TC IIa – Imunologia

Sebenta

IMUNODEPRIMIDOS

Baseada no Abbas

Autores: Catarina Jacinto Correia Filipa Pereira Helena Couto Inês Pacheco Nunes Joana Miranda João Pedro Apolinário João Pedro Soares João Pedro Sousa

Manuel Matos Margarida Nunes Mariana Gabriel Marta Bento Rui Carvalho Tatiana Oksentyuk Teresa Perico Pina

Revisão & Correcção: Mónica Santos

Realizada a Janeiro de 2012

1

PREFÁCIO Imunologia - Uma doença com imunidade adquirida

Caros colegas,

Existe uma multiplicidade de sítios para estudar Imunologia e sabemos que,

devido ao seu imenso valor relativo no exame de Módulo II a), há a tendência para a

deixar ficar para trás. Tentámos, por isso, compilar a informação de vários sítios num

só local.

A nossa ideia não era que esta sebenta fosse uma “tradução” do Abbas, mas

mais um resumo que aborde a matéria da disciplina de forma concisa. Juntámos então

os temas das aulas teóricas, os temas principais descritos no livro aconselhado, e

também do Arosa, e criámos um índice que nos parece ser o mais indicado. Para uma

mais fácil navegação, irão notar que no início de cada tema têm o título

correspondente à respectiva aula teórica, a data em que foi leccionada e ainda os

recursos que foram usados para aprofundar esse tema.

Esperamos que a sebenta dê para desenrascar na época de exames; porém,

se desejarem aprofundar mais os temas, deverão recorrer aos livros aconselhados.

ATENÇÃO: a última aula que será leccionada, a 26 de Janeiro de 2012, com o título

“Imunologia Avançada”, não consta na sebenta porque, para já, ainda não foi dada, e

depois, não fazemos ideia do que isso é… (de qualquer maneira, no moodle diz que

esta é facultativa)

Agradecemos ainda à Mónica Santos, que teve a paciência de ler e rever a

sebenta antes da sua publicação.

Estamos ainda à vossa disposição caso queiram fazer algum reparo,

encontrem algum erro/qualquer coisa que queiram ver esclarecida. Contactem-nos

pelo e-mail da nossa comissão de curso (comissaodecurso1016@aefml.com).

Com os votos de que o ano de 2012 seja bem aproveitado (fiesta!),

Os autores

2

Índice

T1: Introdução à Imunologia .......................................................................... 3

T2: Imunidade Inata ........................................................................................... 5

T3 I: Inflamação – Resposta Inflamatória ............................................... 10

T3 II: Inflamação – Migração Leucócitos para os Tecidos ................ 22

T4: Homeostasia e Clonalidade ................................................................... 28

TP4: Introdução/Diferenciação e Activação Linfocitária ................. 34

T5: Activação de Linfócitos T ....................................................................... 51

T6 I: Imunidade Humoral – Activação de Linfócitos B e Produção

de Anticorpos ...................................................................................................... 57

T6 II: Imunidade Humoral – Mecanismos Efectores da Imunidade

Humoral ................................................................................................................ 75

T7: Imunidade Celular – Mecanismos Efectores da Imunidade

Mediada por Células ......................................................................................... 97

T8: Apresentação de Antigénios pelo MHC ......................................... 112

T9: Imunodeficiências Primárias ............................................................. 124

T10: Tolerância ............................................................................................... 131

*Hipersensibilidade ...................................................................................... 141

T11: Memória imunológica, adjuvantes e vacinas ............................ 162

T12: Imunodeficiências secundárias-HIV/SIDA ................................ 169

Nota: TPs 2,3,5 e 6 abordadas nas aulas teóricas correspondentes.

3

INTRODUÇÃO À IMUNOLOGIA

Historicamente, imunidade significava protecção contra a doença, mais

especificamente, doença infecciosa. As células e moléculas responsáveis por essa

imunidade constituem o sistema imunitário, e a sua acção colectiva e coordenada

em resposta à introdução de substâncias exógenas é denominada de resposta

imunitária.

A função fisiológica do sistema imunitário é a defesa contra microrganismos

infecciosos. No entanto, até substâncias exógenas não-infecciosas podem

desencadear resposta imunitária.

E ainda, mecanismos que têm como finalidade a protecção do organismo face a

ameaças externas, também são capazes de provocar dano ao nível dos tecidos e, até

mesmo, doença.

Em certas situações, até moléculas do próprio podem desencadear respostas

imunitárias (assim chamadas de respostas auto-imunes).

Assim, uma melhor definição de resposta imunitária:

Imunologia é o estudo das respostas imunitárias no seu sentido mais abrangente e

dos eventos celulares e moleculares que ocorrem quando, e após, um organismo

contactar com microrganismos ou macromoléculas estranhas.

“Reacção contra componentes de microrganismos, assim como macromoléculas,

como proteínas e polissacáridos, e pequenos químicos que são reconhecidos como

estranhos, independentemente das suas consequências fisiológicas ou

patológicas.”

T1: Introdução à Imunologia

Data teórica de 3 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 1

Capítulos do Arosa

Slides aulas: sim

Elaborado por: Inês Pacheco

4

• Grande especificidade entre uma enorme variedade moléculas. Especificidade

• Resposta imune aumenta em magnitude e eficácia a cada exposição a um determinado agente

Memória

• Capacidade de distinguir entre diferentes moléculas por muito parecidas que sejam. Habilidade de distinguir as moléculas do próprio organismo dasquelas que lhe são estranhas.

Capacidade de distingir o self do

non-self

• Sistema imunitário responde a uma grande variedade de antigénios. Diversidade

• Aumenta o número de linfócitos especificos para acompanhar o possível aumento da quantidade de antigénio.

Expansão clonal

• Gera respostas optimizadas de acordo com o tipo de ameaça. Especialização

• Permite ao sistema imunitário restituir-se após uma resposta para que facilmente se encontre pronto a responder a uma outra ameaça de antigénios.

Promoção da Homeostasia

IMUNIDADE INATA E ADAPTATIVA

A imunidade inata proporciona uma primeira linha de defesa contra agentes

patogénicos. Consiste num conjunto de mecanismos celulares e bioquímicos que se

encontram presentes antes da infecção e proporcionam uma resposta rápida e pouco

específica à infecção. Estes reagem principalmente aos microrganismos e células

danificadas, actuando da mesma forma praticamente independentemente da natureza

da infecção.

Em contraste à imunidade inata, existem outro tipo de respostas imunes que são

estimuladas pela exposição a agentes infecciosos, aumentando em magnitude e

eficácia a cada exposição sucessiva. Porque esta forma de imunidade se desenvolve

em resposta à infecção e se adapta à mesma, é denominada de imunidade adaptativa.

As característica que definem esta forma de imunidade:

5

(O tema da imunidade adquirida será, entre outros, abordado ao longo desta sebenta)

IMUNIDADE INATA

IMUNIDADE INATA (NÃO-ESPECÍFICA) – CARACTERÍSTICAS:

Primeira linha de defesa do organismo face à invasão por

microorganismos estranhos. Consiste num conjunto de mecanismos de

defesa, celulares e bioquímicos, pré-existentes à infecção, que desencadeiam

uma resposta rápida no sentido de prevenir, controlar e minimizar a infecção.

Resposta sem grande especificidade.

Não possui memória imunológica.

Componentes de defesa inata reagem de modo diferente consoante a

infecção. A Imunidade Inata contra micróbios estimula a resposta imunitária

adaptativa (imunidade adquirida), optimizando-a contra diferentes tipos de

micróbios.

Reconhece produtos de células mortas ou danificadas, trata de eliminá-

las e iniciar um processo de reparação dos tecidos afectados. Reconhece

substâncias intrínsecas que não se deviam encontrar em tecidos saudáveis,

como cristais intracelulares.

COMPONENTES:

1- BARREIRAS ANATÓMICAS E

FISIOLÓGICAS:

Pele e mucosas:

o Epiderme: várias camadas de

células epiteliais, sendo a

mais externa constituída por

células mortas e por uma

cama impermeabilizante, a

T2: Imunidade Inata

Data teórica de 4 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 4

Capítulos do Arosa

Slides aulas: sim

Elaborado por: Inês Pacheco

6

queratina.

o Derme: com vasos sanguíneos, glândulas sudoríparas e folículos pilosos.

Estes contêm glândulas sebáceas, que produzem sebum. O sebum tem

ácidos lácticos e ácidos gordos que mantêm o pH da pele ácido (3-5),

inibindo o crescimento de microrganismos.

o Mucosas: organismos de defesa aguda inata que impedem a entrada de

microrganismos nas mucosas: saliva, lágrimas e secreções mucosas.

Possuem substâncias anti-bacterianas e anti-virais.

Movimentos intestinais

Oscilação dos cílios bronco-pulmonares

Tosse e espirros

2- BARREIRAS QUÍMICAS:

Lisozimas (secreções oro-naso-faríngicas e lágrimas):

o Enzimas hidrolíticas presentes nas secreções mucosas e nas lágrimas, capazes de clivar o peptidoglicano.

Enzimas digestivas e pH baixo (sistema digestivo)

Defensinas (péptidos anti-microbianos)

Flora comensal Ex: E. coli (colicinas - proteínas antibacterianas)

o Organismos não patogénicos que competem com os patogénicos

por superfícies de aderência e alimento.

3- CÉLULAS FAGOCITÁRIAS (NEUTRÓFILOS, MACRÓFAGOS), DENTRÍTICAS

E NATURAL KILLER (NK)

4- VASOS SANGUÍNEOS (VASODILATAÇÃO/VASOCONSTRIÇÃO)

5- PROTEÍNAS:

Citoquinas (regulam e coordenam actividades das células da imunidade

inata):

o Grupo de proteínas serosas que circulam em estado inactivo.

Quando activas, destroem as membranas dos organismos

patogénicos.

Interferon:

o Grupo proteico produzido por células infectadas por vírus. Liga-

se a células vizinhas e despoleta um estado geral anti-vírico.

Sistema Complemento

Proteina C-Reactiva

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CÉLULAS FAGOCITÁRIAS (MACRÓFAGOS E NEUTRÓFILOS)

Células com funções fagocitárias especializadas, primeira linha de defesa

contra microorganismos que invadem barreiras epiteliais.

Têm como função interiorizar (fagocitar) microrganismos e eliminá-los.

Produzem citoquinas que promovem a resposta inflamatória.

Intensificam a função anti-microbial de células no local da infecção.

Outras células conseguem, na sua maioria, realizar outras formas de endocitose,

como a endocitose mediada por receptores ou pinocitose.

RECONHECIMENTO DE AGENTES PATOGÉNICOS

Célula Fagocítica Microorganismos Células Danificadas

PRR (Pattern Recognition Receptors)

Receptores para reconhecimento de padrões

Cada receptor reconhece uma

classe de PAMPs comum a vários microrganismos

PAMPs ou MAMPs (Pathogen-Associated Molecular

Patterns) (Microbe-Associated Molecular

Patterns)

Padrões moleculares associados a patogénese

Classes de moléculas expressas por agentes

patogénicos

DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns)

Padrões moleculares

associados a dano celular

Moléculas expressas por células danificadas ou a

morrer. (não são expressas por células em apoptose)

P

A

M

P

s

o

u

P

A

M

P

s

o

u

M

A

8

dsRNA na célula

infectada

Produção de interferão tipo I (IFN)

Morte das células

infectadas

(citotoxicidade)

Activação de células

NK - “Natural Killer”

RESPOSTA INATA A INFECÇÕES VIRAIS

SISTEMA COMPLEMENTO

Grupo de proteínas serosas que circulam em estado inactivo. Quando activas,

destroem as membranas dos organismos patogénicos e promovem a fagocitose.

9

Várias dessas proteínas plasmáticas são activadas em cascata no sentido de

opsonizar* microrganismos, recrutar fagócitos para o local de infecção e, em alguns

casos, eliminar os próprios microorganismos.

Inclui cascatas proteolíticas de activação:

PATHWAY

Classical Alternative Lectin “Clássico”, porque foi descoberto primeiro. Proteína plasmática C1q detecta anticorpos ligados à superfície do agente patogénico e liga-se à porção Fc dos anticorpos activando duas protéases, C1r e C1s que iniciam a cascata proteolítica que activa o sistema complemento. Como os anticorpos naturais IgM são eficientes na ligação à C1q, o “classical pathway” também participa na imunidade inata.

Activado quando C3 reconhece estruturas associadas a micróbios. C3 encontra-se em baixos níveis séricos pois liga-se facilmente às superfícies celulares, sendo inibida por moléculas reguladoras presentes nas células próprias dos mamíferos. Como os micróbios não possuem estas moléculas, a activação espontânea de C3 é amplificada nessas células.

Desencadeado pela proteína plasmática mannose-binding Lectin (MBL) que, como o nome indica, reconhece resíduos terminais de manose em glicoproteínas e glicolípidos de micróbios e liga-se a eles. MASP1 e MASP2 são activadas com funções semelhantes à C1r e C1s associam-se à MBL e desencadeiam cascatas proteolíticas semelhantes ao “classical pathway”.

O reconhecimento de micróbios por algum dos três pathways resulta num

recrutamento sequencial e activação de proteínas complemento em complexos de

protéases.

(ver Teórica 6 - Imunidade Humoral – Mecanismos Efectores da Imunidade

Humoral)

*Opsonização é o processo que facilita a acção do sistema imunológico por fixar

opsoninas ou fragmentos do complemento na superfície bacteriana, permitindo a

fagocitose.

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RESPOSTA INFLAMATÓRIA Inflamação: Processo de que o organismo dispõe para localizar, neutralizar ou

eliminar um agente agressor (viral, bacteriano, outro); i.e., é o afluxo de leucócitos,

proteínas e moléculas do plasma sanguíneo ao foco inflamatório,

desencadeando-se os mecanismos reaccionais que caracterizam este processo.

T3 I: Inflamação – Resposta Inflamatória

Data teórica de 4 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 4 (a partir pág. 74)

Capítulos Arosa: 3 (a partir pág. 56)

Slides aulas: sim

Elaborado por: Catarina Jacinto Correia

Citocinas pró-inflamatórias

Calor Rubor Edema

Dor

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REACÇÃO INFLAMATÓRIA

Neutrófilos Monócitos

Recrutados em 1º lugar Recrutados depois dos neutrófilos

Permanecem - tempo nos tecidos Permanecem + tempo nos tecidos

DIFERENCIAÇÃO EM MACRÓFAGOS

Não voltam à circulação/são eliminados Podem voltar a circular – novas funções

Claro que todo este processo de recrutamento precisa de mediadores e de outros

intervenientes. Há, então, algumas proteínas plasmáticas que são especialmente

importantes:

Proteínas do Complemento

Anticorpos

Reagentes de Fase Aguda

Para além disso, a passagem para o local da inflamação depende de mudanças

reversíveis nos vasos sanguíneos do tecido lesado ou infectado, induzidas por

citocinas:

- ↑ fluxo sanguíneo (devido à dilatação arteriolar)

- ↑ adesão leucocitária ao endotélio de revestimento dos vasos

- ↑ permeabilidade dos capilares e vénulas a proteínas plasmáticas e fluidos

É, assim, essencial ao desenvolvimento do processo inflamatório o fenómeno da

vasodilatação que constitui, por assim dizer, o primum movens da inflamação.

Esta vasodilatação é sobretudo desencadeada por aminas vasoactivas, histamina e

5-hidroxitriptamina (serotonina), libertadas pela desgranulação dos basófilos e

mastócitos tecidulares e plaquetas. A histamina, cujo efeito é dominante, tem um

importante efeito vasodilatador, pois promove a contracção das fibras musculares lisas

de alguns esfíncteres capilares e venulares, o que favorece o aumento da

permeabilidade vascular e a passagem de plasma para o espaço extravascular.

Este processo de activação celular, desencadeado por alguns fragmentos do

complemento, e a génese de algumas citocinas levam à libertação de outros

importantes mediadores da inflamação, de acção mais lenta e sustentada, sobretudo

devido à activação do ácido araquidónico das membranas celulares.

Activação Ácido Araquidónico Formação Leucotrienos e Prostaglandinas

↑ efeito Histamina

Efeitos Contracção M. Liso

& Vasodilatação

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Estes mediadores da inflamação, juntamente com outros sistemas de enzimas

plasmáticos, consolidam o processo inflamatório que tende a localizar, limitar e

neutralizar o agente agressor. Referimo-nos aos sistemas de coagulação,

fibrinolítico e das cininas e, claro, ao sistema do complemento cujo papel é

fundamental – de facto, o sistema do complemento é essencial aos mecanismos de

imunidade inata mas também coopera nos mecanismos celulares e humorais que

levam à formação de anticorpos, actuando como um elo de ligação fundamental

entre o processo inflamatório inicial e os mecanismos imunológicos adaptativos

(iremos abordar esta temática mais à frente).

MIGRAÇÃO CELULAR

De um modo geral a migração celular processa-se em quatro tempos:

Fixação das células circulantes ao endotélio vascular e rolamento sobre este;

Activação;

Adesão mais firme às células endoteliais;

Travessia desse endotélio, atraídas para o foco inflamatório sob o efeito dos

estímulos quimiotácticos ali gerados.

Os padrões de migração celular são complexos: dependem não só da variabilidade

das suas moléculas de superfície como da natureza e da densidade das moléculas

expressas pelas células endoteliais. Assim, por exemplo, as células endoteliais das

chamadas vénulas de endotélio alto (presentes em órgãos linfóides secundários) são

muito diferentes das células endoteliais encontradas em tecidos não linfóides. Ou seja,

com este exemplo pretende-se demonstrar que a expressão de novas moléculas de

adesão, ou o aumento da sua densidade, nas células endoteliais, sob influência

de citocinas produzidas no foco inflamatório é, assim, um fenómeno que

acompanha o processo inflamatório no geral.

Para além da migração celular, participam activa e decisivamente no processo

inflamatório as moléculas que chegam ao foco da inflamação por transudação do

plasma – processo determinado, sobretudo, pelo aumento de permeabilidade

vascular. É, assim, possível a grandes moléculas, como anticorpos, componentes do

complemento e moléculas de outros sistemas enzimáticos do plasma afluírem ao foco

inflamatório. Assim, geram-se factores quimiotácticos com várias origens, citocinas e

quimiocinas.

Por sua vez, as células que intervêm no processo inflamatório produzem citocinas cujo

papel é particularmente importante na sinalização e interacção celular.

Citocinas – Mediadores celulares pequenos, inicialmente derivados de células

residentes nos tecidos (macrófagos, mastócitos e células endoteliais) em resposta a

um estímulo PAMP ou DAMP. À medida que o processo inflamatório se desenvolve,

as citocinas poderão derivar das proteínas do complemento ou dos leucócitos que

migraram para os tecidos.

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CITOCINAS DA IMUNIDADE INATA

Citocina Origem Alvos e Efeitos celulares

TNF* (tumor necrosis

factor) Macrófagos, Linf. T

Céls Endoteliais: activação – inflamação, coagulação Neutrófilos: activação Hipotálamo febre Fígado: síntese de proteínas de fase aguda Músculo e Adipócitos: catabolismo ( caquexia) Outros tipos celulares: apoptose!

IL-1* Macrófagos, Células Endoteliais, algumas

células epiteliais

Céls.Endoteliais: activação – inflamação, coagulação Hipotálamo febre Fígado: síntese de proteínas de fase aguda

Quimiocinas Macrófagos, Células Endoteliais, Linf. T,

Fibroblastos, Plaquetas

Leucócitos: quimiotaxia, activação, migração p/ tecidos

IL-12 Macrófagos, Células

Dendríticas

Linf. T: diferenciação TH1 Linf. T e NK: síntese IFN-γ, ↑actividade citotóxica

Interferões Tipo I: IFN-α IFN-β

IFN-α: Macrófagos IFN-β: Fibroblastos

Todas as células: estado antiviral, ↑expressão MHC I Linf. NK: activação

IL-10 Macrófagos, Linf. T Macrófagos e Céls. Dedríticas: inibição produção IL-12, expressão de co-estimuladores e MHC II

IL-6* Macrófagos, Células Endoteliais, Linf. T

Fígado: síntese de proteínas de fase-aguda Linf. B: proliferação de células produtoras de anticorpos

IL-15 Macrófagos, outros Linf. NK: proliferação Linf. T: proliferação (células de memória CD8+)

IL-18 Macrófagos Linf. T e NK: síntese IFN-γ

IL-23 Macrófagos e Células

Dendríticas Linf. T: manutenção dos linfócitos produtores de IL-17

IL-27 Macrófagos e Células

Dendríticas

Linf. T: diferenciação TH1, inibição células TH1 Linf. NK: síntese IFN-γ

*Major Proinflammatory Cytokines (citocinas principais do processo inflamatório)

CITOCINAS PRINCIPAIS DO PROCESSO INFLAMATÓRIO: TNF, IL-1 E IL-6

A secreção de citocinas pelas células dos tecidos afectados é crucial para a resposta

inflamatória aguda. As citocinas mais importantes neste processo são, então, a TNF, a

IL-1 e a IL-6 que provêm, sobretudo, de macrófagos e mastócitos.

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CARACTERÍSTICAS DESTAS CITOCINAS

TNF – é um mediador da resposta inflamatória aguda devido a infecções

microbianas, sobretudo bacterianas. Pode ser,

também, denominado TNF-α para se distinguir da

linfotoxina ou TNF-β, com a qual está intimamente

relacionada. Os receptores para TNF encontram-

se presentes na maioria dos tipos celulares e são

membros de uma grande família de proteínas

chamada TNF receptor superfamily; a maioria

destes receptores está envolvida na resposta

imunitária e inflamatória. A produção de TNF pelos

macrófagos é estimulada por PAMPs e DAMPs;

TLRs, NLRs e RLRs podem também induzir

expressão do gene que codifica o TNF. Assim,

muitos e diferentes produtos microbianos podem induzir a produção de TNF – grande

quantidade desta citocina pode ser produzida durante infecções por bactérias gram-

positivas e gram-negativas, que libertam TLR-ligandos e ácido lipoteóico das suas

paredes celulares. O TNF é ainda um dos principais mediadores do choque séptico.

Mas, como funciona a acção do TNF e dos seus receptores?

Citocinas que se ligam a algum receptor da família dos TNF-receptors provocam,

como resposta, o recrutamento de proteínas denominadas TRAFs (TNF receptor-

associated factors) que vão activar factores de transcrição. Contudo, caso as

citocinas se liguem a outros membros da família, como os TNF-RI, irão desencadear o

recrutamento de uma proteína adaptadora que por sua vez activará caspases

desencadeando a apoptose celular.

Assim, conclui-se que diferentes membros da família de receptores TNF podem induzir

expressão génica, morte celular ou ambas as coisas, tendo assim funções e

importâncias diferentes.

IL-1 – é um mediador da resposta inflamatória aguda e muitas das suas acções

são semelhantes à do TNF. A maior fonte celular de IL-1 são os fagócitos

mononucleares. Contudo, e ao invés do TNF, a IL-1 é também produzida por muitos

outros tipos celulares (ver tabela das citocinas). Existem duas formas de IL-1: a IL-1α

e a IL-1β que, apesar de as suas semelhanças moleculares serem inferiores a 30%,

se ligam aos mesmos receptores celulares de superfície e têm a mesma actividade

biológica. A forma activa que é mais secretada é a IL-1β. A produção de IL-1 requer,

normalmente, dois sinais distintos: um que activa a transcrição génica e produção de

percursor para o polipéptido pró-IL-1β; outro que que activa o inflammassome para

que este clive o percursor que activará a proteína madura para o IL-1β. A IL-1 é

libertada por uma via não clássica porque, contrariamente à maioria das proteínas,

nem a IL-1α nem a IL-1β possuem sequências-alvo de sinalização hidrofóbica para

identificar a nascente do polipéptido e permitir o seu transporte para a membrana do

RE.

Assim, uma das possibilidades sugeridas para “contornar” este problema de libertação

da IL-1 é a de que esta será, então, maioritariamente libertada quando ocorre

15

morte celular das células infectadas ou de macrófagos activados. Algumas

bactérias patogénicas induzem tanto o processamento de IL-α e IL-β mediado pelos

inflammassomes nos macrófagos, como a morte celular caspase-1 dependente que

leva à libertação de citocinas inflamatórias. O TNF pode, também, estimular fagócitos

e outros tipos celulares para produzirem IL-1.

A IL-1 medeia os seus efeitos biológicos através do receptor IL-1 tipo I, um receptor

de membrana que é expressado em diversos tipos celulares. Este receptor é uma

proteína membrana que contém um domínio Ig de ligação extracelular e um domínio

de sinalização do receptor Toll/IL-1 (TIR) na região citoplasmática. Os eventos de

sinalização que ocorrem quando IL-1 se liga ao receptor IL-1 tipo I são

semelhantes aos desencadeados pelos TLRs e resultam na activação de

factores de transcrição (NF-κB e AP-1).

IL-6 – é outra citocina importante na resposta inflamatória aguda que tem efeitos

a nível local e a nível sistémico. Inclui, como efeitos, a síntese de inúmeros

mediadores inflamatórios no fígado, a estimulação da produção de neutrófilos na

medula óssea e a diferenciação de linfócitos TH que produzem IL-17. A IL-6 é

sintetizada por fagócitos mononucleares, células endoteliais vasculares, fibroblastos e

outras células em resposta a PAMPs, à IL-1 e ao TNF.

O receptor para a IL-6 consiste basicamente numa cadeia polipeptídica com um

ligando para a citocina e numa sub-unidade de transdução de sinal. O receptor para a

IL-6 impulsiona uma via de sinalização que activa o factor de transcrição STAT3.

PAPEL DESTAS CITOCINAS NA INFLAMAÇÃO

RECRUTAMENTO DE LEUCÓCITOS PARA O LOCAL DA INFECÇÃO

O recrutamento de um grande número de neutrófilos, seguido de monócitos, da

circulação para os tecidos ocorre tipicamente como parte da resposta inflamatória

aguda a infecções ou lesões teciduais. O TNF, a IL-1, a IL-6 e as quimiocinas (que são

libertadas no local da infecção) têm variados efeitos nas células endoteliais

vasculares, nos leucócitos e na medula óssea que, juntos, aumentam a disponibilidade

de células que combatem infecções e reparam tecidos.

Tanto o TNF como a IL-1 induzem as células endoteliais das vénulas pós-

capilares a expressar E-selectin e a aumentar a sua expressão de ICAM-1 e

VCAM-1, ligandos para integrinas leucocitárias. Estas mudanças na adesão

endotelial resultam da activação de factores de transcrição pelo TNF e pela IL-1,

levando à transcrição génica de uma nova molécula de adesão. A expressão de P-

selectin também é induzida nas células endoteliais em grande parte devido ao efeito

da histamina e da trombina que estimulam a rápida mobilização da P-selectin

armazenada nos grânulos das células.

TNF e IL-1 estimulam, ainda, diversos tipos celulares para que estes secretem

quimiocinas como as CXCL1 e CCL2 que se ligam a receptores nos neutrófilos e

16

monócitos, respectivamente, e aumentam a afinidade das integrinas

leucocitárias aos seus ligandos estimulando, então, o movimento direccional

dos leucócitos. O aumento da expressão de selectina, integrina e quimiocinas leva a

um aumento da adesão dos neutrófilos e monócitos às células endoteliais e promove a

sua transmigração através das paredes dos vasos.

A acção do TNF no endotélio e nos leucócitos é essencial para a resposta

inflamatória local aos agentes microbianos. Se uma quantidade inadequada de

TNF estiver presente (ex. pacientes tratados com bloqueadores dos TNF ou em

ratinhos com knockout do gene para o TNF) uma das consequências será uma falha

no processo inflamatório e na contenção de infecções.

Para além disto, TNF, IL-1 e IL-6 podem ainda entrar na medula óssea e estimular a

produção de neutrófilos e, assim, aumentar o suprimento celular que pode ser

recrutado para combater infecções.

FAGOCITOSE E MORTE MICROBIANA ATRAVÉS DE CÉLULAS FAGOCÍTICAS

ACTIVADAS

Neutrófilos e Macrófagos que são recrutados para os locais de infecção ingerem

micróbios em vesículas através de um processo denominado fagocitose. Estas

duas linhagens celulares expressam receptores que especificamente

reconhecem os microrganismos estranhos e se ligam a eles (primeiro passo da

fagocitose – ligação aos receptores).

Os receptores existentes nas membranas destas células podem ser:

PRRs (inclui lectinas do tipo-C e scavenger receptors)

Receptores de alta afinidade para opsoninas, inclundo anticorpos, proteínas

do complemento e lectinas plasmáticas. Estes receptores são cruciais para a

fagocitose de diferentes microrganismos que estão revestidos por opsoninas.

Um dos mecanismos mais eficientes para opsonizar microrganismos é revesti-

los com anticorpos.

A partir do momento em que um microrganismo ou uma partícula se liga aos

receptores dos fagócitos, a membrana plasmática na região do receptor começa a

redistribuir-se e estende-se até formar uma projecção à volta do

microrganismo/partícula, formando de seguida uma vesícula intracelular. Esta

vesícula, denominada fagossoma, contém a partícula estranha e separa-se da

membrana plasmática.

Os receptores celulares de superfície, para além de permitirem a fagocitose, permitem

também a activação de um processo de sinalização que estimula a actividade anti-

microbiana dos fagócitos. O material fagocitado é destruído ao mesmo tempo que se

formam péptidos através das proteínas dos micróbios que são apresentadas aos

linfócitos T para se iniciar a resposta imunitária adaptativa.

