Imunologia - Sistema complemento

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O sistema complemento consiste em várias proteínas plasmáticas que trabalham juntas 
para opsonizar os microrganismos promoverem o recrutamento de fagócitos para o local 
de infecção e, em alguns casos, matar diretamente os microrganismos. 
A ativação do complemento envolve cascatas proteolíticas nas quais uma enzima precursora 
inativa, chamada de zimogênio, é alterada para se tornar uma protease ativa que cliva e, assim, 
induz a atividade proteolítica da próxima proteína do complemento na cascata. As cascatas 
enzimáticas resultam em signifcativa amplifcação da quantidade de produtos proteolíticos que são 
gerados. 
Esses produtos realizam as funções efetoras do sistema complemento. Além do sistema 
complemento, outras cascatas proteolíticas importantes medicamente incluem as vias da 
coagulação sanguínea e o sistema cinina-calicreína que regula a permeabilidade vascular. O 
primeiro passo na ativação do sistema complemento é o reconhecimento de moléculas nas 
superfícies microbianas, mas não nas células do hospedeiro, o que ocorre de três maneiras, cada 
uma se referindo a uma via distinta da ativação do complemento: 
 
A via-classica, assim chamada porque foi descoberta primeiro, utiliza uma proteína plasmática 
chamada de C1q para detectar anticorpos ligados na superfície do microrganismo ou outra 
estrutura Uma vez que C1q tenha se ligado à porção Fc dos anticorpos, duas serinoproteases 
associadas, chamadas de C1r e C1s, se tornam ativas e iniciam uma cascata proteolítica 
envolvendo outras proteínas do complemento. 
A via clássica é um dos principais mecanismos efetores do braço humoral das respostas imunes 
adaptativas. As proteínas solúveis do sistema imune inato denominadas pentraxinas, que serão 
discutidas mais adiante, também podem se ligar ao C1q e iniciar a via clássica. 
 
A via alternativa, que foi descoberta mais tarde, porém é flogeneticamente mais antiga do que a 
via clássica, é disparada quando uma proteína do complemento chamada de C3 reconhece 
diretamente certas estruturas da superfície microbiana, tais como LPS bacteriano. O C3 também 
é constitutivamente ativado em solução a um baixo nível e se liga às superfícies celulares, mas, 
então, é inibido por moléculas regulatórias presentes nas células de mamíferos. Pelo fato de os 
microrganismos não terem essas proteínas regulatórias, a ativação espontânea pode ser 
amplifcada nas superfícies microbianas. Assim, esta via pode distinguir o próprio normal de 
microrganismos estranhos baseando-se na presença ou ausência das proteínas regulatórias. 
 
A via da lectina é disparada por uma proteína plasmática chamada de lectina ligante de manose 
(MBL), que reconhece resíduos de manose terminal nas glicoproteínas e nos glicolipídios 
microbianos, similarmente ao receptor de manose nas membranas dos fagócitos descrito 
anteriormente . A MBL é um membro da família de colectina (discutido anteriormente) com uma 
estrutura hexamérica similar ao componente C1q do sistema complemento. 
Após a MBL se ligar aos microrganismos, dois zimogênios chamados de MASP1 (serinoprotease 
1 associada à manose ou serinoprotease associada à lectina ligante de manan) e MASP2, com 
funções similares ao C1r e C1s, se associam à MBL e iniciam passos proteolíticos na cascata e 
idênticos à via clássica 
O reconhecimento dos microrganismos por qualquer uma das três vias do complemento 
resulta em recrutamento sequencial e montagem de proteínas adicionais do complemento 
em complexos de proteases. 
Um desses complexos, chamado de C3 convertase, cliva uma proteína central do sistema 
complemento, C3, produzindo C3a e C3b. O maior fragmento C3b se torna covalentemente ligado 
à superfície microbiana onde a via do complemento foi ativada. Observe como uma opsonina 
para promover a fagocitose dos microrganismos. O fragmento menor, C3a, é liberado e estimula 
a inflamação agindo como quimioatraente para neutróflos. O C3b se liga a outras proteínas do 
complemento para formar uma protease chamada de C5 convertase, que cliva C5, gerando um 
peptídio liberado (C5a) e um fragmento maior(C5b) que permanece ligado nas membranas da 
célula microbiana. C5a também é quimioatraente; além disso, ele induz mudanças nos vasos 
sanguíneos que os fazem extravasar proteínas plasmáticas e fluidos para os locais de infecções. 
C5b inicia a formação de um complexo de proteínas do complemento C6, C7, C8 e C9, que são 
montadas em um poro da membrana denominado complexo de ataque da membrana (MAC) 
que causa a lise das células onde o complemento é ativado. 
 
