrófagos e é o componente do sistema complemento com
maior concentração no soro. O C3 possui um tioéster de cadeia lateral altamente reativo, que, quando ativado, se liga à superfície dos micróbios e os marca para a destruição pelas células do sistema imune. A ativação do tioéster do C3 deve ser cuidadosamente regulada para assegurar que este não se ligue aos tecidos normais. Para prevenir estes acidentes, o grupo tioéster no C3 inativado está escondido no interior da molécula dobrada. Em animais normais saudáveis, o C3 é clivado lenta, mas espontaneamente, em dois fragmentos denominados C3a e C3b (Fig. 7-3). Isto possibilita que a molécula C3b exponha o grupo tioéster. O tioéster então gera um grupo carbonil que liga o C3b irreversivelmente aos carboidratos e proteínas nas superfícies celulares próximas (Fig. 74). A quebra do C3b também expõe os sítios de ligação para a proteína chamada fator H. Quando o fator H se liga a estes sítios, uma protease denominada fator I degrada o C3b, bloqueando sua atividade e gerando dois fragmentos, iC3b e C3c. O iC3b se liga aos receptores encontrados nos leucócitos circulantes (Fig. 7-5). Ele estimula estas células a fagocitar patógenos e a ativar as células inflamatórias. O produto final da clivagem do C3, C3dg, marca os patógenos para os receptores de superfície das células B e assim promove a produção de anticorpos (Capítulo 15).
FIGURA 7-3 A via alternativa do sistema complemento. O C3b ligado à superfície pode tanto ser destruído, como normalmente acontece, ou ser ativadopela presença de uma superfície ativadora.
FIGURA 7-4 A ativação do C3 envolve sua clivagem pela C3 convertase. Isto expõe uma ligação tioéster entre uma cisteína e uma glutamina. Esta ponte se quebra para formar um grupo carbonil reativo que permite a molécula se ligar covalentemente (e, portanto, irreversivelmente) para marcar superfícies celulares. A remoção de C3a também expõe os sítios de ligação para fator H e fator B.
FIGURA 7-5 C3 ativado se liga à superfície celular. Normalmente, este C3b é inativado pelas ações dos fatores H e I. Entretanto, primeiro o fator H deve ser ativado pela ligação à superfície. Na ausência de fator H, o fator I não funciona. Neste caso, o C3b persiste e ativa a via terminal do complemento.
A rápida destruição da célula ligada ao C3b depende da ligação do fator H, o qual por sua vez depende da natureza da superfície-alvo. Quando o fator H interage com as células normais, as glicoproteínas ricas em ácido siálico e outros polissacarídeos neutros ou aniônicos aumentam sua ligação a C3b, o fator I é ativado e o C3b é destruído. Desta maneira, nos indivíduos saudáveis, os fatores H e I destroem o C3b assim que este é gerado. Por outro lado, as paredes bacterianas não possuem ácido siálico. Quando o C3b se deposita nestas superfícies, o fator H não pode se ligar, o fator I é inativado, e a ligação com o C3b persiste. Neste caso, a abertura do C3b em uma superfície ativadora expõe sítios de ligação para outra proteína do sistema complemento denominada fator B. Como resultado um complexo chamado C3bB é formado. O fator B ligado é, então, clivado por uma protease chamada fator D, liberando um fragmento solúvel, denominado Ba e deixando o C3bBb aderido à bactéria. Este C3bBb ligado é uma protease, cujo substrato preferido é o C3. (Por esta razão, ela é chamada de C3 convertase da via alternativa.) O fator D só pode atuar sobre o fator B após a ligação deste ao C3b, mas não antes. Esta condição é denominada modulação pelo substrato e ocorre em diversos pontos da cascata do sistema complemento. Isto assegura que as atividades de enzimas como o fator D estejam confinadas às moléculas corretas. A C3 convertase da via alternativa, C3bBb, pode agir no C3 para gerar mais C3b. Entretanto, C3bBb é muito instável e tem uma meia-vida de apenas 5 minutos. Se outra