17

Macrófagos e neutrófilos activados matam os microrganismos fagocitados

através da acção microbiana de moléculas presentes nos fagolisossomas.

Diversos receptores que reconhecem estes microrganismos (incluindo TLRs,

receptores acoplados a proteína-G, anticorpo Fc, receptores C3 do complemento e

receptores para citocinas) funcionam de forma a activar os fagócitos para que estes

destruam o “invasor”. A fusão dos vacúolos fagocíticos (fagossomas) com os

lisossomas resulta na formação de fagolisossomas onde a maioria dos mecanismos

microbicidas estão concentrados. Existem três tipos essenciais de mecanismos com

acção microbicida:

Reactive Oxygen Species (“espécies de oxigénio reactivas”) – macrófagos e

neutrófilos activados convertem oxigénio molecular em espécies de oxigénio

altamente reactivas (ROS) que são agentes oxidantes altamente reagentes que

destroem microrganismos. O processo através do qual estas espécies de

oxigénio são produzidas é denominado respiratory burst dado que ocorre

durante a respiração celular (quando o oxigénio é consumido). A geração de

ROS tóxico, comummente vista como a principal função da phagocyte

oxidase (enzima “oxidase-fagocitária”) não é, contudo a única função; esta

enzima é ainda responsável pela manutenção das condições dentro dos

vacúolos fagocíticos necessárias à actividade das enzimas proteolíticas. A

oxidase cria, assim, um gradiente electroquímico através da membrana do

vacúolo cujo resultado é o aumento do pH e da osmolaridade dentro do próprio

vacúolo, mudanças necessárias à actividade de elastase e da catepsina G.

1. Óxido Nítrico – os macrófagos também produzem muitas espécies reactivas

de nitrogénio, maioritariamente óxido nítrico, através da acção de uma enzima

chamada inducible nitric oxide synthase (iNOS), que é uma enzima

citosólica que está ausente nos macrófagos em repouso mas que pode ser

18

induzida em resposta a produtos microbianos que activam TLRs. Basicamente,

a iNOS cataliza a conversão de arginina em citrulina, libertando óxido nítrico

em forma de gás livre. No fagossoma, o NO pode ser combinado com

peróxido de hidrogénio ou superóxido e produzir, assim, peroxonitratos

altamente reactivos que levam à destruição dos microrganismos.

Enzimas Proteolíticas –

macrófagos e neutrófilos

activados produzem diversas

enzimas proteolíticas que

funcionam para destruir

microrganismos. Uma das

enzimas mais importantes

nos neutrófilos é a elastase

que mata diversos tipos de

bactérias; outra enzima

importante é a catepsina G.

Quando os neutrófilos e os macrófagos são activados de forma extrema, estes

mecanismos podem causar lesões no hospedeiro saudável através da libertação

das enzimas lisossomais, ROS e óxido nítrico. Os produtos microbicidas destas

células não distinguem entre tecidos do próprio organismo e tecidos “estranhos”.

Como resultado, quando estes produtos entram no ambiente extracelular podem

causar lesões teciduais graves nos tecidos do próprio hospedeiro.

OUTRAS FUNÇÕES DOS MACRÓFAGOS ACTIVADOS

Para além de matarem o material fagocitado, os macrófagos são ainda importantes

para outras funções de defesa do organismo contra infecções.

Estas funções são sobretudo mediadas pelas citocinas que eles produzem que, em

conjunto com as quimiocinas, melhoram a resposta inflamatória contra micróbios e

permitem um maior nº de leucócitos e proteínas plasmáticas no local de infecção.

Os macrófagos activados também produzem factores de crescimento para os

fibroblastos e células endoteliais, participando assim na remodelação dos

tecidos após infecções e lesões.

19

CONSEQUÊNCIAS SISTÉMICAS E PATOLÓGICAS DA RESPOSTA

INFLAMATÓRIA AGUDA

TNF, IL-1 e IL-6 produzidos durante a resposta imunitária inata a uma infecção

ou lesão de tecidos têm efeitos sistémicos que contribuem para a defesa do

hospedeiro e são responsáveis por muitos dos sinais de infecção e inflamação.

Podem ter efeitos positivos que ajudam no combate da selecção ou efeitos

patológicos.

TNF, IL-1 e IL-6 actuam no hipotálamo para induzir um aumento na

temperatura corporal – febre. Estas citocinas são, por isso, denominadas de

pirogénios endógenos. A produção de febre em resposta ao TNF, IL-1 e IL-6

é mediada pelo aumento da síntese de prostaglandinas por células

hipotalâmicas citocino-estimuladas. A febre traz vantagens que não são ainda

bem compreendidas mas pensa-se que estão relacionadas com uma melhoria

nas funções metabólicas das células imunitárias e talvez na criação de

condições menos favoráveis para os microrganismos. Pode, contudo, ser

também considerado um efeito patológico caso atinja valores que desregulem

o organismo a tal ponto que ponha em risco de vida o hospedeiro. IL-1, TNF e IL-6 induzem a expressão de reagentes de fase-aguda, incluindo

CRP, SAP e fibrinogénio, pelos hepatócitos e a sua libertação para a corrente

sanguínea. CRP e SAP têm papéis protectores nas infecções e o fibrinogénio

contribui para a homeostase e reparação tecidual.

Em caso de infecções severas, o TNF pode ser produzido em grandes

quantidades e causar anormalidades sistémicas e patológicas. Se o estímulo para

20

a produção de citocinas for suficientemente forte, a quantidade de TNF produzida

pode ser tão excessiva que ao ser posta em circulação na corrente sanguínea irá

actuar em locais distantes como hormona endócrina. As suas principais acções

sistémicas são:

Inibição da contractilidade do miocárdio e do tónus do M. liso, resultando numa

demarcada diminuição da PA, ou até mesmo em choque;

Causa trombose intravascular, sobretudo devido à perda de propriedades

anticoagulantes normais do endotélio – TNF promove a expressão de tissue

factor, um potente activador da coagulação, e inibe a expressão de

trombomodulina um inibidor da coagulação. Estas alterações endoteliais são

exacerbadas pela activação dos neutrófilos, levando a um plugging vascular. A

abilidade do TNF de causar necrose tumoral é um resultado da trombose dos

vasos sanguíneos.

Produção prolongada de TNF causa um “desperdício” de massa muscular e

adiposa, também denominado de caquexia. Este desperdício resulta de uma

supressão do apetite induzida pelo TNF e uma supressão da síntese da

lipoproteína lípase.

Outra consequência nefasta da sobre-actuação das citocinas pode ser um

agravamento do choque séptico.

O choque séptico é uma complicação sistémica de sépsis provocada por

inúmeras bactérias e que pode ser causado por LPS libertado por bactérias

gram-negativas (choque endotóxico) ou ácido lipoteóico por gram-positivas.

Pode ser caracterizado pelo colapso vascular, coagulação intravascular

disseminada e distúrbios metabólicos e deve-se então à sinalização induzida

por LPS ou ácido lipoteóico que leva à produção de TNF e outras citocinas,

incluindo IL-12, IFN-γ e IL-1. A concentração sérica de TNF pode ser preditiva

do outcome de infecções bacterianas graves.

A inflamação aguda pode ainda causar lesões nos tecidos devido aos

mecanismos efectores que os fagócitos usam para matar os microrganismos

dado que são altamente tóxicos para os tecidos hospedeiros. As enzimas

proteolíticas e as ROS produzidas pelos fagócitos e que se acumulam nos locais das

infecções podem lesar as células do hospedeiro e degradar matriz extracelular se

estiverem em grandes quantidades, especialmente quando há uma resistência

microbiana e a infecção se prolonga continuando a estimular uma resposta imunitária

inata. De facto, muitas das manifestações patológicas associadas a infecções devem-

se às respostas inflamatórias e não aos efeitos tóxicos dos microrganismos em si.

Inflamação aguda pode ainda causar lesões teciduais que podem desencadear

doenças auto-imunes, caso em que os neutrófilos e macrófagos ficam activados

“à parte’ da estimulação do sistema imunitário pelos antigénios do próprio

organismo. Tal como na inflamação induzida por infecção, TNF, IL-1, IL-6 e IL-12

são os “indutores-chave” da doença auto-imune.

21

INFLAMAÇÃO AGUDA VS INFLAMAÇÃO CRÓNICA

Quando a reacção inflamatória não é suficiente para neutralizar ou eliminar o agente

agressor, a permanência de inflamação permite estabelecer resposta imune

adaptativa:

Resposta Humoral (com anticorpos), Resposta Celular Acção Citotóxica

Componentes da

resposta imunológica

Resposta Inata ou

Natural

Resposta Adaptativa ou

Adquirida

Ocorrência Temporal Imediata Tardia

Barreira Física e Química + -

Células Fagocíticas + +

NK/NKT + +

Linf. T - (excepto: γδ T) +

Linf. B - (excepto: B-1) +

Anticorpos - (excepto: naturais) +

Complemento + +

Citocinas + +

Especificidade Largo Espectro

(pouco específica)

Restrita

(antigénios particulares

para um dado agente

patogénico; detalhes

estruturais)

Memória Imunológica - +

Amplificação - + (clonal)

+ presente; - ausente

Inflamação Aguda Inflamação Crónica

Desenvolve-se em minutos a horas -

Imediata

Desenvolve-se após estado de

inflamação aguda quando infecção não

eliminada - Tardia

Pode manter-se durante dias Maior período de duração

Recrutamento da 1ª linha de defesa –

sobretudo neutrófilos

Envolve recrutamento e activação de

monócitos e linfócitos; ↓[neutrófilos]

Sem alterações estruturais Sofre remodelação tecidual com

angiogénese e fibrose

Reacção Imunológica Inata Reacção Imunológica Adaptativa

22

MIGRAÇÃO DOS LEUCÓCITOS PARA OS TECIDOS

MOLÉCULAS DE ADESÃO E SEUS LIGANDOS, E QUEMOQUINAS E

SEUS RECEPTORES

O recrutamento dos leucócitos do sangue para os tecidos depende da adesão destes

ao endotélio das vénulas e do seu movimento através deste ultimo e da membrana

basal subjacente para o tecido extravascular. Este processo requer vários passos,

cada um controlado por diferentes moléculas (moléculas de adesão e quemoquinas).

Embora haja diferentes tipos de leucócitos, o processo básico de migração é

semelhante. No entanto, as moléculas expressas variam de tipo para tipo, resultando

em diferentes propriedades de migração. Para que ocorra migração são necessárias

moléculas de adesão, e os respectivos ligandos, entre os leucócitos circulantes e as

células do endotélio. Estas moléculas pertencem a duas famílias: as selectinas e as

integrinas (NOTA: As quemoquinas NÃO SÃO moléculas de adesão!). A expressão

destas moléculas varia entre os tipos de leucócitos e diferentes locais nos vasos

sanguíneos.

SELECTINAS E SEUS LIGANDOS

As selectinas são moléculas de adesão presentes na membrana plasmática que

se ligam a ligandos glicídicos. Medeiam um passo inicial, de baixa afinidade

entre os leucócitos e o endotélio.

As selectinas são expressas nas células endoteliais enquanto os seus ligandos

são expressos na superfície dos leucócitos.

O endotélio expressa 2 tipos de selectinas: P-selectinas e E-selectinas.

T3 II: Inflamação – Migração Leucócitos para os Tecidos

Data teórica de 4 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 3

Capítulos do Arosa: 3.3

Slides aulas: sim Elaborado por: Teresa Perico Pina

23

A P-selectina é armazenada em grânulos citoplasmáticos e distribuída pela

superfície das células endoteliais em resposta a produtos microbianos, citocinas,

histamina (libertada pelos mastócitos) e trombina (gerada na coagulação

sanguínea).

A E-selectina é sintetizada e expressa na superfície do endotélio 1 a 2h após

detecção (e como resposta a esta) de IL-1, TNF e produtos microbianos como o

LPS.

Os ligandos para as selectinas existentes nos leucócitos são grupos glicídicos

existentes em glicoproteínas membranares dos granulócitos, monócitos e em

algumas células T efectoras e de memória previamente activadas.

A L-selectina, um caso particular, é expressa na superfície dos leucócitos mas

não nas células endoteliais. Os seus ligandos encontram-se expressos nas

vénulas de alto endotélio (high endothelial venules). São importantes no “homing”

dos linfocitos T naive nos nódulos linfáticos (imunidade adaptativa).

Os linfócitos expressão L-selectina e ligandos para as P- e E-selectinas (no cume

das suas microvilosidades, facilitando a interacção com o endotélio).

INTEGRINAS E SEUS LIGANDOS

As integrinas são proteínas heterodiméricas, existentes na membrana plasmática

dos leucócitos, constituídas por 2 cadeias polipeptídicas ligadas não

covalentemente. Medeiam a adesão dos leucócitos às células endoteliais através

de interacções específicas com os seus ligandos.

O domínio citoplasmático das integrinas interage com o citoesqueleto da célula.

As duas integrinas mais importantes nos leucócitos são a LFA-1 e a VLA-4.

A LFA-1 liga-se à ICAM-1, uma glicoproteína membranar expressa em células

endoteliais activadas por citocinas, linfócitos, células dendríticas e macrófagos,

entre outras.

A porção extracelular da ICAM-1 apresenta uma sequência homóloga e estrutura

terciária semelhante a domínios encontrados nas imunoglobulinas.

Outros dois ligandos para a LFA-1 são a ICAM-2, expressa nas células

endoteliais, e a ICAM-3, expressa nos linfócitos.

A VLA-4 liga-se à VCAM-1, expressa nas células endoteliais activadas por

citocinas de alguns tecidos. Esta interacção é importante para o recrutamento de

leucócitos para o local da inflamação.

As integrinas aumentam a afinidade para os seus ligandos como resposta a

sinais intracelulares. Esta activação é provocada pela ligação de quemoquinas

24

aos seus receptores (ou do antigénio ao receptor no caso dos linfócitos), o que

leva á alteração da conformação do domínio extracelular das integrinas para uma

conformação em que a interacção destas com os seus ligandos é mais fácil.

As quemoquinas também induzem o agrupamento das integrinas na membrana,

o que aumenta a avidez destas para os ligandos no endotélio, fortalecendo a

ligação leucócito-endotélio.

QUEMOQUINAS E SEUS RECEPTORES

Família estruturalmente homóloga às citocinas que estimula o movimento

leucocitário e regula a migração dos leucócitos do sangue para os tecidos. São

polipéptidos que contem 2 ligações bissulfito.

As duas maiores famílias são as CC e as CXC. Regra geral, as CC e seus

receptores medeiam o recrutamento de neutrófilos e linfócitos enquanto as CXC

recrutam monócitos e linfócitos.

As quemoquinas CC e CXC são produzidas por leucócitos e por outras células,

como as endoteliais, as epiteliais e os fibroblastos como resposta a estímulos

externos. A sua secreção é induzida pelo reconhecimento de micróbios (por

receptores da imunidade inata) e pela presença de IL-1 e TNF. Algumas CC são

também produzidas por células T previamente estimuladas por antigénios

(ligação do recrutamento de leucócitos na inflamação com a imunidade

adaptativa).

Os receptores de quemoquinas pertencem à superfamília das GTP-binding-

protein G-coupled-receptors. São estes receptores que iniciam a resposta

intracelular através das proteínas G triméricas associadas.

As proteínas G estimulam mudanças no citoesqueleto, que levam ao aumento da

motilidade da célula e alteração da conformação das integrinas na sua superfície,

aumentando a afinidade destas ultimas para os seus ligandos.

Os receptores de quemoquinas diminuem de quantidade na presença de

quemoquinas, o que pode ser um mecanismo de terminação do processo

inflamatório.

Diferentes combinações de receptores de quemoquinas estão presentes nos

diferentes tipos de leucócitos, o que leva a padrões de migração diferentes. São

os padrões de expressão de receptores que determina que leucócito vai

responder a cada quemoquina.

As quemoquinas têm um papel fundamental:

o São essenciais no recrutamento de leucócitos em circulação do sangue para

os tecidos. A entrada dos linfócitos nos nódulos linfáticos e a entrada de

25

linfócitos, monócitos e neutrófilos nos locais de infecção são controladas por

quemoquinas.

o As quemoquinas extravasculares estimulam o movimento dos leucócitos e a

sua migração segundo o gradiente químico de proteínas secretadas,

processo este chamado que quemocinese. Assim, os leucócitos são

direccionados para células infectadas nos tecidos ou para zonas específicas

nos órgãos linfoídes.

o As quemoquinas estão envolvidas no desenvolvimento dos órgãos linfoídes e

regulam o tráfego de linfócitos e outros leucócitos para os tecidos linfoídes

periféricos.

o As quemoquinas são essenciais para a migração de células dendríticas do

local de infecção para os nódulos linfáticos. As células dendríticas têm um

papel fundamental na ligação entre os sistemas imunes inato e adaptativo.

MIGRAÇÃO DOS LEUCÓCITOS DO SANGUE PARA OS TECIDOS

INFLAMADOS

INTERACÇÕES LEUCÓCITO-ENDOTÉLIO E EXTRAVASAÇÃO DOS

LEUCÓCITOS

As selectinas, integrinas e quemoquinas controlam em conjunto as interacções

leucócito-endotélio necessárias para a migração dos leucócitos para os tecidos

inflamados. A migração é feita por uma sequência de eventos comum à maioria

dos leucócitos:

26

1. “ROLLING”: como resposta a micróbios e/ou citocinas produzidas por

células que estiveram em contacto com os micróbios, a expressão de

selectinas na superfície do endotélio vai aumentar. Os leucócitos, que

se moveram para perto da superfície endotelial das vénulas (devido à

dilatação dos vasos e diminuição do fluxo sanguíneo nos locais em que

ocorre a resposta imunitária inata) vão se ligar, através das selectinas

no endotélio e respectivos ligandos nos leucócitos, ao endotélio. Como

esta ligação é de baixa afinidade, os leucócitos vão se ligando e

desligando sucessivamente, rolando ao longo da superfície endotelial.

2. AUMENTO DA AFINIDADE DAS INTEGRINAS: no local da infecção,

como resposta a estímulos patogénicos ou endógenos, as células vão

produzir quemoquinas. Estas vão ser transportadas para as vénulas

poscapilares e vão se ligar a proteoglicanos nas paredes destas. 1 vez

fixadas, vão se ligar aos seus receptores na membrana dos leucócitos

em “rolling”, alterando a conformação e distribuição das integrinas nas

membranas destes, o que aumenta a afinidade das integrinas para os

ligandos destas.

3. ADESÃO DOS LEUCÓCITOS AO ENDOTÉLIO MEDIADA POR

INTEGRINAS: simultaneamente com a activação das integrinas, o TNF

e a IL-1 (citocinas) vão também aumentar a expressão de ligandos para

as integrinas no endotélio (maioritariamente VCAM-1 e ICAM-1).

Estas alterações vão levar a que os leucócitos adiram firmemente ao

endotélio, com a reorganização do seu citoesqueleto, e sua dispersão

pela superfície endotelial.

4. TRANSMIGRAÇÃO DOS LEUCÓCITOS ATRAVÉS DO ENDOTÉLIO:

geralmente, os leucócitos atravessam a parede das vénulas entre

células endoteliais (migração paracelular). Para que isto aconteça, é

necessária uma quebra transitória e reversível das junções de

aderência que mantêm as células endoteliais fixas umas às outras.

Embora seja muito menos comum, já foi provado que por vezes os

leucócitos atravessam a célula endotelial em si (migração transcelular).

A especificidade existente na migração leucocitária deve-se à expressão de

diferentes combinações de moléculas de adesão e de quemoquinas em cada

tipo de leucócito.

MIGRAÇÃO DOS NEUTRÓFILOS E MONÓCITOS PARA OS LOCAIS DE

INFECÇÃO OU DANO NO TECIDO

Após a sua maturação na medula óssea, os neutrófilos e monócitos entram na

circulação sanguínea, de onde são recrutados na resposta inflamatória por um

processo semelhante ao descrito anteriormente.

27

Os neutrófilos e monócitos expressam combinações distintas de moléculas de

adesão e de receptores de quemoquinas (em diferentes locais ou diferentes

alturas), o que os leva a migrar para locais (onde está a ocorrer resposta

inflamatória) diferentes, ou para o mesmo local em alturas diferentes.

Os neutrófilos são os primeiros a ser recrutados, sendo seguidos, umas horas

mais tarde, pelos monócitos, que são recrutados continuamente.

Em alguns casos, os neutrófilos não são recrutados de todo.

Os neutrófilos e monócitos expressão receptores de quemoquinas diferentes, o

que é provavelmente o maior determinante da divergência dos seus

comportamentos no que respeita a sua migração.

PATOLOGIAS ASSOCIADAS

Existem patologias provocados por defeitos na adesão dos leucócitos às células

endoteliais. Estes defeitos devem-se a alterações no mecanismo da adesão

leucocitária. São conhecidas por Deficiências na adesão leucocitária (LAD – Leokocyte

Adhesion Deficiency) 1, 2 e 3. Estas estão descritas na teórica nº9, correspondente às

Imunodeficiências Primárias.

28

NOTA INTRODUTÓRIA:

Neste capítulo são focados os pontos essenciais sobre os temas homeostasia e

clonalidade, com base na informação contida (e dispersa por vários capítulos) no

Abbas. Para além disso, encontram-se inseridas algumas informações adicionais

(também espalhadas em diferentes capítulos) do Arosa, e, ainda, informações da aula

teórica. Estas últimas não se encontram na totalidade, visto que algumas partes da

aula incidiram sobre a parte da investigação laboratorial destes temas, que são de

difícil compreensão apenas através dos slides.

INTRODUÇÃO

Todas as respostas a antigénios, tanto humorais como mediadas por células, possuem

um conjunto de propriedades fundamentais que refletem as propriedades dos linfócitos

que medeiam essas mesmas respostas (Abbas, 2012). Nesse conjunto de

propriedades fundamentais encontram-se a Homeostasia e a Clonalidade.

HOMEOSTASIA

PERSPECTIVA HISTÓRICA

Em 1932, Walter Cannon definiu homeostasia como sendo a manutenção do

equilíbrio, ou de condições constantes, num sitema biológico através de mecanismos

de feedback que neutralizam perturbações que tendem a desequilibrar esse mesmo

sistema.

Cannon, para explicar o que acontecia em sistemas biológicos, utilizou como

modelo/paradigma a manutenção da pressão na máquina a vapor.

Por exemplo, quando a pressão é inferior à necessária para manter a funcionalidade

da máquina a vapor, accionam-se uma série de engenhos que produzem um aumento

da pressão até aos valores desejados. Da mesma forma, quando o número de

linfócitos é insuficiente para dar resposta a um agente patogénico, por exemplo,

T4: Homeostasia e Clonalidade

Data teórica de 6 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 1,2,8,9,14

Capítulos do Arosa: 3,7,8

Slides aulas: Sim

Elaborado por: Mariana Gabriel

29

existem mecanismos que levam a um aumento de produção de linfócitos, tentando-se

assim controlar as perturbações que ocorrem no organismo.

Como acabámos de ver, esta ideia de regulação por mecanismos homeostáticos pode

ser aplicada na imunidade, mais propriamente, na manutenção de um número

constante de linfócitos no organismo.

HOMEOSTASIA NUMA RESPOSTA IMUNE

Todas as respostas imunes normais diminuem com o tempo depois de uma ligação a

um antigénio, fazendo com que o sistema imunitário retorne ao seu estado basal, para

que este possa, posteriormente, responder com eficácia a novos antigénios – a este

processo designa-se de homeostasia.

A manutenção da homeostasia ocorre, principalmente, porque as respostas

imunitárias que são desencadeadas por antigénios têm como objectivo eliminá-los, o

que, consequentemente, gera um estímulo essencial para a activação e sobrevivência

dos linfócitos; e também porque, simultaneamente, os linfócitos privados desses

estímulos morrem por apoptose (Abbas et al., 2012).

Os mecanismos homeostáticos fazem com que o sistema recupere o estado de

equilíbrio e de capacidade reactiva que existia antes do estímulo antigénico, o que lhe

permite responder prontamente a novo estímulo, se tal for necessário, cumprindo

assim o seu papel fundamental de preservar a individualidade biológica (Arosa et. al,

2007).

CLONALIDADE

Numa resposta imune, os linfócitos T naive são ativados por um antigénio, entram em

divisão e produzem uma descendência de células-filhas ou clones, processo

designado por expansão clonal.

A expansão clonal dos linfócitos específicos de um antigénio é a multiplicação de

células que especificamente reconhecem, se ligam e são activados por um só tipo de

antigénio, constituindo uma família de células morfológica e funcionalmente idênticas,

aquilo que se designa de clone (Arosa et al., 2007). Este aumento nas células

antigénio-específicas confere à resposta imune adaptativa a capacidade de

acompanhar o número de agentes patogénicos infeciosos, que se dividem

rapidamente. (Abbas et al., 2012)

30

Estudos in vitro indicam que a proliferação como resposta a um antigénio é promovida

pela IL-2 produzida pelos próprios linfócitos T em divisão (acção autócrina), garantido,

assim, que as células T antigénio-específicas sejam as que mais proliferam.

Porém, in vivo a proliferação induzida por antigénios é pouco dependente da IL-2,

sugerindo que outros sinais ou factores de crescimento podem contribuir para a

divisão celular, para além da IL-2 (Arosa et al., 2007).

Antes da exposição ao antigénio, a frequência de células T naive específicas para

qualquer antigénio é de 1 em cada 105/106 linfócitos. Após a exposição ao antigénio, a

frequência das células T CD8+ específicas para determinado antigénio pode aumentar

para cerca de 1 em cada 3 a 1 em 10 linfócitos, enquanto que o número de células T

CD4+ específicas aumenta para cerca de 1 em cada 100 linfócitos a 1 em cada 1000

linfócitos (Abbas et al., 2012).

Estudos em ratinhos mostraram pela primeira vez esta tremenda expansão da

população celular antigénio-específica em algumas infecções virais agudas.

Constatou-se ainda que, durante esta expansão clonal, células T bystander (não

específicas para o vírus) não proliferaram.

Como se pode ver na figura seguinte, a fase inicial de expansão é sempre seguida de

uma fase de contração durante a qual alguns linfócitos naive inicialmente activados

sofrem morte celular programada ou apoptose, enquanto outros sobrevivem.

A morte e a sobrevivência são processos dependentes altamente regulados. O

balanço entre um e outro irá determinar, em grande medida, a magnitude da resposta

mediada pelos linfócitos T e, em última instância, contribuir para a homeostasia dos

linfócitos T. Anomalias no equilíbrio entre apoptose e sobrevivência podem resultar

quer em doenças linfoproliferativas quer em imunodeficiências de células T associadas

a processos autoimunes (Arosa et al., 2007).

31

MANUTENÇÃO DE UM NÚMERO CONSTANTE DE LINFÓCITOS

Num estado de equilíbrio, o pool de linfócitos naive é mantido num número constante

porque existe um balanço entre a morte espontânea dessas células e a produção de

novas células (Abbas et al., 2012).

O turnover celular, referido na imagem abaixo, é a substituição de células

envelhecidas por novas células e ocorre em cerca de 1% dos linfócitos por dia. De

uma forma simples, podemos dizer que a quantidade de linfócitos que morre

naturalmente é igual às quantidades de linfócitos resultantes da produção nos órgãos

linfóides primários e da proliferação por expansão clonal.

Qualquer perda de linfócitos leva a uma proliferação compensatória das células que

sobrevivem a essa perda, aumentando, assim, a quantidade de linfócitos. Por

exemplo, se células naive forem transferidas para um ratinho que possui uma

deficiência linfocitária, os linfócitos que foram transferidos começam a proliferar e sua

quantidade aumenta até que se atinja, aproximadamente, o número de linfócitos que

se encontrariam num ratinho sem linfopenia. Este processo é designado de

proliferação homeostática, uma vez que o objectivo é obter o número óptimo de

linfócitos de forma a manter a homeostasia do sistema imunitário.

32

A proliferação homeostática parece ser influenciada pelos mesmos sinais que são

necessários para a manutenção de linfócitos naive, ou seja, o reconhecimento de

alguns autoantigénios e citocinas (IL-7, principalmente) (Abbas et al., 2012).

COMO ESTUDAR/INVESTIGAR OS MECANISMOS DE MANUTENÇÃO DE

LINFÓCITOS T?

Através de enxertos de timo: se, em ratinhos, aumentarmos o número de timos, o

número de linfócitos existentes aumenta, mas não é directamente proporcional, como

se pode verificar no gráfico a seguir.

Ao aumentar a produção tímica, a proliferação dos linfócitos diminuir por feedback

negativo, para que não se gerem mais células do que aquelas que morrem

naturalmente.

COMO DEMONSTRAR O FEEDBACK?

Através da quantificação da proliferação por diluição de CFSE (fluorocromo que marca

células em proliferação) e linfopenia induzida (radiação que fará diminuir o número de

linfócitos). Primeiro, induz-se a linfopenia, em ratinhos, e posteriormente, contam-se as

células marcadas (linfócitos em proliferação).

Nesta experiência laboratorial verificou-se um aumento da proliferação linfocitária.

Com a ideia de turnover celular em mente, inferimos que ao aumentar a morte celular,

a proliferação de células sobreviventes também irá aumentar (estimulada pela IL-7 e

por ligandos MHC-péptido) num esforço de restabelecer o número de linfócitos normal.

33

CONCLUSÃO

Através dos resultados anteriores, podemos concluir que o mecanismo de feedback

negativo, essencial para a regulação homeostática de linfócitos, depende da

densidade/número de células.

