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Sistema de complemento, Resúmenes de Microbiología

Sistema de complemento inmunologia

Tipo: Resúmenes

2024/2025

Subido el 18/04/2025

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Sistema de Complemento | Verónica Rodríguez-López
Sistema de Complemento
El complemento fue descubierto por Jules Bordet
hace muchos años como un componente, lábil al
calor, del plasma normal, que aumenta la
opsonización y la destrucción de bacterias por
anticuerpos. Se dijo que esta actividad
“complementa” la actividad antibacteriana de
anticuerpos, de ahí el nombre. Aun cuando se
descubrió por primera vez como un extremo efector
de la respuesta de anticuerpos, el complemento
también puede activarse en etapas tempranas de
infección en ausencia de anticuerpos. De hecho,
ahora parece claro que el complemento evolucionó
primero como parte del sistema inmunitario innato,
donde aún tiene una importante función en cubrir a
patógenos y facilitar su destrucción.
El sistema del complemento, una compleja y
sofisticada cascada de varias proteínas, está diseñado
para proporcionar defensa contra microbios
invasores. El sistema del complemento incluye
proteínas séricas y de membrana que participan en la
inmunidad innata y en la adaptativa. Estas proteínas
están muy reguladas e interactúan a través de una
serie de cascadas proteolíticas. Una característica del
sistema es que varias proteínas del complemento son
proteasas que sólo quedan activadas luego de
división, generalmente por otra proteasa específica.
En su forma inactiva, esas enzimas se llaman
proenzimas o zimógenos. Los zimógenos precursores
del sistema de complemento están ampliamente
distribuidos en los líquidos y tejidos del cuerpo. En
sitios de infección se activan en forma local por la
presencia del patógeno, y desencadenan una serie de
eventos inflamatorios potentes.
Efectos biológicos del complemento
Las proteínas del complemento activadas inician una
variedad de funciones que tienen cuatro resultados
principales: citólisis, quimiotaxia, opsonización y
producción de anafilatoxinas.
1. La citólisis es la lisis de células cancerígenas o
células infectadas por virus o bacterias. Este proceso
ocurre mediante el desarrollo del complejo de ataque
de membrana (MAC, membrane attack complex)
(C5b, 6, 7, 8, 9), el cual se inserta en la membrana de
un organismo o una célula. El MAC perfora la
membrana celular, lo cual provoca pérdida de la
integridad osmótica y rotura del microbio o célula.
2. La quimiotaxia es el movimiento dirigido de los
leucocitos en contra de un gradiente de
concentración, hacia el sitio de una infección. Este
movimiento ocurre en respuesta a un factor
quimiotáctico. Una de las sustancias quimiotácticas
más importantes es la molécula C5a, un fragmento
de la proteína C5 que estimula el movimiento de
neutrófilos y monocitos hacia sitios de inflamación.
3. Opsonización es un término que se usa para
describir la manera en la que los anticuerpos o la
proteína C3b pueden potenciar la fagocitosis de
microbios. Los macrófagos y los neutrófilos tienen
receptores para C3b y por lo tanto pueden unirse a
organismos cubiertos con dicha molécula. Esta unión
activa la fagocitosis.
4. Las anafilatoxinas promueven la vasodilatación e
incrementan la permeabilidad vascular. Dos
componentes del complemento, C3a y C5a son
anafilatoxinas potentes. Ambas se unen a receptores
ubicados en los mastocitos y los basófilos para que
liberen histamina. Este evento aumenta el flujo
sanguíneo hacia el sitio de la infección, permitiendo
que más proteínas del complemento, anticuerpos y
células inmunitarias entren al sitio afectado.
Vías del complemento
Hay tres vías principales que activan el
complemento: la clásica, la alternativa o de la
properdina y la vía de la lectina fijadora de manosa
(MBL, mannose-brinding lectin). La activación por
cualquier vía inicia una cascada de acontecimientos
proteolíticos que escinde a las proteínas en las
subunidades «a» y «b». Las subunidades «a» (C3a,
C5a) atraen (factores quimiotácticos) a células
fagocíticas e inflamatorias hacia la zona, permiten el
acceso de moléculas solubles y células al aumentar
la permeabilidad vascular (C3a, C4a y C5a
anafilácticos) y activan las respuestas. Las
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Sistema de Complemento

