Il sistema del complemento è un insieme di proteine, normalmente presente nel plasma di tutti i vertebrati, che interagiscono in sequenza a seguito di un danno tessutale. [138, 105, 85]
Perché il sistema complemento possa esplicare la sua azione è necessaria l’attivazione delle sue componenti proteiche. [138] A quel punto le sequenze enzimatiche che si innescano conducono alla lisi dell’antigene, se presenta natura corpuscolata, e contribuiscono parallelamente allo sviluppo del processo infiammatorio acuto. [138]
Infatti con questa attivazione si ha la generazione di numerose molecole biologicamente attive capaci di stimolare il processo infiammatorio attraverso una generale chemiotassi oppure attraverso
l’opsonizzazione o la solubilizzazione di diversi antigeni. [105]
Non è da dimenticare poi la stretta correlazione che sussiste tra questo sistema e quello
coagulativo/fibrinolitico nonché il sistema delle chinine. [105, 106] Tutti e tre questi sistemi risultano essere intimamente connessi in quanto numerose molecole presenti o prodotte in uno dei sistemi possono condizionare il funzionamento degli altri e viceversa. [105, 106] Per chiarimenti si veda la figura 3.4.xxxx a pagina 61.
Numerosi componenti di questi sistemi sono importanti mediatori chimici del processo
infiammatorio. [105] Sono capaci di regolare finemente la risposta dell’ospite nei confronti del patogeno al fine di preservare l’integrità dell’organismo o agevolarne la riparazione. [105] Alterazioni anche lievi del sofisticato equilibrio in cui si trova ognuno di questi sistemi possono comportare modificazioni importanti anche degli altri due sistemi e quindi rendere difficoltosa la riparazione di un certo danno tessutale nonché la lotta nei confronti di patogeni, anche blandi. [105]
44
Ecco che il sistema del complemento, che si inserisce nelle parti più primordiali del sistema
immunitario dell’organismo animale, riveste un ruolo importantissimo nella salvaguardia della sua integrità.
Già nel lontano 1894 con Pfeiffer e Issaeff si intuì l’importanza e l’efficacia di questo sistema e oggi risulta costituito da ben venti componenti diverse, comprendenti anche i suoi prodotti. [138, 105] Queste componenti di natura proteica sono normalmente presenti nel siero di ogni individuo e non aumentano a seguito di qualsiasi processo di immunizzazione. [138] Costituiscono di per se quasi il 10% delle proteine sieriche e hanno una massa molecolare che varia tra i 23 e i 200-400 kDa. [138, 105]
Sono prodotte e rilasciate a livello sierico in forma inattiva da parte di numerosi tessuti. [138] Però la maggiore produzione è operata dagli epatociti, dai macrofagi e dalle cellule epiteliali dell’apparato gastroenterico ed urinario. [105, 138]
Queste componenti sono indicate con la lettera C seguita da un numero e, a seconda del caso, da una lettera minuscola.
L’attivazione delle componenti del complemento, comunemente detta fissazione, è divisa
tradizionalmente in due meccanismi: classico ed alternativo. [105, 138] In entrambi si giunge alla formazione di un complesso di attacco di membrana, indicato con la sigla MAC. [105, 138] Questo è capace di provare soluzioni di continuo sulla membrana esterna di numerosi agenti patogeni, e non solo. [105, 138] Ecco che si può parlare di batteriolisi, citolisi, emolisi… [138]
Il punto cardine di questo sofisticato sistema è l’attivazione del fattore C3 del complemento
attraverso i suddetti meccanismi. [138] Poi dal fattore C3 attivato si giunge al complesso di attacco di membrana in modo similare.
