The complement system and the immune response to HIV

Resumo

Objetivo: O objetivo do presente artigo é descrever os principais mecanismos pelos quais o sistema com-plemento está envolvido na infecção pelo HIV.

Métodos: Através de um levantamento bibliográfi-co sobre o tema, os autores discutem os estudos reali-zados para avaliar os distúrbios do sistema comple-mento em pacientes HIV positivos, tanto na faixa etária pediátrica como no adulto, em diversos estadios da doença.

Resultados: verifica-se que o sistema complemento se encontra ativado pelas vias clássica e alternativa, sem correlação com o estadio da doença. A ativação da via clássica ocorre através da ligação de C1q e gp41/gp120 do vírus, permitindo a infecção de células que não expressam CD4, contribuindo para dissemi-nação da doença. Portanto, os dados de literatura su-gerem que o sistema complemento não é eficaz no controle da infecção pelo HIV.

Rev. bras. alerg. imunopatol. 1999; 22(3):94-100 sis-tema complemento, HIV, resposta imune

Introdução

Desde os primeiros casos notificados nos Esta-dos Unidos, em 1982, o número de portadores do vírus da imunodeficiência humana (HIV) aumen-tou assustadoramente em todo o mundo. A Orga-nização Mundial de Saúde (OMS) registrou 29,4 milhões de pessoas infectadas até 1996 e estima-se que 30 a 40 milhões de indivíduos estarão in-fectados até o ano 2000. Segundo o Instituto de AIDS, em Harvard, este número é subestimado e sugere que o número de pessoas infectadas alcan-çará cerca de 100 milhões até a virada do século¹.

Uma vez iniciada a infecção do organismo pelo HIV, a natureza e o equilíbrio da resposta imuno-lógica de cada indivíduo e as características do vírus, desempenham papéis cruciais na evolução da infecção^2-4. A infecção pelo HIV afeta todo o sistema imune do organismo e causa disfunções tanto humorais como celulares; porém, o compro-metimento celular tem sido apontado como de maior importância imunopatogênica².

A infecção pelo HIV em fase precoce da vida pode resultar em disfunções imunológicas graves, com menor período de incubação, gerando sinais ou sintomas relacionados à imunodeficiência já nos primeiros meses de vida^5,6. Sem dúvida, a imaturidade do sistema imunológico e o tropismo do HIV pelas células de defesa contribuem para a gravidade da doença na população pediátrica.

A ativação precoce do linfócito B pelo HIV le-va, inicialmente, a uma produção de imunoglo-bulinas do tipo monoclonal e com a cronicidade da infecção esta resposta torna-se policlonal. A hipergamaglobulinemia é portanto, freqüente-mente observada em crianças infectadas pelo HIV, não raro como o primeiro sinal de contami-nação pelo vírus^7,8. A qualidade de resposta do linfócito B frente a um antígeno novo ou estimu-lado com mitógeno é inferior às das crianças não infectadas pelo HIV, favorecendo assim, o aparecimento de infecções bacterianas por agentes usuais da infância ou por infecções oportunistas^9,10. A disfunção da imunidade humoral nas crianças infectadas pelo HIV também se deve à formação deficitária das células de memória pois, o contato com antí-genos ambientais ocorre posteriormente à in-fecção pelo HIV¹¹. A disfunção persistente da imunidade humoral é a principal responsável pelas diferenças imunopatogênicas entre os pacientes adultos e pediátricos.

Sistema complemento

O sistema complemento é composto por proteí-nas plasmáticas que apresentam atuação impor-tante na resposta imune do organismo. As princi-pais funções do sistema complemento são: ativa-ção e lise celular, eliminação do complexo imu-nológico, controle da reação inflamatória e parti-cipação nas reações de auto-imunidade e hiper-sensibilidade^12,13.

Os componentes do sistema complemento são produzidos em sua maior parte no fígado e são ativados nos processos inflamatórios ou em caso de dano tecidual¹².