proteína, denominada fator P (ou properdina), se liga ao complexo, isto forma C3bBbP , com uma meia-vida de 30 minutos. Uma vez que o C3b serve para gerar mais C3bBbP , o efeito final de tudo isto é que uma alça de amplificação é gerada onde grandes quantidades de C3b são produzidas e irreversivelmente ligadas às superfícies de organismos invasores. A properdina também reconhece vários PAMPs e padrões moleculares associados a lesões (DAMPs) em células estranhas ou apoptóticas. Apesar do seu nome, a via alternativa do sistema complemento é responsável por 80 a 90% de toda a ativação da cascata do complemento mesmo quando ativada inicialmente pela via clássica ou pela via das lectinas. A Via da Lectina O segundo método de ativação do sistema complemento envolve o uso de moléculas de reconhecimento de padrões solúveis que reconhecem os carboidratos microbianos. Essas lectinas se ligam aos micróbios e assim ativam as proteases que ativam o complemento. Assim como a via alternativa, esta é uma via inata estimulada simplesmente pela presença de PAMPs bacterianos (Fig. 7-6).
FIGURA 7-6 Ativação de complemento pela via da lectina. Essas lectinas ativadoras incluem a lectina ligante da manose (MBL) e as ficolinas. As MBL podem se ligar a bactérias, fungos, protozoários parasitas e vírus pela ligação com a manose ou N-acetilglucosamina na parece das células microbianas. Esta não se liga às glicoproteínas de mamíferos. Uma vez ligada, a MBL ativa a protease sérica denominada MASP-2. (MASP é uma serina protease associada à MBL). Por sua vez, a MASP-2 ativada
age no componente C4 do complemento, quebrando-se em C4a e C4b. Isto expõe o grupo tioéster no C4b e dá origem a um grupo carbonil reativo que liga o C4b de maneira covalente à superfície microbiana (Fig. 7-7). Outro componente do complemento, C2, então se liga ao C4b para formar o complexo C4b2. O C2 ligado é então clivado pela MASP-2 para gerar C4b2b (Quadro 7-1). Quadro 71 Os Colágenos de Defesa O C1q e a lectina ligante da manose (MBL) são membros de uma família única de proteínas denominada colágenos de defesa com estrutura e função similares. Outros membros desta família incluem a proteína surfactante A, adiponectina, conglutinina e ficolina. São lectinas solúveis caracterizadas por conter uma região conservada parecida com o colágeno assim como um domínio de reconhecimento de carboidrato. Assim como o C1q, elas comumente formam polímeros. Essas proteínas funcionam como receptores de reconhecimento de padrão solúveis. Elas podem se ligar aos patógenos estranhos e subsequentemente interagir com células fagocíticas ou com o complemento. Assim MBL reconhece carboidratos contendo manose. Durante a ligação aos seus ligantes, estimulam uma resposta protetora imediata, como a ativação dos sistemas complemento ou promovendo a fagocitose.
FIGURA 7-7 As duas C3-convertases, C4b2b e C3bBb, agem sobre o C5 quando este está ligado a C3b e clivam um pequeno peptídeo denominado C5a. Desta forma, expõem um sítio que se liga a C6 e a C7.