34

NOTA INTRODUTÓRIA:

Este capítulo tem como objectivo abordar as temáticas que, apesar de não terem sido

abordadas nas teóricas, foram o foco de muitos dos trabalhos realizados nas aulas

teórico-práticas, em particular da 4ª aula, sobre o Desenvolvimento e Activação

Linfocitária.

Posto isto, vamos centrar-nos apenas no Desenvolvimento Linfocitário.

DESENVOLVIMENTO LINFOCITÁRIO

O processo que dá origem a linfócitos, B e T, capazes de reconhecer antigénios

específicos denomina-se de desenvolvimento ou maturação linfocitária. Deste

processo, fazem parte mecanismos que permitem: o desenvolvimento de linhagens

diferentes de linfócitos a partir dos mesmos progenitores; o rearranjo genético

necessário à expressão de diferentes receptores, específicos para determinados

ligandos e antigénios; a proliferação dos linfócitos com os receptores adequados à

acção a que estão pré-destinados e a eliminação de outros, com receptores

inadequados.

O resultado final são linfócitos de várias populações distintas, com receptores

devidamente funcionais e capazes de dar uma resposta o mais rápido e eficazmente

possível à presença de antigénios estranhos ao organismo.

Neste processo de maturação, muitas fases e mecanismos são comuns a todas as

populações linfocitárias. Portanto, antes de especificar o desenvolvimento para os dois

diferentes tipos de linfócitos que pretendemos abordar (B e T), convém abordar os

aspectos comuns ao desenvolvimento dos linfócitos em geral.

DESENVOLVIMENTO LINFOCITÁRIO: VISÃO GERAL

Todos os linfócitos provém, tal como as restantes células do sangue, de células

estaminais hematopoiéticas (hematopoietic stem cells, ou HSC’s). Estas células são

pluripotentes e, portanto, não são específicas para qualquer uma das linhagens de

células que podem originar. Estas células provêm quer da medula óssea, quer do

fígado fetal.

TP4: Introdução/Diferenciação e Activação Linfocitária

Capítulos do Abbas: 8 Capítulos do Arosa: 11 Slides aulas: não

Elaborado por: João Pedro Sousa

35

Posteriormente, as HSC’s irão desenvolver-se em progenitores linfocitários comuns

(CLP’s) capazes então de dar origem a linfócitos T, linfócitos B e algumas células

dendríticas.

Os progenitores linfocitários comuns vão, de seguida, atravessar alguns passos

comuns ao desenvolvimento de todos os linfócitos:

Comprometimento (commitment) dos progrenitores linfocitários a

uma das duas linhagens linfocitárias, B ou T;

Proliferação, no sentido de aumentar o pool de células, quer de

progenitores comuns, quer de percursores já comprometidos a uma

linhagem;

Rearranjo genético sequencial e expressão dos genes que

codificam os receptores próprios a cada população linfocitária

Selecção, no sentido de preservar apenas os linfócitos com receptores

eficazes e eliminar receptores que reconhecem antigénios self (do

próprio organismo)

Diferenciação dos linfócitos B e T nas suas diversas subpopulações;

Migração para os órgãos linfóides periféricos (gânglios), onde

aguardam activação por outros factores.

A localização anatómica onde ocorre o desenvolvimento varia consoante o tipo de

célula que vão originar e o estado da sua maturação. De um modo geral, após o

commitment, os percursores de linfócitos B terminam o seu desenvolvimento na

medula óssea, ao passo que os percursores de linfócitos T (ou timócitos) migram para

o timo no sentido de continuar a sua maturação.

COMMITMENT

O processo que define a linhagem a que pertence cada progenitor linfocitário

comum depende de diversos receptores à superfície das células e de factores de

transcrição. São fundamentais, por um lado, para induzir proteínas essenciais à

diferenciação e ao rearranjo genético. Por outro, vão tornar os genes que codificam os

36

receptores correctos acessíveis a essas mesmas proteínas – isto é feito

descondensando a cromatina em porções particulares do DNA do progenitor

linfocitário. Assim sendo, num progenitor de linfócitos B, o locus codificante das

imunoglobulinas (Ig) é libertado; nos percursores de linfócitos T, corresponde à porção

codificante do TCR (T-cell receptor).

Para os linfócitos T (excepto os NK), é o Notch-1, em colaboração com o GATA-3,

que compromete um progenitor a esta linhagem. No caso dos linfócitos B, destaca-se

a acção dos factores de transcrição EBF e E2A, que vão induzir um outro factor de

transcrição, o Pax-5, e no seu conjunto irão comprometer um progenitor à formação de

linfócitos B.

PROLIFERAÇÃO

A proliferação garante, como já foi dito, um pool de células percursoras considerável,

para que se possa originar uma quantidade aceitável de linfócitos funcionais (contando

que haverá mutações, nem todos os linfócitos formados inicialmente são devidamente

eficazes, sendo eliminados).

Para promover a proliferação, são necessários sinais mediados por citocinas.

Experiências permitiram saber que a IL-7, produzida na medula óssea e no timo, é

importante sobretudo na proliferação dos progenitores de linfócitos T. A doença da

imunodeficiência combinada severa ligada ao cromossoma X (X-linked severe

sombined immunodeficiency disease) corresponde a uma mutação numa cadeia da IL-

7, e resulta em graves bloqueios no desenvolvimento de linfócitos T e NK, mas com

normal desenvolvimento de linfócitos B.

A proliferação cessa quando é expressa a primeira cadeia do receptor de antigénios

específico. No caso do BCR – B-cell receptor, que corresponde à Ig -, expressa-se

inicialmente a cadeia pesada do Ig. No caso do TCR, é expressa inicialmente a cadeia

β do TCR. Este é um passo essencial à sobrevivência, expansão e continuação do

desenvolvimento de um linfócito.

REARRANJO GENÉTICO E EXPRESSÃO DOS RECEPTORES DE ANTIGÉNIO

O rearranjo dos genes codificantes dos receptores de antigénio, Ig e TCR, também

denominado rearranjo V(D)J, é importantíssimo na geração de diversidade de

receptores de antigénio. Este rearranjo permite obter milhões de receptores

antigénicos diferentes a partir do mesmo locus.

Caso contrário, seria necessária uma porção muitíssimo maior de DNA a codificar

estes receptores para que essa variedade ocorresse. Note-se, ainda, que tudo isto

ocorre antes do contacto do linfócito com qualquer antigénio.

Esta variabilidade é atingida a partir da recombinação de regiões/segmentos de genes,

dentro do locus que codifica os receptores. As regiões seleccionadas são

denominadas variáveis (variable regions, V), de diversidade (diversity, D) e de junção

37

(juction, J). As restantes regiões, de domínio constante, designam-se como regiões C

(constant). O resultado desta recombinação é um exão novo, funcional, resultante da

junção de um segmento V com um segmento J, ou de três segmentos, se um

segmento D estiver ainda presente (nem sempre acontece). Este exão irá codificar a

região variável de cada receptor de antigénio, e ao mesmo tempo conferir

especificidade a esse receptor.

Esta junção é aleatória, podendo um segmento V juntar-se com um de vários

segmentos J ou D, pelo que a variabilidade atingida é imensa. Assim sendo, a

variabilidade aumenta consoante o número de segmentos V, (D) e J que estão

presentes num determinado locus. No entanto, o factor que mais contribui para a

diversidade nos receptores acaba por ser a adição ou deleção aleatória de nucleótidos

nos locais de junção dos segmentes V-D, D-J ou V-J. Esta adição de nucleótidos é

mediada pela enzima terminal deoxynucleotidil transferase, ou TdT.

Resultante desta diversidade na junção, há uma região de hipervariabilidade em todos

os receptores Ig e TCR, localizada na junção do segmento V com o segmento

constante C, denominada CDR3. É a região mais importante na determinação da

especificidade de um receptor ao antigénio.

Inicialmente, todas as células possuem a mesma linhagem de genes, a ocupar sempre

as mesmas posições no DNA. Só após este rearranjo são criados os genes que

verdadeiramente codificam os receptores de antigénio. Claro está, nem todos os

receptores expressos após o rearranjo são úteis ou funcionais, pelo que grande parte

destes linfócitos é eliminada nos processos de selecção.

SELECÇÃO

Vários mecanismos no decurso da maturação linfocitária – checkpoints - permitem

que apenas linfócitos com os devidos receptores, capazes de reconhecer antigénios

estranhos e, além disso, não reconhecer antigénios self sobrevivam e proliferem

futuramente. No geral, muitos desses mecanismos dividem-se em processos de

38

selecção positiva e processos de selecção negativa. O primeiro induz mecanismos

de sobrevivência, ao passo que o segundo activamente provoca a morte celular de um

linfócito indevidamente desenvolvido. Estes processos serão descritos com maior

detalhe mais à frente, relativamente a cada um dos tipos de linfócitos, B e T.

De seguida, apresenta-se um esquema que resume alguns dos processos que

regulam e seleccionam a população linfocitária no organismo.

DIFERENCIAÇÃO

No final do desenvolvimento, serão obtidas não apenas duas populações de linfócitos,

B e T, mas várias subpopulações dentro de cada uma das duas principais. Assim

sendo, um linfócito B pode desenvolver-se num linfócito B folicular, num linfócito B-1,

ou num linfócito B de zona marginal. Por sua vez, encontramos quatro subtipos de

linfócitos T: CD4+, CD8+, linfócitos T ʎδ e linfócitos T NK.

Agora, iremos abordar em particular alguns aspectos específicos do desenvolvimento

dos linfócitos B e posteriormente, dos linfócitos T.

39

DESENVOLVIMENTO DE LINFÓCITOS B

O desenvolvimento dos linfócitos B decorre, na maior parte dos casos, totalmente na

medula óssea, sendo que independentemente da proveniência dos progenitores

linfocitários comuns, é lá que terminam a sua maturação em células B maduras.

Consideram-se várias fases no desenvolvimento de um linfócito B, consoante os

marcadores de superfície que apresentam e pelo receptor que os caracterizam. São

elas:

linfócito pró-B

linfócito pré-B

linfócito B imaturo

linfócito B maduro

Vamos agora descrever o que caracteriza cada uma destas fases e que processos

ocorrem, especificamente, em cada uma.

LINFÓCITO PRÓ-B

São os linfócitos que se seguem imediatamente ao commitment de progenitores

comuns, correspondendo à linhagem percursora de linfócitos B. Distinguem-se de

outros linfócitos imaturos por expressarem CD19 e CD10, entre outros marcadores de

superfície.

40

Nesta fase, começam a ser expressadas as proteínas Rag, essenciais ao início do

rearranjo V(D)J dos genes codificantes do receptor Ig. Inicialmente, apenas se inicia

o rearranjo e a expressão da cadeia pesada deste receptor.

LINFÓCITO PRÉ-B

Estes linfócitos diferem dos anteriores na medida em que já expressam a proteína µ,

resultado do rearranjo da cadeia pesada do receptor Ig. Assim, pode-se dizer que

expressam Ig µ - correspondente à cadeia pesada do receptor Ig maduro. Esta

associa-se a outras proteínas, como a V pré-B e a ʎ5, produzidas pelo pró e pré-

linfócitos B e análogas às cadeias leves do receptor Ig, substituindo-as

temporariamente (denominam-se, por isso, cadeias de aluguer). Fazem também parte

deste complexo proteínas Igα e Igβ, que depois irão constituir parte do receptor BCR

maduro. No conjunto, este novo receptor é também denominado receptor pré-B, ou

pré-BCR.

Não se sabe ao certo quais os ligandos deste receptor, ou o que ele reconhece. No

entanto, sabe-se que a presença de um pré-BCR funciona como checkpoint, emitindo

sinalizações que permitem o avanço para a fase seguinte. Mais propriamente, é

produzida uma enzima, a BTK (Bruton’s tyrosine kinase), que a partir deste ponto se

torna importante para mediar sinais do pré-BCR no sentido de regular a sobrevivência,

proliferação e maturação dos linfócitos pré-B, seja nesta fase ou em fases seguintes

do desenvolvimento.

Além disso, o pré-BCR tem um papel na continuidade do rearranjo das cadeias que

farão parte do receptor maduro. Isto faz-se de duas formas:

a presença de uma proteína µ produzida pelo rearranjo num dos

cromossomas inibe o rearranjo dos genes que codificam a cadeia pesada

do Ig no outro cromossoma, permitindo que cada linfócito produza apenas

um receptor BCR, mantendo a especificidade deste. Este fenómeno

denomina-se exclusão alélica. Isto permite, ainda, que o rearranjo seja

terminado caso o primeiro tenha sido mal sucedido (induzindo o rearranjo

no cromossoma restante), ou que a célula sofra apoptose caso ambos os

cromossomas tenham efectuado rearranjos ineficazes.

o Ig µ vai ainda induzir o rearranjo da cadeia leve κ do BCR, e inactivar a

expressão das cadeias análogas que as substituíam e que foram

inicialmente produzidas pelo linfócito pré-B (as cadeias de aluguer).

LINFÓCITO B IMATURO (NAÏVE)

No estágio seguinte, os linfócitos pré-B adquirem não são um receptor BCR com

cadeia pesada, mas também é completado o rearranjo e expressão de uma cadeia

leve – seja uma cadeia κ ou uma cadeia ʎ (normalmente, só se forma uma cadeia ʎ

quando o rearranjo do locus para uma cadeia κ não foi bem sucedido, e fenómenos de

exclusão de isotipo de cadeia leve previnem a expressão de ambos os tipos de

41

cadeia leve). Em ambos os casos, estamos perante uma molécula IgM completa. A

partir deste ponto, o linfócito denomina-se linfócito B imaturo.

A molécula de IgM, em associação com as proteínas Igα e Igβ, vão servir como ponto

de ancoragem do antigénio, conferindo a especificidade a este. Se o linfócito, nesta

fase, não for reactivo a antigénios self, são emitidos sinais pelo BCR que permitem a

sua sobrevivência e cessam a expressão das proteínas Rag, impedido posterior

rearranjo de quaisquer genes de Ig.

Nesta fase, não há proliferação ou diferenciação perante o contacto com antigénios,

dado que uma reacção intensa com antigénios na medula óssea significaria

demasiada reactividade com antigénios self, e portanto iria induzir ou edição do

receptor (veremos melhor mais à frente) ou morte celular. Pelo contrário, se os

linfócitos nesta fase forem pouco reactivos com antigénios self, migram para o baço

onde vão completar a sua maturação.

LINFÓCITO B MADURO

Quando falamos de linfócitos B maduros, consideramos diferentes subpopulações,

com diferenças na sua origem, diferenciação e mesmo nos locais anatómicos de

maturação. Assim, distinguimos:

Linfócitos B foliculares (FOB)

Linfócitos B-1 (B1-B)

Linfócitos de Zona Marginal (MZB)

42

LINFÓCITOS B FOLICULARES

A maioria dos percursores de linfócitos B dão origem a linfócitos maduros deste tipo –

os quais expressam não só uma cadeia pesada µ como outra cadeia pesada δ,

sendo esta a sua particularidade. Expressam igualmente duas cadeias leves, sejam κ

ou ʎ, e cada uma delas se associa a uma das duas cadeias pesadas.

O resultado é a expressão não só de IgM (contendo a cadeia pesada µ), como

também de um IgD (que contém a cadeia pesada δ). Esta transcrição de dois

receptores diferentes provém do splicing alternativo de um mesmo exão VDJ (como

mostra a figura abaixo).

Estes dois receptores de membrana têm a mesma especificidade a um antigénio –

reconhecem o mesmo, portanto.

Não se sabe ao certo os processos de sinalização que levam à expressão tanto do

IgM como do IgD. Mas sabe-se que a sua presença é fundamental para permitir ao

linfócito B maduro entrar em circulação e adquirir competência funcional – o que leva à

ideia de que o IgD é o principal receptor de activação do linfócito B. No entanto, não

surgiram evidências que distingam o IgM do IgD a nível funcional.

Os linfócitos B foliculares são, também, designados por linfócitos B recirculantes, já

que migram de um órgão linfóide para outro, residindo em pequenos nichos

conhecidos como folículos de linfócitos B. A sobrevivência destas células nestes

nichos é permitida em parte por citocinas da família do TNF, designadas por BAFF ou

BlyS.

As células B maduras naive respondem a antigénios, e caso não reajam activamente a

um antigénio alguns meses após a maturação, acabam por morrer.

LINFÓCITOS B-1

Estes linfócitos B são particulares, na medida em que os seus progenitores têm origem

no fígado fetal, e não na medula óssea. A sua constituição e função estão mais bem

definidas nos roedores, onde a maioria destas células expressam CD5 e parecem

formar populações auto-suficientes no peritoneu e nas mucosas.

43

Estes linfócitos desenvolvem-se mais cedo que os linfócitos B comuns e não

apresentam um grau muito elevado de rearranjo e diversidade na junção, já que a TdT

não é expressa no fígado fetal.

Tal como os linfócitos de zona marginal (abordados posteriormente), os linfócitos B-1

secretam anticorpos IgM que reagem com polissacarídeos e lípidos microbianos.

Secretam ainda, nas mucosas, anticorpos IgA. Assim sendo, estes linfócitos são

importantes na rápida produção de anticorpos contra microrganismos em

determinados locais anatómicos e tecidos.

No Homem, estes linfócitos foram descritos, mas não expressam CD5. Este, por sua

vez, é expresso por linfócitos em transição e algumas populações de linfócitos B

activos.

LINFÓCITOS B DE ZONA MARGINAL

Os linfócitos de zona marginar (MZB) expressam, por sua vez, um receptor IgM e o

co-receptor CD21. No Homem, estes linfócitos podem ser encontrados no baço e

nódulos linfáticos. Respondem muito rapidamente à presença de microrganismos

circulantes através da produção de anticorpos IgM. Além disso, são capazes de

mediar respostas dependentes de linfócitos T.

SELECÇÃO DE LINFÓCITOS B

Alguns dos processos de selecção de linfócitos B têm vindo a ser discutidos até aqui.

O primeiro de todos trata-se, precisamente, da selecção positiva dos linfócitos cujo

rearranjo genético foi bem-sucedido e que expressaram devidamente o receptor Ig.

Destes são emitidos sinais “tónicos” BCR no sentido de manter mecanismos de

sobrevivência da célula e de parar a expressão de proteínas Rag, cessando

definitivamente o rearranjo genético.

Os linfócitos B imaturos que reconhecem antigénios self, por outro lado, podem tornar-

se perigosos (dado o risco de desenvolvimento de doenças auto-imunes). Estes

linfócitos, no entanto, não sofrem imediatamente morte celular: antes disso, são

induzidos a alterar a sua especificidade, por um processo designado edição do

receptor.

Neste processo, o reconhecimento do antigénio leva à reactivação dos genes Rag e a

novos rearranjos VJ e expressão de uma nova cadeia leve Ig (normalmente,

corresponde à cadeia leve κ). Isto permite à célula expressar um novo receptor, não

sensível ao antigénio self que desencadeou esta alteração.

Por outro lado, se a edição do receptor falhar, é induzida a apoptose da célula. Este

processo é também designado por selecção negativa. Esta indução é feita pelos

próprios antigénios self, que são abundantes na medula óssea.

44

Assim sendo, e em ambos os processos, os antigénios self são eles próprios

responsáveis pela tolerância generalizada que os linfócitos B maduros apresentam

para eles.

Após a expressão de IgM e IgD (no caso dos linfócitos B foliculares – que

correspondem à maioria da resposta imunitária humoral), o reconhecimento de um

antigénio leva à proliferação e diferenciação, no sentido de induzir a resposta

adequada – não ocorrem, nesta fase, novos processos de selecção (edição ou

apoptose), pois esta já foi garantida em fases anteriores.

DESENVOLVIMENTO DE LINFÓCITOS T

De seguida, vamos aprofundar o processo de desenvolvimento e maturação de

linfócitos T, especificamente.

Como já foi referido, o timo é o órgão onde se dá a maior parte do desenvolvimento

dos percursores de linfócitos T. No timo, estes percursores passam a designar-se

como timócitos. Como sabemos, o timo vai involuindo com a idade: isto traduz-se

num decréscimo de maturação de linfócitos na idade adulta. No entanto, é possível

aos indivíduos adultos imunocomprometidos recuperar a função imunitária através do

transplante de medula óssea, o que nos leva a crer que ainda ocorre alguma

maturação linfocitária no timo.

O timo oferece as condições necessárias seja para o transporte entre das diferentes

zonas deste órgão, para a sua proliferação, ou para o próprio desenvolvimento dos

linfócitos T. Este possui células dendríticas, macrófagos e células epiteliais que

formam redes de prolongamentos citoplasmáticos, pelas quais os linfócitos T imaturos

passam e recebem estímulos essenciais à maturação. Entre eles, destacamos a

produção de MHC’s (Major Histocompatibility Complex), que sabemos serem

essenciais na apresentação de antigénios ao receptor TCR. Neste caso, são

importantes não pela apresentação de antigénios por si só, mas pelo facto de essa

apresentação precoce no timo ser necessária aos processos de selecção (como

veremos mais adiante). Além destas, as células estromais do timo produzem citocinas

e quimiocinas, responsáveis respectivamente pela proliferação de linfócitos e pela

transição do córtex para a medula que estes devem realizar no sentido de completar o

desenvolvimento.

Dentro das citocinas mais importantes, tem-se a IL-7 (que já foi referida

anteriormente). Dentro das quimiocinas, considera-se importante o papel da CCL25,

que se liga ao receptor CCR9 que os progenitores linfocitários apresentam, permitindo

a migração destes para o timo. Já as CCL19 e CCL21, reconhecidas pelo receptor

CCR7, são importantes na transição do córtex para a medula tímica.

O desenvolvimento dos linfócitos T considera-se dividido em várias fases, conforme a

expressão dos diferentes componentes que os caracterizam: ou seja, a expressão do

TCR e, se for aplicável, de CD4 ou CD8. De acordo com este critério, destacamos

cinco etapas:

45

Linfócito pró-T (duplo-negativo)

Linfócito pré-T (duplo-negativo)

Linfócito T duplo-positivo

Linfócito T imaturo

Linfócito T maduro

LINFÓCITO PRÓ-T (DUPLO NEGATIVO)

Os linfócitos pró-T são os mais imaturos, estando localizados no córtex tímico,

imediatamente provenientes da medula óssea. São designados como duplo-

negativos, uma vez que não expressam CD4 nem CD8. Da mesma forma, não

expressam qualquer tipo de receptor TCR, co-receptor CD3 ou cadeias ζ (estruturas

normalmente presentes num linfócito T maduro, como veremos mais à frente).

As primeiras proteínas a ser expressas nesta fase são as Rag1 e Rag2, no sentido de

avançar com o rearranjo dos genes codificantes do TCR. Como já referimos, este

rearranjo inicia-se pela cadeia β do receptor.

LINFÓCITO PRÉ-T (DUPLO NEGATIVO)

No final da fase pró-T, teremos a expressão da cadeia TCR β, pelo que se considera

que estamos perante um receptor pré-TCR – dando início a uma nova etapa no

desenvolvimento de um linfócito T, o linfócito pré-T. Note-se que este ainda se

considera duplo-negativo, pelas mesmas razões que referimos anteriormente (não

apresenta CD4 ou CD8). A constituir o complexo pré-TCR estão também cadeias CD3,

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cadeias ζ, proteína Lck (lymphocyte-specific protein tyrosine kinase) e uma proteína

pré-Tα.

Nesta fase, o pré-TCR tem funções análogas ao pré-BCR no desenvolvimento dos

linfócitos B. Assim sendo, a formação do complexo pré-TCR é importante para mediar

sinais essenciais à sobrevivência dos linfócitos T, à proliferação destes, ao início da

recombinação do locus da cadeia α do TCR e a transição da fase de duplo-negativo

para duplo-positivo. Irá, ainda, promover exclusão alélica no sentido de “fechar” o

locus da cadeia TCR β do cromossoma que não sofreu rearranjo, para que não sejam

produzidas duas cadeias β.

LINFÓCITO T DUPLO-POSITIVO

Esta fase caracteriza-se pela expressão, simultânea, de CD4 e CD8, pelo que se

afirma que estes linfócitos são duplo-positivos (CD4+/CD8+). De seguida, ocorre

ainda o rearranjo do locus codificante da cadeia α do TCR, resultando num linfócito T

que expressa CD4, CD8, CD3, cadeias ζ, Lck e um receptor TCR αβ, ou seja, um

receptor TCR completo. Para o rearranjo e expressão da cadeia α do TCR, são

expressas novamente proteínas Rag.

Ao contrário do que acontece na expressão da cadeia β, não há exclusão alélica no

caso das cadeias α. Logo, um mesmo receptor TCR pode expressar duas cadeias α,

acontecendo em 30% dos linfócitos T maduros. Tal como seria de esperar, a não-

transcrição bem-sucedida de uma cadeia α leva à apoptose da célula.

Note-se ainda que o rearranjo e expressão do TCR α leva à deleção do locus que

codifica o TCR δ – impedindo, portanto, que aquele linfócito se desenvolva num

linfócito T γδ (um dos diferentes linfócitos T maduros, como veremos mais à frente).

Assim, um linfócito que expresse a cadeia α, ou por outras palavras, um complexo

TCR αβ, está comprometido à linhagem de linfócitos T αβ CD4+ ou CD8+. E, tal como

ocorre com os linfócitos B, a expressão de proteínas Rag termina a este ponto – não

havendo hipótese de outro rearranjo genético.

LINFÓCITO T IMATURO

Nesta fase, que ocorre na transição do córtex para a medula tímica, é cessada a

produção de um dos dois co-receptores que têm vindo a ser expressos pelo linfócito

na fase anterior: ou é expresso apenas CD4, ou apenas o CD8 – denominam-se

single-positive. Este passo é fundamental no desenvolvimento futuro de linfócitos T

maduros CD4+ e CD8+. Os processos que levam à expressão de um dos co-receptores

e ao cessar da expressão do outro não estão muito bem estudados; surgem, no

entanto, algumas teorias, que iremos abordar mais à frente.

47

LINFÓCITO T MADURO

Os linfócitos, logo que se tornam positivos apenas para CD4 ou para CD8, completam

a sua maturação a nível fenotípico. Estruturalmente, estão completos. Esta maturação

é acompanhada de uma maturação a nível funcional, e portanto logo que os linfócitos

T se tornam single-positive, abandonam o timo para os órgãos linfáticos periféricos e

tornam-se linfócitos T maduros naive. Nesta fase, resta aos linfócitos aguardar por

activação.

Dentro dos linfócitos T maduros, encontramos várias subpopulações. Temos vindo a

descrever o desenvolvimento de linfócitos T αβ CD4+ ou CD8+ (os mais comuns e com

papel mais preponderante na imunidade celular), mas outros existem e apresentam

diferenças ao nível da sua diferenciação, maturação e função. Assim sendo,

consideram-se:

Linfócitos T CD4+

Linfócitos T CD8+

Linfócitos T γδ

Linfócitos T NK

LINFÓCITOS T αβ CD4+ OU CD8+

O desenvolvimento destes linfócitos decorre, sobretudo, da forma que foi descrita até

aqui. Têm a particularidade de serem restritos a MHC’s, na medida em que

necessitam que esta molécula lhes apresente o antigénio – não conseguindo

reconhecê-lo por si só. Esta molécula de MHC não participa apenas na sua função

48

imunitária: é também parte dos fenómenos de selecção, como já vimos antes (vamos

aprofundar, ainda, estes processos de selecção).

Os linfócitos desta linhagem, consoante são positivos para CD4 ou CD8, têm funções

diferentes. Os CD4+, designados como helpers, produzem citocinas em resposta a

estímulos antigénicos e expressam moléculas efectoras, importantes à resposta

imunitária geral (como por exemplo o CD40 ligando). Isto é importante, por exemplo,

na mediação da resposta imunitária de linfócitos B, células dendríticas e macrófagos.

Já os CD8+ adquirem a capacidade de produzir moléculas que matam outras células.

São, por isso, designadas por células T citotóxicas.

LINFÓCITOS T γδ

Todos os linfócitos duplo-negativos possuem, no seu DNA, locus codificantes de

cadeias γ e δ. Em 90% dos casos, é recombinada e expressa em primeiro lugar uma

cadeia β, comprometendo esses linfócitos à linhagem de T αβ. Como já foi dito, após a

expressão da cadeia α é eliminado o locus codificante da cadeia δ. No entanto, em

10% dos linfócitos, ocorre em primeiro lugar a expressão de uma cadeia δ, o que

compromete esses linfócitos à linhagem de T γδ.

Estes linfócitos T têm menos diversidade que os αβ, e pensa-se que corresponderão a

uma resposta imunitária precoce à detecção de microrganismos mais comuns nas

barreiras epiteliais.

LINFÓCITOS T NK

Estes linfócitos não são restritos a MHC, e expressam TCR’s restritos a CD1 (molécula

estruturalmente semelhante a uma molécula de MHC classe I) e um marcador de

superfície encontrado nas células NK (daí o nome destes linfócitos T. Atenção: não

confundir os 2 tipos de células! As células NK pertencem à imunidade inata). Assim

sendo, estas células reconhecem antigénios lipídicos apresentados por moléculas

CD1. Estes antigénios lipídicos podem derivar de micróbios endocitados ou podem ser

antigénios self.

No córtex do timo, linfócitos T duplo-positivos cujos TCR reconhecam moléculas CD1

são induzidos a diferenciarem-se neste subtipo de linfócito T. Estas células são

capazes de secretar citocinas, participar na defesa contra microrganismos e regular

outras respostas imunes.