A – proteínas plasmáticas efetoras

A-1 via clássica: C1q, C1r, C1s, C4, C2 e C3

A-2 via alternativa: fator D, C3 e fator B

A-3 complexo de ataque à membrana: C5, C6, C7, C8 e C9

B – proteínas reguladoras solúveis

B-1 reguladora positiva: properdina

B-2 reguladoras negativas: inibidor de C1 estera-se (C1-INH), proteína ligadora de C4 (C4BP), fator H, fator I, carboxipeptidase B, proteína S e clusterina

C – receptores: receptor do componente C1 (CR1), C2 (CR2), C3 (CR3), C4 (CR4) e C5a (C5aR).

D – proteínas reguladoras da membrana: fator de aceleração de queda (DAF), proteína co-fator de membrana (MCP), CD59 e fator de restrição homóloga (HRF).

A ativação do sistema complemento é ampla e potente, caracterizada pelo envolvimento multi-enzimático e pelo efeito em cascata. As vias clás-sica e alternativa são ativadas de formas distintas e interagem ao nível de C3, a fim de formar uma via única que resulta em lise celular ^14,15. A ter-ceira via de ativação do complemento é denomi-nada de via das lectinas, onde a proteína ligadora de manose (MBL) pode iniciar o processo de ati-vação, independentemente da presença de anti-corpos ou C1q¹⁶ (figura 1).

Interação do complemento e o HIV

O soro humano é capaz de inativar e destruir os retrovírus animais – de aves, felinos e murinos – pela via clássica do sistema complemento, inde-pendente de anticorpo¹⁷. Com o surgimento do HIV, no final da década de 70, os estudos mos-traram que o vírus ativa o sistema complemento humano, porém, esta ativação não é eficaz na neutralização e na lise do HIV^17,18. O questiona-mento sobre a ausência de atividade lítica do complemento humano e sobre os possíveis meca-nismos de escape do vírus frente ao sistema com-plemento mostraram a necessidade de compreen-der melhor a interação entre o HIV e o sistema complemento.

Foi relatado que o sistema complemento é ati-vado pela presença de partículas do HIV, pelas vias clássica e alternativa^18,19.

A ativação direta do sistema complemento pela via clássica inicia-se pela ligação do C1q com as glicoproteínas presentes na superfície do vírus¹⁷. O local exato da interação entre os componentes do complemento e as partículas do HIV foi de-monstrado pelo Ebenbichler et al, em 1991, onde todos os componentes de C1 foram utilizados e somente o C1q apresentava interação com o ví-rus²⁰. A seqüência de aminoácidos 591-620 da gp-41 é o principal segmento responsável por esta ligação e a expressão deste epítopo é melhor ob-servada após a ligação entre a gp-120 e a molécu-la de CD4. Portanto, mudança de configuração do complexo CD4-gp-120-gp-41 favorece a intera-ção entre gp-41 e C1q²⁰. No estudo realizado pelo Marschang et al, em 1997, os autores indicam o sub-componente da gp-41 (seqüência de aminoá-cidos 601-620) como o sítio de ligação entre C1q e gp-41, e o considera como principal domínio na etapa inicial da ativação do sistema complemento na infecção pelo HIV²¹. A ligação do fragmento de complemento com partículas do HIV aumenta a infecção das células susceptíveis (CD4 positi-vas) e favorece a infecção das células que não ex-pressam a molécula de CD4 na sua superfície^19,22. Os autores também sugerem que o grau de ex-pressão deste epítopo na superfície celular pode determinar a intensidade da ativação do sistema complemento e portanto, possível participação na patogênese da infecção pelo HIV²¹.