El complemento fue descubierto por Jules Bordet hace muchos años como un componente, lábil al calor, del plasma normal, que aumenta la opsonización y la destrucción de bacterias por anticuerpos. Se dijo que esta actividad “complementa” la actividad antibacteriana de anticuerpos, de ahí el nombre. Aun cuando se descubrió por primera vez como un extremo efector de la respuesta de anticuerpos, el complemento también puede activarse en etapas tempranas de infección en ausencia de anticuerpos. De hecho, ahora parece claro que el complemento evolucionó primero como parte del sistema inmunitario innato, donde aún tiene una importante función en cubrir a patógenos y facilitar su destrucción. El sistema del complemento, una compleja y sofisticada cascada de varias proteínas, está diseñado para proporcionar defensa contra microbios invasores. El sistema del complemento incluye proteínas séricas y de membrana que participan en la inmunidad innata y en la adaptativa. Estas proteínas están muy reguladas e interactúan a través de una serie de cascadas proteolíticas. Una característica del sistema es que varias proteínas del complemento son proteasas que sólo quedan activadas luego de división, generalmente por otra proteasa específica. En su forma inactiva, esas enzimas se llaman proenzimas o zimógenos. Los zimógenos precursores del sistema de complemento están ampliamente distribuidos en los líquidos y tejidos del cuerpo. En sitios de infección se activan en forma local por la presencia del patógeno, y desencadenan una serie de eventos inflamatorios potentes. Efectos biológicos del complemento Las proteínas del complemento activadas inician una variedad de funciones que tienen cuatro resultados principales: citólisis, quimiotaxia, opsonización y producción de anafilatoxinas.

  1. La citólisis es la lisis de células cancerígenas o células infectadas por virus o bacterias. Este proceso ocurre mediante el desarrollo del complejo de ataque de membrana (MAC, membrane attack complex ) (C5b, 6, 7, 8, 9), el cual se inserta en la membrana de un organismo o una célula. El MAC perfora la membrana celular, lo cual provoca pérdida de la integridad osmótica y rotura del microbio o célula.
    1. La quimiotaxia es el movimiento dirigido de los leucocitos en contra de un gradiente de concentración, hacia el sitio de una infección. Este movimiento ocurre en respuesta a un factor quimiotáctico. Una de las sustancias quimiotácticas más importantes es la molécula C5a, un fragmento de la proteína C5 que estimula el movimiento de neutrófilos y monocitos hacia sitios de inflamación.
    2. Opsonización es un término que se usa para describir la manera en la que los anticuerpos o la proteína C3b pueden potenciar la fagocitosis de microbios. Los macrófagos y los neutrófilos tienen receptores para C3b y por lo tanto pueden unirse a organismos cubiertos con dicha molécula. Esta unión activa la fagocitosis.
    3. Las anafilatoxinas promueven la vasodilatación e incrementan la permeabilidad vascular. Dos componentes del complemento, C3a y C5a son anafilatoxinas potentes. Ambas se unen a receptores ubicados en los mastocitos y los basófilos para que liberen histamina. Este evento aumenta el flujo sanguíneo hacia el sitio de la infección, permitiendo que más proteínas del complemento, anticuerpos y células inmunitarias entren al sitio afectado. Vías del complemento Hay tres vías principales que activan el complemento: la clásica, la alternativa o de la properdina y la vía de la lectina fijadora de manosa (MBL, mannose-brinding lectin ). La activación por cualquier vía inicia una cascada de acontecimientos proteolíticos que escinde a las proteínas en las subunidades «a» y «b». Las subunidades «a» (C3a, C5a) atraen (factores quimiotácticos) a células fagocíticas e inflamatorias hacia la zona, permiten el acceso de moléculas solubles y células al aumentar la permeabilidad vascular (C3a, C4a y C5a anafilácticos) y activan las respuestas. Las