O C4b2b ligado é uma protease que quebra o C3 para gerar C3a e C3b e expõe o grupo tioéster no C3b. A ativação do C3b pelo C4b2b é o passo principal pois cada complexo C4b2b pode gerar até 200 moléculas de C3b. Uma vez que estas reações são geralmente confinadas ao microambiente próximo das superfícies microbianas, o C3b recentemente
formado irá se ligar aos micróbios próximos. A ligação do C3b então liga o C5 e o cliva em C5a e C5b. A via do complemento pode então continuar e matar o organismo com os complexos terminais do complemento. A via MBL-MASP-2 é antiga, tendo existido por pelo menos 300 milhões de anos. Embora em muitas vias seja duplicada, a via alternativa é um exemplo de uma via no corpo que usa mecanismos redundantes para assegurar a proteção. A Via Clássica A via clássica do sistema complemento (Fig. 7-8) é geralmente ativada por grupos de moléculas de anticorpos na superfície de um organismo estranho. Assim esta é associada com respostas imunes adaptativas. Ao contrário da ativação imediata das vias alternativas e das lectinas, a via clássica não pode ser ativada até que os anticorpos sejam produzidos, o que pode ocorrer tão tarde quanto de 7 a 10 dias após a infecção. Porém, uma vez ativada, esta é uma via do sistema complemento muito eficaz.
FIGURA 7-8 Características básicas da via clássica do sistema complemento. Quando uma molécula de anticorpo se liga a um antígeno, expõe sítios ativos na sua região Fc. Se várias moléculas de anticorpo estão agrupadas na superfície de um organismo, os múltiplos sítios ativos podem estimular coletivamente a ativação da via clássica do complemento. O primeiro componente da via clássica do sistema complemento é um complexo proteico denominado C1. O C1 consiste em três proteínas, (C1q, C1r, C1s) ligados por cálcio. O C1q parece um chicote de seis fios quando observado por microscopia eletrônica (Fig. 7-9). Duas moléculas de C1r e duas de C1s formam uma estrutura localizada entre os fios de C1q. O C1q é ativado quando pelo menos dois dos seus fios se ligam aos sítios ativadores do complemento nas moléculas de anticorpos agrupadas. A
ligação aos anticorpos causa a alteração conformacional no C1q, que é transmitida para o C1r. Assim, o C1r expõe um sítio de atividade proteolítica que age no C1s para converter a molécula em uma enzima ativa.
FIGURA 7-9 A estrutura do C1 e o seu papel na interação com anticorpos para iniciar a via clássica do sistema complemento.
Moléculas isoladas de imunoglobulina M (IgM) ligadas ao antígeno ou moléculas pareadas de IgG ligadas ao antígeno são necessárias para ativar C1. A estrutura polimérica de IgM proporciona prontamente dois sítios de ativação do complemento com espaçamentopróximo. Por outro lado, pelo menos duas moléculas de IgG devem ficar agrupadas muito próximas para alcançarem o mesmo efeito. Desta forma, IgG é muito menos eficiente que IgM na ativação do sistema complemento pela via clássica. O C1 também pode ser ativado diretamente por alguns vírus ou por bactérias como a Escherichia coli e a Klebsiella pneumoniae. Este também pode ser ativado por pentraxinas, como a proteína C reativa (CRP), ligadas à superfície celular. O C1s ativado cliva o C4 em C4a e C4b. O C2 então se liga ao C4b para formar C4b2. O C1s ativado então divide o C2 ativado, gerando um pequeno fragmento peptídico C2a e o C4b2b ativado. O C1s não pode agir sobre o C2 solúvel, o C2 deve primeiramente se ligar ao C4b antes de ser clivado (outro exemplo de modulação pelo substrato). O C4b2b é uma protease potente que cliva C3 e por isso denomina-se C3 convertase. O C3b gerado desta maneira se liga e ativa o C5. As reações subsequentes levam à formação do complexo terminal do complemento e à destruição dos micróbios. Além da ligação aos imunocomplexos, C1q também pode se ligar a células apoptóticas e necróticas, proteínas de matriz extracelular, pentraxinas como a CRP , amiloide e proteínas do príon e DNA. Contudo, todas essas substâncias com exceção dos imunocomplexos também podem se ligar aos inibidores do sistema complemento C1-BP
