Storia e scoperta del Complemento

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2 Storia e scoperta del Complemento Il Complemento fu scoperto nel 1894 da Jules Bordet il quale osservò che: -Siero fresco contenente anticorpi verso un batterio (siero immune) + batteri = lisi dei batteri -Siero immune vecchio (o riscaldato a 56 o ) + batteri = nessuna lisi -Siero immune riscaldato a 56 o + siero fresco normale, non immune + batteri = lisi Bordet ottenne il Premio Nobel nel

3 Il Complemento (C) : -è tra le forme di difesa più primitive contro le infezioni essendo conservato attraverso l evoluzione: è infatti il sistema di difesa filogeneticamente più antico; -è uno dei primi sistemi attivati in risposta ad una infezione; -è un costituente importante che fa parte dell immunità innata e agisce anche in concerto con gli Ab nell immunità acquisita; -è costituito da circa 30 proteine circolanti o legate alla membrana di cui molte con attività proteasica, presenti in tutti i liquidi organici. Molte di esse sono poco stabili e termolabili. Il sistema del C è caratterizzato da un meccanismo di attivazione a cascata estremamente potente ed attentamente regolato che possiede importanti funzioni biologici. 3

4 Lisi dei batteri e delle cellule alterate Opsonizazione che aumenta la fagocitosi Attivazione e chemiotassi dei fagociti Clearance degli immunocomplessi Clearance delle cellule apoptotiche Infiammazione ed anafilassi

5 Vie di attivazione del complemento VIA CLASSICA VIA LECTINICA VIA ALTERNATIVA anticorpo dipendente anticorpo indipendente Attivazione del C3 attivazione del C5 Formazione del MAC (lisi)

6 Proteine del sistema del complemento (nomenclatura) Via classica complesso C1 (C1q C1r C1s) C4 C2 C3 Via alternativa D C3 B Via lectinica MBL MASP-1 MASP-2 C3 Complesso di attacco alla membrana (MAC) C5 C6 C7 C8 C9 Proteine regolatrici di membrana DAF (CD55) MCP (CD46) MIRL (CD59)

7 Proteine regolatrici solubili Regolazione positiva Properdina Regolazione negativa C1-INH C4BP Fattore H Fattore I proteina S 7

8 Attivazione dei prodotti del complemento (nomenclatura) Il componente attivato è contrassegnato con una linea al di sopra: es. C1qrs Quando un componente viene attivato, la parte più grande, si lega al complesso già attivato o alla membrana, mentre il peptide più piccolo viene riliasciato in circolo La lettera b indica normalmente il frammento più grosso, la lettera a il peptide più piccolo (es., C3b/C3a, C4b/C4a, C5b/C5a), ECCETTO C2 (il più grande è C2a; il più piccolo è C2b)

9 Via classica C1r, C1s C1q 9

10 Via classica Complesso C1qrs 10

11 Componenti della Via Classica C3 C4 Complesso C1

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13 VIA CLASSICA 13

14 Attivatori del complemento Via classica Immunocomplessi (IgM-Ag) Immunocomplessi (IgG-Ag) Proteina C-reattiva (CRP) Proteina amiloide sierica (SAP) Membrana delle cellule apoptotiche 14

15 Fissazione del C1 da parte degli Abs IgG e IgM Nessuna attivazione Attivazione 15

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17 Via Classica Formazione della C3-convertasi IgG C4b 17

18 Il taglio proteolitico e l esposizione di un legame tioesterico permette al C4b di legarsi alle superfici bersaglio! 18

19 Via Classica Formazione della C3-convertasi C4b2a è la C3 convertasi C4b

20 Via Classica Formazione della C5-convertasi C4b2a3b è la C5 convertasi che si inserisce nella Membrana C4b C3b

21 Via lectinica 21

22 Attivatori del complemento Via Lectinica Zuccheri semplici ripetuti (mannosio) 22

23 Componenti della Via Lectinica Batterio con mannosio Serino-proteasi associate a MBL MBL MASP1 Proteina legante il mannosio

24 Il C1 e l MBL hanno una struttura simile 24

25 La MBL è strutturalmente correlata al C1q e fa parte della famiglia delle proteine collettine, insieme alle proteine Surfactantei A e D del polmonare. E stato recentemente scoperto un secondo gruppo di proteine lectiniche chiamate ficoline, la L-ficolina, M-ficolina e la H-ficolina, che legano oltre il mannosio, l N-acetilglucosamina. 25

26 Via Lectinica MASP1 C4b2a è la C3 convertasi e può dare origine alla formazione della C5 convertasi Molecole di mannosio MBL batterio

27 Via alternativa 27

28 C3 Componenti della Via Alternativa

29 VIA ALTERNATIVA 29

30 Via alternativa polisaccaridi ripetuti Endotossine (LPS) Cellule infettate da virus (influenza, virus Epstein- Barr) Immunocomplessi (IgA-Ag) Alcune catene leggere Un fattore del veleno del cobra(cvf) 30

31 C3 ha un ruolo centrale nell attivazione 31

32 Attivazione spontanea del C3 C3 C3b C3bi Il C3b ha un emivita molto breve e se non si lega ad una superficie cellulare viene idrolizzato