Tuttavia durante queste reazioni enzimatiche si formano anche sostanze con funzione biologica, più o meno correlate al processo infiammatorio. Si tratta di mediatori chimici dell’infiammazione capaci di indurre la liberazione di istamina dai mastociti e basofili oppure anafilotossine dalle cellule muscolari lisce. [138] Inoltre si tratta di sostanze con spiccata proprietà chemiotattica e, come già detto, capaci di influenzare il sistema delle chinine e il sistema coagulativo/fibrinolitico. [150]
Il meccanismo classico del sistema del complemento, anche detto via classica, si innesca nel momento in cui si ha la costituzione di immunocomplessi dove sono coinvolte immunoglobuline di isotipo M o G, eccetto le IgG4. [138]
Infatti queste immunoglobuline nel momento in cui reagiscono con l’antigene subiscono una
modificazione conformazionale che a livello della porzione Fc smaschera un particolare sito reattivo. [138, 105, 150] In questo sito si va a legare la prima componente del complemento, la C1q. [150, 105] In presenza di ioni calcio la componente C1q subisce una modificazione conformazionale che
consente ai componenti C1m e C1s di saldarsi ad esso e costituire così un complesso trimolecolare definito unità di riconoscimento. [138] Questo agisce sui componenti C4 e C2, formando un complesso noto come C3 convertasi della via classica, che è dato da C4b2b. [105] Questo agisce sul fattore C3, liberando i componenti C3a e C3b. La componente C3b reagisce formando un complesso noto come C5 convertasi della via classica, che è dato da C4b2b3b. [105] Questo complesso agisce sul fattore C5, liberando i componenti C5a e C5b. [105]
Il C5b è la componente del complemento che avvia la costituzione del complesso di attacco di membrana o MAC. [138] Infatti consente il legame in successione delle componenti C6, C7 e C8. Il complesso così formato innesca la polimerizzazione del C9. Più molecole polimerizzate del C9 si organizzano a formare una struttura tubulare. Tale struttura è pronta per penetrare nella sottostante membrana esterna, provocandone la perforazione, ecco perché si parla anche di poliperforine. [138]
Il meccanismo alternativo del sistema del complemento, detto anche via alternativa, si innesca senza che ci sia la costituzione di un immunocomplesso. [138] In particolare sembra attivarsi quando l’organismo incontra per la prima volta microrganismi patogeni ricchi in polisaccaridi. [138] Infatti in queste circostanze non c’è ancora stata l’immunizzazione e quindi la produzione di
45
immunoglobuline nei confronti di questi patogeni, perciò il meccanismo classico non può attivarsi. Ovviamente l’organismo ha sviluppato un altro sistema per garantire lo stesso la sua difesa. Ecco che i polisaccaridi e i lipopolisaccaridi attivano il sistema del complemento mediante questo meccanismo alternativo. In particolare gli LPS si combinano con un fattore presente nel siero, la properdina. Il complesso che ne deriva sarebbe capace di agire sul C3 portando alla formazione di C3b.
Il C3b così formato, in combinazione con il fattore B, associato al fattore D, costituisce un complesso noto come C3 convertasi della via alternativa, che è dato da C3bBb. [105] Questo complesso agisce sulla componente C3, liberando C3a e C3b. La C3b reagisce formando un complesso noto come C5 convertasi della via alternativa del complemento, che è dato da C3bBb3b. [105] Questo complesso agisce sul fattore C5, liberando i componenti C5a e C5b. [105]
Il C5b è la stessa componente vista per il meccanismo classico del complemento che avvia la costituzione del complesso di attacco di membrana o MAC. [138]
Il fattore C3 può essere comunque attivato anche da altri elementi, quali la plasmina, il fattore XII attivato, la callicreina e le lectine. [105, 106] Si veda la figura 3.4.xxxx a pagina 61.