A ativação do complemento por partículas do HIV resulta em depósito de fragmentos de com-plemento (C1q, C4b, C3b) na superfície do vírus. A opsonização da partícula viral pelo C3 leva à interação desta com as células que expressam re-ceptor de complemento na superfície. A interação do complexo C3-HIV com o receptor de comple-mento nas células facilita a formação de sincícios e conseqüentemente, a maior transmissão interce-lular do HIV¹⁷. Este é considerado um dos meca-nismos mais importantes na disseminação do HIV, pois os receptores de complemento estão amplamente presentes nas células do organismo, como os linfócitos T do sangue periférico (15% com CR tipo 1 e 40% com CR2), monócitos, ma-crófagos, células gliais (CR1 e CR3) e células dendríticas foliculares (CR1, CR2 e CR3)^18,23. Devido à presença de vários tipos de receptores de complemento na superfície das células dendrí-ticas foliculares – e portanto, grande número de vírus no local – , o centro germinativo do linfono-do é considerado um reservatório importante na infecção pelo HIV¹⁸.

Apesar da ativação da via clássica do comple-mento na infecção pelo HIV ocorrer sem a parti-cipação de anticorpos, ela é potencializada pela presença de anticorpos contra o vírus, principal-mente os anticorpos-gp-120 e preferencialmente anticorpos da região V3^22,24. A formação do com-plexo C1q-C3-gp-41 pode interferir na fixação do anticorpo neutralizante na molécula de gp-120 e gp-41, tornando a atividade neutralizante inefi-ciente²⁵.

A gp-120 do envelope viral é constituída por complexo de oligossacarídeos e portanto, os resí-duos de manose podem se ligar a esta glicoproteí-na. Desta ligação resulta a ativação de C1q e con-seqüente lise do vírus, ou ainda, pode promover a disseminação da infecção pela ligação das células que apresentam receptores de C3 na sua superfí-cie^16,26. In vitro, a proteína ligadora de manose pode inibir a ligação de gp-120 com a molécula de CD4. O efeito neutralizante pode estar relacio-nado à ativação do complemento e portanto, à lise do vírus²⁷.

Durante o processo de amadurecimento, o HIV incorpora proteínas da membrana celular, incluin-do as moléculas reguladoras da membrana do sis-tema complemento como: DAF (CD55) e p18 (CD59)²⁷. O efeito destes componentes celulares na virólise mediada por complemento foi de-monstrado no trabalho realizado por Saifuddin et al, onde a resistência do HIV à lise estava asso-ciada à alta expressão de proteínas CD59 e CD55 nas células²⁸. Desta forma, o vírus pode controlar a ativação do complemento e inibir a sua lise¹⁷. Além da mudança na expressão da molécula re-guladora do complemento, a infecção pelo HIV também pode induzir menor expressão de fator de aceleração de queda (CD55) nos leucócitos e inibidor da citólise mediada pelo complemento (CD59) nos linfócitos T²².

Avaliação do sistema complemento in vivo e o HIV

Apesar de inúmeros estudos in vitro mostrarem a ativação do sistema complemento na infecção pelo HIV, o estudo sistemático nos pacientes é es-casso, com resultados controversos^29-33.

Em 1987, Perricone et al publicaram um estu-do sobre a ativação do sistema complemento nos pacientes com infecção pelo HIV²⁹. Dos 16 paci-entes avaliados, cinco indivíduos apresentavam complexo relacionados à AIDS (ARC) e onze pa-cientes com linfadenopatia relacionada à sin-drome (LAS); o homossexualismo e uso de dro-gas foram fatores de risco para estes pacientes. Neste estudo observaram uma redução significan-te de atividade hemolítica total, por via clássica e alternativa, sendo que cinco pacientes do estágio ARC apresentaram menor atividade hemolítica total e da via clássica em relação aos pacientes do grupo LAS. Redução estatisticamente significante também foi observada nos componentes do siste-ma complemento, exceto C4 e C7. Os autores propuseram que essa “deficiência adquirida de complemento” representaria importante papel na falha da defesa contra o HIV²⁹.