subunidades «b» son más grandes ( bigger , en inglés) y se unen ( bind, en inglés) a la sustancia que promueve su fagocitosis (opsonización) y eliminación y construyen ( build, en inglés) un agujero molecular que puede matar directamente al microorganismo infeccioso. Las tres vías de activación del complemento se unen en un punto de unión común, la activación del componente C3. Vía Clásica La molécula C1, que se une a la región Fc de una inmunoglobulina, está formada por tres proteínas: C1q, C1r y C1s. C1q es un agregado de polipétidos que se une a la porción Fc de la IgG y de la IgM. El complejo antígeno-anticuerpo se une a C1 y activa a C1s, que divide a C4 y C2 para formar C4b2b. Esta proteína es una convertasa activa que divide a C3 en dos fragmentos: C3a y C3b. C3a es una anafilatoxina potente. C3b forma un complejo con C4b2b, produciendo una nueva enzima (la convertasa de C5) que divide a C5 para formar C5a y C5b. C5b ahora está disponible para unirse a C6 y C7, y formar el complejo C5b/C6/C7. Por último, C9 se une a este complejo recién formado para producir la formación del MAC. Una vez que esto ocurre, la lisis celular sucede poco tiempo después. Sólo la IgM y la IgG fijan al complemento a través de la vía clásica. Además, solo las subclases 1, 2 y 3 de la IgG fijan al complemento. Un ejemplo de la vía clásica del complemento en acción se puede observar en las infecciones por el virus del herpes simple (HSV, herpes simplex virus ). La replicación de este virus dentro de las células está acompañada de la inserción de proteínas víricas en la superficie de la membrana celular. Un anticuerpo anti-HSV específico puede unirse a la superficie de la célula infectada por su fragmento Fab. La porción Fc del complejo antígeno-anticuerpo queda ahora expuesta y está lista para que se adhiera la proteína C1. La vía clásica ahora queda activada y la célula infectada es destruida por el MAC. Vía alternativa La vía alternativa del complemento puede ser activada por agentes infecciosos que inducen el sistema del complemento al iniciar la producción celular de los factores B, D y properdina. Estos factores dividen a C3 y generan convertasa de C3. Esta molécula (C3bBb) que se produjo en la vía alternativa crea más C3b. La C3b adicional se une a

Deficiencias del complemento y evasión de patógenos Se han descrito deficiencias genéticas de cada uno de los componentes del complemento. Las deficiencias homocigotas de cualesquiera de los componentes tempranos de la vía clásica (C1q, C1r, C1s, C4 y C2) muestran síntomas similares, en especial un incremento notable de enfermedades por inmunocomplejos como lupus eritematoso sistémico, glomerulonefritis y vasculitis. Los efectos de estas deficiencias destacan la importancia de las reacciones tempranas del complemento en la generación de C3b y la función crítica de este último en la solubilización y depuración de inmunocomplejos. Además de las enfermedades por inmunocomplejos, los pacientes con estas deficiencias de complemento pueden sufrir infecciones recurrentes por bacterias piógenas, como estreptococos y estafilococos. Estos

microorganismos son grampositivos y, por consiguiente, resisten los efectos líticos del complejo de ataque a membrana (MAC). Los sujetos con deficiencias de C3 tienen las manifestaciones clínicas más graves, lo cual refleja el papel central del C3 en la activación de C5 y la formación del MAC. Las concentraciones de C4 varían considerablemente en la población, y es posible que las personas con valores más bajos presenten mayor incidencia de enfermedad autoinmunitaria. Los sujetos con deficiencias homocigotas de los componentes que participan en el desarrollo de MAC padecen infecciones meningocócicas y gonocócicas recurrentes por especies de Neisseria. Se han informado asimismo deficiencias congénitas de proteínas reguladoras del complemento. El inhibidor C1 (C1Inh) regula la activación de la vía clásica y previene la activación excesiva de C4 y C por C1. La deficiencia de C1Inh es un padecimiento autosómico dominante, con frecuencia de 1 en 1 000. La deficiencia origina un padecimiento llamado angioedema hereditario , que se manifiesta en clínica por edema localizado de los tejidos, con frecuencia consecutivo a traumatismos, pero en ocasiones sin causa conocida. El edema puede identificarse en tejido subcutáneo o dentro del intestino, en donde causa dolor abdominal, o en vías respiratorias superiores, en las que provoca obstrucción potencialmente letal. El complemento es un importante sistema protector del hospedador. Sin embargo, algunas bacterias han desarrollado mecanismos para evadir la actividad del complemento. Por ejemplo, son capaces de interferir con la opsonización u obstruir la inserción del MAC. La activación del complemento también se inhibe por la presencia de proteínas producidas por las bacterias, como la proteína A y la proteína C, que se unen a la porción Fc de la IgG. Por último, pueden producir enzimas que degradan componentes del complemento. Los organismos que poseen estas propiedades inhibidoras por lo general son más patogénicos. El sistema del complemento también ha desarrollado estrategias para atacar a virus libres y a células infectadas por virus. En respuesta, los virus han desarrollado mecanismos para evadir el ataque del complemento. Algunos virus, como el de la viruela, codifican proteínas capaces de inhibir la función del complemento del hospedador. Otros virus con envoltura, como un citomegalovirus, pueden recoger algunas de las proteínas reguladoras del complemento conforme maduran salen de la célula infectada. Estas proteínas reguladoras (CD46, CD55 y CD59) presentes en la envoltura del virus son capaces de inhibir la activación del complemento. Por último, muchos virus (p. ej., el virus de Epstein-Barr y el del sarampión) utilizan receptores del complemento para entrar a las células e infectarlas.