Come indicato nel paragrafo 4 XXX di questo capitolo, comportandosi come una sorta di primordiali anticorpi, le lectine oltre che stimolare la fagocitosi possono attivare il meccanismo alternativo del complemento. [119, 179]
Secondo alcuni Autori in realtà queste lectine sarebbero responsabili della attivazione del sistema del complemento attraverso uno specifico meccanismo. [105] Questo prende nome appunto di meccanismo o via delle lectine. [105]
All’interno di questa via accade che le lectine, unendosi con l’antigene, formano una struttura paragonabile ad un immunocomplesso e ne consegue la rapida attivazione della componente C1 del complemento. [105]
Sempre come una sorta di primitivo anticorpo anche la proteina C reattiva può attivare la via classica del complemento, dopo essersi legata alla superficie dei batteri, funghi o parassiti. [85, 112, 119, 28, 20, 41]
Vista l’analogia con la proteina C reattiva forse anche la siero amiloide P può avere proprietà simili, tuttavia la sua funzione ad oggi non è ancora stata chiarita. [33]
Il coinvolgimento della proteina C reattiva nella attivazione del sistema del complemento appare ad oggi molto complesso e non del tutto compreso. Infatti non è da dimenticare che i siti di legame di ogni sua sub-unità presentano elevata affinità per le lectine, altre molecole che come già detto possono partecipare alla attivazione del complemento. [150, 85]
Vista la possibile attivazione della via alternativa del complemento da parte di componenti diverse del sistema delle chinine e del sistema coagulativo/fibrinolitico di nuovo risulta evidente la stretta correlazione che sussiste tra questi tre sistemi.
Durante le reazioni a cascata che caratterizzano il sistema del complemento si verifica la liberazione, come già accennato, di numerose molecole biologicamente attive. La componente C3a ne è un
esempio. Si tratta di una molecola capace di scatenare il processo infiammatorio acuto. [138] In particolare si comporta da anafilotossina, cioè da sostanza capace di far contrarre la muscolatura liscia, nonché di far degranulare i mastociti e di far liberare a diverse cellule della linea bianca importanti elementi pro-infiammatori. [105, 134] Ne consegue un forte incremento della
permeabilità vasale. [105, 138] Vengono attivate anche le piastrine che a loro volta perpetuano il processo liberando serotonina e istamina. [105]
La componente C3b è un’altra molecola biologicamente attiva. Questa più che altro funge da opsonina e aumenta la fagocitosi neutrofilica. [105] Consente l’interazione dell’immunocomplesso anche con macrofagi e linfociti e ne evita la precipitazione. [138, 150]
La componente C5a è come la C3a, una potente anafilotossina, capace di creare un forte essudato. [105, 138] Inoltre è un potente fattore chemiotattico, specie per i neutrofili, i quali tra l’altro risultano potenziati circa l’attività microbicida attraverso l’incremento di sostanze altamente ossidanti all’interno dei loro fagociti. [138, 105] Il C5a sembrerebbe capace anche di indurre lo
46
sviluppo di molecole di adesione a livello endoteliale. [105] Il C5a come il C3a è capace di attivare le piastrine, portando alla liberazione di istamina e serotonina. [105]
I componenti C5b, C6 e C7 liberi sembrano invece stimolare i processi riparativi e rigenerativi. [138] In generale il complemento risulta una componente fondamentale del sistema immunitario capace di funzionare sia quando sono già state elaborate immunoglobuline specifiche sia in caso contrario. Il sistema del complemento sembra perfino svolgere un ruolo regolatore della risposta immunitaria interagendo con specifici recettori presenti sulla superficie dei linfociti B. [138] Inoltre si pensa che il sistema del complemento possa partecipare al sofisticato meccanismo di commutazione della sintesi immunoglobulinica, con passaggio dalle IgM alle altre classi anticorpali. [138, 137]
Infine è bene ricordare che le componenti C3, C4, C9 e il fattore B del sistema del complemento sono considerate proteine della fase acuta positive, in quanto la loro concentrazione tende ad
incrementare durante un processo infiammatorio acuto. [92, 85, 150, 138, 105]
Si ricorda che nel tracciato elettroforetico le componenti C3 e C4 migrano nella frazione β2- globulinica. [188, 181, 80] Comunque in generale la maggior parte delle componenti di questo sistema migra nelle frazioni β1 e β2-globuliniche. [150]