SELECÇÃO DE LINFÓCITOS T αβ RESTRITOS AO MHC

Os processos de selecção para os linfócitos CD4+ e CD8+ são, em parte, semelhantes

aos de selecção para os linfócitos B, e alguns deles foram já mencionados. No

entanto, outros são relativamente mais complexos, e alguns deles ainda estão por

explicar. Veremos os exemplos mais importantes e as teorias que tentam abordar esta

temática.

49

Antes de mais, é importante ter presente que a selecção de linfócitos T ocorre no timo,

através da interacção com moléculas de MHC que nele são produzidas. O objectivo

desta selecção é obter linfócitos T capazes de interagir com moléculas de MHC self,

que apresentem antigénios estranhos ao organismo.

Isto é atingido, sobretudo, por dois métodos. O primeiro passa por promover a ligação

do TCR do linfócito a um MHC self, que apresente um antigénio self produzido no

timo. Aos linfócitos cujo TCR se liga com pouca reactividade ao MHC, é permitida a

sua sobrevivência e proliferação. Este processo designa-se de selecção positiva. Os

linfócitos cujos TCR’s não se ligam de todo ao MHC, acabam por morrer (death by

neglect).

Em segundo lugar, tem-se em conta a força da ligação entre o antigénio self e o TCR.

Aos linfócitos cuja ligação com um antigénio self é muito intensa, é induzida a

apoptose – estes linfócitos, como é fácil perceber, são perigosos, uma vez que podem

induzir doenças auto-imunes. Aos linfócitos cujos TCR’s não reconhecem de todo

antigénios self, ou a ligação é fraca, é permitida a sobrevivência. Este tipo de selecção

designa-se por selecção negativa, e permite a tolerância a antigénios self

característica dos linfócitos T. Esta tolerância, desenvolvida no timo, designa-se como

tolerância central.

Este fenómeno pode ocorre tanto na fase de linfócito T duplo-positivo como na fase

single-positive que imediatamente se segue, sempre na medula do timo. Na medula,

existe uma proteína, o AIRE (autoimmune regulator), capaz de produzir uma série de

péptidos específicos a alguns tecidos que podem ser reconhecidos pelo TCR e que

facilitam este processo de selecção negativa.

Curiosamente, existe um outro destino para células capazes de reconhecer antigénios

self que não a apoptose: podem diferenciar-se em células T reguladoras, que

previnem reacções auto-imunes. Não se sabe ao certo o que leva a um destino ou a

outro, mas sugeriu-se que depende da força da interacção com um antigénio self (se

ultrapassar um determinado “nível”, é induzida a apoptose).

Para além desta selecção fundamental, outra consequência resulta da mesma

interacção com MHC’s precoce no timo, mais precisamente, do processo de selecção

positiva: cada linfócito é diferenciado num de dois subtipos, CD4+ ou CD8+.

Inicialmente, os linfócitos imaturos que passam por este processo são duplo-positivos;

no final, apenas vão apresentar um destes co-receptores.

A molécula de MHC que se liga a um linfócito CD4+ não é igual à molécula de MHC

que se liga a um CD8+. Existem duas classes de moléculas de MHC: classe I e

classe II. A primeira, classe I, está associada aos linfócitos T CD8+ e apresenta

antigénios provenientes do interior de qualquer célula no organismo. Os MHC classe II

estão associados a linfócitos T CD4+ e apresentam antigénios extracelulares que são

capturados por células apresentadoras de antigénios: apenas estas células expressam

MCH classe II.

50

Tendo isto em conta, após o processo de selecção positiva, fica definido se aquele

linfócito será CD4+ ou CD8+. Se for ligado com sucesso a um MHC classe II, será

CD4+; por outro lado, se ligar a um MHC classe I, será CD8+.

Dois Modelos Explicativos

No entanto, o que decide a qual dos MHC’s se deve ligar um TCR não está bem

explicado. Surgiram dois modelos. O primeiro, “probabilístico”, afirma que se trata de

um processo aleatório: um MHC liga-se ao TCR de um linfócito, se for o MHC correcto

sobrevive, e caso contrário acaba por morrer. Haveria, portanto, uma probabilidade de

50% de um MHC se ligar ao receptor TCR errado (um que estaria destinado a ser

outro tipo de linfócito).

Outro modelo, “instrutivo”, defende que a ligação de um MHC a um TCR está

dependente da “força” ou “duração” de sinais emitidos pelo MHC. Para compreender

isto, é preciso ter em conta que, naturalmente, existem mais CD4 que CD8 expressos

na membrana de um linfócito T duplo-positivo. Assim sendo, e em tom de exemplo, um

MHC classe II emitiria um sinal com força x para o TCR. Uma vez que o MHC II

interage fortemente com CD4 e com a Lck, e que existem muitos CD4 na membrana

do linfócito, esse sinal seria “forte”. O linfócito iria interpretar esse sinal “forte” no

sentido de induzir a expressão de CD4 (activando factores de transcrição como o

ThPok) e parar a produção de CD8, tornando-se CD4+. Pelo contrário, um MHC I

emitiria um mesmo sinal para o TCR, e esse sinal seria mais “fraco” que o anterior, já

que há menos CD8 na membrana do linfócito e o CD8 interage pouco com a Lck. Um

linfócito destinado a tornar-se CD8+ iria interpretar esse sinal “fraco” no sentido de

parar a produção de CD4 e produzir apenas CD8 (activando factores de transcrição

como o Runx3). Este modelo é, no geral, mais aceite que o descrito anteriormente.

51

ACTIVAÇÃO DE LINFÓCITOS T

VISÃO GERAL A activação inicial dos linfócitos T ocorre nos gânglios linfáticos (órgãos linfóides

secundários), onde os linfócitos T naïve circulam e encontram células dendríticas

maduras.

T5: Activação de Linfócitos T

Data teórica de 7 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 9

Capítulos do Arosa: 8

Slides da aula: sim [T Cell Activation, Prof. Bruno Silva-Santos]

Elaborado por: Rui Carvalho

52

Estas células dendríticas, apresentadoras de antigénios, migrarão para os gânglios

linfáticos após encontrarem os antigénios nos seus tecidos de origem.

Por exemplo, na pele, os antigénios são detectados pelas células de Langerhans e,

caso o antigénio se encontre na circulação sanguínea, é detectado por células

dendríticas do baço. As células T naïve e as células dendríticas maduras (que

reconheceram um antigénio no seu tecido) vão encontrar-se nestes órgãos linfóides

secundários, pois são ambas atraídas para lá devido a quimiocinas produzidas nos

gânglios linfáticos.

A activação vai consistir no reconhecimento pelas células T naïve do antigénio

apresentado pelas células dendríticas, processo que provocará alterações que

permitirão que os linfócitos se tornem células efectoras, ou de células de memória

específicas para um dado antigénio que lhes foi apresentado e, portanto, com

capacidade de migração e de realizarem a sua função.

No fundo, o objectivo da activação dos linfócitos T é gerar, a partir de um pool

reduzido de células T naïve, um grande número de células efectoras com capacidade

de eliminar um dado antigénio e uma população de células de memória que

permanecem em circulação durante longos períodos de tempo e que têm a

capacidade de rapidamente responder a esse antigénio caso esse seja reintroduzido

no sistema.

A activação vai levar a proliferação celular – expansão clonal – dos linfócitos T,

resultante de mitoses sucessivas, mediada principalmente por uma combinação de

sinais dos receptores, co-estimuladores e ainda factores de crescimento autócrinos

(produzidos pelos próprios linfócitos), tal como a InterLeucina 2 (IL2).

A diferenciação em células efectoras é praticamente simultânea e envolve a

aquisição dos mecanismos que irão permitir a estas células cumprir a sua função.

53

Após a eliminação do antigénio, ocorrerá apoptose de um grande número de células:

contracção.

Quando estas células reencontram em circulação o antigénio para o qual são

específicas ocorre uma outra activação que culminará com a eliminação do antigénio.

No fim, restarão as células de memória. Para o desenvolvimento destas, há dois

modelos de explicação: um linear (em que as células de memória seriam as células

efectoras sobreviventes); e um ramificado (em que estas seriam um estado alternativo

da diferenciação das células naïve); isto devido a fenómenos de transcrição diferentes.

Abordar-se-á agora a sinalização que leva à activação dos linfócitos T.

SINALIZAÇÃO PARA A ATIVAÇÃO DOS LINFÓCITOS T Para a proliferação e diferenciação dos linfócitos T é necessário:

Reconhecimento do antigénio

Co-estimulação

Citocinas (como a IL-2)

RECONHECIMENTO DO ANTIGÉNIO- sinal 1

O reconhecimento do antigénio é o primeiro sinal para a activação dos linfócitos T.

Este reconhecimento deve-se à apresentação do antigénio pelas células dendríticas

maduras (que são APCs – Antigen Presenting Cells). Esta apresentação é feita pelas

moléculas do MHC, que é um complexo proteico – Major Histocompatibility Complex.

O MHC vai apresentar à superfície da célula dendrítica porções peptídicas do

antigénio. Existem duas classes de MHC: MHC I e MHC II. O MHC classe I apresenta

péptidos que se encontram presentes no interior da célula, no citosol, enquanto que o

classe II apresenta péptidos que resultaram de proteínas endocitadas ou da digestão

de microrganismos fagocitados. Isto será importante, pois cada classe de MHC

apresentará antigénios a linfócitos T naïve diferentes: MHC I apresenta antigénios a

linfócitos T CD8+ e o MHC II a CD4+, que terão respostas diferentes na eliminação

posterior do antigénio.

O péptido apresentado pelo MHC

será reconhecido pelo complexo

TCR/CD3

(TCR: T Cell Receptor).

54

Aos linfócitos T CD4+ serão, então, apresentados péptidos que podem ser

provenientes, por exemplo de bactérias fagocitadas (b). Para os linfócitos T CD8+, os

antigénios apresentados pelas APCs derivam de proteínas presentes no interior das

células (a) que lá se encontram porque estas foram infectadas por um vírus ou porque

fagocitaram uma célula infectada ou tumoral, processando-a e seleccionando o

antigénio, apresentando-o no MHC I (fenómeno a que se chama “cross presentation”

ou apresentação cruzada (c)).

(a) Apresentação de antigénios a linfócitos T CD8+ pelo MHC I

(b) Apresentação de antigénios a linfócitos T CD4+ pelo MHC II

(c) Apresentação cruzada a linfócitos T CD8+

CO-ESTIMULAÇÃO – sinal 2

Vimos então que o sinal de activação primário dos linfócitos T CD8+ é a ligação do

complexo TCR/CD3 com as moléculas de MHC I com o antigénio – sinal 1 – que

confere especificidade à resposta do linfócito T.

No entanto, dá-se ainda co-estimulação através de sinais acessórios – sinal 2 –, entre

os quais se destacam os sinais transmitidos pelos co-receptores (por exemplo, CD28,

CD27, CD40L) que se ligam a co-estimuladores presentes na membrana das células

apresentadoras de antigénios (por exemplo, glicoproteínas da família B7).

Dos co-receptores, o mais estudado é o CD28, cujo mecanismo de transdução de

sinal (sinal 2), desencadeado aquando da ligação a moléculas da família B7 (CD80 e

CD86), amplifica a mensagem transduzida pelo sinal 1, aumentando a transcrição

genética.

Esta co-estimulação é essencial para a activação dos linfócitos T.

55

Co-receptores e Co-estimuladores:

É de notar ainda a influência das células CD4+ diferenciadas (helpers) na activação

dos linfócitos citotóxicos. Estas células irão 1) secretar citocinas promotoras da

transcrição (como a IL-2) e, 2) expressar CD40L, que é reconhecido pelo CD40 das

células apresentadoras de antigénios, induzindo nestas células alterações que as

tornarão mais eficazes na activação dos linfócitos T CD8; induzem, nomeadamente,

uma maior expressão de proteínas da família B7 e uma maior secreção de citocinas

promotoras de diferenciação. – Licensing via CD40

56

RESPOSTAS FUNCIONAIS DOS LINFÓCITOS T À ACTIVAÇÃO DIFERENCIAÇÃO DOS LINFÓCITOS T CD4+

CÉLULAS HELPER: TH1, TH2 e TH17

As células TH1, TH2 e TH17 diferenciadas

desenvolvem-se a partir de linfócitos T CD4+ naïve

dependendo da resposta a citocinas produzidas pelas

APCs ou por outras células imunitárias e presentes em

fases iniciais da diferenciação.

Estas citocinas serão reconhecidas por receptores

presentes na membrana das células CD4+ e induzirão

diferenciação consoante a citocina correspondente.

Cada subtipo celular terá um papel diferente na

resposta imunitária:

DIFERENCIAÇÃO DOS LINFÓCITOS T CD8+

CÉLULAS T CITOTÓXICAS

A diferenciação de Linfócitos T CD8+ em Linfócitos T Citotóxicos (CTLs – Cytotoxic T

Cells) envolve a aquisição dos mecanismos que irão permitir a estas células cumprir a

sua função: target cell killing. Assim, ocorre o desenvolvimento de grânulos

citoplasmáticos contendo as enzimas granzima e perforina (é necessário possuir as

duas!).

CRIAÇÃO DE CÉLULAS DE MEMÓRIA

Algumas células T activadas diferenciam-se em células de memória de sobrevivência

prolongada. A sua principal função é constituir uma reserva celular específica, que, em

caso de nova infecção pelo mesmo agente, tem uma acção bastante mais rápida. A

sobrevivência destas células está dependente de IL-7.

(Ver T7: Imunidade Celular – Mecanismos Efectores da Imunidade Mediada por

Células )

57

INTRODUÇÃO

Imunidade humoral é mediada pela secreção de anticorpos produzidos pelos

linfócitos B.

Dois grandes tipos de antigénios podem provocar uma resposta imunológica –

antigénios multivalentes 1 de origem microbiana que actuam directamente no

receptor dos linfócitos B (BCR) e antigénios proteicos apresentados por linfócitos

T-helper. Neste último caso, os anticorpos produzidos ligam-se com maior afinidade

ao antigénio em causa, do que sem a ajuda de linfócitos T, daí que os anticorpos

contra proteínas antigénicas sejam os melhores mediadores da imunidade

humoral.

Neste capítulo são descritos os acontecimentos moleculares e celulares da resposta

humoral, em particular os estímulos que induzem a proliferação e diferenciação de

linfócitos B e como esses estímulos influenciam o tipo de anticorpo produzido.

GENERALIDADES DA RESPOSTA

HUMORAL

Como já é sabido, linfócitos B maduros são desenvolvidos na medula óssea, da qual

partem para colonizar tecido linfóide, maioritariamente o baço, onde lhes são

apresentados antigénios, através das IgM e IgD de membrana. Isto culmina no

desenvolvimento de linfócitos B de memória e plasmócitos, estes últimos os

produtores de anticorpos.

1 Antigénios com vários epítopos semelhantes

T6 I: Imunidade Humoral – Activação de Linfócitos B e Produção de Anticorpos

Data teórica de 13 de Outubro de 2011

Capítulo do Abbas: 11

Slides das aulas: não

Elaborado por: João Pedro Soares

58

Ilustração 1 – Fases da resposta humoral imune.

Depois do reconhecimento antigénico, ao longo da resposta imunitária, (numa

semana um único linfócito B pode dar origem a 5000 semelhantes) existem

mecanismos que a orientam para a maior eficácia, como é o caso da produção de

anticorpos que não IgM e IgD (troca da cadeia pesada e, portanto, troca do

isotipo) e o caso da maturação da afinidade, em que gradualmente o(s) linfócito(s)

que produz(em) anticorpos com mais afinidade dominam a resposta imunitária.

(Ilustração 1)

O tipo e a quantidade de anticorpos produzidos variam de acordo o tipo de

antigénio em causa, se há envolvimento de linfócitos T, o historial de exposição

do indivíduo e o local anatómico em que a activação ocorre.

Respostas T-dependentes (nos centros germinativos.)

A descendência de linfócitos B activados constituirá então quer plasmócitos

produtores de anticorpos quer linfócitos B de memória, ambas com um longo

tempo de vida. Os plasmócitos, que migram para a medula óssea, produzem

continuamente durante anos anticorpos que proporcionam uma resposta

imediata.

A resposta humoral a proteínas antigénicas requer que estas sejam

especificamente reconhecidas e internalizadas pelos linfócitos B e que um

fragmento da proteína seja apresentado a linfócitos T-helper CD4+, células estas

que depois activam os mesmos linfócitos B. Por esta razão, podem classificar-se

as proteínas como antigénios timo-dependentes ou T-dependentes.

A troca de isotipo das Ig (troca da cadeia pesada) resulta de uma estimulação T-

dependente, nomeadamente através do ligando CD40 (apenas presente na

59

membrana do linfócito T activado) e das citocinas também produzidas pelos

linfócitos T.

Também a maturação da afinidade é dependente do CD40L, envolve a mutação

somática de genes Ig V rearranjados em linfócitos B activados, tendo por

consequência a selecção positiva dos linfócitos B com alta afinidade para o

antigénio em causa.

Respostas T-independentes

As respostas humorais a antigénios não-proteicos, como polissacarídeos,

alguns lípidos e ácidos nucleicos, ou seja polímeros compostos de numerosas

unidades químicas repetitivas (são geralmente multivalentes), não requerem

linfócitos T-helper e por isso não induzem memória imunológica.

Já os últimos são capazes de montar uma resposta rapidamente, mediante

encontro com o antigénio. O linfócito B activado dará origem a uma ou outra

espécie mediante sinais dos seus receptores, incluindo os das citocinas e os que

reconhecem o antigénio, que se traduzem pela produção de factores de

transcrição que determinam então o tipo de descendência (cell fate decisions).

Linfócitos B da zona marginal do baço e outros tecidos linfóides reconhecem

antigénios multivalentes e estão, portanto, associados a respostas T-

independentes.

Células B B-1 também estão bastante associadas a respostas TI, mas já em

mucosas e no peritoneu.

Podemos distinguir a resposta humoral em primária e secundária. A primária

resulta da activação de linfócitos B naive, ou seja, não estimulados, enquanto

que a secundária é resultado da expansão clonal de linfócitos B de

60

Ilustração 4 – Respostas primária e secundária.

memória. Assim é de esperar que uma resposta secundária se dê de forma

mais célere, com uma produção elevada de anticorpos.

De seguida, será abordado:

A interacção do antigénio com os linfócitos B;

o papel dos linfócitos T-helper, não só na apresentação proteínas antigénicas,

mas também nos mecanismos de troca de isotipo e maturação da afinidade;

a resposta T-dependente

RECONHECIMENTO DE

ANTIGÉNIOS E ACTIVAÇÃO DOS

LINFÓCITOS B

INTRODUÇÃO

Para iniciar respostas que envolvem anticorpos, os antigénios têm que ser

capturados e transportados para áreas dos órgãos linfóides. Os antigénios

61

desencadeiam então os processos que levam à activação de linfócitos B, em

conjunto com outros sinais gerados pela imunidade inata.

CAPTURA DE ANTIGÉNIOS E APRESENTAÇÃO AOS LINFÓCITOS B

Os linfócitos B residem e circulam pelos folículos dos órgãos linfóides periféricos

em busca de um antigénio que os active. A entrada nos folículos (os linfócitos B

passam a chamar-se

foliculares ou

recirculantes) é guiada

pela quimiocina CXCL13

segregada pelas células

dendríticas e pelas

células do estroma do

folículo. CXCL13 liga-se

então ao receptor de

quimiocina (CXCR5) nos

linfócitos B, o que atrai

essas células para o

folículos. A mesma

quimiocina é também

importante para atrair

células T activadas para

o folículo.

No entanto, a vida dos linfócitos B naive foliculares é limitada enquanto não

encontram o seu antigénio. Assim, a sua sobrevivência depende de sinais derivados

do seu receptor (BCR), assim como de estímulos recebidos de uma citocina da

família do factor de necrose tumoral (TNF) denominada BAFF (factor de activação da

céula B da família TNF), a qual proporciona sinais de maturação e sobrevivência

através do receptor de BAFF.O BAFF e um ligante relacionado APRIL podem também

activar dois outros receptores, TACI e BCMA, que participam de estádios mais

avançados de activação e diferenciação. Estas citocinas são produzidas

principalmente por células mielóides no folículo e medula óssea.

Nos órgãos linfóides periféricos, os antigénios, que chegam pelo sangue ou linfa,

são quase sempre capturados pelas células dendríticas e liga-se aos receptores

antigénicos dos linfócitos B. As células dendríticas podem internalizar e processar o

antigénio mas podem, também, aproveitar o antigénio para a superfície da célula,

onde ele fica disponível, de forma intacta, para os linfócitos B específicos para o

antigénio.

62

ACTIVAÇÃO DE LINFÓCITOS B POR ANTIGÉNIOS E OUTROS SINAIS

A activação dos linfócitos B específicos para o antigénio inicia-se pela ligação do

antigénio às moléculas de Ig da membrana, as quais, em conjunto com as cadeias

Igα e Igβ associadas, constituem o complexo do receptor de antigénico das células

B maduras. O receptor antigénico do linfócito B desempenha dois papeis essenciais

na sua activação.

Primeiramente, o agrupamento dos receptores induzidos pelo antigénio permite sinais

bioquímicos para as células B que iniciam o processo de activação. Em segundo

lugar, o receptor liga-se ao antigénio e internaliza através de vesículas endocíticas,

no caso de proteínas estas são processadas a péptidos que são na superfície para

reconhecimento pelos linfócitos Th.

Apesar do reconhecimento antigénico poder activar a resposta linfócitária B, é

usualmente insuficiente para estimular uma proliferação e diferenciação adequadas.

Para uma indução total, outros estímulos cooperam com o BCR, o que inclui

proteínas do complemento e, no caso de antigénios proteicos, linfócitos Th.

Como se vê na

imagem ao lado, a

activação do linfócito

B é facilitada pelo

co-receptor CR2 ou

CD21, que reconhece

fragmentos do

complemento

ligados ao antigénio

ou que fazem parte

de complexos imunes

que contém o

antigénio.

A activação do

complemento é

tipicamente vista com

micróbios, que

activam este sistema na ausência de anticorpos (ver cap. 4 e 12). Um desses

fragmentos que se liga ao microrganismo, o C3d, é reconhecido pelo receptor do

complemento CR2, o que reforça a sinalização BCR. Os linfócitos B humanos

também expressam variados receptores Toll-like (TCRs), capazes de reconhecer o

já conhecido PAMP, que também existentes em células dendríticas, contribuem para

activação de linfócitos Th e para produção de citocinas, APRIL e BAFF, que

induzem respostas linfocitárias B T-independentes.

63

RESPOSTAS FUNCIONAIS DOS LINFÓCITOS B AO RECONHECIMENTO

ANTIGÉNICO

Diferentes antigénios na ligação cruzada do BCR provocam diferentes tipos de

eventos celulares: antigénios multivalentes provocam proliferação e diferenciação,

e antigénios proteicos preparam as células B para interacções subsequentes com

linfócitos Th.

Células em repouso entram em fase G,

o que provoca aumento do tamanho da

célula e dos ribossomas, da quantidade

de RNA citoplasmático. Proteínas anti-

apoptóticas são produzidas

(especialmente Bcl-2), o que aumenta a

sobrevivência das células. Estas podem

agora proliferar e produzir anticorpos.

Aumenta a produção de MHC classe II e

B7 coestimuladores, e é por isso que

os linfócitos B antigénio-activados são

melhores activadores dos Th que os B

naive. Aumenta a expressão de

receptores de citocinas T-derivadas, o

que aumenta a sensibilidade a

linfócitos Th.

A importância da sinalização BCR varia com a natureza do antigénio, a maioria dos

antigénios T-independentes, como os polissacarídeos, por terem múltiplos epítopos

semelhantes, ligam-se cruzadamente a receptores antigénicos, o que inicia a

resposta, independentemente dos linfócitos T.

Já a maioria das proteínas possuem apenas uma cópia de cada epítopo por

molécula, portanto, elas não podem simultaneamente ligar-se cruzadamente a

múltiplas Ig, o que limita muito a sua sinalização BCR. De facto, nestas repostas (T-

dependentes), as Ig tornam-se não importantes para a sinalização, mas para a

ligação para consequente internalização, para posterior apresentação do antigénio

aos linfócitos Th, sendo estes os estimuladores a proliferação e diferenciação neste

caso.

Depois de linfócitos B específicos reconhecerem os antigénios, os passos

subsequentes na reposta humoral são muito diferentes quando comparamos

respostas T-dependentes com T-independentes.

64

RESPOSTAS COM ANTICORPOS T-DEPENDENTES A ANTIGÉNIOS

PROTEICOS

SEQUÊNCIA DE EVENTOS DURANTE RESPOSTAS COM ANTICORPOS

T-DEPENDENTES

1. O antigénio é capturado por células dendríticas (CDs) e

apresentado aos linfócitos Th através do MHC classe II; as CDs

passam a produzir ligandos B7, também estimuladores

2. Os linfócitos Th são activados e induzidos a expressar

proteínas, como é o caso de CD40L e receptores de citocinas

que, como já vimos, permitem a migração em direcção ao

folículo, através do gradiente citocinético.

3. Os linfócitos B são então activados pelo antigénio, que está na sua

forma solúvel ou é mostrado por CDs.

4. Os linfócitos B processam e apresentam o antigénio, alteram o seu

perfil de receptores de superfície para quimiocinas e migram em

direcção à zona de células T do órgão linfóide.

5. Linfócitos B e Th activados interagem no interface T-B e as células B

são activadas por CD40L e citocinas.

6. Pequenos focos de linfócitos B extrafoliculares formam-se nas

zonas de células T, onde ocorre alguma mudança de isotipo e

secreção de Imunoglobulinas.

7. Os linfócitos B activados migram de volta para dentro do folículo.

Formam-se centros germinativos dentro dos folículos e são esses os

locais de extensa mudança do isotipo e mutação somática que

selecciona as células, levando a maturação da afinidade e geração de

linfócitos B de memória e plasmócitos que migram para a medula

óssea, onde produzirão durante anos anticorpos.

ACTIVAÇÃO INICIAL E MIGRAÇÃO DE LINFÓCITOS Th e B

A frequência de linfócitos B naive ou T para um dado epítopo é de 1 em 105 até 1 em

106 linfócitos, e é necessário que os linfócitos B e T se encontrem e fisicamente

interactuem para gerar fortes respostas de anticorpos.

65

Linfócitos Th que tenham sido activados proliferam, expressam CD40L e segregam

citocinas, também alteram o perfil de receptores de quimiocina, regulando

negativamente o receptor de quimiocina CCR7 e aumentando a expressão de

CXCR5, e como resultado deixam a zona de linfócitos T e migram em direcção ao

folículo. CXCL13, o ligante para CXCR5, é segregado por células dendríticas

foliculares e outras células do estroma folicular e contribui para a migração de

linfócitos T CD4+ activadas para o folículo.

Este tipo de antigénios, como sabemos, não provoca sinais fortes o suficiente para

induzir proliferação e diferenciação dos linfócitos B de forma satisfatória, mas ainda

assim a sua ligação ao BCR resulta em reduzida expressão do receptor CXCR5 e

expressão aumentada de CCR7, que é característica de linfócitos T. Como

resultado, os linfócitos B activados migram em direcção à zona dos linfócitos T,

levados pelo gradiente de CCL19 e CCL21, ligandos do mesmo CCR7. A última

imagem resume bem esta secção.

EFEITO HAPTENO-TRANSPORTADOR

Os princípios delineados para a

colaboração entre linfócitos T

linfócitos B proporcionam a base

para compreender o efeito

hapteno-carregador.

Haptenos, como o dinitrofenol,

são pequenos compostos

químicos que podem ser ligados

por anticorpos específicos, mas

não são por si só

imunogénicos. Se entretanto os

haptenos estiverem conjugados

com proteínas de transporte,

este conjunto já é sim capaz de

induzir uma resposta de

anticorpos específicos para os

haptenos. Primeiro, tais respostas

requerem tanto linfócitos B específicos para o hapteno, assim como Th específicos

para a proteína transportadora.

Os linfócitos B específicos para o hapteno ligam-se ao antigénio através de um

determinante no hapteno, endocitam o conjugado hapteno-proteína transportadora e

apresentam peptídeos desta proteína (exclusivamente no MHC classe II) a linfócitos

Th. Facilmente se entende a base deste efeito: os dois tipos de linfócitos cooperam

reconhecendo epítopos para o mesmo antigénio (se o considerarmos o conjugado).

Este efeito é a base para o desenvolvimento de vacinas conjugadas, como veremos

mais à frente.

66

PAPEL DO LIGANDO DE CD40 (CD40L); INTERACÇÃO DE CD40 EM

ACTIVAÇÃO T-DEPENDENTE DE LINFÓCITOS B

Como já vimos linfócitos Th activados expressam ligando de CD40 que se liga ao

seu receptor, CD40 (membro da superfamília dos receptores de TNF), existente em

linfócitos B antigénio-estimulados, e essa interacção estimula a proliferação da

célula B e a diferenciação inicial, bem como a formação de um centro germinativo.

Da ligação do CD40L, decorre a alteração conformacional do CD40, o que induz

associação de proteínas do citosol chamadas TRAF (TNF receptor-associated

factors) com o domínio citoplasmático de CD40. As TRAF recrutadas ao CD40

iniciam cascatas enzimáticas que levam à activação de factores de transcrição,

incluindo NF-κB e AP-1, que colectivamente estimulam à proliferação e à síntese e

segregação aumentadas deIg. Factores de transcrição CD40-induzidos são também

importantes para a formação do centro germinativo e para a síntese de AID

(activation-induced deaminase), crucial para mutação somática e troca de isotipo.

Mutações no gene do CD40L resultam no síndrome de hiper-IgM ligado ao X, que

se caracteriza por defeitos na produção de anticorpos, na troca de isotipo, na

maturação da afinidade e criação de linfócitos B de memória.