O sistema complemento é um componente essencial da imunidade inata, e pacientes com 
deficiências em C3 são altamente suscetíveis a infecções bacterianas recorrentes, 
frequentemente letais. Defciências genéticas na formação de MAC (o produto terminal da via 
clássica) aumenta asuscetibilidade a somente um número limitado de microrganismos, 
notadamente a bactéria Neisseria, que tem paredes celulares fnas que a tornam especialmente 
suscetível à ação lítica do MAC. 
 
O sistema complemento é composto de proteínas séricas e de superfície celular que 
interagem umas com as outras e com outras moléculas do sistema imune de maneira 
altamente regulada para gerar produtos que funcionam para eliminar os microrganismos. 
As proteínas do complemento são proteínas plasmáticas normalmente inativas; elas são ativadas 
apenas em determinadas condições para gerar produtos que medeiam várias funções efetoras do 
complemento. Diversas características de ativação do complemento são essenciais para sua 
função normal. 
 
O sistema complemento é ativado por microrganismos e por anticorpos que estão ligados 
aos microrganismos e outros antígenos. klkkkA ativação do complemento envolve a 
proteólise sequencial de proteínas para gerar complexos de enzimas com atividade 
proteolítica. 
As proteínas que adquirem atividade enzimática proteolítica pela ação de outras proteases são 
chamadas de zimógenos. O processo de ativação sequencial de zimogênio, uma característica de 
defnição de uma cascata de enzimas proteolíticas, também é característico dos sistemas de 
coagulação e das quininas. Cascatas proteolíticas permitem enorme amplifcação, porque cada 
molécula de enzima ativada em uma etapa pode gerar múltiplas moléculas de enzima ativada na 
etapa seguinte. 
 
Os produtos de ativação do complemento tornam-se ligados covalentemente a superfícies 
de células microbianas, anticorpos ligados aos microrganismos e outros antígenos, e 
também aos corpos apoptóticos. Na fase fluida, as proteínas do complemento são inativas, ou 
apenas transitoriamente(por segundos) ativas, e tornam-se estavelmente ativadas após sua 
ligação a microrganismos, anticorpos ou células mortas. 
Muitos dos produtos de clivagem biologicamente ativos das proteínas do complemento também 
se ligam covalentemente a microrganismos, anticorpos e tecidos nos quais o complemento é 
ativado. Essa característica assegura que a ativação completa e, por conseguinte, as funções 
biológicas do sistema do complemento sejam limitadas a superfícies de células microbianas ou 
aos locais onde há anticorpos ligados a antígenos e não ocorram no sangue 
 
A ativação do complemento é inibida por proteínas reguladoras que estão presentes em 
células normais do hospedeiro e ausentes nos microrganismos. As proteínas reguladoras 
são uma adaptação de células normais que minimizam os danos mediados pelo complemento às 
células hospedeiras. Os microrganismos não possuem essas proteínas reguladoras, o que 
permite que a ativação do complemento ocorra nas superfícies microbianas. Corpos apoptóticos 
não apresentam inibidores do complemento ligados à membrana, mas podem recrutar proteínas 
inibidoras do sangue, reduzindo, assim, a ativação do complemento e o grau de inflamação. 
 
