Componentes solubles de la RI

MEDIADORES SOLUBLES DE LA RESPUESTA INMUNE

María Calzada mariajose.calzada@uam.es

CITOQUINAS

Son proteínas solubles secretadas durante las fases efectoras de la inmunidad

• Son mensajeros del sistema inmune
• Comunican e inducen respuestas intercelulares

Sus efectos pueden ser:

• Autocrinos: Efectos sobre la propia célula
• Paracrinos: sobre células cercanas
• Endocrinos: sobre células distantes

Actúan mediante la unión a receptores de alta afinidad en las células diana induciendo señalización y expresión génica

CUALIDADES

SINERGISMO

LB

IL-4+IL-5

IgM

LT

IgE

Cambio de isotipo

IFNg

Aumentan la expresión de MHC I en las células

TNF

ANTAGONISMO

IgM

IgE

IL-4

LB

IFNg

LT

LT

Activación MƟ

Inhibición MƟ

IFNg

IL-4

IFNg bloquea cambio IgE IL-4 induce cambio IgE

PLEIOTROPÍA: Actúan en distintos tipos de células con distintas funciones

*RFA: Reactantes de fase Aguda

REDUNDANCIA: Diferentes citocinas tienen los mismos efectos

IL-2 IL-4 IL-5 IL-12 IL-7

IL-4 IL-6

LB

LT

Proliferación Diferenciación

Proliferación

Según dónde actúan

Citoquinas de la Inmunidad Innata: Secretadas ppal/ por fagocitosTNFa, IL-1, IL-16, Quimiocinas (CXCL8, CCL2 y CCL3), IL-12, IFNa,b, IL-10 Citoquinas de la Inmunidad Adaptativa: Secretadas por LTIL-2, IL-4, IL-5, IL-13, IL-10, IFNg, TGFb, IL-17 Citoquinas HematopoiéticasLigando de c-Kit, GM-CSF, G-CSF, ILs (2, 4,5, 6, 7, 9, 11, 13)

Según su función

Pro-inflamatorias: IL-1, IL-2, IL-6, IL-8, IL-12, IL-16, TNFa, TNFb, IFNg Anti-inflamatorias: IL-4, IL10, IL-11, IL-13, IFNa, IFNb, TGFb Quimiocinas: IL-8, CCL-19, CCL-21, CXCL-12. Estimulan mobilidad, migración

OTROS COMPONENTES SOLUBLES: Colectinas Y ficolinas

Colectinas: familia de proteínas triméricas o hexaméricas, en las que cada subunidad contiene una cola similar al colágeno conectada por un cuello a una cabeza de lectina (tipo C) dependiente del calcio. Sirven de moléculas efectoras solubles en el sistema inmunitario innato; estos son la MBL (lectina de unión a manosa) y las proteínas del surfactante pulmonar SP-A y SP-D.

Ficolinas: estructura similar a las colectinas y activan el complemento de una forma similar a la MBL. Los ligandos de las ficolinas son la N -acetilglucosamina y el ácido lipoteicoico, que forma parte de las paredes celulares de las bacterias grampositivas.

FUNCIÓN: Activar el complemento

OTROS COMPONENTES SOLUBLES: pentraxinas

PentraxinasProteínas plasmáticas de estructura pentamérica Reconocen estructuras microbianas Miembros destacados de esta familia son: Proteína C reactiva (une fosforilcolina) Péptido amiloide sérico (une fosfatidiletanolamina)

Presentes en membranas bacterianas y expuestas en células apoptóticas.Funcionan como opsoninas

FUNCIÓN: Activar el complemento

COMPLEMENTO

• DEFINICIÓN
• RECEPTORES DEL COMPLEMENTO
• FUNCIÓN
• MECANISMOS DE ACTIVACIÓN
• REGULACIÓN
• PATOLOGÍAS (clases inmunodeficiencias)

SISTEMA DEL COMPLEMENTO

• Conjunto de proteínas plasmáticas (algunas de la membrana celular) que interaccionan entre sí y con otros componentes del sistema inmune .

• Se encuentran normalmente en forma inactiva. Se activa por proteólisis secuencial únicamente en presencia de patógenos y/o lesión tisular mediada por anticuerpos.