e fator H, de forma que não ocorre a ativação completa do complemento. Se esses processos inibitórios são bloqueados, a ativação descontrolada do sistema complemento pode levar à inflamação indesejável. A Via de Amplificação Todas as C3 convertases ligadas à superfície, independentemente da sua origem, podem induzir o próximo passo na ativação do sistema complemento, a via de amplificação (Fig. 7-10). Quando C5 se liga ao C3b, há modulação pelo substrato e o C5 pode ser clivado pelo C3bBb (Fig. 7-11). As convertases que clivam C5 (195 kDa) em um fragmento pequeno denominado C5a (15 kDa) deixam um grande fragmento C5b ligado ao C3b. Esta clivagem também expõe um sítio no C5b que pode se ligar a duas novas proteínas, o C6 e C7, para formar um multicomplexo denominado C5b67 (Fig. 7-12). O complexo C5b67 pode então se inserir na parede celular do micróbio. Uma vez inserido na superfície de um organismo, o complexo se liga a uma molécula de C8. Em seguida, 12 a 18 moléculas de C9 podem se agregar ao complexo C5b678 para formar uma estrutura tubular denominada complexo terminal do complemento (TCC), também chamado de complexo de ataque à membrana (MAC). O TCC se insere na membrana celular microbiana e provoca um orifício. Se uma quantidade suficiente de TCCs for formada em um organismo, este será morto por lise osmótica. Estes TCCs podem ser observados por microscopia eletrônica como estruturas em forma de anel na superfície do micróbio com uma área central eletrodensa cercada por um anel mais claro de poli C9 (Fig. 7-12). (Na prática, há bem poucos exemplos deste efeito letal, uma vez que muitos patógenos apresentam parede celular resistente à lise ou podem interferir na formação do TCC. As consequências não letais, como a opsonização, são mais significativas.)
FIGURA 7-10 A via de amplificação. A agregação progressiva dos componentes terminais do sistema complemento leva eventualmente à polimerização do C9 e à formação do complexo terminal do complemento.
FIGURA 7-11 A modulação pelo substrato é uma maneira de regulação do sistema complemento. O alvo para uma protease não pode ser clivado a menos que ele se ligue primeiro a outra proteína. Exemplos de modulação pelo substrato incluem a clivagem de C2, B e C5, somente após sua ligação a, respectivamente, C4, C3 e C3.
FIGURA 7-12 Formação do multímero de C9 pela via terminal do sistema complemento e eletromicrografia mostrando as lesões na membrana de um eritrócito causadas pelo multímero de C9 do complemento. A inserção mostra uma lesão do complemento murino. A seta indica um possível complexo C5b678. Compare estas lesões com as de poliperforinas dos linfócitos T (Figura 18-9). (De Podack ER, Dennert G: Assembly of two types of tubules with putative cytolytic function by cloned natural killer cells, Nature. 302(5907):442-445, 1983.) Muito mais importante do que a lise mediada por TCC são os efeitos pró-inflamatórios potentes dos peptídeos pequenos C3a e C5a liberados. Estes peptídeos desgranulam mastócitos e estimulam as plaquetas a liberarem as moléculas vasoativas histamina e serotonina. Ambas ativam a inflamação por meio dos seus receptores de superfície celular (C3aR e C5aR). Eles são poderosos quimiotáticos para neutrófilos e macrófagos. Aumentam a permeabilidade vascular, causando a liberação das enzimas dos lisossomos
dos neutrófilos e tromboxano dos macrófagos (Fig. 7-13). O C3a e o seu derivado inativado C3a- des Arg podem matar bactérias. Assim o C3a é um eficiente exterminador de E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecalis e Streptococcus pyogenes. C3a age como outros peptídeos microbianos pela ruptura das membranas microbianas. (C3a e C5a também podem ser denominados anafilotoxinas uma vez que, quando injetados em quantidades suficientes, podem matar um animal de maneira similar a uma anafilotoxina [Capítulo 28].)
FIGURA 7-13 Algumas das consequências biológicas da ativação do sistema complemento.