ACTIVAÇÃO DE LINFÓCITOS B EXTRAFOLICULAR

Depois da interacção inicial dos linfócitos B com os Th na fronteira entre o folículo e

a zona dos linfócitos T, uma subsequente activação de linfócitos B pode ocorrer em

duas localizações diferentes – uma fora dos folículos e outra nos folículos, nos

centros germinativos. Assim como os locais, as respostas dos linfócitos B serão

também diferentes. Nos focos extrafoliculares a activação é geralmente efectuada logo

no princípio da resposta imune; nos centros germinativos, nos quais actuam linfócitos

T helper foliculares, a activação ocorrer dias mais tarde.

Como a hipermutação dos genes Ig (que compreende a maturação da afinidade), mas

em muito menor extensão que no centros germinativos.

A REACÇÃO DOS LINFÓCITOS B NO CENTRO GERMINATIVO E A FUNÇÃO

DOS LINFÓCITOS TH FOLICULARES

Os eventos mais característicos da resposta T-dependente, que incluem maturação

da afinidade, a troca de isotipo, a produção de linfócitos B de memória e

plasmócitos de longa vida, ocorrem primariamente nos centros germinais dos

folículos linfóides. Alguns linfócitos T que migram para estabelecer contacto com os

linfócitos B, diferenciam-se em linfócitos T foliculares (Thf) que apresentam níveis

elevados do receptor de quimiocina CXCR5, e são então levados para os folículos

linfóides em busca do seu ligando.

67

Estes linfócitos Th são foliculares porque representam a grande maioria de

linfócitos T CD4+ nos folículos e têm um papel fundamental na reacção do centro

germinativo. Ao mesmo tempo alguns linfócitos B activados migram de volta para

o folículo para começar a proliferar rapidamente, formando uma espécie de mancha

na zona central do folículo que não é mais que o centro germinativo. Cada centro

germinativo contém células geradas a partir de um clone (ou poucos clones) de

linfócito B específico para um certo antigénio. A zona mais escura do centro

germinativo é constituída por linfócitos B com uma altíssima taxa de proliferação.

Também chamados de centroblastos, estas células duplicam a cada 6 a 12 horas,

daí que semanalmente tenhamos cerca de 5000 novos clones. Esta progenia é

constituída por pequenas células, os centrocitos. Os linfócitos B dos centros

germinais expressão um repressor de selecção e diferenciação transcrição

conhecido por Bcl-6 (B cell lymphoma gene 6), cujo papel se falará mais tarde quando

abordarmos a regulação do destino (cell fate) dos linfócitos B.

Os mecanismos que levam à transformação dos

linfócitos T CD4+ em linfócitos Thf e à activação

dos linfócitos B pelos Thf ainda não são

totalmente conhecidos, mas, do que já se conhece,

participam variadas moléculas. Como é retratado, o

co-estimulador ICOS é essencial para a reacção

do centro germinativo, e a sua ligação com o seu

ligando (presente nos linfócitos B) promove a

diferenciação em linfócitos Thf. A formação do

centro germinativo é então marcantemente

dependente desta célula, nomeadamente pelas

interacções CD40, como se verifica pela imagem.

O ligando CD40, presente nos linfócitos T, é

essencial para a proliferação dos B, assim como

para a troca de isotipo e maturação da afinidade.

TROCA DE ISOTIPO

68

Como reposta à interacção CD40 e às citocinas, alguma da progenia dos

linfócitos B, que produzem IgM e IgD, atravessam pelo processo de troca de

isotipo, levando à produção de cadeias pesadas de diferentes classes, como γ, α e

ε. Esta capacidade dos linfócitos B poderem produzir anticorpos com isotipos

diferentes confere uma plasticidade marcável em respostas humorais imunes, pelo

que os anticorpos têm diferentes funções efectoras e agentes-alvo.

Deste modo, a resposta a diferentes tipos de microrganismos é regulada pelos

tipos de citocinas produzidas pelos linfócitos T, que são activados por aqueles,

como fica resumido na ilustração em baixo.

TROCA DE ISOTIPO: DIFERENTES ANTICORPOS PARA DIFERENTES

SITUAÇÕES

No caso de bactérias com cápsulas ricas em polissacarídeos, a resposta humoral

(T-independente) consiste basicamente em anticorpos IgM, que se ligam à

bactéria, activam o sistema do complemento e induzem fagocitose por opsonização;

existe pouca ou nenhuma troca de isotipo para IgG.

Já a resposta a outras bactérias e muitos vírus, envolve a produção de IgG, que

impede a colonização de células-hospedeiras e promove fagocitose. Estes agentes

patogénicos activam linfócitos Th do tipo TH1, que produzem a citocina IFN- γ. Em

ratos, esta citocina é o maior indutor de troca para IgG opsonizantes, mas ainda não é

clara a sua função em humanos.

A resposta a parasitas maiores, como as ténias, é feita maioritariamente por IgE, que

participa na eliminação destes parasitas por parte dos mastócitos e eosinófilos. Estes

69

parasitas activam os linfócitos Th do tipo TH2, que produzem IL-4, a citocina que

induz troca para IgE.

Especificamente, células em mucosas trocam para IgA, que é o anticorpo mais

eficientemente transportado pelo epitélio para secreções da mucosa, o que nos

defende contra micróbios que tentam penetrar o epitélio.

A troca para IgA é feita pelo TGF- β (transforming growth factor) e também por

citocinas da família TNF, BAFF e APRIL. Como estas citocinas não são só

produzidas por linfócitos T, na ausência destes a troca de isotipo pode ainda

assim ocorrer.

Papel da AID na Troca de Isotipo

A interacção CD40 induz a AID (activation-induced deaminase) que é crucial para a

troca de isotipo e mutação somática. Nos casos em que há produção deficiente

de CD40, do seu ligando ou de AID a resposta com anticorpos é dominada pelas

IgM, havendo troca de isotipo e maturação da afinidade limitadas.

O mecanismo molecular de troca de isotipo é o processo em que o exão

rearranjado VDJ, que codifica um domínio V da cadeia pesada das Ig, recombina

com uma região do C do gene, pelo que o DNA presente no intervalo entre o exão e

aquela região é eliminado.

A AID é a enzima chave para a troca de isotipo, e a sua função é remover o grupos

amina de resíduos de citosina em moldes de DNA unifilamentares, o que converte

resíduos de citosina em uracilo.

Isto só é possível aquando da

actuação da enzima RNA

polimerase que vai envolver apenas

uma cadeia de DNA, deixando uma

alça aberta de DNA unifilamentar

denominada R-loop. É nesse local

que um grande número de resíduos

C é convertido para U pela AID. A

enzima uracil N-glicolase remove os

resíduos de U, deixando esses

locais livres de bases azotas, o que

é reconhecido pela enzima

endonuclease Ape 1, que cliva

esses locais livres que contribuem

para quebras nas duas cadeias,

resultando na eliminação do DNA e

na união das duas regiões

afectadas, fazendo a célula uso de

maquinaria de reparação.

A ilustração ao lado resume o parágrafo anterior.

70

MATURAÇÃO DA AFINIDADE

Como já foi explicado, a maturação da afinidade é um processo que leva à

aumentada afinidade dos anticorpos para um determinado antigénio,

essencialmente ao longo da resposta T-dependente e é resultado da mutação

somática dos genes das Ig mais a selecção positiva que se segue dos linfócitos B

que produzem os anticorpos com a maior afinidade. Ocorre numa maior extensão

nos centros germinativos. O facto de essencialmente envolver linfócitos Th deve-se

às interacções CD40, que são necessárias para induzir à AID e à proliferação de

linfócitos B.

Há que realçar três características destacáveis das hipermutações:

As mutações ocorrem em regiões V, maioritariamente em regiões de

ligação determinantes na complementaridade com o antigénio;

Há muito mais mutações em anticorpos IgG que em IgM.

A presença de mutações está relacionada com a afinidade crescente

dos anticorpos para o antigénio que induziu a resposta.

No centro germinativo, os linfócitos B são estimulados por IL-21 produzida pelos

linfócitos Thf que induz a apoptose, a não ser que sejam “salvas” por uma ligação a

um antigénio com afinidade.

Com pequenas concentrações de antigénio, os linfócitos com mais afinidade

ligam-se preferencialmente, o que os privilegia selectivamente.

Isto está relacionado com muitos mecanismos, nomeadamente:

Reconhecimento antigénico está relacionado com a produção de

proteínas anti-apoptóticas (família das Bcl-2).

Linfócitos com maior afinidade endocitam preferencialmente

antigénios e interagem com os linfócitos Thf, que activam a interacção

CD40.

As células T expressam o ligando Fas que se liga ao seu receptor nas

células B, criando um sinal apoptótico. Linfócitos B com maior

afinidade, que melhor reconhecem o antigénio, produzem Fas-

inibidores, criando mais pressão selectiva sobre os linfócitos com

baixa afinidade.

Como é óbvio, este processo de selecção é extremamente ineficiente: milhares de

células têm de morrer para privilegiar um grupo de células que combaterá a infecção

com a máxima eficácia e é por isso que os centros germinais são locais de extrema

actividade apoptótica.

O outro lado da moeda destes mecanismos é o risco das hipermutações ocorrerem

em locus genéticos onde não seria suposto, como em oncogenes ou tendo como

resultado anticorpos extremamente auto-reactivos. É devido a isto que ocorrem

lifomas malignos e doenças provocadas por auto-imunidade.

71

DIFERENCIAÇÃO DOS LINFÓCITOS B EM PLASMÓCITOS

Os plasmócitos encontram-se terminalmente no desenvolvimento linfocitário B e são

gerados depois de sinais dos BCR, CD40, TLRs e outros receptores, que incluem os

das citocinas.

Há dois tipos de plasmócitos - os de respostas T-independentes e os de respostas

T-dependentes. Migrando para medula óssea, estas células são mantidas por

citocinas da família BAFF, que se liga ao receptor do plasmócito BCMA, permitindo

com que estas sobrevivam por longos períodos produzindo anticorpos, durante

anos, muitas vezes durante toda a vida do indivíduo.

Para se tornar num plasmócito, o linfócito B passa por várias processos – a célula

aumenta de tamanho drasticamente, aumentando também a relação

citoplasma/núcleo. O retículo endoplasmático torna-se proeminente.

O tipo de imunoglobulinas também sofre uma alteração, simples, mas fundamental –

as imunoglobulinas têm de passar de membranares à sua forma secretada, o que é

resultado da alteração da porção terminal da cadeia pesada, esta porção é

responsável pela ancoragem à membrana).

DIFERENCIAÇÃO DOS LINFÓCITOS B EM LINFÓCITOS B DE MEMÓRIA E

RESPOSTAS SECUNDÁRIAS

Alguns dos linfócitos B antigénio-activados emergem dos centros germinativos com a

capacidade de sobreviver por longos períodos (porque expressam elevados níveis

da proteína anti-apoptótica Blc-2), montando rápidas respostas subsequentemente

a uma apresentação antigénica; estas células são linfócitos B de memória.

Algumas destas células permanecem no órgão linfóide onde foram geradas, outras

entram em circulação, “patrulhando” entre o sangue e os órgãos linfóides.

A produção de grandes quantidades de anticorpos de alta afinidade é muito

acelerada depois de uma exposição secundária, e deve-se aos linfócitos B de

memória.

Este desenvolvimento de memória é levado a cabo por respostas T-dependentes.

Útil na criação de Vacinas Conjugadas: Devido aos casos de bactérias com cápsulas

constituídas por polisacarídos, em que os linfócitos T não actuam, criaram-se

vacinas que se baseiam no já falado efeito hapteno-transportador, em que a vacina

contém proteínas com a capacidade de se ligarem à cápsula, podendo deste modo

activar uma resposta T-dependente, significando mais rapidez e eficácia no combate

ao antigénio, permitindo a formação linfócitos B de memória para uma eventual

infecção secundária.

72

PAPEL DOS FACTORES DE TRANSCRIÇÃO NO DESTINO DOS LINFÓCITOS

B ACTIVADOS (CELL FATE)

À semelhança do que acontece com o controlo do cell fate dos linfócitos T, o dos

linfócitos B é controlado em grande medida pela expressão de vários activadores e

repressores da transcrição de DNA

Nos centros germinativos de linfócitos B, os sinais provocados por CD-40 e o

receptor de IL- 21 reduzem a expressão de um repressor da transcrição, Bcl-6, que

antagoniza outro repressor, Blimp-1, o qual é necessário para a transformação em

plasmócitos. Isto permite que os linfócitos B, aquando da intensa proliferação nos

centros germinativos não se transformem em plasmócitos numa fase e precoce da

resposta. Já os linfócitos B dos focus extrafoliculares expressam baixos níveis de

Blc-6, a causa da existência de plasmócitos de curta vida.

Os dois passos chave para o desenvolvimento de um plasmócito são a perda de

expressão do factor de transcrição, Pax-5 (que é necessário para a manutenção do

linfócito B madura), e a repressão de Bcl-6. Durante a diferenciação, o activador

datranscrição IRF4 e o repressor Blimp-1 são induzidos; estes juntos promovem a

expressão e o splicing de XBP-1, um factor de transcrição que desempenha um papel

fundamental na resposta às proteínas sem conformação, resultado de uma síntese

proteica massiva. XBP-1 protege então os plasmócitos de consequências negativas.

Sendo ainda uma matéria incerta, parece que baixos níveis de IRF4 estão

associados a linfócitos B de memória, por sua vez, altos níveis estão associados a

diferenciação em plasmócitos.

RESPOSTAS COM ANTICORPOS A ANTIGÉNIOS T-INDEPENDENTES

Muitos antigénios não proteicos, como os polissacarídeos e lípidos estimulam

produção de anticorpos na ausência de linfócitos Th.

TIPO DE LINFÓCITOS B QUE RESPONDEM A ANTIGÉNIOS

T-INDEPENDENTES

As famílias B1 e da zona marginal dos linfócitos B são especialmente importantes

no que toca a respostas T-independentes, ao contrário das T-dependentes onde os

linfócito B folicular é a família maioritária.

São os linfócitos da zona marginal que respondem a polissacarídeos antigénicos –

depois de activados, estes linfócitos dão origem a plasmócitos de vida curta que

produzem maioritariamente IgM (há quem lhes chame linfócitos B de memória IgM,

73

são células memory-like, na verdade). Os linfócitos B B-1 representam outra

linhagem que responde a antigénios no peritoneu e nas mucosas.

As respostas T-independentes podem ser iniciadas no baço, medula óssea,

cavidade peritoneal e mucosas. Macrófagos localizados na zona marginal dos

folículos do baço são particularmente eficientes a fagocitar polissacarídeos. Os

antigénios podem persistir por longos períodos à superfície de macrófagos da zona

marginal, onde são reconhecidos por linfócitos B específicos.

MECANISMOS DAS RESPOSTAS T-INDEPENDENTES

Os antigénios T-independentes, ou seja, polissacarídeos, glicolípidos, lípidos e ácidos

nucleicos, induzem produção específica de anticorpos, mesmo em animais aos quais

se fez knock-out de linfócitos T. Estes antigénios não podem ser incorporados em

moléculas de MHC e, portanto, não podem ser reconhecidos pelos linfócitos Th

CD4+. Por serem multivalentes estes anticorpos activam o BCR de tal forma

(mecanismos de ligação cruzada) que a assistência de linfócitos T é dispensada.

Como também já vimos, os polissacarídeos activam o sistema do complemento,

gerando C3d, que se liga ao antigénio e é reconhecido pelo CR2 dos linfócitos B,

amplificando ainda mais o sinal. Também temos as TLRs, receptores que reconhecem

padrões moleculares específicos de antigénios (PAMPs), que facilitam ainda mais a

resposta T-independente.

Apesar de se associar a troca de isotipo a respostas T-dependentes, alguns

antigénios T-independentes têm também a capacidade de gerar troca de isotipo,

obviamente em muito menor escala. As citocinas produzidas em células que não

linfócitos T podem estimular troca de isotipo – como já foi descrito, BAFF e APRIL

produzidos em células de origem mielóide podem induzir síntese de AID através do

receptor TACI, da família dos receptores BAFF.

As citocinas produzidas nas mucosas por células não linfóides, como a TGF-β,

ajudam a mediar a troca das IgA, o que contribui para a secreção de anticorpos IgA

dirigidos a antigénios não proteicos.

FUNÇÕES DAS RESPOSTAS T-INDEPENDENTES

A importância funcional dos antigénios T-independentes é que muito material que

compõe a parede das bactérias pertence a esta categoria e a defesa humoral é a

maior defesa do hospedeiro contra as infecções por tais bactérias encapsuladas.

Antigénios T-independentes contribuem para produção de anticorpos naturais, que

estão presentes em circulação em indivíduos normais e aparentemente são

produzidos sem exposição prévia observável a patogénicos. A maioria destes

anticorpos naturais são anti-oses de baixa afinidade. Os anticorpos ligados aos

grupos sanguíneos (A e B) são o exemplo mais comum destes anticorpos. É

importante referir que as respostas T-independentes também podem estar

74

associadas a exposições secundárias a antigénios de oses, uma vez que se

observam reacções imunes típicas de imunidade de memória (com troca de isotipo e

maturação da afinidade muito limitadas), através dos já referidos linfócitos B de

memória IgM, células memory-like.

FEEDBACK DOS ANTICORPOS: REGULAÇÃO DE RESPOSTAS IMUNES

POR RECEPTORES Fc

O feedback dos anticorpos é o mecanismo pelo qual respostas da imunidade

humoral são ajustadas quando há já uma quantidade suficiente de anticorpo em

circulação e complexos solúveis anticorpo/antigénio estão presentes. A Ig de

membrana dos linfócitos B e o receptor destes para as porcões Fc das IgG

(FcγRIIB), estão aglomerados por complexos anticorpo/antigénio. Isto activa uma

cascata de sinalização inibitória que interrompe a activação do linfócito B.

75

INTRODUÇÃO Imunidade humoral é mediada pela secreção de anticorpos, e a sua função é a

defesa contra micróbios extracelulares e toxinas microbianas. Esta imunidade

contrasta com a imunidade mediada por células (linfócitos T), que erradica micróbios

que infectam e vivem dentro das células.

Os microganismos-alvo deste tipo de imunidade são bactérias extracelulares, fungos

e micróbios intracelulares obrigatórios, como os vírus. Estes últimos são alvo dos

anticorpos antes de infectarem as células ou após serem libertados por estas.

Muitas das vacinas induzem a produção destes anticorpos mas, apesar disso, a

actividade dos anticorpos nem sempre é benéfica: nas alergias e algumas doenças

auto-imunes alguns anticorpos medeiam lesões aos tecidos.

Neste capítulo serão discutidos os mecanismos efectores usados pelos anticorpos

para eliminar antigénios.

GENERALIDADES DA IMUNIDADE

HUMORAL

CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DA DEFESA HUMORAL

A função principal dos anticorpos é neutralizar e eliminar microorganismos e

toxinas microbianas, utilizando vários mecanismos, como fagócitos e proteínas do

complemento

T6 II: Imunidade Humoral – Mecanismos Efectores da Imunidade Humoral

Data teórica de 13 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 12

Capítulos do Arosa: 7.7

Slides aulas: sim

Elaborado por: Margarida Nunes

76

Os anticorpos são produzidos pelos plasmócitos nos órgãos linfóides e na medula

óssea, mas efectuam as suas funções em locais distantes da sua produção, pois

entram em circulação. Os anticorpos produzidos em tecidos linfóides associados a

mucosas, são transportados, pelas barreiras epiteliais, até ao lúmen desses órgãos

(p.e. intestinos e vias aéreas, protegendo dos micróbios ingeridos e inalados). Os

anticorpos são ainda transportados activamente através da placenta, para a

circulação do feto. Estas características complementam a incapacidade dos linfócitos

T de, tanto atravessar barreiras epiteliais, como atravessar a placenta.

Muitas das funções dos anticorpos são mediadas pela cadeia pesada da região

constante das Ig, e cadeias pesadas das Ig diferentes vão ter funções diferentes.

(Funções resumidas na Tabela 1). O sistema humoral é especializado de tal modo que

a exposição a diferentes micróbios estimula as células B a fazer a troca de classe de

isotipo, para o isotipo que mais eficaz seja a combater esse mesmo micróbio.

Tabela 1 - Funções dos isotipos dos Anticorpos

Apesar de muitas funções dependerem da cadeia pesada das Ig, todas estas

funções são desencadeadas pela ligação de antigénios às zonas variáveis. A

ligação de um anticorpo a um antigénio compacta a região Fc dos anticorpos e

esta compactação das moléculas dos anticorpos leva à activação do sistema de

complemento e permite a ligação da região Fc aos receptores Fc dos fagócitos.

Assim está assegurada a activação de vários mecanismos efectores, mas apenas

quando necessário, e não quando os anticorpos circulam numa forma livre de

antigénio.

IIssoottiippoo FFuunnççõõeess EEssppeeccííffiiccaass ddeessssee IIssoottiippoo

IgG

· Opsonização de antigénios para fagocitose, por macrófagos e

neutrófilos, através da ligação aos seus receptores Fc

· Neutralização: única função independente da região constante das Ig

· Activação da via clássica de complemento

· Citotoxicidade mediada por células dependente de anticorpos, mediada

por células NK

· Imunidade Neonatal: transferência de anticorpos maternos pela placenta

· Feedback Negativo sobre a activação dos linfócitos B

IgM · Activação da via clássica de complemento

· Receptores de antigénios dos linfócitos B naïve *

IgA

· Imunidade das mucosas: secreção de IgA para o lúmen dos tractos GI e

respiratórios

· Activação do complemento por via da lectina/via alternativa

IgE · Desgranulação dos mastócitos (reacções de hipersensibilidade

imediata), através da ligação aos seus receptores Fc.

IgD · Receptor de antigénios dos linfócitos B naïve *

*estas funções são mediadas por anticorpos de membrana e não anticorpos livres.

77

Ilustração 2 - Funções Efectoras dos anticorpos

NEUTRALIZAÇÃO DE

MICRÓBIOS E TOXINAS

MICROBIANAS Os anticorpos contra microrganismos ou suas toxinas bloqueiam

a ligação destes a receptores celulares. Deste modo, os

anticorpos inibem/neutralizam a infecciosidade dos

microorganismos (Ilustração 3). Muitos microrganismos entram

nas células do hospedeiro, ligando-se por moléculas da sua

superfície às proteínas ou lípidos da membrana do hospedeiro

(Influenza usa hemaglutinina; Gram-negativos usam pili).

Anticorpos que se ligam a estas estruturas interferem com a

capacidade dos microrganismos interagirem com receptores

celulares. O mesmo acontece com as toxinas (p.e. tetânica,

diftérica, …). Este impedimento ocorre pelo efeito estérico

(quando os átomos de uma moléculas são comprimidos, havendo

gasto de energia pela repulsão das nuvens electrónicas e,

consequentemente, a molécula perde a sua reactividade).

78

A neutralização mediada por anticorpos requer apenas a

ligação das regiões ligantes ao antigénio por parte dos

anticorpos. Por isso, tal neutralização pode ser mediada por

anticorpos de qualquer isotipo, em circulação e secreções mucosas, desde que estes

alta afinidade para estes antigénios. Anticorpos sem a região Fc conseguem realizar

neutralização na mesma. Os anticorpos neutralizantes no sangue são

maioritariamente IgG; nos órgãos com mucosas, são maioritariamente do tipo IgA.

Muitas vacinas profiláticas trabalham por estimulação da produção de anticorpos

neutralizantes de alta afinidade. Porém, os microorganismos desenvolveram

mecanismos de evasão a estes anticorpos, mutando os genes que codificam

antigénios de superfície.

OPSONIZAÇÃO MEDIADA POR

ANTICORPOS E FAGOCITOSE

INTRODUÇÃO Anticorpos do isotipo IgG cobrem (opsonizam) microrganismos e promovem a sua

fagocitose, ao se ligarem aos receptores Fc dos fagócitos. Depois de ingeridos, vão

ser mortos e degradados. A opsonização não é obrigatória, pois estes fagócitos têm

receptores que se ligam directamente aos microrganismos, constituindo a imunidade

inata, porém é menos eficaz.

Fagócitos mononucleares e neutrófilos expressam receptores para as porções Fc dos

anticorpos IgG, que se ligam, especificamente, a partículas opsonizadas. Os

microrganismos podem ainda ser opsonizados por um produto da activação do

complemento, o C3b, que são fagocitados ao se ligarem ao receptor para o C3b

(como veremos adiante).

O processo de revestimento dos micróbios com partículas que facilitam a fagocitose

chama-se opsonização. Essas partículas (anticorpos e proteínas de complemento)

tomam o nome de opsoninas.

RECEPTORES Fc LEUCOCITÁRIOS Os leucócitos expressam receptores Fc que se ligam à região constante dos

anticorpos. Eles entregam sinais que estimulam as actividades microbicidas dos

leucócitos e induzem a inflamação.

Os receptores Fc para a cadeia pesada de cada Ig são expressos em várias

populações leucocitárias. Existem vários tipos de receptores Fc (FcRn - neonatal –

expresso na placenta, endotélio, epitélio intestinal; poly-Ig; Fc da IgE), mas o mais

Ilustração 3 - Neutralização de micróbios e toxinas pelos

anticorpos

79

importante neste tema – a fagocitose de partículas opsonizadas – são os receptores

para a cadeia pesada das IgG: receptores Fcγ (FcγR).

Existem vários tipos de Fcγ, com diferentes afinidades para as cadeias pesadas de

IgG de subclasses diferentes, e que são expressos em células diferentes. A maioria

dos receptores Fc resultam numa activação celular quando activados (excepto o

FcγRII, que é um receptor inibitório). Todos os FcγR contêm uma cadeia que

reconhece os ligandos do IgG, a cadeia α. Diferenças de afinidades para cada FcγR

estão relacionadas com diferenças na cadeia α. A cadeia α está associada a uma ou

mais cadeias polipeptídicas envolvidas na transdução de sinal, excepto no receptor

FcγRII, em que é a cauda citoplasmática da cadeia α que medeia as funções do

receptor FcγRII.

Há vários receptores Fcγ foram classificados em 3 grupos, baseados nas afinidades

para com as cadeias pesadas das diferentes subclasses de IgG:

FcγRI (CD64) (Ilustração 4)

· Principal receptor dos fagócitos.

· Expresso nos macrófagos, neutrófilos, eosinófilos

· Alta afinidade para IgG1 e IgG3

· Função: Fagocitose / activação dos fagócitos

· A sua cadeia α está associada a um homodímero (γγ)

de uma proteína de sinalização, chamada a cadeia

FcR γ. Estas contem um ITAM (do inglês

immunoreceptor tyrosine-based activation motif), que

acopla o clustering (agrupamento) dos receptores às

proteínas tirosina-cinases.

· Activação requer clustering dos receptores na

membrana, o que é mediado por IgG ligadas a

antigénios.

· Transcrição do gene deste receptor é estimulada pelo IFN-γ (interferão

gama). Este estimula ainda a produção da classe dos

anticorpos que ligam melhor aos Fcγ.

FcγRII (CD32) (Ilustração 5)

· Expresso nos macrófagos, neutrófilos, eosinófilos

· Baixa afinidade para IgG1 e IgG3

· 3 subtipos humanos: A, B e C. Têm domínios

extracelulares e especificidade de ligandos

semelhantes. Diferem nas caudas citoplasmáticas,

distribuição celular e função.

FcγRIIA: expresso nos neutrófilos, fagócitos

mononucleares e plaquetas. Participa na

fagocitose de partículas opsonizadas. Caudas

citoplasmática contem ITAMs e, se ocorrer

clustering por partículas/células opsonizadas por

Ilustração 4 - Receptor FcγRI

Ilustração 5 - Receptor FcγRII

80

IgG1 ou IgG3, activa os fagócitos (processo ineficiente).

FcγRIIB: é um receptor inibitório, pois em vez de um ITAM tem um

ITIM (immunoreceptor tyrosine-based inibition motif). É expresso nos

linfócitos B e é o único receptor Fc em células B.

FcγRIIC: expresso nos fagócitos mononucleares, neutrófilos e células

NK. Cauda citoplasmática igual à de FcγRIIA.

FcγRIII (CD16)(Ilustração 6)

· Baixa Afinidade para as IgG, sendo que a porção

extracelular é semelhante à FcγRII, em estrutura,

afinidade e especificidade para às IgG.

· 2 isoformas:

FcγRIIIA expressa nas NK. Associa-se a

dímeros intracelulares que podem ser γ γ, ζζ ou

γζ.

FcγRIIIB está associada a uma proteína GPI

(glicofosfatidilinositol), é expresso nos neutrófilos.

Não medeia fagocitose nem activa neutrófilos.

Função = ?.

PAPEL DOS RECEPTORES FcγNA FAGOCITOSE E ACTIVAÇÃO DE

FAGÓCITOS (Ilustração 7)

Ilustração 7 - Opsonização e fagocitose mediada por anticorpos

A fagocitose de partículas revestidas por IgG é mediada pela ligação das porções Fc

das opsinas (IgG) aos receptores Fcγ dos fagócitos. Há então internalização da

partícula nos fagócitos e a sua activação. As vesículas de endocitose fundem com os

lisossomas, originando fagolisossomas, onde as partículas são destruídas.

