Vía de las Lectinas - (Dibujo esquemático y fuera de escala)
Una última forma de accionar al sistema del complemento es la vía de las lectinas. Como ya se ha mencionado, todas las vías (vía clásica - vía alterna - vía de las lectinas) convergen en la formación de C5b, producto a partir del cual se desencadena el complejo de ataque a la membrana.
Dentro de la familia de las colectinas, se encuentra la proteína MBL la cual es capaz de unirse a un amplio espectro de hidratos de carbono, pudiendo ser: manosa, glucosa, L-fucosa, N-acetilglucosamina o N-acetilmanosamina. Estos hidratos de carbono se encuentran presentes con mucha frecuencia en las superficies celulares de varios microorganismos.
La unión de MBL a estos componentes desencadena la activación de proteasas asociadas a ella llamadas MASP-1 y MASP-2. Todo este complejo es similar al componente C1 que actúa en la vía clásica. (con sus subunidades C1q, C1r, C1s).
MASP-2 cumple una función análoga a C1s, toma como sustrato a C2 y C4 generando C2a, C2b, C4a y C4b. A partir de aquí se desarrolla la vía tal como en la vía clásica:
- Formación del complejo "convertasa de C3": C4b2a1
- Amplificación del proceso, generación de más C3b y C3a
- Unión de C3b al complejo C4b2a: formación de convertasa de C5 (C4b2a3b)
- Clivaje de C5 en C5a - C5b
- Unión de C5b a C6, C7, C8. Formación de un poro pequeño.
- Ensamblaje de C9 y formación del poro mayor con la consecuente muerte celular.
Ésta vía se activa de manera más temprana que la vía clásica. Es independiente de complejos antígeno-anticuerpo, lo cual le permite ser catalogada como una vía intrínsecamente innata y vigilante de la inmunidad dado que puede actuar en ausencia de inmunoglobulinas. Intervienen en ella las proteínas C3, factor B, factor D y properdina.
La vía clásica involucra un paso llamado de amplificación, donde el complejo 'Convertasa de C3' genera C3a y C3b en cantidad. Este C3b interectuará opsonizando células blanco o agentes patógenos. También existe la posibilidad de que las proteínas C3 sufran una hidrólisis espontánea sin necesidad de que la vía clásica esté activada (recordar que esta vía actúa independientemente de la presencia de complejos antígeno-anticuerpo).
Diferentes formas de inicio de la Vía Alterna
Por lo tanto la activación puede ser mediante dos mecanismos:
Activación secundaria a la actividad de la vía clásica, que genera C3a y C3b.
Por hidrólisis espontánea de C3 que forma C3a y C3b.
El C3b generado por cualquiera de las dos vías, se unirá en la membrana a antígenos extraños. Una vez afianzado a éstos puede servir como sitio de unión del Factor soluble B.
El factor B unido a C3b genera el complejo C3bB que se encuentra estabilizado por magnesio y que sufre un clivaje por parte de otro factor llamado Factor D. Dicho clivaje produce a partir del factor B los productos Ba y Bb, el primero difunde hacia el plasma y el segundo queda anclado en el complejo formando C3bBb.
El complejo C3bBb funciona como Convertasa de C3 amplificando la reacción tal como en la vía clásica. Tiene por sustrato a C3 generando mayor cantidad de C3a y C3b. Pero para que el complejo C3bBb funcione requiere de la unión a una proteína sérica llamada Properdina.
Cuando la properdina se une al complejo, éste se estabiliza prolongando su vida media hasta unos 30 minutos.
El C3b generado por el complejo C3bBb se une a este mismo constituyendo una molécula más grande llamada C3bBb3b, complejo análogo al C4b2a3b de la vía clásica también llamada 'Convertasa de C5'
C3bBb3b toma por sustrato a C5 generando C5a y C5b. C5a difunde hacia el plasma y C5b se fija a la membrana de la célula blanco para continuar con el desenlace común a todas las vías con la formación del complejo de ataque a la membrana. (C6 - C7 - C8 - C9).
La vía clásica comienza casi siempre estimulada por la formación de complejos antígeno-anticuerpo. Ya se ha visto que tanto la Ig G como la Ig M pueden activar al complemento (a excepción de Ig G de tipo 4). Esta vía puede separarse en dos estadíos, uno primario en el que intervienen C1 - C2 - C3- C4 y una segunda etapa en común con el resto de las vías en la que intervienen C5 - C6 - C7 - C8 y C9.
Figura 1 - Activación del Sistema del Complemento
Primer etapa:
1 - Se forma el complejo antígeno-anticuerpo. La interacción entre estos suscita cambios en la conformación molecular del fragmento Fc de la inmunoglobulina en cuestión. Estos cambios generan un sitio de adhesión para C1 expuestos en la sección CH2 de la partícula del anticuerpo.