Regulação da Ativação do Sistema Complemento As consequências da ativação do sistema complemento são tão significativas e potencialmente perigosas que cada uma das vias de ativação deve ser cuidadosamente controlada por proteínas solúveis e proteínas reguladoras de ligação celular (Fig. 7-14).
FIGURA 7-14 Mecanismos básicos de controle do sistema complemento. O regulador mais importante da via clássica é o inativador de C1 (C1-INH), uma glicoproteína que inibe diversas proteases nas vias clássica e da lectina. O C1-INH bloqueia a atividade de C1r e C1s ativados. Outras proteínas reguladoras controlam as atividades de C3 convertase e C5 convertase. Algumas competem com MASPs pelos sítios de ligação no MBL e ficolinas. O CD55, ou fator acelerador de decaimento, é uma glicoproteína expressa na superfície das hemácias, neutrófilos, linfócitos, monócitos, plaquetas e células endoteliais. O CD55 se liga às convertases e acelera seu decaimento. Sua função é proteger as células normais do ataque da cascata do complemento. Outras proteínas que aceleram a degradação das convertases incluem o fator H e a proteína ligante de C4 (C4BP), presentes no plasma, e CD35 (CR1) e CD46, encontrados nas membranas celulares. O controle da via de amplificação é mediado por três glicoproteínas: vitronectina, clusterina e, a mais importante, CD59 (protectina). Todos eles inibem a formação do TCC pelo bloqueio da inserção do C5b678 e a polimerização de C9. Receptores do Sistema Complemento Cinco receptores para C3 ou seus fragmentos são expressos nas células. Eles são denominados CR1 (CD35), CR2 (CD21), CR3 (CD11a/CD18), CR4 (CD11c/CD18) e CRIg. Nos primatas, o CR1 é encontrado nas hemácias, neutrófilos, eosinófilos, monócitos, macrófagos, linfócitos B e alguns linfócitos T. Este se liga a C3b e C4b, bem como ao subproduto da clivagem de C3b, o iC3b. O CR1 presente nas hemácias é responsável por
90% de todo o CR1 do sangue. Nos primatas, o CR1 remove os imunocomplexos (complexo complemento-antígeno-anticorpo) da circulação (os imunocomplexos ligam-se ao CR1 dos eritrócitos e as células recobertas são, então, removidas do fígado e do baço [Capítulo 30]). As deficiências dos componentes do sistema complemento ou de seus receptores podem levar ao acúmulo de imunocomplexos circulantes em órgãos como os rins e produzir lesão. Por exemplo, alguns pacientes com a doença autoimune lúpus eritematoso sistêmico têm uma deficiência de CR1 e são, portanto, incapazes de remover esses imunocomplexos efetivamente. Cães deficientes em C3 desenvolvem lesões renais mediadas por imunocomplexos pela mesma razão (Capítulo 30). O CR2 (CD21) é encontrado na maioria dos linfócitos B. Ele se liga a um subproduto da clivagem de C3, denominado C3d. O CR2 forma um complexocom o CD19. Este complexo regula as respostas dos linfócitos B (ver Fig. 15-10). Os linfócitos B precisam ser estimulados pelo C3d por meio de CR2 para responder com a máxima eficiência aos antígenos. O CR3 (CD11a/CD18) é uma integrina que se liga a iC3b. É encontrado em macrófagos, neutrófilos e células natural killer. Uma deficiência genética de CR3 (deficiência de aderência de leucócitos, LAD) foi descrita em humanos, bovinos e cães, e os indivíduos afetados apresentam graves infecções recorrentes (Capítulo 37). O CR4 (CD11c/CD18) é outra interina encontrada nos neutrófilos, linfócitos T, células NK, macrófagos e algumas plaquetas. Liga-se a fragmentos da clivagem de C3. O CRIg é expresso em macrófagos teciduais, incluindo as células de