• Efector importante de la inmunidad humoral. Asiste y complementa respuestas de la inmunidad innata y adaptativa

SÍNTESIS DEL COMPLEMENTO

• Hígado: C3, C6, C9, C1 Inh
• Bazo: C6 y C8
• Células del epitelio intestinal: C1
• Macrófagos: C1-C5, B, D, P, H e I
• Fibroblastos: C3-C9

SISTEMA DEL COMPLEMENTO

Mecanismo general de activación: Proteólisis secuencial

Factor activado

Factor con actividad biológica

Proteína complement

Enzima (esterasa)

El producto de una reacción es el catalizador enzimático de la siguiente

NOMENCLATURA DEL COMPLEMENTO

Vía clásica: Letra C (mayúscula) + número + Sufijo (minúscula que indica el fragmento tras la proteólisis) Ej: C3

C3b

C3a

C3

Enzima (esterasa)

Fragmento proteolítico pequeño

Fragmento proteolítico grande

siguiente reacción

Vía alternativa:

Letras mayúsculas (B, D) + sufijo (b, a)

Fragmento proteolítico grande

Fragmento proteolítico pequeño

Bb

Ba

Enzima D

siguiente reacción

VÍAS DE ACTIVACIÓN DEL COMPLEMENTO

Inmunidad innata

Inmunidad adaptativa

Vía de lectinas

Vía alternativa

Vía clásica

Complejos Ag-Ac

Unión manosas de patógenos

C3 en superficie de patógenos

MBL, MASP-1, MASP-2 C4, C2

C1q, C1r, C1s C4, C2

C3, B, D

C3 convertasas

C4a C3a C5a

c4bC2b

c4bC2b

C3bBb

Opsonización Eliminación IC

C3b

MAC Lisis patógeno

Mediadores de inflamación

VÍA CLÁSICA DEL COMPLEMENTO

Activación: Se inicia por la interacción del complejo C1 con:

• Anticuerpos unidos a la superficie del patógeno :

Isotipos IgM, IgG1, IgG3

• Fosfolípidos y proteínas mitocondriales expuestos en isquemia/apoptosis, que se unen a C1q a través de la proteína C reactiva

• Algunos virus y bacterias

VÍA CLÁSICA

Complejo C1: formada por las subunidades q, r, sC1q (unidad de reconocimiento) se une a la región Fc de las IgM o IgG, que a su vez tienen que estar unidas a la membrana celular o formando parte de inmunocomplejos C1r y C1s (unidades enzimáticas); son proteasas

VÍA CLÁSICA

Cada molécula de C1q tiene que unirse al menos a 2 regiones Fc para activarse. Por ello no se puede unir a Igs solubles sino a Igs unidas a una superficie celular o que formen parte de inmunocomplejos.

VÍA CLÁSICA

ver video

3. Hidrólisis de C4 (C4a y C4b)

1. Interacción C1q con inmunocomplejo

2. Activación unidades catalíticas C1r y C1s. Unión de C4

4. Anclaje de C4b a la membrana Reclutamiento de C2-hidrólisis Formación complejo C2bC4b (C3 convertasa)

6. Formación complejo C2bC4bC3b (C5 convertasa)

5. C3 convertasa (C2bC4b) hidroliza C3 en C3a y C3b

C4b2b : Convertasa de C3. Nos origina C3a y C3b C4b2b3b: Convertasa de C5. Nos origina C5a y C5b

VÍA CLÁSICA

Activación de C5 convertasa y formación del MAC. Común en las tres vías

7. Hidrólisis de C5 en C5a y C5b

C5a

C3a

Mediadores de inflamación: Participan en la degranulación de células cebadas y activación de macrófagos. Aumentan la permeabilidad vascular.

8. C5b promueve el reclutamiento de C6,7,8 y polimerización de C9 para formar el poro de ataque a la membrana (MAC)

Proteínas de la vía clásica del Complemento

Forma activa

Función

C1s

C1r

C1q

C4b

C4a

C2b

C3a

C3b

C2a

Se une a complejos Ag-Ac / Activa C1r

Corta y Activa C1s

Corta C2 y C4

Se une al patógeno y lo opsoniza. Une C2 para su proteólisis por C1s

Mediador de inflamación (débil)

Anafilotoxina: Mediador de inflamación (actividad media)

Precursor de C2 kinina (vasoactivo)

Factor enzimático de las convertasas de C3 y C5

Opsonina. Inicia la amplificación de la vía alternativa. Une C5 para su proteólisis por C4b2b3b

Componentes del complejo de ataque a la membrana

Forma activa

Función

C5a

Mediador de inflamación (actividad alta)

C5

C5b

Inicia el ensamblaje del MAC

C6

Se une a C5 y recluta C7

C6

C7

C7

Une a C5b, C6, forma anfifílico de inserción en la membrana

C8

C8

Une C5b, C6, C7 e inicia polimerización de C9

C9

C9

Polimeriza con C5,6,7 y 8 para formar el MAC

C3a, C4a, C5a: Anafilotoxinas, son quimiotácticas y proinflamatorias. Inducen la degranulación de mastocitos y la contracción de la musculatura lisa C3b, C4b: Opsoninas

Activación de la vía alternativa

Características:

• Da cuenta del 80-90% de la activación del complemento
• Depende de la presencia de C3b en la superficie celular, generado como consecuencia de la activación de la vía clásica o hidrólisis espontánea del C3 plasmático (que tiene lugar de forma continua en el plasma).