A relevância da ativação da via clássica do sis-tema complemento e sua correlação com a gravi-dade da infecção pelo HIV, foi observada em es-tudo realizado por Senaldi et al em 1990³⁰. O es-tudo incluiu 75 pacientes HIV positivos, com ida-de entre 22 e 45 anos (média de 34 anos): 33 indi-víduos assintomáticos, nove com linfadenopatia generalizada, nove com complexo relacionado à AIDS e 23 pacientes com AIDS. A investigação sobre a ativação do sistema complemento foi rea-lizada pela mensuração dos fragmentos da ativa-ção (C4d, Ba, C3d), componentes íntegros (C4, fator B, C3), além de contagem de linfócitos T CD4 positivos, beta2-microglobulina, neopterina e formação de complexo imune circulante. Os au-tores observaram aumento significante de C4d, Ba, C3d nos indivíduos com infecção pelo HIV em relação ao grupo controle (32 indivíduos sem infecção pelo HIV) e este aumento estava direta-mente relacionado ao avanço da doença. O au-mento de complexos imunes circulantes, beta 2-microglobulina e neopterina foi acompanhado de queda significante de contagem de linfócitos T CD4 positivos, assim como foi observado para C4d. Os componentes C4, fator B e C3 não apresentavam diferença significante entre os indi-víduos infectados e controles. Os autores con-cluem que a ativação do sistema complemento ocorre em qualquer estágio da infecção pelo HIV, porém existe uma correlação positiva entre a pro-porção da ativação da via clássica e a gravidade da infecção. Essa relação linear entre a conversão de C4, gravidade da doença e redução dos linfóci-tos T CD4 positivos sugerem que a ativação da via clássica faz parte intrínseca da patogênese na infecção pelo HIV³⁰.

Um outro estudo comparativo da ativação do sistema complemento foi realizado por Füst et al, em 1991³¹. Ele incluiu 18 pacientes infectados assintomáticos, sendo onze com ARC, dez paci-entes com AIDS e um grupo controle de 20 indi-víduos soronegativos para HIV; não se observou diferenças significativas nos níveis de C4, C3 e fator B nos grupos estudados. Nos pacientes in-fectados pelo HIV, o nível de complexo C1r-C1s- C1INH foi estatisticamente maior que nos paci-entes soronegativos, porém não houve diferença entre os grupos de pacientes soropositivos, de-monstrando a ativação da via clássica em todos os estágios da doença. Não houve diferença signifi-cativa nos níveis de complexo C3bBbP da via alternativa entre os grupos do estudo³¹.

Em 1995, Nielsen et al publicaram um estudo comparativo sobre o nível sérico de MBL em 80 pacientes infectados pelo HIV e 123 indivíduos sadios, sem infecção³². Níveis indetectáveis de MBL foram encontrados em 10% dos pacientes com infecção pelo HIV, e 2,4% no grupo contro-le. Níveis médios semelhantes de MBP foram ob-servados entre os dois grupos de pacientes. Nos pacientes com infecção pelo HIV, o nível sérico de MBP não apresentou valor preditivo para a evolução da doença. Os autores sugerem que o nível sérico de MBL não influencia na evolução da infecção pelo HIV³².

Senaldi et al, em outro estudo sobre MBL em 1995³³. Avaliaram 92 pacientes infectados pelo HIV (idade média de 34 anos): 46 indivíduos as-simtomáticos, 25 com linfadenopatias relaciona-das a Síndrome e 21 com AIDS e um grupo con-trole (n=161). Junto com a MBP, foram também avaliados C4d, C3d, neopterina, beta2-microglo-bulinas e linfócitos T CD4 positivos. Níveis inde-tectáveis de MBL foram encontrados em 4,3% em ambos grupos. O nível de MBL foi mais elevado nos pacientes infectados pelo HIV, porém não observa-ram diferença significativa entre as três cate-gorias dos HIV positivos. O trabalho não de-monstrou correlação entre MBL, linfócitos T CD4 positivos, neopterina e b -2-mi-croglobulina, nem com C4d e C3d. Os autores sugerem que du-rante a infecção pelo HIV, os pacientes apresen-tam níveis mais elevados de MBL, porém não há correlação com a gravidade da doença³³.

Com relação a faixa etária pediátrica, não há relatos na literatura sobre o envolvimento do sis-tema complemento de acordo com a fase da do-ença.