O evento central na ativação do complemento é a proteólise da proteína do complemento 
C3 para gerar produtos biologicamenteativos e a subsequente ligação covalente de um 
produto de C3, denominado C3b, a superfícies celulares microbianas ou ao anticorpo 
ligado ao antígeno. 
A ativação do complemento depende da geração de dois complexos proteolíticos: a C3- 
convertase, que cliva C3 em dois fragmentos proteolíticos denominados C3a e C3b; e a C5-
convertase, que cliva C5 em C5a e C5b. Por convenção, os produtos proteolíticos de cada 
proteína do complemento são identifcadas por sufxos em letras minúsculas, sendo a referente ao 
produto menor e b ao maior. C3b torna-se covalentemente ligado à superfície celular microbiana 
ou a moléculas de anticorpos no local de ativação do complemento. Todas as funções biológicas 
do complemento são dependentes da clivagem proteolítica de C3. Por exemplo, a ativação do 
complemento promove a fagocitose porque o C3b torna-se covalentemente ligado aos 
microrganismos e os fagócitos (neutrófilos e macrófagos) expressam receptores para C3b. Os 
peptídios produzidos por proteólise de C3 (e de outras proteínas do complemento) estimulam a 
inflamação. A C5-convertase é montada após a geração prévia de C3b; e essa convertase 
contribui para a inflamação (pela geração do fragmento C5a) e para a formação de poros nas 
membranas dos alvos microbianos. As vias de ativação do complemento diferem na forma como 
o C3b é produzido, mas seguem uma sequência comum de reações após a clivagem de C5 
 
A ativação do sistema complemento pode ocorrer por 3 vias distintas: 
 Via clássica: utiliza a C1q (proteína plasmática) para detectar anticorpos que estejam 
ligados à superfície de um microrganismo. Depois da ligação de C1q na porção Fc dos 
anticorpos, ocorre a ativação de duas serinas proteases associadas (C1r e C1s), depois da 
ativação das duas, inicia-se a cascata de outras proteínas do sistema complemento. 
 Via das lectinas: É iniciada pela lectina ligante de manose que estão presentes em 
glicopriteínas e glicolipideos microbianos. A lectina ligante de manose se liga aos 
microorganismos, MASP1 e MASP2 se ligam a ela e iniciam fases proteolíticas iguais a da 
via clássica. 
 Via alternativa: Diferencia estruturas próprias normais de microrganismos de acordo com 
a presença ou ausência de moléculas reguladoras. Inicia quando a C3 reconhece 
estruturas da superfície microbiana. Também podem ser ativados em solução em baixo 
nível, diga-se a superfícies celulares, mas é inibido por moléculas reguladoras. 
 
Via clássica 
A via clássica é iniciada pela ligação da proteína C1 do complemento aos domínios CH2 de 
IgG ou aos domínios CH3 de moléculas de IgM que estão ligadas ao antígeno. Entre os 
anticorpos IgG, IgG3 e IgG1 (em humanos) são ativadores do complemento mais eficazes do que 
as outras subclasses. C1 é um complexo de proteína grande e multimérico, composto por C1q, 
C1r e subunidades C1s; C1q liga-se ao anticorpo, e C1r e C1s são proteases. A subunidade C1q 
é constituída por um arranjo radial de seis cadeias, como um guarda-chuva, cada uma das quais 
possui uma cabeça globular ligada por um braço semelhante a colágeno a uma haste central 
(Esse hexâmero executa a função de reconhecimento da molécula e liga-se especifcamente às 
regiões Fc das cadeias pesadas m e de algumas g. 
 
Somente anticorpos ligados a antígenos, e não anticorpos livres circulantes, podem iniciar 
a ativação da via clássica. 
A razão para isso é que cada molécula de C1q deve se ligar a, pelo menos, duas cadeias 
pesadas de Ig e ser ativada e cada região Fc de Ig possui apenas um único local de ligação a 
C1q. Dessa maneira, duas ou mais regiões Fc precisam estar acessíveis para C1, para que a 
ativação da via clássica seja iniciada. Como cada molécula de IgG possui apenas uma região Fc, 
várias moléculas de IgG precisam ser aproximadas antes de se ligar a C1q, e esse agrupamento 
de diversos anticorpos de IgG apenas quando eles se ligam a um antígeno multivalente. Ainda 
que IgM livre (circulante) seja pentamérica, ela não se liga a C1q porque as regiões Fc estão em 
uma confguração que as torna inacessíveis a C1q. A ligação da IgM a um antígeno induz uma 
alteração conformacional que expõe os locais de ligação nas regiões Fc, permitindo a ligação a 
C1q. Em virtude da sua estrutura pentamérica, uma única molécula de IgM pode se ligar a duas 
moléculas de C1q, e esta é uma das razões que explicam por que a IgM é um anticorpo mais 
efcaz para a ligação ao complemento (ou fixação do complemento) do que a IgG. 
 