Modelos usados en serología Aglutinación y precipitación Aglutinación y precipitación obedecen a que en el suero existen anticuerpos que se llaman aglutininas y precipitinas, que actúan sobre antígenos de diferentes estructuras: en el primer caso, organismos celulares; en el segundo, grandes moléculas o partículas en solución coloidal. Reacción de precipitación. Se produce al mezclar un antígeno soluble con el anticuerpo específico correspondiente. Los antígenos son precipitógenos y corresponde a ellos cualquier sustancia antígena en suspensión coloidal como proteínas séricas, toxinas, haptenos, extractos de bacterias, antígenos artificiales, etc. La unión del precipitogeno y la precipitina ocurre en segundos, pero la formación de los precipitados como resultado de la perdida del estado coloidal puede perdurar desde minutos hasta días. Ello conlleva la formación gradual de un entrecruzamiento entre el anticuerpo y el antígeno, que precipita al alcanzar ciertas dimensiones. Las proporciones relativas del antígeno y anticuerpo juegan un papel importante en el mecanismo de la reacción. Si hay mayor cantidad de anticuerpos que de antígenos no habrá precipitación; lo que se conoce como fenómeno prozona. En teoría este fenómeno se debe a la formación de complejos de bajo peso molecular que resultan “invisibles”. Si por el contrario hay mayor cantidad de antígenos que de anticuerpos tampoco habrá precipitación y esto es debido a que los anticuerpos son insuficientes para provocar una reacción visible. Reacción de aglutinación. Se basa en los mismos principios generales que la reacción de precipitación, pero presenta la diferencia de que el antígeno se ubica sobre una célula o partícula. El antígeno es llamado aglutinógeno y pertenecen a el los cuerpos de los microorganismos y los glóbulos rojos. Los anticuerpos se llaman aglutininas. En la aglutinación como en la precipitación existen dos fases en el mecanismo de la reacción: la primera está constituida por la unión específica antígeno- anticuerpo, y la segunda realizada por el electrolito que modifica el potencial eléctrico superficial, con la consecutiva formación de aglutinados. En la aglutinación, el fenómeno de prozona no tiene la importancia que en la precipitación, aunque puede presentarse, y en ese caso se atribuye a que la alta concentración de anticuerpos que recubren la célula impiden la combinación entre ellos. Por otra parte, la aglutinación no es inhibida por exceso de antígeno. Pruebas Inmunoenzimaticas ELISA La técnica de enzimoinmunoanálisis por adsorción (ELISA) utiliza un antígeno inmovilizado en una superficie, una bolita o un filtro de plástico con el objeto de capturar y separar un anticuerpo específico de otros anticuerpos presentes en el suero de un paciente. El anticuerpo del paciente así fijado se detecta posteriormente por medio de un anticuerpo antihumano unido por un enlace covalente a una enzima (p. ej., peroxidasa del rábano picante, fosfatasa alcalina, b-galactosidasa). Se cuantifica por espectrofotometría en función de la intensidad del color producido como respuesta a la conversión de un sustrato adecuado por la enzima. Se puede determinar la concentración real del anticuerpo específico por comparación con la reactividad de soluciones estándar de anticuerpos humanos. Las pruebas de ELISA también se pueden aplicar a la cuantificación de un antígeno soluble en una muestra de un paciente. En estos análisis, el antígeno soluble es capturado y concentrado por un anticuerpo inmovilizado y después se detecta con un anticuerpo diferente marcado con una enzima. Un ejemplo de un análisis de ELISA que se utiliza comúnmente es la prueba doméstica de embarazo con la hormona gonadotropina coriónica humana. EIA El enzimoinmunoanálisis (EIA, enzyme immunoassay ) es una de las pruebas de laboratorio más populares para monitorizar una variedad de