Ilustração 6 - Receptor FcγRIII

81

A activação requer ligação cruzada dos FcRs por várias IgG adjacentes, que, ao

actuar na cadeia α, origina uma transdução de sinal que culmina na produção de IP3 e

DAG e na mobilização de cálcio. Nessa altura, haverá transcrição génica de citocinas,

mediadores inflamatórios e enzimas microbicidas, tal como a oxidase fagocítica, que

origina espécies reactivas de oxigénio para o burst oxidativo no fagolisossoma, ou a

sintase de óxido nítrico indutível (iNOS) que, ao produzir NO, também contribui

para a morte dos patogénios.

Se não houver fagocitose (agente é demasiado grande), serão secretadas enzimas

hidrolíticas ou intermediários das espécies reactivas de oxigénio para o exterior, o que

pode lesar os tecidos (importante nas doenças de hipersensibilidade).

SINALIZAÇÃO INIBITÓRIA DO RECEPTOR FcγRIIB

É o único com um ITIM na cauda citoplásmica, e encontra-se nos linfócitos B. É

activado pelo complexo Anticorpo-Antigénio, o que leva à fosforilação do ITIM,

desencadeando a activação da inositol fosfatase, e subsequente inibição das vias

activadoras dependentes do ITAM.

Ao ter um papel activo na regulação da reactividade das células B, é utilizado para

controlar algumas doenças auto-imunes: são administrados IgG via IV, que induzem

este receptor a enviar sinais inibitórios aos linfócitos B, o que reduz a produção de

(auto-)anticorpos.

CITOTOXICIDADE CELULAR DEPENDENTE DE ANTICORPOS

(ADCC)

As células NK e outros leucócitos ligam-se a células revestidas por anticorpos através

dos receptores Fc e destroem estas células, num processo chamado citotoxicidade

celular dependente de anticorpos (ADCC) (Ilustração 8). No caso das NK, é usado o

receptor FcγRIIIA para se ligarem às células opsonizadas por anticorpos. Este

receptor não se liga aos IgG circulantes, por isso, ADCC ocorre apenas quando a

célula-alvo está revestida por anticorpos.

Ilustração 8 - ADCC

82

Quando o receptor activa a célula, são produzidas citocinas, tais como o IFN-γ, e a

célula é levada à desgranulação, mediando morte dos micróbios.

Este é um importante mecanismo para a eliminação de células indesejáveis, tais como

células tumorais derivadas dos linfócitos B, através da administração de anticorpos

anti-CD20 (específicos para linfócitos B) – ficam marcadas para a citotoxicidade.

CLEARANCE DE HELMINTOS2 MEDIADA POR ANTICORPOS

Mastócitos e eosinófilos funcionam com alguns anticorpos para mediar a expulsão e

morte de alguns parasitas helmínticos

(Ilustração 9). Helmintos (vermes

parasitas) são demasiado grandes para

serem ingeridos pelos fagócitos, e os seus

integumentos são relativamente resistentes

aos produtos microbicidas dos neutrófilos e

macrófagos. No entanto, podem ser mortos

por uma toxina catiónica (proteína), a

proteína major dos grânulos dos

eosinófilos.

As IgE, IgG e IgA revestem os helmintos, e ligam-se aos receptores Fc dos

eosinófilos, FcεRI (receptores de alta afinidade), desencadeando a sua

desgranulação, e libertando esta proteína e outros conteúdos dos grânulos.

Para além destes, o complexo IgE-helminto vai iniciar a desgranulação local dos

mastócitos, através do receptor Fc de alta afinidade destes. As quimocinas e

citocinas libertadas vão ter um efeito local (broncoconstrição e aumento da

motilidade, contribuindo para a expulsão dos vermes da via respiratória ou tracto GI) e

um efeito quimiotáxico (essas mesmas quimio/citocinas vão atrair mais eosinófilos e

desencadear a sua desgranulação).

SISTEMA COMPLEMENTO

INTRODUÇÃO

É um dos mecanismos principais da imunidade humoral e também da imunidade

inata. Consiste em proteínas séricas ou de superfície, que interagem umas com as

2 Não sei se a tradução de Helmint fica Helminto ou Helminta, pois já vi das duas maneiras.

Ilustração 9 - Helminto

83

outras ou com outras moléculas do sistema imunitário, de forma altamente regulada e

originam produtos que eliminam micróbios.

Estas proteínas estão, normalmente, inactivas; são activadas apenas sob condições

particulares.

CARACTERÍSTICAS DA ACTIVAÇÃO DO SISTEMA DE COMPLEMENTO

É activado por micróbios e por anticorpos ligados a micróbios ou outros

antigénios.

Activação do complemento envolve a proteólise sequencial de proteínas para

gerar complexos enzimáticos com actividade proteolítica. Às proteínas que

adquirem actividade proteolítica pela acção de outras proteases chamam-se

zimogénios. Este processo permite uma tremenda amplificação, pois cada

enzima activada gera múltiplas outras enzimas activadas.

Os produtos da activação do complemento ligam-se covalentemente às

superfícies microbianas ou aos anticorpos ligados a estas. Elas circulam

inactivas ou temporariamente activas, ficando activas e estáveis apenas

quando ligam aos microorganismos.

Activação do complemento é inibida por proteínas reguladoras que estão

presentes em células do hospedeiro normais e ausentes nos micróbios. Assim,

os efeitos lesivos sobre as células do próprio são minimizados. Como os

microorganismos não têm estas proteínas, o complemento activa-se apenas na

superfície destes.

VIAS DE ACTIVAÇÃO DO COMPLEMENTO

Como já foi falado, há 3 principais vias de activação do complemento: clássica (na

presença de anticorpos, raros vírus e micoplasmas), alternativa (na ausência de

anticorpos, alguns vírus, enzimas proteolíticas) e da lectina (lectina une-se aos

resíduos de manose dos micróbios). Apesar de as vias diferirem no modo como se

iniciam, todas elas geram complexos enzimáticos capazes de clivar a proteína de

complemento mais abundante, C3.

As vias alternativa e da lectina pertencem aos mecanismos efectores da imunidade

inata; a via clássica é um mecanismo major da imunidade adaptativa humoral.

O evento central na activação do complemento é a proteólise da proteína de

complemento C3, originando, entre outros, C3b, que vai ligar à superfície dos

micróbios ou aos anticorpos ligados aos antigénios.

A activação do complemento depende da geração de dois complexos proteolíticos: a

convertase C3 (cliva C3 em dois fragmentos: um menor – C3a; e um maior – C3b) e a

convertase C5 (origina C5a e C5b). O C3b fica covalentemente ligado à superfície

microbiana ou aos anticorpos do local de activação do complemento.

84

Ilustração 10 - Via de activação do complemento: Alternativa

Esta activação promove a fagocitose porque os fagócitos (neutrófilos e macrófagos)

expressam receptores de C3b, e os péptidos resultantes da proteólise de C3

estimulam a inflamação.

O complexo enzimático C5 apenas se junta após a geração de C3b; esta contribui

para a inflamação e para a formação de poros nas membranas dos alvos microbianos.

Depois da formação do complexo C5, as três vias de activação são iguais.

VIA ALTERNATIVA

(Ilustração 10)

Consiste na proteólise do C3 e uma

ligação estável do seu produto C3b às

superfícies microbianas, sem auxílio

dos anticorpos.

A proteína C3 contem uma ligação

tioestérica reactiva no seu interior.

Quando a proteína é clivada, essa

ligação fica exposta originando o

domínio tioestérico. Tendo em conta

que C3 está contantemente e

lentamente a ser clivada no plasma,

este domínio reactivo fica passível de

se ligar a proteínas da superfície

celular, incluindo as dos micróbios. Se

essa ligação não se formar, C3b

mantém-se na fase fluida e o domínio

tioestérico é rapidamente hidrolizado,

tornando a proteína inactiva.

Se de facto a proteína se ligar a um

microorganismo, o factor B vai-se

ligar ao C3b, tornando a ligação ao

micróbio mais estável. O factor B é,

por sua vez, clivado pelo factor D, uma protease do plasma, originandoum pequeno

fragmento, Ba, e um fragmento maior, Bb, sendo este último o que se mantem ligado

ao C3b. O complexo C3bBb é a via alternativa à convertase C3, e pode clivar mais

moléculas C3, funcionando como amplificação (pode amplificar activação de

complemento iniciada por qualquer uma das vias!).

Se o complexo C3bBb se ligar a uma célula do próprio, proteínas reguladoras

negativas terminam essa reacção, degradando o complexo (estas proteínas

reguladoras não existem nos micróbios, facilitando a sua eliminação). Para além disso,

há uma proteína reguladora positiva, a properdina que se liga e estabiliza o

complexo C3bBb. Esta ligação só ocorre nas células microbianas.

85

Algumas da C3b formadas vão se ligar ao complexo C3bBb, que funciona como a

convertase C5 da via alternativa, que cliva o C5, iniciando as etapas terminais da

activação do complemento.

VIA CLÁSSICA (Ilustração 11)

A via clássica é iniciada pela ligação da

proteína de complemento C1 ao domínio CH2

da IgG ou ao domínio CH3 da IgM das Igs

ligadas a antigénios.

C1 é um complexo proteico constituído pelas

subunidades C1q, C1r e C1s. (Ilustração

12)

A C1q tem a função de reconhecimento e

liga-se às regiões Fc das cadeias pesadas.

Cada região Fc das Igs tem apenas um local

de ligação ao C1q, mas cada C1q tem de

se ligar a pelo menos duas Ig para se

activar. Este fenómeno explica porque é que

os anticorpos ligados aos antigénios, e não

os anticorpos livres, conseguem iniciar a via

de activação clássica: várias IgG têm de se

“aproximar” (cluster) antes de C1q se poder

ligar, e as IgG só se aproximam quando

estão ligadas a um antigénio.

A IgM enquanto Ig livre – por causa da sua

conformação planar – não se liga às C1q. A ligação das IgM a um antigénio induz uma

mudança conformacional que expõe o local de ligação à C1q, na região Fc da Ig,

permitindo então a ligação. Como a IgM é pentamérica, uma só IgM pode-se ligar a 2

moléculas C1q, sendo, por isso, muito mais eficiente que as IgG.

Ilustração 11 - Via de activação do complemento: Clássica

Ilustração 12 - Complexo Proteico C1

86

C1r e C1s são proteases; C1r é activada quando C1q se liga à região Fc das IgG ou

das IgM, e vai clivar e activar a C1s. Esta, por sua vez vai clivar a próxima proteína da

cascata, a C4, para gerar C4b que, sendo homóloga ao C3b, também se liga ao

complexo Ag-Ac (antigénio-anticorpo) por uma ligação tioestérica. Esta anexação ao

complexo assegura que a activação de complemento só ocorre na superfície de um

microorganismo.

A próxima proteína a ser activada, C2, forma um complexo com o C4b e é clivado

(também) pela protease C1s, originando C2b (importância desconhecida) e um

fragmento maior, C2a, que fica fisicamente associado com o C4b na superfície

celular. O complexo C4b2a resultante é a convertase C3 da via clássica, tendo a

capacidade de clivar C3. O componente “C4b” tem como função a ligação desta

enzima ao C3 e o componente “C2a” tem como função a proteólise. Aqui, o C2 é

homólogo ao factor B da via alternativa.

Algumas moléculas C3b vão se ligar a este complexo, formando um novo complexo:

C4b2a3b, que é a convertase C5 da via clássica.

VIA DA LECTINA (Ilustração 13)

É semelhante à via clássica, diferindo apenas no início. É

desencadeada na ausência de anticorpos, reconhecendo

padrões repetitivos e/ou ausência do ácido siálico,

havendo ligação de polissacáridos microbianos a lectinas

circulantes, tais como as MBL (mannose-binding lectin)

– esta apresenta uma notável semelhança com C1q, ou

ficolinas. Estas lectinas solúveis são proteínas tipo-

colagénio que se assemelham à C1q.

Sendo do tipo-colagénio, têm domínios que

ajudam na assembleia de estruturas oligoméricas: MBL

liga-se aos resíduos de manose dos polissacáridos e as

ficolinas ligam-se a glicanos que contenham N-

acetilglucosaminas. Seguidamente, ambas se ligam a

MASPs (MBL-associated serine proteases), que são

homólogas à C1r e à C1s, servindo função semelhante:

clivagem de C4 e C2, sendo a MASP2 a que é

responsável pela clivagem. Eventos subsequentes são

idênticos aos da via clássica.

ÚLTIMAS FASES DA ACTIVAÇÃO DO

COMPLEMENTO

As convertases C5 originadas por qualquer uma das vias Ilustração 13 - Via de activação

do complemento: da Lectina

87

iniciam a activação de componentes do complemento que culminam na formação do

complexo de ataque à membrana (MAC)(Ilustração 14).

A convertase C5 cliva o C5 num fragmento pequeno C5a, que é libertado, e um

fragmento maior C5b, que permanece ligado às proteínas de complemento na

superfície celular. As restantes proteínas de complemento, C6, C7, C8 e C9 são

proteínas sem função enzimática. Logo após a clivagem do C5, o C5b tem a

capacidade transitória de ligar às próximas proteínas: C6 e C7. O complexo C5b,6,7 é

hidrofóbico e, por isso, insere-se na membrana bilipídica, constituindo um receptor de

alta afinidade para a C8 (complexo C5b-8). A formação de um MAC completo é

terminada com a junção da última proteína do complemento, C9, a esse complexo. C9

é homóloga às perforinas das células T citotóxicas e das células NK, formando poros

na membrana que destabilizam o controlo osmótico da célula, provocando a sua lise.

RECEPTORES PARA AS PROTEÍNAS DO COMPLEMENTO

Muitas das funções do complemento advêm da ligação dos fragmentos do

complemento a receptores de membrana expressos em várias células. Os que estão

melhor descritos são os receptores de C3, existindo, porém, receptores para os tais

fragmentos menores libertados: C3a, C4a e C5a, que estimulam a inflamação.

Ilustração 14 - Formação do complexo MAC

88

RECEPTOR DE COMPLEMENTO TIPO 1 (CR1 OU CD35)

· Função principal: promover a fagocitose de partículas revestidas por C3b ou

C4b; eliminar imunocomplexos da circulação.

· Tem alta afinidade para C3b e C4b.

· Expresso em células originadas na medula (eritrócitos, neutrófilos, monócitos,

macrófagos, eosinófilos, linfócitos T e B) e ainda em células foliculares

dendríticas dos orgãos linfóides.

· Fagócitos usam este receptor para ligar e internalizar partículas opsonizadas

por C3b e C4b. Pode desencadear funções microbicidas, especialmente

quando o receptor Fcγ está simultaneamente ocupado por partículas revestidas

por anticorpos.

· Eritrócitos transportam imunocomplexos ligados ao C3b e C4b para o fígado e

para o baço, onde são removidos da superfície do eritrócito por fagócitos.

RECEPTOR DE COMPLEMENTO TIPO 2 (CR2 OU CD21)

· Função: estimula a resposta humoral ao melhorar a activação das células B

por antigénios; promove o aprisionamento de complexos Ag-Ac nos centros

germinais.

· Liga os produtos da clivagem do C3b: C3d, C3dg e iC3b (i de inactivo),

originados pela proteólise por parte do factor I

· Nas células B: forma um complexo com o CD19 e com o CD81 (ou TAPA-1 =

target of antiproliferative antibody 1). A função do complexo é melhorar a

resposta dos linfócitos B aos antigénios.

· Nas células dendríticas foliculares serve para aprisionar os complexos

revestidos por iC3b e C3dg nos centros germinativos.

· É o receptor para o vírus Epstein-Barr.

RECEPTOR DE COMPLEMENTO TIPO 3 (CR3 OU Mac-1 OU CD11bCD18)

· Função: é uma integrina que funciona como receptor para o fragmento iC3b

(que vem da proteólise do C3b).

· Expresso em neutrófilos, fagócitos mononucleares, mastócitos e células NK

· Promove a fagocitose de micróbios opsonizados com iC3b. Pode reconhecer

directamente bactérias para a fagocitose.

· Liga-se às ICAM-1 (proteínas de adesão ao endotélio), facilitando uma ligação

estável dos leucócitos ao endotélio, mesmo sem activação do complemento,

para o recrutamento de leucócitos para o local de infecção.

89

RECEPTOR DE COMPLEMENTO TIPO 4 (CR4 OU p150,95 OU

CD11c/CD18)

· Semelhante ao Mac-1 (ver acima).

RECEPTOR DE COMPLEMENTO PARA A FAMÍLIA DAS IMUNOGLOBULINAS

(CRIg)

· Expresso nas células de Kupffer

· Liga-se aos fragmentos do complemento C3b e iC3b.

· Função: eliminação de bactérias opsonizadas.

REGULAÇÃO DA ACTIVAÇÃO DO COMPLEMENTO

Activação e estabilidade das proteínas de complemento têm uma regulação fina para

prevenir activação do complemento contra células do hospedeiro e para limitar a

duração dessa activação, mesmo contra células microbianas.

As proteínas circulantes e de membrana

responsáveis por esta regulação formam

a família RCA (reguladores da

actividade do complemento).

O controlo da activação é essencial

porque: (1) existe uma activação

constante mínima, que não pode

prosseguir para não danificar as células

do próprio; (2) mesmo que o

complemento esteja activado e a actuar

sobre micróbios, deve ser controlado para que os produtos de degradação não

difundam para as células adjacentes.

Então o que permite direccionar o sistema complemento para os micróbios e evitar a

sua activação contra células do próprio?

A actividade proteolítica de C1r e C1s é inibida por uma proteína plasmática

chamada inibidor de C1 (C1 INH) (Ilustração 15). Essa proteína mimetiza a acção

dos substratos dessas proteases, e os produtos da sua proteólise ficam ligados

covalentemente às proteases, levando à dissociação do complexo C1r2-C1s2 do C1q

Ilustração 15 - Acção de C1 INH

90

(impede a via de activação clássica e impede a acumulação de cada vez mais

complexo C1r2-C1s2 activo). A deficiência de C1 INH leva ao edema hereditário

angioneurótico (autossómica dominante). Nesta doença há acumulação de fluido na

pele e mucosas e, como os níveis de C1 INH estão baixos, não há controlo suficiente

sobre a activação do C1 pelos imunocomplexos, havendo ainda proteólise excessiva

de C4 e C2. Para além disso, existe um fragmento de C2, a C2 cinina, e

bradiquinina, que medeiam a

formação de edema nestes

pacientes.

A montagem dos

complexos das convertase C3 e

convertase C5 é inibida pela

ligação de proteínas

reguladoras a C3b e C4b nas

superfícies celulares (Ilustração

16). Quando o C3b se liga na

superfície de células normais,

pode-se ligar a várias proteínas

de membrana: MCP ou CD46

(membrane cofactor protein),

CR1 (receptor de complemento

tipo 1), DAF (decay-accelerating

factor) e à proteína plasmática

factor H (inibe apekas a ligação

do Bb ao C3b, e por isso regula

a via alternativa e não a via clássica). A C4b também se liga à DAF e ao CR1, e ainda

à C4BP (C4 binding protein). Ao se ligarem a C3b ou C4b, estas proteínas estão a

inibir, por competição, a ligação dos outros componentes da convertase C3 (tais

como o Bb – via alternativa; C2b – via clássica). Todas estas proteínas são produzidas

pelas células do hospedeiro e não pelos micróbios, por isso o complemento actua

apenas nos micróbios.

As superfícies celulares ricas em ácido siálico favorecem a ligação da proteína

reguladora factor H. Como os micróbios não têm tanto ácido siálico na membrana, a

acção do complemento não vai ser prevenida nesta pelo factor H.

A DAF é uma proteína ligada a um glicofosfatidilinositol, expressa no endotélio.

Deficiências na produção desta enzima causam a doença hemoglobinúria nocturna

paroxismal, situação em que ocorre hemólise por ataque do complemento aos

eritrócitos.

O C3b (ou C4b) que de facto se consegue unir a células do próprio vai ser

degradado por uma protease sérica, o factor I, que se activa apenas na presença de

proteínas reguladoras (existentes apenas nas células do hospedeiro) e, por isso,

funcionam como co-factores do factor I.

Ilustração 16 - Inibição da formação das Convertases C3

91

É o factor I que, pela degradação do C3b, origina o iC3b, C3d e o C3dg – não

participam na activação do complemento mas são reconhecidos por receptores de

fagócitos e linfócitos B. (Ilustração 17)

A formação do MAC é

inibida por uma proteína de

membrana: CD59 (Ilustração

18). Esta incorpora-se nos MACs

que estão a ser acoplados, logo

após a inserção do complexo

C5b-8 e assim o C9 não

consegue terminar o processo de

formação do MAC. O CD59 está

presente nas células do

hospedeiro, mas não nos

microorganismos.

Se ordenarmos por ordem

de importância, as proteínas

inibidoras do complemento,

teremos algo como:

CD59>DAF>MCP (o que pode

estar com a sua abundância na

superfície celular).

Se a activação das vias

do complemento forem excessivas (como é o caso de algumas doenças

imunológicas), vai haver supressão da actividade das proteínas reguladoras, pois não

são suficientes.

FUNÇÕES DO COMPLEMENTO OPSONIZAÇÃO E FAGOCITOSE (Ilustração 19)

Micróbios sobre os quais o complemento foi activado via clássica ou via alternativa vão

estar revestidos de C3b, iC3b ou C4b e vão ser fagocitados pela ligação destes a

Ilustração 17 - Clivagem do C3b mediada pelo factor I

Ilustração 18 - Regulação da formação do MAC

92

receptores de superfície específicos dos macrófagos e neutrófilos. O C3b e o C4b

ligam-se ao CR1 e o iC3b liga-se ao CR3 (Mac-1) e ao CR4.

Por si só, o receptor CR-1 não consegue desencadear uma indução eficiente dos

fagócitos; a indução melhora se os micróbios estiverem revestidos de IgG ligados aos

receptores Fcγ ou se existir IFN-γ (induz activação dos macrófagos).

A fagocitose mediada pelo complemento (que pertence ao sistema imunitário inato

e ao humoral) é importante no caso de bactérias com cápsulas ricas em

polissacáridos, como o pneumococcus ou o meningococcus. Após opsonização, estas

bactérias são fagocitadas no baço (em caso de esplenectomia, aumenta a

probabilidade de septicémia pneumo/meningocócica).

ESTIMULAÇÃO DAS RESPOSTAS INFLAMATÓRIAS (Ilustração 20)

Os fragmentos proteolíticos do complemento C5a, C4a e C3a induzem inflamação

aguda ao activarem os mastócitos e neutrófilos. Os três péptidos estimulam a

desgranulação dos mastócitos, em que há libertação de mediadores vasoactivos

como a histamina, sendo por isso chamados de anafilatoxinas. Nos neutrófilos, C5a

estimula a motilidade, firma a adesão das células ao endotélio e estimula o burst

oxidativo. Pode ainda actuar directamente no endotélio, para aumentar a

permeabilidade vascular e melhorar a adesão dos neutrófilos ao endotélio.

Nos mastócitos, C5a é o mediador de desgranulação dos mastócitos mais importante.

C5a liga-se ao seu receptor (acoplado a uma proteína G) existente nos neutrófilos,

Ilustração 19 - Funções do complemento: Opsononização e Fagocitose

Ilustração 20 - Funções do complemento: Estimulação das respostas inflamatórias

93

eosinófilos, basófilos, monócitos, macrófagos, mastócitos, endotélio, células de

músculo liso, epitélios e astrócitos. Tem ainda a função estimuladora da produção de

PGE2 e leucotrienos.

O Ba e Bb gerados na via alternativa também têm efeitos biológicos: quimitaxia

de neutrófilos e activador de macrófagos (respectivamente).

CITÓLISE MEDIADA PELO COMPLEMENTO (Ilustração 21)

É mediada pelo MAC. Alguns microorganismos têm a membrana celular muito

espessa e o MAC não faz grande efeito. É apenas eficaz em bactérias como a

Neisseria que têm a membrana muito fina.

OUTRAS FUNÇÕES

· SOLUBILIZAÇÃO DOS IMUNOCOMPLEXOS E A SUA CLEARANCE PELOS

FAGÓCITOS

Os imunocomplexos que se formam em circulação, quando há uma resposta dos

anticorpos a um antigénio, podem acumular e depositar nos vasos sanguíneos,

levando a uma reacção inflamatória que danificam os tecidos. Quando os

imunocomplexos revestidos por C3b se ligam aos receptores CR1 dos eritrócitos,

vão para o fígado e baço para serem fagocitados.

· ACTIVAÇÃO DOS LINFÓCITOS B PELA LIGAÇÃO DE C3d AO CR2 DESSAS

CÉLULAS

C3d é um produto da clivagem do C3b, e ambos ligados a um antigénio resulta na

activação do complemento. Assim, os linfócitos B ligam-se ao antigénio pelos seus

receptores Ig e ao mesmo tempo ligam-se ao C3d pelo seu receptor CR2 (co-receptor)

· DESTRUIÇÃO CELULAR NAS DOENÇAS AUTOIMUNES

Apesar de não ser uma função fisiológica, as doenças associadas com a produção

de autoanticorpos e a destruição relacionada com estas doenças são resultantes da

lise e fagocitose dependente do complemento.

Ilustração 21- Função do complemento: Citólise

94

DEFICIÊNCIAS DO COMPLEMENTO

NOS COMPONENTES DA VIA CLÁSSICA

· Podem afectar C1q, C1r, C4, C2 (a mais comum) e C3.

· 50% das deficiências de C2 e C4 originam lúpus eritematoso, porque há falha da

eliminação dos imunocomplexos. Estas deficiências não estão associadas a

susceptibilidade aumentada a infecções.

· Pode haver auto-imunidade, por falta dos sinais do complemento que induzem

tolerância nos linfócitos B.

· Deficiências no C3 estão associados a infecções piogénicas.

NOS COMPONENTES DA VIA ALTERNATIVA

· Deficiências nos componentes desta via incluem a properdina e o factor D, resultando

numa susceptibilidade às infecções aumentada.

· Produção de um componente patológico: factor C3 nefrític, que actua como um

anticorpo contra a convertase C3.

NOS COMPONENTES TERMINAIS DA ACTIVAÇÃO DO COMPLEMENTO

· Incluem C5, C6, C7, C8 e C9. Relacionado com susceptibilidade a infecções por

Neisseria meningitidis e Neisseria gonorrhoeae.

NAS PROTEÍNAS REGULATÓRIAS DO COMPLEMENTO

· Deficiência do factor I: o C3 plasmático é esgotado como resultado da formação de

uma convertase C3 de fase fluida. Aumenta a susceptibilidade a infecções piogénicas.

· Deficiência do factor H: raro. Há uma activação excessiva da via alternativa,

consumo de C3 e glomerulonefrite causada pela má eliminação de imunocomplexos

circulantes. Sem o factor H, o complexo C3bBb mantém-se activo levando ao

consumo excessivo de C3.

NOS RECEPTORES DO COMPLEMENTO

· Incluem falta de CR3 e CR4 – ambas raras. Causam a doença deficiência da adesão

leucocitária.

95

EFEITOS PATOLÓGICOS DE UM SISTEMA DE COMPLEMENTO

NORMAL

· Efeitos lesivos das infecções estão muitas vezes relacionados com a acção do

complemento, mesmo em pessoas saudáveis (para além da infecção); exemplos:

trombose intravascular, isquémia dos tecidos.

· Processo da trombose (em caso de transplantes de órgãos vascularizados): criam-se

anticorpos anti-endoteliais, onde se formam imunocomplexos. Para além disse, o MAC

danifica as células endoteliais, o que leva à coagulação.

· Vasculite e Glomerulonefrite: derivam da deposição de imunocomplexos nas

paredes dos vasos e nos glomérulos renais. Esses imunocomplexos activam o

complemento que danifica o endotélio e os glomérulos.

EVASÃO DOS MICRÓBIOS AO SISTEMA COMPLEMENTO Como?

PAREDES CELULARES

· São muito espessas, impedindo a ligação do MAC, entre outros. Exemplos: Gram + e

alguns fungos. O lípido A dos Gram – também confere resistência.

· As paredes sofrem constantes mutações, com grande diversidade de epítopos

RECRUTA DE PROTEÍNAS DO HOSPEDEIRO REGULADORAS DO

COMPLEMENTO · Alguns desenvolvem vias de síntese especiais para o ácido siálico, que inibe a via

alternativa de activação do complemento pela recruta do factor H, que desacopla o

C3b do Bb. Exemplos: E.coli K1, meningococcus.

· Outros capturam o ácido siálico das células do hospedeiro: localizam-no e

enzimaticamente transferem-no para a sua superfície. Exemplos: Neisseria

gonorrhoeae, Haemophilus…

· Podem possuir factores de inibição do factor H, como é o caso do GP41 do HIV,

que se liga covalentemente ao factor H.

· Outros recrutam as próprias proteínas reguladoras: o factor H, para as suas

paredes celulares. Exemplos: S.pyogenes, Borrelia burdorferi, N.meningitidis,

C.albicans...; a DAF e o CD59, recrutadas pelo HIV.

PRODUÇÃO DE PROTEÍNAS QUE MIMETIZAM PROTEÍNAS REGULADORAS

DO COMPLEMENTO · E.coli produz C1qBP (binding protein), que inibe a formação do complexo C1q-C1r-

C1s.

· S.aureus produs SCIN (inibidor do complemento estafilocócico) que se liga e inibe as

convertases C3 da via clássica e da via alternativa.

· Herpes simplex: produz glicoproteína C-1 que destabiliza a convertase da via

alternativa (previne a ligação de C3b à properdina)

· Pseudomonas produz elastase que inactiva C3a e C5a

96

BLOQUEIO DA INFLAMAÇÃO PELOS PRODUTOS DOS GENES MICROBIANOS

· S.aureus sintetiza CHIPS (chemokine inhibitory protein of staphylococcus) que é um

antagonista da anafilotoxina C5a.