Conclusão

A via clássica do sistema complemento é ativa-da por:

• ligação entre C1 e gp41 do vírus HIV;
• depósito de fragmentos de complemento na superfície do vírus (receptores do comple-mento)
• ligação do complemento a anticorpos contra gp120 e gp41 do HIV.

Tanto a via alternativa como a via das lectinas parecem estar ativadas na maioria dos estudos clí-nicos.

A ativação do sistema complemento não se cor-relaciona com o estadio da doença.

Referências bibliográficas

• Myers G. HIV: between past and future. AIDS Res Hum Retroviruses, v.10, p.1317-24.1994. Nicholas SW. Guidelines for the care of children and adolescent with HIV infection. Management of the HIV-positive child with fever. J Pediatr, 1991;119:S21-4.
• Fauci AS. The human immunodeficiency virus: infectivity and mechanisms of pathogenesis. Sci-ence, 1988;239:617-22.
• Feinberg MB. Changing the natural history of HIV disease. Lancet, 1996;348:239-246.
• Heeney JL, Bruck C, Goudsmit J, Montagnier L, Schultz A, Tyrrell D, Zolla-Pazner S. Immune correlates of protection from HIV infection and AIDS. Immunol Today, 1997;18:4-8.
• Blanche S, Rouzioux C, Moscato G. A prospec-tive study of infants born to women seropositive for human immunodeficiency virus type 1. N Engl J Med, 1989;320:1643-8.
• Scott GB, Hutto C, Mackuch RW. Survival in children with perinatally acquired human immu-nodeficiency virus type l infection. N Engl J Med, 1989;321:1791-6.
• Koup RA, Wilson CB. Clinical immunology of HIV-infected children. Pediatric AIDS-the challenge of HIV infection in infants, children and adolescents. 2. ed. Baltimore, Williams & Wil-kins, 1994.
• Wade N. Guidelines for the care of children and adolescent with HIV infection. Immunologic con-siderations in pediatric HIV infection. J Pediatr, 1991;119:S5-7.
• Borkowsky W, Rigaud M, Krasinski K, Moore T, Lawrence R, Pollack H. Cell-mediated and humo-ral immune responses in children infected with human immunodeficiency virus during the first four years of life. J Pediatr, 1992;120:371-5.
• Viganó A, Principi N, Villa ML, Riva C, Crupi L, Trabattoni D, Shearer GM, Clerice M. Immunolo-gic characterization of children vertical infected with human immunodeficiency virus, with slow or rapid disease progression. J Pediatr, 1995;126: 368-74.
• Rodriguez GE, Hard RC Jr. Immunopathogene-sisn of AIDS. Immunol Allergy Clin North Am, 1995;15:225-60.
• Figueroa JE, Densen P. Infectious diseases asso-ciated with complement deficiencies. Clin Micro-biol Rev, 1991;4:359-95.
• Abbas AK, Lichtman AH, Pober JS. The comple-ment system.Cellular and mollecular immunolo-gy, 2^nd ed, Philadelphia, W.B.Saunders, 1994, p293-316.
• Bing DH, Alper CA. Complement in health and disease. In: Colvin, RB; Bhan, AK; McCluskey, RT. Diagnostic immunopathology. 3.ed. New York, Raven Press, 1995. p.85- 94
• Liszewski MK, Atkinson JP. The complement system. In: Paul, WE. Fundamental immunology. 3.ed. New York, Raven Press, 1993. p.917-39.
• Holmskov U, Malhotra R, Sim RB, Jensenius JC. Collectins: collagenous C-type lectins of the inna-te immune defense system. Immunol. Today, 1994;15:67-74.
• Marschang P, Ebenbichler CF, Dierich MP. HIV and complement: role of the complement system in HIV infection. Int Arch Allergy Immunol, 1994;103:113-7.