Kupffer no fígado. Tem afinidade por C3b e iC3b. O CRIg tem afinidade por C3b e é um receptor para a opsonização dependente de C3 dos patógenos presentes na circulação sanguínea. Outras Consequências da Ativação do Sistema Complemento Embora a morte microbiana mediada pelos complexos terminais do sistema complemento seja a atividade benéfica mais óbvia do sistema complemento, seus efeitos protetores vão bem além disto, e o complemento contribui para as defesas do organismo de diversas maneiras. Opsonização Obviamente os micróbios normalmente não possuem reguladores do sistema complemento, assim ocorre a ativação descontrolada do complemento na sua superfície. Isto leva a sinalização pró-inflamatória, opsonização, fagocitose e em alguns organismos, especialmente bactérias gram-negativas e alguns parasitas, organização do TCC e lise celular. O C3b e o C4b se ligam covalentemente à superfície do micróbio e a marcam de maneira eficaz como estranha, servindo como opsoninas muito potentes e eficazes. As células fagocitárias possuem CR1, ao passo que os macrófagos residentes possuem CRIg. Os organismos recobertos por C3b irão se ligar fortemente a essas células e sofrerão fagocitose tipo II (Capítulo 4). Se, por alguma razão, esses organismos não puderem ser
ingeridos, os neutrófilos podem secretar suas enzimas lisossômicas e oxidantes no fluido ao redor do tecido. Estas moléculas então causam inflamação e dano tecidual — uma reação classificada como hipersensibilidade do tipo III (Capítulo 30). Dado o longo histórico evolutivo do sistema complemento, não é surpreendente que muitas bactérias tenham desenvolvido mecanismos para neutralizar a cascata do sistema complemento (Capítulo 25). Remoção de Células Apoptóticas O sistema complemento também contribui para a cicatrização após o processo inflamatório promovendo a remoção de células apoptóticas e complexos imunes. As células apoptóticas perdem os seus inibidores do complemento CD46 e CD59. Assim, eles podem ser opsonizados pelo C3b e C4b e removidos por fagocitose. As células apoptóticas ligam o CRP que pode então ligar o C1q, levando à ativação da via clássica. A properdina (fator P) também se liga aos linfócitos T apoptóticos, resultando em opsonização e destruição mediada por C3b. Inflamação As anafilotoxinas, C3a e C5a, aumentam a produção das três citocinas pró-inflamatórias induzidas por TLR, o TNF-α, IL-1β e IL-6. Após a ligação com os seus receptores, eles interagem com o receptor do tipo toll 2 (TLR2), TLR4 e TLR9. Reciprocamente, a estimulação do TLR aumenta a expressão celular de C3aR e C5aR. Coagulação Sanguínea O sistema complemento aumenta a coagulação sanguínea e inibe a fibrinólise. Assim, C5a promove a expressão do fator tecidual e do inibidor do ativador de plasminogênio I. Da mesma forma, os componentes do sistema da coagulação amplificam a cascata do complemento. O fator de coagulação XII pode ativar a via clássica pela clivagem de C1. A trombina age diretamente no C5 para gerar C5a. Quimiotaxia O sistema complemento é o principal colaborador para a inflamação aguda. Por exemplo, a ativação do sistema complemento por qualquer uma de suas vias gera muitos peptídeos potencialmente quimiotáticos, incluindo C5a e C5b67 (Tabela 7-2). C5b67 é quimiotático para neutrófilos e eosinófilos, ao passo que C5a atrai não somente neutrófilos e eosinófilos, mas também macrófagos e basófilos. Quando C5a atrai neutrófilos, ele estimula o burst oxidativo e regula positivamente a expressão de CR1 e integrina.