2 - La molécula de C1 está formada por subunidades C1q (que posee seis brazos helicoidales y un tallo), 2 subunidades C1r y 2 subunidades C1s. Todas estas subunidades se encuentran estabilizadas por el ión calcio.
3 - Se desarrolla la interacción complejo anticuerpo-antígeno + cabezas globulares de la estructura helicoidal de C1q. Se requiere, por lo menos, la participación de dos sitios de unión a C1q. La Ig G solo posee un sitio de adhesión por partícula, por tal motivo se requieren como mínimo dos moléculas Ig G.
La Ig M por su parte, expone más sitios de adhesión cuando se encuentra en forma de 'grapa'. Esto explica el
porqué la Ig M es más propensa a activar el sistema.
4 - La interacción entre la región Fc y C1q activa a C1r adquiriendo propiedades de serinproteasa, C1r . C1r por su parte, clivará a C1s generando su forma activa: C1s.
5 - C1s tiene dos sustratos, C2 y C4. Será primero C4 quien interactúe con él produciendo C4a (pequeño) y C4b (grande). C4b se fijará a la membrana de la célula blanco, C4a difunde hacia el plasma. C2 por su parte, encuentra un sitio de unión en C4b, como todo este complejo se encuentra cerca de C1s , C2 es clivado por ésta generando C2a y C2b. En este caso, el fragmento más pequeño es C2b (que difunde hacia el plasma) quedando unido a C4b el fragmento C2a.
6 - Queda formado el complejo C4b2a(C4b + C2a). A éste se le denomina "Convertasa de C3", porque justamente C3 es su sustrato a quien activa generando C3a y C3b (tener en cuenta los pequeños fragmentos generados C3a, C4a, C5a para más adelante, se les llama anafilatoxinas). La convertasa C4b2a es capaz de generar decenas de moléculas de C3b, por ello se le suele llamar a este paso "amplificador".
7- C3b se unirá a C4b2a generando C4b2a3b, complejo que recibe el nombre de "Convertasa de C5". La subunidad C3b de este complejo se unirá a C5 para que el resto lo hidrolize generando C5a y C5b. C5b es un componente clave para la formación del "sistema de ataque" a la membrana celular. Cabe destacar que no toda el C3b generado participa en el complemento, también hay una fracción que difunde hacia el plasma con función de opsonización.
Vídeo explicativo de la vía clásica del complemento
Segunda Etapa:
En esta etapa se da la convergencia de las tres vías. Participan aquí C5b, C6, C7, C8 y C9 con la finalidad de formar una estructura molecular conocida como complejo de ataque a la membrana. Éste se insertará en la misma a fin de permitir el ingreso masivo de iones, partículas y agua provocando la pérdida de la estabilidad celular y su muerte.
1 - C5b se une a la membrana celular, siempre en la región hidrófila externa de esta.
2 - C5b se une a C6 formando C5b6.
3 - C5b6 interactúa con C7 formando un complejo que comienza a exponer regiones hidrófobas capaces de penetrar a la sección interna de la bicapa lipídica, el complejo recibe el nombre de C5b67
4 - C8 se une a C5b67 formando un pequeño poro de 10 amstrong capaz de destruir glóbulos rojos pero no células con núcleo.
5 - Finalmente, varias unidades C9 se unen al complejo C5b678 generando un poro que mide entre 70 y 100 Amstrong. Por él puede ingresar a la célula una gran cantidad de iones, moléculas y agua a la vez que se pierden electrolitos importantes desembocando en la muerte de la misma.
La vía clásica puede ser activada por anticuerpos. Las inmunoglobulinas capaces de realizar esta acción son IgM, IgG 1, IgG 2, IgG 3, éstas al interactuar con el antígeno forman complejos inmunes que inducen al desarrollo de la reacción en cadena. Como se necesitan niveles altos de anticuerpos, este tipo de vía se hace presente en etapas más tardías de la infección cuando el agente patógeno es nuevo para el organismo.
La vía alterna se desarrolla al ser activada por la interacción de los componentes del complemento con ciertas estructuras presentes en los agentes patógenoso bien por hidrólisis espontánea. Esta vía se desarrolla, sobre todo, en etapas tempranas; pues el nivel de anticuerpos circulante en sangre todavía es bajo como para activar a la vía clásica.
Sin embargo esto no es determinante, pues, en la vía clásica se genera gran cantidad de C3b. Esto puede llevar a una activación de la vía alterna a modo de secundarismo.