33 Circuito di amplificazione dell attivazione del C3 Se il C3b formatosi spontanemente non si degrada forma la C3 convertasi della via alternativa che può clivare molte molecole C3 C3b b C3 convertasi

34 Circuito di amplificazione dell attivazione del C3 C3 b b C3b C3b

35 Circuito di amplificazione dell attivazione del C3 C3 b b C3b C3b C3b

36 Circuito di amplificazione dell attivazione del C3 C3b C3b C3b C3b

37 Circuito di amplificazione dell attivazione del C3 C3b C3b C3b

38 Stabilizzazione del C3b e attivazione del C5 Il C3b legato alla membrana non-self Il (C3b) 2 Bb è la C5 convertasi della Via Alternativa C3b b C3 b Membrana cellula non-self

39 Le C5-convertasi delle tre Vie La C5-convertasi della Via Classica e Lectina La C5-convertasi della Via Alternativa C4b C3b C3b C3b

40 Via Litica La formazione della C5 convertasi porta all attivazione della Via Litica o Complesso d attacco alla membrana (MAC)

41 Componenti della Via Litica C6 C7 C9

42 COMPLESSO DI ATTACCO ALLA MENBRANA (MAC) 42

43 Attivazione del C5 C5 convertasi b C4b C3b

44 Assemblaggio dei componenti litici C6 C7 b

45 Via litica: inserzione del complesso litico nella membrana cellulare C6 C7 b C 9 C 9 C 9 C 9 C 9 C 9 C 9 C 9 C 9

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47 Deficit dei componenti del sistema complementare Deficit del componente C1, C2, C3 e C4 I pazienti sviluppano infezioni ricorrenti da batteri piogeni e patologie da immunocomplessi (LES). Deficit dei componenti del MAC. I pazienti sviluppano infezioni da Neissera. 47

48 Funzioni del complemento 48

49 Opsonizzazione e fagocitosi mediate dal C3b

50 Ruolo del complemento nella clearance degli immunocomplessi Immunocomplessi solubili Sangue Attivazione del complemento Eritrociti Fegato o milza 50

51 Effetti biologici del C3a,C4a,C5a

52 Recettori del complemento 52

53 Regolatori dell attivazione del complemento 53

54 Inattivazione del componente C1qrs via C1Inh C1Inh 54

55 Deficienza del C1-inibitore: edema angioneurotico ereditario 55

56 Controllo della formazione della C3 convertasi via DAF e MCP 56

57 Regolazione della formazione del MAC 57

58 DEFICIT DI DAF, MIRL (CD59)membrane inhibitor of reactive lysis/mirl EMOGLOBINURIA PAROSSISTICA NOTTURNA ANEMIA ACCOMPAGNATA DALL EMISSIONE RICORRENTE DI URINE SCURE (ELIMINAZIONE DI EMOGLOBINA PER VIA RENALE). 58

59 Il termine parossistica si riferisce al diverso grado di emolisi che si riscontra in tempi diversi in un paziente; le urine possono inoltre apparire più scure di notte, ma l'emoglobinuria può anche manifestarsi durante il resto della giornata Il termine "notturno" si riferisce alla credenza che l emolisi fosse scatenata dall acidosi durante il sonno che attivava il complemento ad emolizzare una membrana eritrocitaria non protetta ed anomala. Questa osservazione è stata poi, comunque, confutata. 59

60 La emoglobinura parossistica notturna si osserva frequentemente in soggetti giovani e esordisce con i segni dell'anemia (pallore, astenia) associati a emissione di urine scure alla notte (emoglobinuria)insieme a fenomeni trombotici di varia entità 60

61 Controllo dell attivazione spontanea del C3 via CR1 e fattori I ed H C3b C3b CR1 Membrana della cellula self ic3b CR1 61

62 Degradazione del C3b prodottosi spontaneamente C3c C3b C3dg ic3b C3c C3b C3dg ic3b 62

63 Proprietà biologiche dei prodotti d attivazione del C Prodotti Effetti biologici Regolazione C2b (prokinin) C3a (anafilatossina) edema Degranulazione mastcellule; aumento permeabilità vascolare; anafilassi C1-INH carboxypeptidase- B (C3-INA)

64 Proprietà biologiche dei prodotti d attivazione del C Prodotti Effetti Biologici Regolazione C3b (opsonina) opsonizzazione; attivazione fagocitosi fattori H; I C4a (anafilatossina) Come il C3a ma meno potente (C3-INA) C4b (opsonina) opsonizzazione; fagocitosi C4-BP, fattore I

65 Proprietà biologiche dei prodotti d attivazione del C Prodotti Effetti Biologici Regolazione C5a (fattore chemotattico, anafilattico) C5b67 Anafilattico come il C3a, ma meno potente; attrae ed attiva i PMN, ne causa l aggregazione, stimola il metabolismo ossidativo e il rilascio dei leucotrieni chemotassi, si attacca alle altre membrane carboxypeptidase-c (C3-INA) proteina-s