Tabela 7-2 Fatores Quimiotáticos Derivados do Sistema Complemento
FATOR ALVO C3a Eosinófilos C5a Neutrófilos, eosinófilos, macrófagos C567 Neutrófilos, eosinófilos Bb Neutrófilos C3e Promove leucocitose
Imunorregulação O sistema complemento regula a imunidade humoral. Assim C3d amplifica a resposta adaptativa quando ligado ao antígeno. Quando uma molécula de antígeno liga-se a um receptor de linfócito B, qualquer C3d em sua superfície irá se ligar ao complexo CD21/CD19 da membrana do linfócito B. (Lembre-se de que várias centenas de moléculas de C3 podem aderir a um antígeno devido à ação da C3 convertase.) A ativação do complexo CD21/CD19 amplifica a sinalização via receptor do linfócito B e é uma importante via estimulante para a maturação dos linfócitos B (Capítulo 15). Reciprocamente, a depleção de C3 está associada à redução das respostas de linfócitos B. Revestir os antígenos com C3d também permite que eles se liguem ao CR2 das células dendríticas e, portanto, influencia a apresentação de antígenos. Na ausência de C3, os complexos imunes não localizam as células dendríticas foliculares nos centros germinativos. Genes do Sistema Complemento Os genes que codificam as proteínas do complemento estão espalhados por todo o genoma. Entretanto, foram identificados dois principais grupamentos gênicos. Assim, os genes que codificam C4, C2 e fator B estão localizados na região do complexo de histocompatibilidade principal de classe III. Do mesmo modo, os genes para C4BP , CD55, CD35, CD21, CD46 e fator H estão ligados ao grupamento RCA (regulation of complement activation). Os componentes do sistema complemento, bem como outras proteínas, podem ocorrer em diferentes formas alélicas. O número preciso varia entre os componentes e as espécies. Por exemplo, o fator H bovino tem três alelos, o C3 equino tem seis, e o C3 canino tem dois. O C6 canino tem sete alelos e o C6 suíno tem 14. Onze alelos de C7 canino foram identificados, ao passo que o C4 canino tem, ao menos, cinco. Há uma associação entre a expressão alélica de C4-4, baixos níveis séricos de C4 e o desenvolvimento de poliartrite autoimune em cães. Felinos e equinos têm, cada um, pelo menos quatro alótipos de C4. Deficiências do Complemento Deficiência de C3 em Cães
Como o sistema complemento é um mecanismo de defesa essencial, as deficiências do complemento aumentam a suscetibilidade a infecções. As doenças mais graves ocorrem em indivíduos deficientes de C3. Por exemplo, foi descrita uma colônia de Spaniels Bretões com uma deficiência autossômica recessiva de C3 (Fig. 7-15). Os cães homozigotos para esta característica não possuem C3 detectável, enquanto os animais heterozigotos têm níveis de C3 que são, aproximadamente, metade do normal. Os animais heterozigotos são clinicamente normais. Os animais deficientes homozigotos possuem níveis de IgG abaixo do normal e sua capacidade de produzir anticorpos é reduzida. Esses cães tendem a produzir mais IgM e menos IgG. Eles apresentam sepse recorrente, pneumonia, piometria e infecções de ferimentos. Os organismos envolvidos incluem espécies de Clostridium, Pseudomonas, E. coli e Klebsiella. Alguns cães acometidos desenvolvem amiloidose e muitos desenvolvem doença renal mediada por imunocomplexos (Capítulo 30). A mutação responsável por esta deficiência (deleção de uma única citosina) encurta a cadeia de C3 como resultado de uma mudança na fase de leitura e geração de um códon de parada prematuro (Fig. 7-16).
FIGURA 7-15 Herança de uma deficiência de C3 em uma colônia de Spaniels Bretões. O número abaixo de cada círculo ou quadrado representa a porcentagem dos níveis de C3 do animal em comparação com uma referência sérica padrão. O nível médio nos Spaniels saudáveis foi 126 (os quadrados representam machos, os círculos representam fêmeas). (De WinkelsteinJA, Cork LC, Griffin DE, et al: Genetically determined deficiency of the third componente of complemente in the dog, Science. 212:11691170, 1981.)