• La activación eficiente requiere de superficies activadoras debida a la ausencia de proteínas reguladoras.

Se puede considerar como un bucle de amplificación de la vía clásica

VÍA ALTERNATIVA

Se inicia con la hidrólisis espontánea de C3 (C3i). Su activación dependerá de la presencia de superficies de patógenos. Se ancla covalentemente a la superficie y recluta el factor B. Esto produce la activación del factor D (proteasa). 1. Se produce la hidrólisis del factor B generando un fragmento Bb. Este se une a C3b en la superficie y forman la C3 convertasa de la vía alternativa (C3bBb). 2. Esta C3 convertasa hidroliza C3 generando más C3b que retroalimenta a la vía clásica y genera el complejo C3bBbC3b (C5 convertasa de la vía alternativa)

3. Unión de properdina que estabiliza el complejo C3bBb. Se une a superficies microbianas y no a las células del huésped

4. Hidrólisis de C5 en C5a y C5b Sigue igual que la vía clásica

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Activación de la vía alternativa

C3 intacto (grupo tioester oculto)

C3 convertasa excinde la cadena alfa del C3 dejando el grupo tioester accesible en el fragmento C3b. Se libera el fragmento C3a

La excisión expone un enlace tioéster que interacciona con grupos amino o hidroxilo de proteínas o con carbohidratos de la membrana celular

La vía alternativa puede activarse mediante diferentes mecanismos: 1. Hidrólisis espontánea de C3 2. Como consecuencia de la activación del complemento por la vía de las lectinas o la vía clásica

Componentes de la vía alternativa del Complemento

Forma activa

Función

C3b

C3a

Ba

Factor D

Se une covalentemente a la superficie de patógenos, se une a B que es hidrolizado por el factor D dando lugar a la convertasa de C3 (C3bBb)

Función desconocida

Mediador de inflamación (actividad alta)

Serin proteasa plasmática que hidroliza B cuando está unido a C3b

componente con actividad enzimática de la C3 convertasa (C3bBb) y la C5 convertasa (C3b2Bb)

C3

Bb

Ver video

Via de las lectinas

Se puede considerar como una ruta adicional de Activación de la vía clásica

• Unidad de reconocimiento: MBL-mannose-binding lectin y ficolinas.
• Unidad enzimática: MASP: Mannose-binding-lectin-associated serine protease Se producen durante la fase aguda de una infección/inflamación.

Se inicia tras la unión de lectinas y ficolinas a residuos de manosa presentes en la superficie de bacterias y virus

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Activación de la vía de las lectinas

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Activación vía clásica Proporciona inmunidad específica (adaptativa)

Vías Alternativa y lectinas: Proporcionan inmunidad innata inespecífica

Activador: Ag-Ab Iniciador: C1q

Activador: PAMPs Iniciador: C3b

Activador: Manosa Iniciador: MBL

Receptores del Complemento

• CDf: Células dentríticas Foliculares
• C3bi, C3dg: Fragmentos proteolíticos de C3b

FUNCIONES DEL COMPLEMENTO

Defensa innata frente a las infecciones Lisis de bacterias y membranas celulares a través del MAC, opsonización por unión covalente de C3b y C4b e inducción de inflamación y quimiotaxis por anafilotoxinas como C3a, C4a y C5a. Interconexión entre la inmunidad innata y adaptativa Aumentando la respuesta de los anticuerpos, favoreciendo la memoria inmunológica y la presentación antigénica. Las proteínas del complemento se unen a receptores en la superficie de las células presentadoras de antígenos, células T y B, induciendo la producción de citoquinas e interviniendo en la activación de estas células. Intervención en la fase de contracción de la respuesta inmune La unión del componente C1q del complemento a inmunocomplejos y la unión de C3b, C4b provoca su opsonización y la subsecuente fagocitosis.