Via alternativa 
A via alternativa de ativação do complemento resulta na proteólise de C3 e na fxação 
estável do produto de degradação de C3b nas superfícies microbianas, sem a necessidade 
de anticorpo. 
Normalmente, o C3 é continuamente clivado no plasma a uma taxa baixa para gerar. C3b em um 
processo que é chamado amplifcação de C3. A proteína C3 contém uma ligação de tioéster 
reativa que fca escondida em uma região da proteína conhecida como domí- nio de tioéster. 
Quando C3 é clivado, a molécula de C3b sofre uma mudança conformacional dramática e o 
domínio tioéster é exteriorizado (uma mudança maciça de cerca de 85 Å), expondo a ligação 
tioéster reativa anteriormente oculta. 
Uma pequena quantidade de C3b pode se tornar covalentemente ligada às superfícies de células, 
incluindo de microrganismos, através do domínio tioéster, o qual reage com os grupos amino ou 
hidroxila das proteínas de superfície celular ou dos polissacarídios para formar ligações amida ou 
éster. 
Se não ocorrer a formação dessas ligações, o C3b permanece na fase fluida e a ligação de 
tioéster reativa e exposta é rapidamente hidrolisada, inativando a proteína. Como resultado, a 
ativação do complemento não pode continuar. Quando o C3b sofre sua mudança conformacional 
pós--clivagem, há exposição de um local de ligação para uma proteína plasmática chamada Fator 
B. O Fator B liga-se, então, à proteína C3b, que fca agora presa de forma covalente à superfície 
de uma célula microbiana ou do hospedeiro. 
O Fator B é, por sua vez, clivado por uma serinoprotease plasmática chamada Fator D, liberando 
um fragmento pequeno denominado Ba e gerando um fragmento maior chamado Bb, o qual 
permanece ligado ao C3b. O complexo C3bBb é a C3-convertase da via alternativa e funciona 
para clivar mais moléculas de C3, estabelecendo, assim, uma sequência de amplifcação. 
Mesmo quando C3b é gerado pelas vias clássica ou das lectinas, ele pode formar um complexo 
com Bb e esse complexo é capaz de clivar mais C3. Assim, a C3-convertase da via alternativa 
funciona para amplifcar a ativação do complemento iniciado por qualquer uma das vias, 
alternativa, clássica ou das lectinas. Quando C3 é clivado, o C3b permanece ligado às células e o 
C3a é liberado. Esse fragmento solúvel tem várias atividades biológicas. 
 
Via das Lectinas 
A via das lectinas de ativação do complemento é desencadeada pela ligação de 
polissacarídios microbianos a lectinas circulantes, tais como a lectina ligadora de manose 
(ou manana) plasmática (MBL) ou as ficolinas, sempre na ausência de anticorpo. 
Essas lectinas solúveis são proteínas colágeno-símile que se assemelham estruturalmente a C1q 
MBL, L-fcolina e H-fcolina são proteínas plasmáticas. A M-ficolina é secretada principalmente por 
macrófagos ativados nos tecidos. 
A MBL é um membro da família das colectinas e possui um domínio N-terminal colágeno-símile e 
um domínio de reconhecimento de carboidrato (lectina) C- terminal. As fcolinas apresentam uma 
estrutura similar, com um domínio N- terminal colágeno-símile e um domínio C-terminal 
fbrinogênio-símile. Os domínios colágeno-símile auxiliam na composição das estruturas básicas 
em tripla hélice que pode formar oligômeros de ordem superior. 
A MBL liga-se a resíduos de manose em polissacarídios; o domínio fbrinogênio-símile da fcolina 
liga-se aos glicanos contendo N-acetilglicosamina. A MBL e as fcolinas ligam-se às 
serinoproteases associadas à MBL (MASPs,do inglês MBL-associated serine proteases), 
incluindo MASP1, MASP2 e MASP3). As MASPs são estruturalmente homólogas às proteases 
C1r e C1s e apresentam função similar, a saber, a clivagem de C4 e de C2 para ativar o 
complemento. 
Os oligômeros de ordem superior da MBL associam-se a MASP1 e MASP2, embora também se 
observe a formação do complexo MASP3/MASP2. MASP1 (ou MASP3) podem formar um 
complexo tetramérico com MASP2 de modo semelhante ao observado com C1r e C1s; e MASP2 
é a protease que cliva C4 e C2. Os eventos subsequentes nesta via são idênticos aos que 
ocorrem na via clássica 
 