Este sistema puede ser considerado como el de mayor importancia para combatir infecciones bacterianas. Intervienen en él más de treinta proteínas y glucoproeteínas presentes en el plasma, siendo C3 la que se encuentra con mayor concentración. El hecho de que se mantenga conservada en la mayoría de los mamíferos permite que sea utilizable en experimentos de laboratorio.
Los componentes proteicos del Sistema del complemento realizan una función muy importante en el campo de la inmunología, tanto en su ambiente natural como in vitro, pues ha sido utilizado para diversos métodos de laboratorio y no son pocas las pruebas que se valen de él para obtener resultados. Las proteínas son denomidadas con números C1 a C9, también con letras como lo es el factor D, B, y otros nombres comunes.
La activación de este sistema requiere de la fragmentación de estas proteínas, generando diversos productos más pequeños. Generalmente, los fragmentos se nombran con el mismo número de la proteína pero indicando el producto más pequeño con una "a" y el más grande con una "b" (C3a - C3b). Aún más, luego se podrá observar que existen otros derivados, producto de fragmentaciones subsecuentes. Ejemplo de esto es la partícula C3d (necesaria para el funcionamiento del co-receptor del BCR y la generación de la segunda señal en linfocitos B)
Características del Sistema del Complemento:
Sus componentes se sintetizan principalmente en hígado pero también puede ser generados por macrófagos, monocitos, epitelio genitourinario, epitelio digestivo, endotelio.
Su modo de activación es en cascada, algo semejante a la cascada de coagulación.
Se encuentra estrictamente regulada, puesto que es proinlfamatoria.
Los componentes se encuentran libres en el plasma de forma inactiva, hasta ser inducidos a desarrollar la cascada de reacciones.
La activación genera una amplificación de la respuesta.
Algunas de ellas tienen función de opsonización para favorecer la fagocitosis. También pueden funcionar como ligandos de receptores para favorecer la respuesta específica B y también son capaces de ejercer un papel quimitáctico para reclutar leucocitos.
Como se sabe, la inmunidad innata cumple un papel de erradicación de los agentes patógenos gracias a procesos humorales y celulares. En el caso de la inmunidad humoral no específica, se puede mencionar el sistema del complemento.
Ante la entrada de un patógeno se ponen en marcha diversas vías capaces de erradicarlo, cada agente generará la activación de distintos sistemas. En el caso de la inmunidad inespecífica (innata) humoral, uno de sus protagonistas es el Sistema del complemento. Sin embargo, este protagonismo se pierde por ejemplo con la infección viral, puesto que los interferones alfa y beta cobran un papel fundamental.
En sí, el sistema del complemento es un conjunto de proteínas generadas en su mayoría por células hepáticas que se activan mediante clivaje, de manera ordenada, consecutiva, conformando una cascada de reacciones que culminan con la entrada masiva de iones y agua a la célula. Tal efecto provoca la muerte celular por explosión. Su accionar es pro inflamatorio, por tal motivo se encuentra estrictamente regulado.
Posee distintas propiedades y su activación puede realizarse de tres modos:
Como se verá en otros artículos, el sistema del complemento suele activarse generando la producción de derivados a partir de la proteólisis de varios de sus componenetes. Existe en mayor cantidad una partícula conocida como C3 que al activarse genera C3a y C3b. Este último suele escindirse proteolíticamente en otros más pequeños como C3bi, C3dg y C3d. Por lo tanto la opsonización del agente patógeno puede ser llevada a cabo por cualquiera de estos componentes que posteriormente serán reconocidos por receptores específicos para cada uno.
También sucede algo semejante con C4b, pero se expresa en mucha menor concentración.
Receptores:
CR1 (CD35): reconoce a los microorganismos que estén opsonizados por C3b, MBL, C1q, C4b. Y está presente en: Linfocitos B, monocitos, neutrófilos, eritrocitos, células dendríticas.
CR2 (CD21): Reconoce microorganismos que estén opsonizados con C3d, C3dg, C3bi. Está presente en linfocitos B y algunas células dendríticas. Forma parte del correceptor de BCR, el cual genera una estimulación mayor para la respuesta.
CR3 (CD11b o CD18): Reconoce microorganismos que estén opsonizados con C3bi, reconoce también ICAM-1 y fibrinógeno. Está presente en monocitos/macrófagos, neutrófilos, células dendríticas, linfocitos NK.
CR4: Reconoce microorganismos opsonizados con C3bi y está presente en monocítos, neutrófilos y macrófagos.
CR5a y CR3a: Son receptores para C5a y C3a respectivamente. Está presente en neutrófilos, eosinófilos, basófilos, células dendríticas, entre otros. Son importantes en la quimiotaxia.