FUNCIONES DEL COMPLEMENTO

1. Marcar los patógenos para que sean eliminados de forma: Directa: LISIS DE BACTERIAS Y CÉLULAS (FORMACIÓN DE CAM) Indirecta: OPSONIZACIÓN Y FAGOCITOSIS DE PATÓGENOS

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FUNCIONES DEL COMPLEMENTO

2. Eliminación de inmunocomplejos y células apoptóticas El C se une a los IC e impide que se unan más IC o desestabiliza los ya formados La unión de C3b al IC favorece su reconocimiento por CR1 en eritrocitos, transporte al hígado y bazo y eliminación por células fagocíticas

CR1: Se expresa en eritrocitos y fagocitos ppalmente

FUNCIONES DEL COMPLEMENTO

3. Inflamación: C3a, C4a y C5a inducen la liberación de mediadores inflamatorios en diversas células produciendo un aumento de la permeabilidad vascular característico de la anafilaxia. Las células cebadas, basófilos, endotelio, células musculares lisas y linfocitos expresan receptores para C3a y C4a. Las células cebadas, basófilos, neutrófilos, monocitos/macrófagos y endotelios poseen receptores para C5a Quimiotaxis y Activación de leucocitos Mediada por los fragmentos proteolíticos pequeños C3a, C5a y C4a (débil), también denominados Anafilotoxinas.

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FUNCIONES DEL COMPLEMENTO

3. Inflamación: Atrae otras células y moléculas del sistema inmune Estimulan La degranulación de Mastocitos, secretan histamina, serotonina que aumentan la permeabilidad vascular e inducen vasodilatación. Actividad microbicida de macrófagos (ROS) Aumenta la expresión de moléculas de adhesion Estimulan la migración de células inmunes.

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4. Activación de linfocitos B; potencia la respuesta humoral (Receptores del complemento en LB)

Activación del complemento

Reconocimiento por Ig de membrana y CR2 en LB

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5. Selección de linfocitos B de memoria de alta afinidad

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PROTEÍNAS REGULADORAS DEL COMPLEMENTO

Distribución

Interacciona con

Nombre

Función

Se une a C1r y C1s y los disocia de su unión a C1q

C1 inhibidor (C1 INH)

Proteína plasmática

C1r, C1s

C4b

Se une a C4b y desplaza a C2; Cofactor de factor I para la proteólisis de C4b

C4-binding protein (C4BP)

Proteína plasmática

Fagocitos, linfocitos T y B, eritrocitos

C4b y C3b

CR1

Se une a C4b y C3b y desplaza a C2; Cofactor de factor I para la proteólisis de C4b

Se une a C3b y desplaza Bb; Cofactor de factor I para la proteólisis de C3b

C3b

Factor H

Proteína plasmática

Decay-accelerating factor (DAF)

Células hematopoyéticas, células endoteliales y epiteliales.

C4bC2b y C3bBb

Disocia las C3 convertasas C4bC2b y C3bBb

Leucocitos, células endoteliales y epiteliales

Membrane cofactor for protein (MCP)

Cofactor de factor I para la proteólisis de C4b y C3b.

C4b y C3b

Serín proteasa que proteoliza C3b y C4b utilizando MCP, C4BP, CR1 y factor H como cofactores

Proteína plasmática

Factor I

C4b y C3b

Células hematopoyéticas, células endoteliales y epiteliales.

C7, C8

CD59

Bloquea la unión de C9 y previene la formación del MAC

La molécula de C3 tiene un grupo interno muy reactivo llamado grupo tioéster (–CO–S–). En condiciones normales, este grupo está oculto dentro de la estructura del C3, pero una pequeña proporción de C3 (aprox. 1–2%) sufre hidrólisis espontánea del enlace tioéster al reaccionar con el agua, dando lugar a un fragmento denominado C3(H₂O) o C3i, una forma activada pero soluble de C3. No se produce una proteólisis completa, sino de un cambio conformacional que lo hace funcionalmente similar al C3b.

Las opsoninas son moléculas coadyuvantes de la fagocitosis. Entre ellas se encuentran las inmunoglobulinas IgG, componentes del sistema del complemento como C3b, C4b o iC3b y la lectina fijadora de manosa

Papel del receptor para el complemento tipo 2 y de los receptores de tipo toll en la activación del linfocito B. En las respuestas inmunitarias a los microbios, la activación de los linfocitos B a través del BCR puede aumentar gracias al antígeno cubierto por el complemento, que puede unirse al BCR y al receptor para el complemento 2 (CR2) (A), y también se pueden activar los receptores tipo toll (TLR) situados en los linfocitos B por moléculas (patrones moleculares asociados a microorganismos patógenos [PAMP]) derivadas del microbio (B)