IMUNIDADE NEONATAL Os fetos mamíferos estão protegidos das infecções por anticorpos produzidos pela

mãe, que atravessam a placenta (IgG) e entram em circulação fetal, e por anticorpos

ingeridos com o leite materno (IgA e IgG), que atravessam o epitélio intestinal dos

recém-nascidos, num processo chamado Transcitose. Como os recém-nascidos não

têm a capacidade de responder eficazmente contra os micróbios, utilizam a

imunidade passiva como defesa, que se baseia na neutralização dos organismos

patogénicos.

Para as IgA serem transportados para o leite, necessitam do receptor polimérico Ig,

que é secretado juntamente com 2 IgA. Para as IgG serem transportadas pela

placenta e pelo intestino do recém-nascido, precisam do receptor Fc específico para

as IgG: FcRn (neonatal Fc receptor. Este assemelha-se ao MHC I estruturalmente.

Nos adultos tem como função proteger as IgG do catabolismo. Exemplo clínico da aula

teórica: Mãe com Doença de Graves, onde há anticorpos anti-TSHR; estes são

transferidos pela placenta, e o bebé quando nasce tem a mesma doença. Como a

causa não é intrínseca, a doença é curada através da realização de plasmaférese no

bebé.

Ilustração 22 - Slide da aula teórica: esquema resumo do sistema de complemento

97

MECANISMOS EFECTORES DA IMUNIDADE CELULAR

Ao contrário da imunidade humoral, a imunidade celular actua nos agentes invasores

intracelulares, contra os quais os anticorpos não conseguem actuar. Esta imunidade

celular pode ser transferida para outro indivíduo não imunizado, através da

transferência de células T, e não pela transfusão de anticorpos.

Defeitos neste tipo de imunidade resultam num aumento da susceptibilidade a

infecções por vírus e por bactérias intracelulares, tal como por algumas bactérias e

fungos extracelulares que são fagocitados. As respostas mediadas por células T são

também importantes na rejeição de enxertos, imunidade anti-tumoral, e doenças

inflamatórias auto-imunes (immune-mediated inflammatory diseases).

TIPOS DE RESPOSTAS IMUNES MEDIADAS POR CÉLULAS Diferentes populações de células T evoluíram para combater diferentes tipos de

patogénios infecciosos, e por isso, a imunidade mediada por células consiste num

exemplo excelente de especialização da imunidade adaptativa. Existem vários

princípios gerais importantes para estas respostas imunitárias:

Células T efectoras CD4+ ligam o reconhecimento específico de

microrganismos ao recrutamento e activação de outros leucócitos para a

destruição destes agentes infecciosos. Cada tipo de leucócito está

especialmente adaptado para destruir certas categorias de microrganismos,

por isso, a natureza dos leucócitos recrutados e activados, tem de ser

determinada pela subcategoria de célula T CD4+ efectora que é induzida na

resposta imune, o que depende do microrganismo invasor. Em geral, células

TH1 activam macrófagos, células TH2 recrutam e activam eosinófilos, e as

respostas por células TH17 são dominadas por neutrófilos (e um número

variável de macrófagos).

T7: Imunidade Celular – Mecanismos Efectores da Imunidade Mediada por Células

Data da teórica: 14 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 10

Slides aulas: sim

Elaborado por: Joana Miranda

98

Esta cooperação entre linfócitos T e outros leucócitos ilustra um elo importante

entre as imunidades adaptativa e inata: através da secreção de citocinas, as

células T estimulam e focam a actividade de células efectoras da imunidade

inata (como os fagócitos), convertendo assim estas células em agentes da

imunidade adaptativa.

Resposta a microrganismos fagocitados que vivem dentro dos fagossomas

de macrófagos, é mediada por células TH1, que reconhecem antigénios

microbianos e activam os macrófagos para destruírem os agentes fagocitados.

Resposta a microrganismos extracelulares, incluindo variados fungos e

bactérias, é mediada por células TH17, que recrutam neutrófilos e alguns

monócitos, para fagocitarem e destruírem os microrganismos.

Resposta a parasitas helmínticos (helminthic parasites) é mediada por

células TH2, através da produção de anticorpos imunoglobulina E (IgE) e da

activação de eosinófilos e mastócitos para eliminarem os vermes parasitas

(helminths).

A resposta imune adaptativa a microrganismos que infectam e

conseguem replicar-se no citoplasma de diversos tipos celulares,

incluindo células não fagocíticas, é mediada por linfócitos T citotóxicos (CTLs)

CD8+, que matam células infectadas e eliminam os reservatórios de infecção.

Isto porque se as células infectadas não têm função microbicida intrínseca, a

infecção apenas pode ser eliminada pela destruição destas mesmas células.

Este é também um mecanismo para eliminação de microrganismos que são

“ingeridos” por células fagocíticas, mas que conseguem libertar-se dos

fagossomas mantendo-se no citosol.

Respostas imunes mediadas por células consistem no desenvolvimento de células T

efectoras a partir de células naïve em orgãos linfóides periféricos, migração destas

células T efectoras e de outros leucócitos para os locais de infecção, e activação de

leucócitos mediada por citocinas para destruição de microrganismos, ou eliminação

directa da célula infectada.

MIGRAÇÃO DE LINFÓCITOS T EFECTORES PARA LOCAIS DE

INFECÇÃO

A diferenciação de células T naïve em células T efectoras está associada a uma

mudança na expressão de receptores de quimiocinas e moléculas de adesão, que

determina o comportamento migratório destas células. A expressão de moléculas

envolvidas no alojamento das células T naïve dentro de nódulos linfáticos, que inclui

selectina-L e CCR7, diminui pouco após a activação destas células induzida por um

antigénio, e a expressão do receptor de esfingosina 1-fosfato (S1PR1) aumenta. Como

resultado, as células efectoras que se desenvolvem já não são obrigadas a

permanecer no nódulo, e são atraídas a entrar na circulação sanguínea ou nos vasos

linfáticos eferentes.

99

Ao contrário das células T naïve, as células T efectoras expressam receptores de

quimiocinas e moléculas de adesão que se ligam a quimiocinas e a moléculas de

adesão endoteliais, induzidas por citocinas como IL-1 e TNF (tumor necrosis factor), e

que são produzidas em locais de infecção. Ou seja, após entrarem em circulação, as

células T efectoras alojam-se preferencialmente em locais de infecção.

Cada uma das categorias TH1, TH2 e TH17 de células T CD4+ tem um fenótipo de

‘alojamento’ distinto, que as direcciona a migrar para diferentes locais de infecção.

QUIMIOCINAS QUE ATRAEM T HELPERS

Por exemplo, durante a diferenciação de precursores naïve, as células TH1

desenvolvem a capacidade de produzir ligandos funcionais para selectina-E e

selectina-P, enquanto que as células TH2 expressam níveis baixos deste ligandos.

Outro exemplo refere-se aos receptores CXCR3 e CCR5, que se ligam a

quimiocinas elaboradas nos tecidos durante respostas imunes inatas, e que são

expressos em níveis elevados por células TH1, mas não por células TH2. Por isso,

as células TH1 tendem a ser mais abundantes em locais de infecção onde os

agentes infecciosos desencadeiam uma resposta imunitária inata forte. Em geral,

as CTLs migram de forma semelhante às células TH1.

Em contraste, as células TH2 expressam os receptores de quimiocinas CCR3,

CCR4, e CCR8, que reconhecem quimiocinas expressas em níveis muito altos em

locais de infecção por parasitas helmínticos e em reacções alérgicas,

particularmente em mucosas, e por isso as células TH2 tendem a migrar para

estes tecidos.

As células TH17 expressam CCR6, ao qual se liga a quimiocina CCL20, produzida

por várias células dos tecidos e também por macrófagos durante muitas infecções

fúngicas e bacterianas, por isso, a migração de células TH17 para locais

inflamatórios é dependente da expressão de CCR6.

Após a entrada de células T efectoras nos locais de infecção, e após estas serem

novamente activadas pelo antigénio, estas produzem mais citocinas e quimiocinas, e

estimulam uma maior migração leucocitária. Esta inflamação ‘tardia’ é por vezes

chamada de Inflamação Imunitária (Immune Inflammation), para indicar o papel dos

linfócitos T no processo.

A migração de células T controlada por moléculas de adesão e quimiocinas, resulta no

recrutamento inespecífico destas células (pois não considera a especificidade do

antigénio), assegurando que o máximo possível de células T anteriormente activadas

tenham a oportunidade de localizar microrganismos infecciosos, e erradicar a infecção.

Até algumas células T de memória migram para os tecidos periféricos não-linfáticos.

Uma vez nos tecidos, as células T encontram antigénios microbianos apresentados

por macrófagos e outras células apresentadoras de antigénios (APCs), e ao

reconhecerem especificamente algum antigénio recebem sinais, através dos seus

receptores de antigénios, que aumentam a afinidade das integrinas para os seus

ligandos. Duas destas integrinas, VLA-4 e VLA-5, ligam-se a fibronectina de matrizes

extracelulares, e uma terceira molécula de adesão, CD44, que é expressada em

100

células T efectoras e de memória, liga-se a ácido hialurónico (hyaluronan). Como

resultado, as células T (efectoras e de memória) específicas para aquele antigénio são

preferencialmente retidas no local extravascular onde ele está presente, e as células T

não específicas que migraram para aquele local podem morrer no tecido, ou regressar

à circulação.

FUNÇÕES EFECTORAS DE CÉLULAS T HELPER CD4+ As células T efectoras da linhagem CD4+ desempenham a sua função produzindo

citocinas e outras moléculas de superfície, que vão activar outras células para

eliminarem microrganismos. As funções das células T efectoras CD4+ na imunidade

celular podem ser divididas em diferentes passos:

Recrutamento de outros leucócitos - Este recrutamento de neutrófilos,

monócitos e eosinófilos para o local de resposta é mediado por quimiocinas

produzidas pelas próprias células T, ou por outras células em resposta as

citocinas produzidas pelas células T. Diferentes tipos de células efectoras

CD4+ recrutam diferentes tipos de leucócitos, como foi mencionado

anteriormente.

Ilustração 23 – Sequência de eventos nas reacções de células T CD4+ efectoras

101

Activação dos leucócitos recrutados – Os mecanismos pelos quais as

células T CD4+ activam outros leucócitos envolvem a expressão da proteína de

superfície ligando CD40 (CD40L) e a secreção de citocinas, ambas pelas

células T. A via mediada por CD40L é mais definida para a activação de

macrófagos por células TH1, e será descrita mais a frente neste contexto.

Amplificação da resposta – Tal como em todas as respostas imunes

adaptativas, existem vários ‘loops’ de feedback positivo (como um “círculo

vicioso”) que servem para amplificar a resposta; por exemplo as citocinas

produzidas pelas células T activam os macrófagos a produzir citocinas, sendo

que estas por sua vez actuam sobre as células T aumentando a sua resposta.

Inibição da resposta – As células T efectoras não têm uma vida muito longa,

morrem logo após terem completado a sua função, e quando o antigénio é

eliminado os estímulos para propagar a resposta são perdidos, e esta diminui

com o tempo. Mecanismos de controlo especiais podem também limitar as

respostas efectoras, sendo um exemplo destes mecanismos a IL-10, cuja

função principal é inibir a contínua diferenciação linfocitária em TH1 e a

activação de macrófagos, e que é produzida tanto pelas células TH1 como

pelos macrófagos activados. Mecanismos inibitórios adicionais, como outras

citocinas anti-inflamatórias e receptores que inibem a activação de células T,

podem estar envolvidos no controlo das respostas mediadas por células T.

As células T CD4+ também participam indirectamente na defesa do hospedeiro

ajudando linfócitos B a produzir anticorpos de alta afinidade contra microrganismos

extracelulares, e promovendo o desenvolvimento de CTLs funcionais que combatem

microrganismos intracelulares.

Em seguida desenvolvem-se as funções das três categorias principais de células T

CD4+ efectoras na imunidade celular.

FUNÇÕES DAS CÉLULAS TH1

A principal função das células TH1 é activar macrófagos para ingerir e destruir

microrganismos; Mas para compreender a activação dos macrófagos é necessário

perceber a acção do interferão-γ (IFN-γ), a citocina responsável pela maior parte das

funções especializadas desta linhagem de células T.

CITOCINAS PRODUZIDAS PELAS CÉLULAS TH1

Interferão-γ (IFN-γ) – é a principal citocina para activação de macrófagos e

desempenha funções cruciais na imunidade contra microrganismos

intracelulares, por isso, indivíduos que herdam mutações raras

inactivadoras do receptor IFN-γ são mais susceptíveis a este tipo de

infecções. Este interferão apresenta alguma actividade antiviral apesar de

não ser uma citocina antiviral potente, e é produzido não só pelas células

TH1 CD4+ mas também pelas células NK e T CD8+. Na acção deste

interferão intervêm as cinases JAK1 e JAK2 que levam à fosforilação e

dimerização de STAT1, que estimula a transcrição de vários genes. As

principais funções do IFN-γ são:

102

Activar macrófagos para que estes eliminem microrganismos

fagocitados. O IFN-γ produzido pelas celular TH1 alia-se ao ligando

CD40, também expresso pelas células T, para activar numerosas vias

de sinalização e factores de transcrição, que estimulam a expressão de

várias espécies de oxigénio e azoto reactivas e de enzimas nos

fagolisossomas dos macrófagos.

Estas substâncias são responsáveis pela função microbicida dos

macrófagos activados, e são elas que destroem os microrganismos

ingeridos.

Actuar sobre células B para promover a produção de subclasses de

IgG, e inibir isótipos dependentes de IL-4, como a IgE. Estas

subclasses de IgG ligam-se aos receptores Fcγ nos fagócitos e activam

o complemento, e ambos estes mecanismos promovem a fagocitose

dos microrganismos opsonizados.

Promover a diferenciação de células CD4+ em células TH1 e inibir a

diferenciação em células TH2 e TH17, com o objectivo de amplificar a

resposta por TH1.

Estimular a expressão de diferentes proteínas que contribuem para

melhorar a apresentação de antigénios associados ao MHC e iniciar e

amplificar a resposta imune por células T. Estas proteínas incluem:

moléculas do MHC, proteínas envolvidas no processamento de

antigénios, componentes do proteassoma, HLA-DM, e co-estimuladores

B7 em APCs.

Outras citocinas produzidas por células TH1 são: TNF, e IL-10 (que é

inibidora de células dendríticas e macrófagos, e por isso suprime a activação

de células TH1, exemplo de um ‘loop’ de feedback negativo).

ACTIVAÇÃO DE MACRÓFAGOS MEDIADA POR CÉLULAS TH1 E ELIMINAÇÃO DE

MICROORGANISMOS FAGOCITADOS

Em qualquer local de infecção, como parte da resposta imunitária inata, são

recrutados monócitos, desde a corrente sanguínea até aos tecidos, por quimiocinas

produzidas por macrófagos e outras células residentes. Estes monócitos transformam-

se em macrófagos, fazem a sua primeira fagocitose, e se o microrganismo tiver

evoluído para resistir à eliminação por macrófagos, ele sobrevive no interior dos

fagossomas. Nestas células infectadas os péptidos microbianos são processados, e

apresentados como péptidos associados a moléculas MHC classe II. Ao mesmo

tempo, células TH1 efectoras são geradas numa resposta imunitária adaptativa nos

tecidos linfóides secundários, e são recrutadas ao local de infecção onde reconhecem

péptidos antigénicos (os mesmos que iniciaram a resposta imunitária) apresentados

pelos macrófagos que contêm o microrganismo. Os macrófagos são expostos a sinais

das células TH1 efectoras, que os activam para eliminarem os microrganismos

ingeridos.

103

Esta activação consiste numa expressão aumentada de várias proteínas que conferem

aos macrófagos activados a capacidade de desempenhar funções especializadas,

como por exemplo acções microbicidas mais eficientes.

A activação de macrófagos é feita não só por acção do IFN-γ, mas também por sinais

mediados por contacto, baseados em interacções CD40L-CD40. Quando as

células TH1 são estimuladas por um antigénio, estas expressam CD40L na sua

superfície e produzem IFN-γ.

As acções de IFN-γ nos macrófagos são sinérgicas com as acções do ligando CD40, e

em conjunto são estímulos potentes para a activação de macrófagos. A necessidade

de interacções de contacto entre a molécula de superfície CD40, presente nos

macrófagos, e o seu ligando, presente nas células T, assegura que os macrófagos que

apresentam antigénios às células T são os mais eficientemente activados por estas

células. Os mesmos princípios se aplicam à activação de linfócitos B pelas células T,

pois as células T helper estimulam a proliferação e diferenciação dos linfócitos B, por

sinais mediados por CD40 e citocinas.

Os macrófagos activados eliminam os microrganismos fagocitados principalmente pela

acção de espécies reactivas de oxigénio, azoto, e enzimas lisossomais, potentes

agentes microbicidas produzidos dentro de lisossomas de macrófagos, que digerem os

microrganismos após a fusão do fagossoma com o lisossoma. Estas substâncias

tóxicas podem também ser libertadas em tecidos adjacentes, onde podem eliminar

microrganismos extracelulares, e causar dano a tecido saudável devido à sua falta de

especificidade.

Esta via de activação de macrófagos é intitulada de “via clássica” para ser distinguível

da via de activação alternativa, descrita mais à frente.

Os macrófagos activados estão envolvidos em várias outras reacções de defesa do

hospedeiro. Eles estimulam a inflamação através da secreção de citocinas,

principalmente TNF e IL-1, e mediadores lipídicos como as prostaglandinas, os

leucotrienos e factor de activação plaquetária (PAF). Esta acção colectiva leva ao

recrutamento de mais leucócitos, o que melhora a capacidade de destruir agentes

infecciosos. Os macrófagos activados ampliam a resposta imunitária mediada por

células ao tornarem-se APCs mais eficientes devido aos maiores níveis de moléculas

envolvidas no processamento de antigénios e à maior expressão de moléculas MHC

classe II na sua superfície, mas também pela produção de citocinas (como a IL-2) que

estimulam a diferenciação de linfócitos T em células T efectoras.

FUNÇÕES DAS CÉLULAS TH2

As células TH2 estimulam as reacções mediadas por IgE e por eosinófilos, com o

objectivo de eliminar infecções por parasitas helmínticos. Estes parasitas são

demasiado grandes para serem fagocitados por neutrófilos e macrófagos, e podem ser

mais resistentes às acções microbicidas destes fagócitos do que a maioria das

bactérias e vírus, por isso são necessários mecanismos especiais para eliminar estas

infecções.

104

CITOCINAS PRODUZIDAS PELAS CÉLULAS TH2

Interleucina-4 (IL-4) – Esta interleucina desempenha funções tanto de citocina

indutora como efectora, e é o principal estímulo para produção de anticorpos

IgE e para o desenvolvimento da linhagem TH2 a partir de células T CD4+

naïve. É também produzida em mastócitos activados. Os seus mecanismos

incluem a via JAK-STAT (JAK3 ou JAK4 e STAT6) e uma via que envolve IRS

(insulin response substrate) chamada IRS-2. IL-4 pode também ligar-se ao

receptor da IL-13, devido às suas semelhanças estruturais.

As funções da IL-4 são:

Estimular o desenvolvimento de células TH2 e desempenhar função

de um factor de crescimento autócrino para as células TH2

diferenciadas.

Estimular em células B a mudança de classe Ig da cadeia pesada

para o isótipo IgE – Os anticorpos IgE desempenham papéis na

defesa mediada por eosinófilos contra infecções helmínticas (e algumas

infecções por artrópodes), e são também os principais mediadores em

reacções alérgicas.

Contribuir para uma via de activação de macrófagos alternativa –

Esta activação é descrita mais à frente.

Estimular os movimentos peristálticos no tracto gastrointestinal –

Contribui para a eliminação de microrganismos em superfícies

epiteliais.

Estimular o recrutamento de leucócitos – Recrutamento

principalmente de eosinófilos, promovendo a expressão de moléculas

de adesão no endotélio, e a secreção de quimiocinas que se ligam os

receptores presentes nos eosinófilos.

Interleucina-13 (IL-13) – Esta interleucina é estrutural e funcionalmente

semelhante à IL-4 e também desempenha um papel crucial na defesa contra

parasitas e em reacções alérgicas. É produzida principalmente pela linhagem

TH2, mas também por basófilos, eosinófilos e células NKT. O receptor de IL-13

permite a ligação tanto de IL-13 como de IL-4 com grande afinidade,

possibilitando a partilha dos efeitos biológicos de IL-13 com IL-4. O receptor é

expressado por uma grande variedade de células, incluindo células B, células

dendríticas, eosinófilos, basófilos, fibroblastos, etc, mas as células T não

expressam este receptor. A sinalização de IL-13R é semelhante à de IL-4R. A

IL-13, ao contrário da IL-4, não está envolvida na diferenciação da linhagem

TH2. A interleucina-13 apresenta:

Acções em comum com a IL-4 – Induzir activação de macrófagos pela

via alternativa (que contribui para fibrose e para reparação de tecidos);

estimular células B a alterarem para o isótipo IgE e alguns IgG; recrutar

leucócitos; estimular os movimentos peristálticos do tracto

gastrointestinal.

105

Acções exclusivas – Induzir a produção de muco nas células epiteliais

das vias aéreas.

Interleucina-5 (IL-5) – É uma citocina activadora de eosinófilos, e serve como

elo de ligação principal entre activação de células T e a inflamação rica neste

tipo de leucócitos. É produzida por células TH2 e mastócitos, e a principal via

de sinalização induzida por IL-5 envolve JAK2 e STAT3.

As acções de IL-5 são:

Estimular o crescimento e diferenciação de eosinófilos, e activá-

los – Os eosinófilos expressam receptores Fc específicos para IgE e

alguns IgG e por isso são capazes de se ligar a microrganismos, como

os parasitas, que são opsonizados por estes anticorpos, e eliminá-los.

Estimular a produção de anticorpos IgA

PAPÉIS DESEMPENHADOS PELAS CÉLULAS TH2 NA DEFESA DO HOSPEDEIRO

Esta linhagem desempenha a sua função através de vários mecanismos:

Reacções mediadas por IgE e eosinófilos – A IL-4 estimula a produção de

anticorpos IgE específicos para parasitas, que os opsonizam e promovem a

ligação dos eosinófilos. A IL-5 activa os eosinófilos e estas células libertam os

seus conteúdos granulares, que são capazes de destruir até os tegumentos

mais resistentes dos parasitas.

Activação de mastócitos – Estes podem ser activados por parasitas

opsonizados por IgE e outros antigénios que se ligam a IgE, resultando na sua

digestão pelo conteúdo granular dos mastócitos. Estes leucócitos produzem

TNF, quimiocinas e mediadores lipídicos que induzem inflamação local e que

ajudam a destruir parasitas.

Imunidade de barreira – As citocinas produzidas pelas células TH2 estão

envolvidas no bloqueio da

entrada e também na promoção

da expulsão de microrganismos

nas mucosas, por isso

desempenham um papel

importante na defesa do

hospedeiro, intitulado de

imunidade de barreira (barrier

immunity), por ser evidente nas

barreiras com o ambiente

externo.

Activação alternativa de

macrófagos - A resposta dos

macrófagos às citocinas

Ilustração 24 – Activação clássica e alternativa de macrófagos

106

produzidas por células TH2 tem sido chamada de via alternativa de activação

de macrófagos, distinguindo-se da activação induzida por IFN-γ. Os

macrófagos activados por citocinas TH2 induzem a formação de tecido fibroso

através da secreção de factores de crescimento que estimulam a proliferação

de fibroblastos, síntese de colagénio, e formação de novos vasos sanguíneos

(ou angiogénese), contribuindo para a renovação dos tecidos e para a fibrose

em cenários de infecções parasitárias crónicas e doenças alérgicas.

Estes macrófagos iniciam a reparação dos tecidos depois de diversos tipos de

danos que podem não envolver agentes infecciosos ou respostas imunes;

Nestas situações, as citocinas activadoras como a IL-4, podem ser produzidas

por eosinófilos e outros tipos celulares nos tecidos. IL-4 e IL-13 suprimem a

activação clássica de macrófagos, e interferem com as respostas imunes

mediadas por TH1 contra microrganismos intracelulares, em parte porque IL-4

estimula a produção de citocinas como a IL-10 e TGF-, que inibem o

desenvolvimento e a função das células TH1.

FUNÇÕES DAS CÉLULAS TH17

As células TH17 produzem citocinas que recrutam principalmente neutrófilos, para

locais de infecção. Pelo facto dos neutrófilos serem um mecanismo de defesa principal

contra bactérias e fungos extracelulares, as células TH17 desempenham um papel

importante na defesa contra estes microrganismos.

CITOCINAS PRODUZIDAS POR CÉLULAS TH17

As células TH17 produzem várias citocinas, sendo a principal a IL-17, mediadora da

maioria das acções inflamatórias destas células.

Interleucina-17 (IL-17) – A IL-17 é uma citocina fora do vulgar porque nem ela

nem o seu receptor são homólogos a nenhum outro par citocina-receptor

conhecido. A família IL-17 inclui seis outras proteínas estruturalmente

relacionadas, das quais IL-17A e IL-17F são as mais semelhantes e

principalmente produzidas por células TH17, enquanto que outros membros da

família são produzidos por diversas linhagens celulares. As actividades

imunológicas parecem ser mediadas primariamente pela IL-17A. A IL-17 é um

elo importante entre a imunidade celular e o sistema imune inato,

especialmente a sua componente inflamatória. As principais funções da IL-17

são:

Induzir respostas inflamatórias ricas em neutrófilos – IL-17 estimula

a produção de quimiocinas e outras citocinas (como TNF) que recrutam

neutrófilos e, a uma menor escala, monócitos para o local de activação

de células T. Esta interleucina também melhora a geração de

neutrófilos aumentando a produção de G-CSF e a expressão dos seus

receptores.

107

Estimular a produção de substâncias antimicrobianas – Como por

exemplo defensinas, em diversos tipos celulares.

Interleucina-22 (IL-22) – Pertence à família de citocinas IL-10 e é produzida

por células T activadas (particularmente células TH17), e células NK. As acções

desta interleucina parecem contraditórias: alguns estudos indicam que contribui

para a inflamação e para as lesões dos tecidos, mas a maioria dos dados

sugere que é produzida em tecidos epiteliais, especialmente na pele e no TGI,

e tem como função manter a integridade epitelial, promovendo a função de

barreira do epitélio e estimulando as acções reparadoras.

Interleucina-22 (IL-21) - É produzida por células T CD4+ activadas, e

apresenta vários efeitos em células B, T e NK. O receptor de IL-21 activa a via

de sinalização JAK-STAT, onde STAT3 tem um papel importante. Esta

interleucina promove a proliferação e função efectora de células T CD8+ e de

células NK, e também a diferenciação de células TH17, providenciando uma via

autócrina para amplificar as respostas por esta linhagem.

PAPÉIS DESEMPENHADOS PELAS CÉLULAS TH17 NA DEFESA DO HOSPEDEIRO

A principal função efectora destas células é induzir a inflamação com neutrófilos, que

serve para destruir bactérias e fungos extracelulares. Apesar de estas células

intervirem na patogénese de muitas doenças inflamatórias como a psoríase, a artrite

reumatóide e a esclerose múltipla, as suas acções são úteis na manutenção da função

dos epitélios, principalmente devido às acções da IL-22.

FUNÇÕES DAS CÉLULAS TH9

Este tipo de células efectoras é ainda muito pouco conhecido. Combate parasitas

helmintas (de grandes dimensões), através da secreção de IL-9 e da activação de

mastócitos.

FUNÇÕES EFECTORAS DE LINFÓCITOS T

CITOTÓXICOS CD8+

O desenvolvimento das respostas por CTL CD8+ a uma

infecção processa-se por passos semelhantes aos descritos

para as respostas por células T CD4+, incluindo a

estimulação mediada por antigénios de células T CD8+

naïve nos orgãos linfóides, a expansão clonal, a

diferenciação e a migração de CTLs diferenciadas para os

tecidos. Os linfócitos T citotóxicos CD8+ eliminam

microrganismos intracelulares principalmente matando

células infectadas, e produzem IFN-γ contribuindo para

activação de macrófagos e para reacções de

hipersensibilidade.

Ilustração 25 – Passos da lise de uma célula-alvo mediada por CTLs

108

MECANISMOS DA CITOTOXICIDADE MEDIADA POR CTL

As CTLs eliminam alvos que expressam o mesmo antigénio que desencadeou a

proliferação e diferenciação de células T CD8+ naïve das quais derivaram, e não

matam células adjacentes não infectadas que não expressam o antigénio. Esta

especificidade funcional das CTL efectoras deve-se à criação de uma ‘sinapse

imunológica’ que é formada no local de contacto entre a CTL e a célula-alvo que

expressa o antigénio, sendo que as moléculas envolvidas na eliminação do alvo são

libertadas nessa sinapse e não podem difundir-se para células vizinhas.

Este processo consiste em três passos: reconhecimento de antigénio, administração

do ‘golpe letal’ nas células-alvo, e libertação das CTLs, e cada um destes passos é

controlado por interacções moleculares específicas.