• Dierich MP, Ebenbichler CF, Marschang P, Füst G, Thielens NM, Arlaud GJ. HIV and human complement: mechanisms of interaction and bio-logical implication. Immunol Today, 1993;14: 435-40.
• Boyer V, Desgranges C, Trabaud MA, Fischer E, Kazatchkinel MD. Complement mediates human immunodeficiency virus type 1 infection of a hu-man T cell line in a CD4 and antibody-indepen-dent fashion. J Exp Med, 1991;173:1151-8.
• Ebenbichler CF, Thielens NM, Vornhagen R, Marschang P, Arlaud GJ, Dierich MP. Human immunodeficiency virus type 1 activates the clas-sical pathway of complement by direct C1 binding through specific sites in the transmembrane glyco-protein gp41. J Exp Med, 1991;174:1417-24.
• Marschang P, Krüger U, Ochsenbauer C, Gürtler L, Hittmair A, Bosch V, Patsch JR, Dierich MP. Complement activation by HIV-1 infected cell: the role of transmembrane glycoprotein gp41. J Acquir Immune Defic Syndr Hum Retrovirol, 1997;14:102-9.
• Prohászka Z, Nemes J, Hidvégi T, Tóth FD, Kere-kes K, Erdei A, Szabó J, Ujhelyi E, Thielens N, Dierich MP, Späth P, Ghebrehiwet B, Hampl H, Kiss J, Arlaud G, Füst G. Two parallel routes of the complement-mediated antibody-dependent enhancement of HIV-1 infection. AIDS, 1997; 11:949-58.
• Thieblemont N, Delibrias C, Fischer E, Weiss L, Kazatchkine MD, Haeffner-Cavaillon N. Comple-ment enhancement of HIV infection is mediated by complement recptors. Immunopharmacolgy, 1993;25:87-93.
• Spear GT, Takefman DM, Sullivan BL, Landay AL, Zolla-Pazner S. Complement activation by human monoclonal antibodies to human immuno-deficiency virus. J Virol, 1993;67:53-9.
• Lian YC. [Estudo do sistema complemento nas crianças infectadas por vírus de imunodeficiência humana], Dissertação de Mestrado, Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo, 1998, p 173.
• Haurum JS, Thiel S, Jones IM, Fischer PB, Laur-sen SB, Jensenius JC. Complement activation upon binding of mannan-binding protein to HIV envelope glycoproteins. AIDS, 1993;7:1307-13.
• Stoiber H, Clivio A, Dierich MP. Role of comple-ment in HIV infection. Annu Rev Immunol, 1997; 15:649-74.
• Saifuddin M, Ghassemi M, Patki C, Parker CJ, Spear GT. Host cell components affect the sensi-tivity of HIV type 1 to complement-medeiated virolysis. AIDS Res Hum Retroviruses, 1994; 10:829-37.
• Perricone R, Fontana L, De Carolis C, Carini C, Sirianni MC, Aiuti F. Evidence for activation of complement in patients with AIDS related com-plex (ARC) and /or lymphoadenopathy syndrome (LAS). Clin Exp Immunol, 1987;70:500-7.
• Senaldi G, Peakman M, McManus T, Davies ET, Tee DEH, Vergani D. Activation of the comple-ment system in human immunodeficiency virus infection: relevance of the classical pathway to pathogenesis and disease severity. J Infect Dis, 1990;62:1227-32.
• Füst G, Ujhelyi E, Hidvégi T, Páloezi K, Mihalik R, Hollaán S, Nagy K, Kirschfink M. The com-plement system in HIV disease. Immunol Invest,. 1991;20:231-241.
• Nielsen sl, andersen pl, koch c, jensenius jc, thiel s. the level of the serum opsonin, mannan-binding protein in HIV-1 antibody-positive pati-ents. Clin. Exp. Immunol., 1995;100:219-222.
• Senaldi G, Davies ET, Mahaligam M, Pozniak J, Lu A, Peakman M, Reid KBM, Vergani D. Cir-culating levels of mannose binding protein in hu-man immunodeficiency virus infection. J Infect, 1995;31:145-8.