especificidades de anticuerpos. Este método depende de la conjugación de una enzima con un anticuerpo. La enzima se detecta buscando la actividad enzimática con su sustrato. Para medir la concentración de anticuerpos, se adhieren antígenos conocidos a una fase sólida (p. ej., una placa de plástico microtitulada) que se incuba con diluciones de anticuerpos, se lava y se incuba de nuevo con una antiinmunoglobulina marcada con una enzima (p. ej., peroxidasa de Armoracia rusticana [rábano picante]). La enzima conjugada a la fracción de detección produce color cuando se agrega el sustrato específico. Entre más antígenos se unan a los anticuerpos, mayor será la concentración de enzima y la tinción será más notable. En consecuencia, la intensidad de color generada es directamente proporcional a la concentración de anticuerpos adheridos. Esta prueba serológica se utiliza para detectar anticuerpos en un gran número de enfermedades infecciosas, como anticuerpos contra proteínas del VIH en muestras de sangre o anticuerpos contra Treponema pallidum, el organismo causante de la sífilis. Este ensayo se usa con frecuencia para detectar autoanticuerpos presentes en la circulación de pacientes con enfermedades autoinmunitarias sistémicas o de órganos específicos (p. ej., anticuerpos en pacientes con lupus eritematoso sistémico, escleroderma y el síndrome de Sjögren). Radioinmunoensayo RIA En el radioinmunoanálisis (RIA) se emplean anticuerpos o antígenos marcados con sondas radiactivas (p. ej., yodo 125) para cuantificar complejos antígeno-anticuerpo. El radioinmunoanálisis se puede efectuar como un análisis de captura, o también como un análisis de competencia. En un análisis de competencia, los anticuerpos presentes en el suero de un paciente se cuantifican en función de su capacidad de competir con un anticuerpo marcado radiactivamente en el laboratorio y reemplazarlo en los complejos antígeno-anticuerpo. Los complejos antígeno- anticuerpo se precipitan y se separan de los anticuerpos libres y se mide la radiactividad de las dos fracciones. La cantidad de anticuerpos del paciente se cuantifica posteriormente a partir de curvas de referencia ya preparadas utilizando cantidades conocidas del anticuerpo competidor. RAST El ensayo radioalergoadsorbente (RAST; radio allergo sorbent test ) es una variante del RIA de captura en el cual se usan anticuerpos anti-IgE marcados radiactivamente para detectar respuestas específicas a un alérgeno. Múltiples moléculas del alergeno, unidas de forma covalente a un disco de papel, reaccionan con los anticuerpos IgE específicos presentes en la muestra de suero del paciente. Posteriormente se lava el disco de papel para eliminar todos los componentes del suero, excepto la IgE especifica que permanece unida al disco de papel a través del enlace con el alergeno. Seguidamente se añaden anticuerpos anti-IgE marcados radioactivamente. Estos se enlazan con la IgE especifica, formando un complejo (anti-IgE marcada-IgE especifica-alergeno-disco de papel). Tras un nuevo lavado del disco para eliminar la anti- IgE radioactiva sobrante, se mide la radioactividad del complejo mediante un contador gamma. Radioinmunoprecipitación Un extracto obtenido por rotura de células o tejidos se mezcla con un anticuerpo contra el antígeno de interés a fin de formar un complejo antígeno- anticuerpo que se precipitará. Sin embargo, si la concentración de antígeno es baja (lo que a menudo es el caso en extractos de células y tejidos), el ensamblaje de los complejos antígeno-anticuerpo en precipitados puede requerir horas e incluso días, y es difícil aislar la pequeña cantidad de inmunoprecipitado que se forma. Cuando se utiliza en conjunto con el marcado biosintético con radioisótopo, la inmunoprecipitación también permite determinar si en realidad una célula o tejido sintetiza un antígeno particular. El radiomarcado de las proteínas que las células de interés producen