FIGURA 7-16 A mutação que resulta na deficiência canina de C3. A deleção da citosina resulta na alteração da fase de leitura e o término prematuro da transcrição do gene de C3.
Deficiência do Fator H em Suínos O fator H é um componente crucial da via alternativa do complemento. Normalmente, ele inativa C3b assim que é gerado, e, desta maneira previne a ativação excessiva da via alternativa. Se um animal falha em produzir fator H, C3b será gerado de maneira descontrolada. A deficiência de fator H foi identificada como um traço autossômico recessivo em porcos Yorkshire. Os leitões acometidos são saudáveis ao nascimento e se desenvolvem normalmente por algumas semanas. No entanto, acabam apresentando deficiências de desenvolvimento, param de crescer, tornam-se anêmicos e morrem por insuficiência renal. À necropsia observam-se múltiplas hemorragias petequiais na superfície dos rins, acompanhadas por atrofia da papila renal. São observadas alterações nos glomérulos renais, isto é, proliferação das células mesangiais e espessamento da membrana basal dos capilares na microscopia de luz (Fig. 7-17). Na microscopia eletrônica são observados vastos depósitos eletrodensos intramembranosos nas membranas basais glomerulares (Fig. 7-18). Isto é típico na glomerulonefrite membranoproliferativa do tipo II (Capítulo 30). Testes de imunofluorescência indireta mostram depósitos extensos de C3, mas ausência de imunoglobulina nas membranas basais. O C3 pode ser encontrado nos glomérulos antes do nascimento, mas as alterações morfológicas (proliferação mesangial
e depósitos densos intramembranosos) nunca foram observadas antes de 5 dias de idade. Estes porcos não possuem C3 plasmático.
FIGURA 7-17 A, Um corte fino do glomérulo de um leitão com deficiência de fator H. Observe o espessamento da membrana basal e o número aumentado de células mesangiais, indicativos do nome glomerulonefrite membranoproliferativa. B, Uma fotomicrografia de imunofluorescência de outro glomérulo de um leitão deficiente de fator H. Este corte foi corado com anti-C3 fluorescente. O brilho fluorescente indica a presença de C3 depositado neste glomérulo. Compare esta figura com a Figura 28-10. (A, Cortesia de Johan H Jansen; B, de Jansen JH, Hogasen K, Mollnes TE: Extensive complement activation in hereditary porcine membrane proliferative glomerulonephritis type II (porcine dense deposit disease, Am J Pathol. 143:1356-1365, 1993.)
FIGURA 7-18 Eletromicrografia mostrando depósitos intramembranosos densos no glomérulo de um leitão com deficiência de fator H. (De Jansen JH: Porcine membrane proliferative glomerulonephritis with intramembranous dense deposits (porcine dense deposit disease), APMIS. 101: 281-289, 1993.) Os leitões nefríticos são quase totalmente deficientes em fator H (2% dos níveis normais), enquanto os heterozigotos têm metade do nível normal. Se o fator H for reposto por transfusões plasmáticas, o progresso da doença pode ser retardado e os leitões têm a sobrevida aumentada. Uma vez que os heterozigotos são prontamente detectados por mensuração do C3 plasmático, esta doença pode ser erradicada dos rebanhos afetados. Outras Deficiências do Sistema Complemento A deficiência da lectina ligante da manose foi descrita em crianças e provoca aumento da suscetibilidade a infecções. Ainda não foi descrita em animais domésticos. Diferentemente dos efeitos graves da deficiência de C3, as deficiências congênitas de outros componentes do sistema complemento em animais de laboratório ou seres humanos não são necessariamente letais. Assim, indivíduos com deficiência de C6 ou C7 foram descritos como sendo bastante saudáveis. Também foram descritos porcos deficientes em C6 aparentemente saudáveis. A falta de efeito discernível dessas deficiências sugere que a porção terminal da cascata do complemento que leva à formação de TCC pode não ser biologicamente essencial.