Regulação da Ativação do Complemento 
A ativação da cascata do complemento e a estabilidade de proteínas ativas do 
complemento são fnamente reguladas para evitar a ativação do complemento em células 
normais do hospedeiro e para limitar a duração da ativação do complemento, mesmo em 
células microbianas e complexos antígeno-anticorpo. 
A regulação do complemento é mediada por diversas proteínas circulantes e de membrana 
celular (Tabela 13-9). Muitas dessas proteínas, bem como as várias proteínas das vias clássica e 
alternativa, pertencem a uma família denominada reguladores da atividade do complemento 
(RCA, do inglês regulators of complement activity) e são codifcadas por genes homólogos que 
estão localizados de forma adjacente um ao outro no genoma. A ativação do complemento 
precisa ser regulada por dois motivos. 
Primeiro, a ativação do complemento ocorre contínua e espontaneamente em um nível baixo e, 
se for permitido que tal ativação simplesmente prossiga, o resultado pode ser danoso para as 
células e tecidos normais. 
Segundo, mesmo quando o complemento é ativado onde é realmente necessário, como sobre 
células microbianas ou complexas antígeno-anticorpo, ele precisa ser controlado porque os 
produtos da degradação de proteínas do complemento podem se difundir para as células 
adjacentes e produzir lesão. Diferentes mecanismos reguladores inibem a formação da C3-
convertase nas etapas iniciais da ativação do complemento, quebram e inativam as convertases 
de C3 e de C5 e inibem a formação do MAC nas etapas posteriores da via do complemento. 
A atividade proteolítica de C1r e de C1s é inibida por uma proteína plasmática denominada 
inibidor de C1 (C1-INH). C1-INH é um inibidor de serinoproteases (serpina) que mimetiza os 
substratos normais de C1r e de C1s. 
Se o C1q se ligar a um anticorpo e iniciar o processo de ativação do complemento, C1-INH torna-
se um alvo da atividade enzimática da ligação C1r2-C1s2. C1-INH é clivado por e se torna 
covalentemente ligado a essas proteínas do complemento e, como resultado, o tetrâmero C1r2-
C1s2. 
 
Funções do Complemento 
As principais funções efetoras do sistema do complemento na imunidade inata e na 
imunidade adaptativa humoral são promover a fagocitose de microrganismos sobre os 
quais o complemento é ativado, estimular a inflamação e induzir a lise desses 
microrganismos. Além disso, os produtos de ativação do complemento facilitam a ativação de 
linfócitos B e a produção de anticorpos. A fagocitose, inflamação e a estimulação da imunidade 
humoral são mediadas pela ligação de fragmentos proteolíticos de proteínas do complemento 
para vários receptores da superfície celular, enquanto a lise celular é mediada pelo MAC. Na 
seção a seguir, vamos descrever essas funções do sistema complemento e seus papéis na 
defesa do hospedeiro. 
A via alternativa de ativação do complemento resulta na proteólise de C3 e na fixação 
estável do produto de degradação de C3b nas superfícies microbianas, sem a necessidade 
de anticorpo. A ausência de proteínas reguladoras nas células microbianas permite a ligação e a 
ativação da C3-convertase da via alternativa. Além disso, uma outra proteína da via alternativa, 
denominada properdina, pode se ligar e estabilizar o complexo C3bBb e a ligação da properdina é 
favorecida sobre microrganismos, em oposição às células normais do hospedeiro. A properdina é 
o único fator de regulação positiva conhecida do complemento. 
Algumas das moléculas de C3b geradas pela C3-convertase da via alternativa ligam-se à própria 
convertase. Isso resulta na formação de um complexo contendo uma molécula de Bb e duas 
moléculas de C3b, que funciona como a C5-convertase da via alternativa, que cliva C5 e inicia as 
etapas da ativação da via terminal do complemento.