RECONHECIMENTO DE ANTIGÉNIOS E ACTIVAÇÃO DE CTLS

Para serem convenientemente reconhecidas pelas CTLs, as células-alvo têm de

expressar moléculas MHC classe I ligadas por um complexo a um péptido

(servindo esse complexo como ligando para o receptor das células T e para o co-

receptor CD8) e molécula de adesão intercelular 1 (ICAM-1). As CTLs e os seus alvos

formam conjugados intimamente relacionados, onde se dá uma ‘sinapse imunológica’

caracterizada por um anel de aposição entre as duas membranas celulares, e um

espaço fechado dentro desse anel. Esta interacção resulta no início de sinais

bioquímicos que activam a CTL, e que são basicamente os mesmos envolvidos na

activação de células T helper. As citocinas e os co-estimuladores providenciados por

células dendríticas, necessários para a diferenciação de células T CD8+ naïve em

CTLs, não são necessários para desencadear a função efectora das CTLs. Por isso,

logo que as células T CD8+ específicas para um antigénio se tenham diferenciado em

CTLs completamente funcionais, estas podem matar qualquer célula nucleada que

apresente esse mesmo antigénio.

Para além do receptor de células T, as CTLs CD8+ expressam receptores que são

também expressados por células NK, e que contribuem tanto para a regulação como

para a activação das CTLs. Alguns destes receptores pertencem à família dos KIR

(killer immunoglobulin receptor) e reconhecem moléculas MHC classe I em células-

alvo, mas não são específicos para nenhum péptido do complexo MHC específico.

Estes KIRs fazem a transdução de sinais inibitórios que podem ter como função

impedir as CTLs de matarem células normais. As CTLs também exprimem o receptor

NKG2D, que reconhece as moléculas MIC-A, MIC-B e ULBP, semelhantes às MHC

classe I. Este receptor pode ter como função entregar sinais que actuam em conjunto

com o reconhecimento TCR (receptor de células T) de antigénio, para melhorar a

indução de morte celular em células-alvo.

MORTE DE CÉLULAS-ALVO POR ACÇÃO DE CTLs

Alguns minutos após o reconhecimento de antigénio pelo receptor de uma CTL numa

célula-alvo, esta sofre mudanças que induzem a sua morte por apoptose. A morte da

células-alvo ocorre dentro de 2 a 6 horas e procede mesmo que a CTL se separe

desta. O principal mecanismo utilizado para a eliminação destas células é a libertação

109

de proteínas citotóxicas, armazenadas em grânulos citoplasmáticos (lisossomas

secretórios) dentro das CTLs.

A activação de uma CTL leva a uma reorganização do seu citoesqueleto,

nomeadamente dos centros de organização dos microtúbulos que se dirigem para a

área do citoplasma perto do contacto com a célula-alvo. Os grânulos citoplasmáticos

das CTLs são transportados através de microtúbulos e concentram-se na região da

sinapse, onde se dá a fusão entre a membrana dos grânulos e a membrana

plasmática da CTL no domínio secretório. Disto resulta a exocitose dos conteúdos

granulares da CTL para o anel sináptico, entre as membranas plasmáticas desta

célula e da célula-alvo.

Os grânulos das CTLs (e também das células NK) contêm proteínas citotóxicas,

incluindo granzimas (A, B e C) e perforina, e também serglicina que estabelece um

complexo contendo os outros dois tipos de proteínas. A perforina é uma molécula

alteradora de membrana plasmática que pensa-se facilitar a entrada das granzimas no

citosol da célula-alvo, e uma vez no citosol, as granzimas clivam vários substratos (por

exemplo caspases) e iniciam a morte por apoptose da célula-alvo. Os grânulos das

CTLs (e das células NK) também podem conter uma proteína chamada granulisina,

que altera a permeabilidade das membranas de células-alvo e de microrganismos, e

cuja importância para a morte celular induzida por CTLs ainda não foi estabelecida.

As CTLs também apresentam um mecanismo independente de grânulos, que é

mediado por interacções entre moléculas membranares das CTLs e das células-alvo.

Durante a activação das CTLs estas expressam ligando Fas (FasL), proteína

membranar que se liga ao death receptor Fas presente em muitos tipos celulares, e

que, à semelhança da reacção aos grânulos, resulta na activação de caspases e na

apoptose das células-alvo. Algumas células T CD4+ também são capazes de matar

células infectadas, mas sendo que estas células T apresentam pouca concentração de

perforina e de granzimas, pensa-se que o FasL seja mais importante nesta actividade.

Após o ‘golpe letal’ administrado pela CTL, esta liberta-se da célula-alvo, normalmente

antes da morte celular. As próprias CTLs não são danificadas durante o processo,

talvez porque a exocitose direccionada dos grânulos leva a que estes actuem

preferencialmente nas células-alvo, longe das CTLs. Para além disso os grânulos das

CTLs contêm uma enzima proteolítica chamada catepsina B, que é administrada à

superfície da CTL onde degrada moléculas errantes de perforina que podem atacar a

membrana da própria.

PAPÉIS DESEMPENHADOS PELAS CTLs NA DEFESA DO HOSPEDEIRO Situações nas quais as células não conseguem destruir os microrganismos que as

infectam: em infecções por vírus que sobrevivem e se replicam em células que são

incapazes de destruir microrganismos (exemplo do vírus da hepatite em células

hepáticas); ou no caso de os microrganismos escaparem das vesículas fagocíticas

e sobreviverem no citoplasma da célula infectada (este caso é válido até em

fagócitos, pois a sua acção microbicida é limitada às vesículas fagocíticas para não

danificar a própria célula). Estas infecções apenas podem ser eliminadas pela

destruição das células, e por isso a activação de caspases pelas granzimas e pelo

110

FasL, é importante, apesar de não distinguir entre substrato microbiano ou do

hospedeiro.

A expansão massiva de células T CD8+ que se segue a uma infecção faculta uma

grande quantidade de CTLs para combater estas infecções. Defeitos no

desenvolvimento e actividade de CTLs resultam numa susceptibilidade aumentada a

infecções virais e algumas infecções bacterianas, e também à reactivação de

infecções virais latentes (por exemplo o vírus Epstein-Barr) que são mantidas

normalmente controladas por CTLs específicas para o vírus. A destruição por CTLs de

células infectadas é uma das causas de danos em tecidos nalgumas doenças, por

exemplo: durante infecções por vírus da hepatite B e C, as células hepáticas

infectadas são destruídas por CTLs do hospedeiro (e também por células NK), e não

pelos vírus.

FUNÇÕES DE OUTRAS CATEGORIAS DE CÉLULAS T

A maioria das células T no organismo são células helper CD4+ e CTLs CD8+, mas,

para além destas, existem populações mais pequenas de células T que apresentam

propriedades distintas e, provavelmente, desempenham funções especializadas na

defesa do hospedeiro. As populações mais bem estudadas são as de células T γδ e T

NK, e estas apresentam características em comum que as distinguem das células

CD4+ e CD8+:

Reconhecem uma vasta variedade de antigénios, muitos dos quais não são

péptidos, e não são dispostos por moléculas MHC classe I e classe II em

APCs;

Muitos dos seus receptores de antigénios têm diversidade limitada, sugerindo

que ambos os tipos celulares evoluíram para reconhecer um grupo restrito de

microrganismos (e devido a esta propriedade diz-se que estas células T

encontram-se no limite entre a imunidade inata e adaptativa);

Ambos os tipos celulares são abundantes em tecidos epiteliais, como por

exemplo no TGI.

CÉLULAS T γδ (“γδ T CELLS”)

Estas células apresentam como receptores de antigénio de células T (TCR)

heterodímeros, formados pelas cadeias γ e δ, homólogas às cadeias e dos TCR

presentes nas células CD8+ e CD4+. Estes TCRs específicos são o que distingue esta

linhagem celular. O heterodímero γδ associa-se às proteínas CD3 e ζ da mesma forma

que o heterodímero , e a sinalização induzida pelo TCR γδ é a semelhante à

induzida por TCR .

Diferentes populações de células T γδ podem desenvolver-se em alturas distintas da

ontogenia, contento diferentes regiões variáveis (V) e residindo em diferentes tecidos.

As células T γδ encontradas em orgãos linfóides expressam TCRs mais diversificados

do que as células T γδ epiteliais, e apesar do potencial de diversidade teórico dos TCR

γδ ser ainda maior que a diversidade dos TCR , observa-se a expressão de um

número restrito de regiões V γ e δ, e existe pouca ou nenhuma diversidade juncional.

111

A variedade limitada de TCRs γδ em muitos tecidos sugere que os ligandos para estes

receptores podem ser invariáveis e conservados.

As células T γδ não reconhecem antigénios peptídicos associados ao MHC e não são

restritas ao reconhecimento por esse complexo. Algumas linhagens clonais de células

T γδ reconhecem pequenas moléculas fosforiladas, e até lípidos que são

encontrados frequentemente em micobactérias e outros microrganismos, e que podem

ser apresentados de forma “não clássica” por moléculas semelhantes às MHC classe

I. Outras células T γδ reconhecem antigénios proteícos ou não-proteícos que não

necessitam processamento por nenhum tipo de APC para a sua apresentação, e

muitas reacções por células T γδ são desencadeadas por proteínas de choque térmico

(heat-shock proteins) microbianas.

Uma das possíveis justificações para a especificidade das células T γδ, é que talvez a

sua função no organismo seja reconhecer antigénios frequentemente encontrados nas

fronteiras epiteliais entre o hospedeiro e o ambiente externo. Um grande número de

actividades biológicas foi atribuído às células T γδ, incluindo a secreção de citocinas e

a morte de células infectadas, mas a função destas células permanece

incompreendida.

CÉLULAS T NATURAL KILLERS (“NKT CELLS”)

Uma pequena população de células T expressa marcadores que são encontrados em

células NK, como CD56, e por isso estas células são chamadas NKT. As cadeias do

TCR expressadas pelas células NKT têm uma diversidade limitada, e estas células

são caracterizadas por uma região V codificada por um segmento de gene V24-J18

rearranjado, com pouca ou nenhuma diversidade juncional. Devido a esta diversidade

limitada, estas células são também chamadas de células NKT invariáveis (iNKT).

Todos os TCRs de células NKT reconhecem lípidos ligados a moléculas semelhantes

às MHC classe I, chamadas CD1.

As células NKT e outras células T específicas para antigénios lipídicos são capazes de

produzir rapidamente citocinas como IL-4 e IFN-γ após activação, e podem ajudar as

células B da zona marginal a produzir anticorpos contra estes antigénios. As células

NKT podem mediar respostas imunes inatas contra alguns patogénios (como

micobactérias), e as células iNKT podem até regular primariamente as respostas

imunes adaptativas através da secreção de citocinas. No entanto, o papel

desempenhado por estas células no sistema imunitário e na patógenese de certas

doenças ainda permanece pouco claro.

112

MHC E APRESENTAÇÃO DE ANTIGÉNIOS AOS LINFÓCITOS T

Linfócito T

T8: Apresentação de Antigénios pelo MHC

Data teórica de 17 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 6

Slides aulas: sim

Elaborado por: Marta Bento

Função: erradicar infecções de micróbios intracelulares

e activação de outras células imunitárias.

FUNÇÕES E INTERACÇÕES COM O SISTEMA IMUNITÁRIO:

Indentificação específica de um antigénio. Facilitado pelas APC (Células

Apresentadoras de Antigénio), nomeadamente as células dendríticas que

migram para os órgãos linfóides secundários onde estão alojados os

linfócitos T imaturos.

Interacção com células do próprio infectadas (CD8+) ou com outras

células do sistema imunitário (CD4+) por intermédio de moléculas do

Complexo Major de Histocompatibilidade expressas na superfície das

células.

As células T CD4+ participam na formação de anticorpos efectivos.

As células T CD8+ eliminam células infectadas.

A segregação de antigénios para ser apresentados a populações de células

T diferentes é efectuada pelas moléculas MHC.

113

PROPRIEDADES DOS ANTIGÉNIOS RECONHECIDOS PELOS

LINFÓCITOS T

CAPTURA DE ANTIGÉNIOS E FUNÇÕES DAS CÉLULAS

APRESENTADORAS DE ANTIGÉNIO

PROPRIEDADES DAS APC

Tipos de APCs : Células Dendríticas ( activam células T imaturas);

Macrófagos e Linfócitos B (APCs principalmente nas T CD4+ previamente

activadas).

Expressam MHC de classe II e co-estimuladores (segundos sinais). Libertam

citocinas.

Os macrófagos e células dendríticas expressam receptores Toll-like

aumentando a expressão de MHC II, co-estimuladores, citocinas e quimio-

receptores (para migração) na presença de micróbios.

As APCs também recebem sinais dos linfócitos Tque melhoram a sua função.

Ex: CD40 e IFN-γ expressos por LynT.

Propriedades dos antigénios

reconhecidos pelos linfócitos T

Péptidos de

sequência curta.

Razão: só os

péptidos se ligam

ao MHC

Antigénios de

sequência linear

Razão: perde-se a

conformação na

geração de MHC -

antigénio

Antigénios

associados ao

MHC

CD4+ liga-se a

antigénio-MHC classe

II. Origem extracelular.

CD8+ liga-se a

antigénio-MHC classe

I. Origem citosólica.

A apresentação de antigénios aos linfócitos T CD4+ por outras células

(APCs) é um passo crítico na indução de resposta

114

PAPEL DAS CÉLULAS DENDRÍTICAS NA CAPTURA E APRESENTAÇÃO DE

ANTIGÉNIOS

MORFOLOGIA E POPULAÇÕES DE CÉLULAS DENDRÍTICAS

Porta de Entrada

Transporte por vasos linfáticos na

forma livre e associada às células

dendríticas ou transporte nos vasos

sanguíneos na forma livre.

Acumulação de antigénios nos

gânglios linfáticos e no baço onde

são apresentados ou capturados

para apresentação.

Identificadas pelas suas projecções

membranares. Diferenciam-se a partir de precursores da linhagem fagocítica mononuc lear

Duas populações predominantes:

Células Dendríticas

Convencionais

Células Dendríticas

Plasmocitóides

Também chamadas de células

dendríticas mielóides

Mais numerosas

Activação Clássica

Uma das suas população corresponde à células de Langerhans (epiteliais)

Morfologicamente semelhantes aos

plasmócitos

Adquirem a forma e função das DC

quando activadas

Encontram-se no sangue e orgãos

linfóides

São apresentadoras e segregam

interferões do tipo I em infecção viral

115

Acredita-se que as células dendríticas imaturas possam estar a apresentar

antigénios do self às células T reactivas ao self de forma a estimular a sua

inactivação ou morte.

CAPTURA E TRANSPORTE DE ABTIGÉNIOS PELAS CÉLULAS DENDRÍTICAS

No entanto, alguns dos antigénios alcançam os gânglios e o baço na sua forma

livre sendo aí capturados pelas células dendríticas residentes ou linfócitos B.

APRESENTAÇÃO DE ANTIGÉNIOS PELAS CÉLULAS DENDRÍTICAS

FUNÇÕES DE OUTRAS CÉLULAS APRESENTADORAS DE ANTIGÉNIOS

Macrófagos: os monócitos têm a capacidade de migrar para qualquer local e

diferenciar-se em macrófagos, apresentar aos linfócitos T CD4+ , que por sua

vez activam os macrófagos para actividade microbicida.

Linfócitos B: apresentam às T CD4+, que por sua vez estimulam a produção

de anticorpos pelas células B.

Todas as células nucleadas: apresentam a T CD8+ CTLs (população de

linfócitos T).

DC imaturas expressam lectinas do tipo

C que se ligam aos microrganismos; os

receptores Toll-like activam as DC.

Ingestão dos microrganismos por

endocitose mediada por receptores,

micro e macropinocitose.

As DC expressam quimioreceptor

CCR7 que se liga a CCL19 e CCL21

dos gânglios linfáticos migração.

As APCs são capazes, como todas as células nucleadas, de induzir activação

dos linfócitos T CD8+. São, no entanto, mais eficientes que as restantes. E como

já sabemos, são igualmente apresentadoras das células CD4+.

116

O locus MHC contém

genes polimorficos MHC

classe I e II e outros não

polimorficos.

Células do endotélio vascular: expressam MHC II, muitas vezes em resposta

a INF- γ, mas com pouca eficiência.

NOTA: Sabe-se que as células T activadas expressam também MHC II, no entanto,

não se conhece a sua função.

COMPLEXO MAJOR DE HISTOCOMPATIBILIDADE (MHC)

DESCOBERTA DO MHC

O MHC HUMANO (HLA)

GENES RESPONSÁVEIS PELA RESPOSTA IMUNITÁRIA

GENES MHC

Enxertos em animais não-idênticos Rejeição

Enxertos em animais idênticos Aceitação

Causa Genética

Criaram ratinhos geneticamente idênticos excepto na sua capacidade de

rejeição de enxertos. Resultado: mostraram que uma única região genética

é responsável por esta rejeição locus major de histocompatibilidade.

No entanto, este locus não continha um único gene passando a denominar-

se Complexo Major de Histocompatibilidade. Nos ratinhos é referido

como H-2.

É denominado HLA porque cientistas descobriram que pacientes

transplantados contêm anticorpos contra proteínas dos dadores – as Human

Leukocyte Antigens (HLA). Hoje sabe-se que todos os mamíferos

partilham estruturas homólogas aos HLA.

No entanto, não fazia sentido conservar evolutivamente genes que tinham

como única função rejeitar tecidos. Descobriram então que eles eram

também responsáveis pela resposta imunitária (Ir) e, assim, já fazia sentido

conservá-los.

117

α β

Estes genes são expressos em co-dominância.

São os genes mais polimórficos do genoma humano.

Determinam a especificidade na ligação do péptido, ou seja, numa

população há sempre indivíduos que conseguem resistir a uma determinada

infecção impossibilitando a aniquilação de uma espécie inteira.

LOCI DO MHC NOS HUMANOS [E RATINHOS]

CLASSES DE HLA:

Nos HLA de classe II cada molécula de MHC

é composta por um polipéptido α e um β. Cada loci de

HLA-DP, HLA-DQ e HLA-DR tem genes A e B que

codificam as cadeias α e β.

Nomenclatura – leva em consideração os

polimorfismos. Ex: HLA-A*0201 – do

Serogrupo 01 do subtipo HLA-A2.

RATINHOS

EXPRESSÃO DE MOLÉCULAS DE MHC

+

Localiza-se no cromossoma 6.

HLA classe

I

Genes HLA-A, HLA-B e HLA-C

HLA classe

II Genes HLA-DP, HLA-DQ e HLA-DR

MHC classe

I

H-2K, H-2D e H-2L

MHC classe

II

I-A, I-E

Cada alelo é chamado de haplotipo (ex: HLA-A2). Indivíduos heterozigóticos têm

dois haplotipos.

Padrão de restrição das MHC. MHC I – CD8+; MHC II – CD4+

Aumenta a expressão de MHC na presença de citocinas:

MHC I +

INF-α, INF-β e INF-γ ( resposta do S. I. Inato a

infecção vírica)

INF-γ ( produzido por NK na resposta do S. I.

Inato ) MHC II

118

MOLÉCULAS DE MHC

MOLÉCULAS MHC CLASSE I

O segmento α3 é o local de ligação de CD8

A estabilidade estrutural entre a cadeia α e a β2-microglobulina é mantida pela

presença do péptido e vice-versa.

A expressão de MHC aumenta devido ao aumento da taxa de transcrição

provocado pelas citocinas ligação de factores de transcrição activados

pelas citocinas. Ex: INF- γ estimula a síntese da proteína CIITA que activa o

complexo de transcrição para MHC II

PROPRIEDADES GERAIS:

As moléculas de MHC consistem numa fenda ou sulco que aloja o péptido,

domínios Ig-like transmembranares e cistoplasmáticos

As MHC têm resíduos polimórficos (regiões variáveis) que se localizam no

sulco que aloja o péptido. Resulta numa ligação preferencial a antigénios com

maior afinidade.

Os domínios Ig-like têm locais de ligação para CD4 e CD8.

Consiste em duas cadeias ligadas não-covalentemente: uma cadeia α e uma

subunidade β2-microglobulina.

A cadeia α é constituída por três segmentos, os domínios α1, α2 e α3

Os segmentos α1 e α2 são polimórficose formam o sulco estão próximos e por

isso só conseguem acomodar pequenos péptidos

119

Indivíduos heterozigóticos expressam 6 tipos de MHC I em cada célula ( todos

temos genes HLA-A, B e C, logo ser heterozigótico para todos estes genes implica

a expressão de duas cadeias α por cada gene – 6)

MOLÉCULAS MHC CLASSE II

LIGAÇÃO DE PÉPTIDOS ÀS MOLÉCULAS DE MHC

CARACTERÍSTICAS DA INTERACÇÃO PÉPTIDO-MHC

Cada molécula de MHC liga-se a um péptido de cada vez.

Péptidos de cadeia curta favorecem esta interacção (permite acomodarem-se no

sulco).

Consiste em duas cadeias ligadas não-covalentemente: uma cadeia α e

uma cadeia β.

Os segmentos α1 e β1 são polimórficos e formam o sulco que aloja o

péptido.

Os segmentos α2 e β2 são não-polimórficos. β2 é o local de ligação para

CD4

Para as moléculas de MHC II também é necessária a presença do péptido

para a estrutura ser estável.

Cada indivíduo herda genes HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-DRA1, HLA-

DRB1, HLA-DQA1, HLA-DQB2 de cada progenitor e podem ainda ter

duplicados de HLA-DR3, 4 ou 5. Ou seja, herda-se de 6 a 8 genes de MHC

II.

Os MHC têm uma fraca especificidade para os péptidos comparando com os

receptores dos linfócitos, ou seja, podem ligar-se a um largo espectro de péptidos.

120

BASE ESTRUTURAL DA LIGAÇÃO PÉPTIDO-MHC

PROCESSAMENTO DE PROTEÍNAS ANTIGÉNICAS

VIA DO MHC I PARA PROCESSAMENTO E APRESENTAÇÃO DE PROTEÍNAS

CITOSÓLICAS

1. As proteínas apresentadas pelo MHC I são sintetizadas no interior da célula

(podem ter origem em vírus e microrganismos intracelulares). Também pode

ocorrer ruptura dos fagossomas e essas proteínas podem ser apresentadas pelo

MHC I.

2. O maior mecanismo de geração de péptidos é a proteólise executada pelo

proteassoma. Em células expostas a INF-γ são produzidas subunidades do

As moléculas de MHC adquirem o péptido durante a sua biossíntese. As moléculas

de MHC I adquirem os péptidos a partir de proteínas citosólicas e as MHC II a partir

de proteínas em vesículas intracelulares.

A taxa de dissociação do péptido ao MHC é muito baixa maximizando a hipótese

de ligação a um receptor de linfócitos T.

A taxa de dissociação do péptido ao MHC é muito baixa maximizando a hipótese

de ligação a um receptor de linfócitos T.

Os MHC não discriminam entre proteínas do self e antigénios. As células T têm

essa capacidade.

A ligação é não-

covalente.

No MHC I a associação do

péptido implica a presença

de um N-terminal positivo e

um C-terminal negativo.

Os sulcos muitas

vezes apresentam

pockets que se

ligam

preferencialmente a

determinados

aminoácidos, os

resíduos âncora.

A células T

também

reconhecem e

interagem com

os resíduos

polimórficos do

MHC.

121

proteassoma que favorecem a apresentação dos péptidos. Algumas proteínas não

requerem esta proteólise, são degradadas por proteínas citosólicas.

3. As proteínas geradas no citosol são translocadas pela TAP (transportador

associado ao processamento de antigénios) para o RE e as sintetizadas estão

disponíveis no retículo endoplasmático para ligação ao MHC I. As TAP

localizam-se na membrana do RE e estão associadas a proteínas tapasina que

preparam o MHC I para receber o péptido.

4. Construção dos complexos MHC I-péptido no RE. A síntese do MHC I depende

de chaperones calnexina e calreticulina. Estas proteínas juntamente com a TAP,

tapasina, oxireductase ERP57 e MHC I formam um complexo que recebe o

péptido.

5. Os complexos estabilizados passam pelo complexo de Golgi e são transportados

por vesículas para a superfície celular e apresentados às T CD8+.

VIA DO MHC II PARA PROCESSAMENTO E APRESENTAÇÃO DE

PROTEÍNAS VESICULARES

1. A maior parte destas proteínas tem uma origem extracelular e são internalizadas

em endossomas nos APCs. As células dendríticas e macrófagos expressam

receptores que reconhecem estruturas comuns a muitos microrganismos. Os

macrófagos expressam receptores Fc que ligam porções Fc dos anticorpos e

receptores para a proteína C3b do complemento. Os receptores de linfócitos B

reconhecem com grande especificidade e internalizam antigénios.

2. Os endossomas fundem-se com lisossomas. Alguns destes lisossomas contêm

produtos já da própria célula (ou de virus que a infectam) que serão mais tarde

apresentados pelos MHC II, este mecanismo permite a activação de TCD4+ em

infecções virais.

122

3. Existe digestão proteolítica nas vesículas para formar os péptidos.

4. Os péptidos formados ligam-se aos MHC II que se encontram nos endossomas

tardios (também chamados de MIIC nos linfócitos B e macrófagos)

5. Biossíntese e transporte dos MHC II para os endossomas. São sintetizadas no

RE e transportadas pela proteína Ii que ocupa o sulco da MHC II. A sua síntese

está dependente de chaperones como a calnexina e é estabilizado pela Ii. Os MHC

II são transportados em vesículas até aos endossomas.

6. Nos endossomas as MHC II dissociam-se de Ii por acção da enzimas; permanece

uma proteína CLIP no sulco que é removida pela molécula HLA-DM. Os péptidos

ligam-se então ao MHC II.

7. Os complexos estabilizados são apresentados na superfície da célula aos T

CD4+.

SIGNIFICADO FISIOLÓGICO DA APRESENTAÇÃO ASSOCIADA A MHC

NATUREZA DA RESPOSTA CELULAR DAS CÉLULA T

Apresentação Cruzada

Extracelulares CD8+

Células Dendríticas que capturam

células tumorais ou infectadas com

vírus que são apresentadas a T

CD8+.

Envolve a fusão do fagossoma

com o RE.

MHC I CD8+.

MHC II( macrófago) CD4+.

MHC II (linfócito B) CD4+.

123

APRESENTAÇÃO DE ANTIGÉNIOS NÃO-PROTEICOS A POPULAÇÕES

DE CÉLULAS T

Antigénios

Imunodominantes

Antigénios que produzem respostas

dos linfócitos T mais eficientes são

aqueles cujos epítopos possuem

grande afinidade para o MHC e

para os quais o indivíduo já está

imunizado (células T específicas).

NKT

γδ T

Reconhecem lípidos e glicolípidos em receptores

CD1 (do tipo MHC I).

Reconhecem lípidos, proteínas, moléculas

fosforiladas e aminas alquil. Não se sabe se existe

um sistema de apresentação associado a estas

células.

124

T9: Imunodeficiências Primárias

Data teórica de 21 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 20

Slides aulas: sim

Elaborado por: Tatiana Oksentyuk

A integridade do sistema imunológico é essencial no mecanismo de defesa do

organismo contra agente infeccioso e seus produtos tóxicos. Deficiência num ou mais

que um componente do sistema imunológico pode induzir doenças graves, que podem

ser fatais – as imunodeficiências, e que podem ser classificadas em dois grandes

tipos:

Doenças primárias ou congénitas, que são causadas pelos defeitos

genéticos, que resultam em aumento de susceptibilidade à infecção. Manifestam-se

frequentemente na infância e/ou adolescência, embora possam ser detectadas

clinicamente mais tarde, já na idade adulta.

Doenças adquiridas ou secundárias não são herdadas, são consequência de

desnutrição, cancro, tratamento imunossupressor ou infecção das células do sistema

imunológico, principalmente com o vírus da imunodeficiência humana (HIV), o agente

etiológico da síndrome da imunodeficiência adquirida (SIDA). Este capítulo descreve

os principais tipos de imunodeficiências congénitas e adquiridas, com ênfase na sua

patogenia e nos componentes do sistema imunológico que estão envolvidas nestes

processos. O HIV/SIDA é abordado noutro capítulo.

CARACTERÍSTICAS GERAIS DA IMUNODEFICIÊNCIA

1- A principal consequência da imunodeficiência é um aumento da

susceptibilidade à infecção. A natureza da infecção num paciente em

particular depende em grande parte de componente do sistema imunológico

que está com defeito (Tabela 1). Imunidade humoral deficiente normalmente

resulta em aumento da susceptibilidade à infecção por bactérias encapsuladas

e purulentas e alguns vírus, enquanto os defeitos na imunidade mediada por

células levam à infecção por vírus e outros micróbios intracelulares. As

deficiências combinadas (humoral + mediada por células) tornam os

pacientes susceptíveis à infecção por todas as classes de microrganismos

(maioritariamente oportunistas).

125

2- Pacientes com imunodeficiências também são susceptíveis a certos tipos de

cancro. Muitas destas patologias parecem ser causadas por vírus oncológicos,

como vírus Epstein-Barr. O aumento da incidência de cancro é mais

frequentemente visto em imunodeficiências de células T, porque as células T

desempenham um papel importante na vigilância contra vírus oncológicos e os

tumores que causam.

3- Paradoxalmente, certas imunodeficiências estão associadas com um aumento

da incidência de auto-imunidade. O mecanismo subjacente a esta

associação não é conhecido.

4- Imunodeficiência pode resultar de defeitos nos linfócitos em

desenvolvimento/activação ou de defeitos nos mecanismos efectores da

imunidade inata e adaptativa. Imunodeficiências são clinicamente e

patologicamente heterogéneas, em parte porque diferentes doenças

envolvem diferentes componentes do sistema imunológico do sistema.

5- As imunodeficiências congénitas podem englobar ainda defeitos nos

componentes do sistema imunológico inato.

IMUNODEFICIÊNCIAS CONGÉNITAS (PRIMÁRIAS)

Em diferentes imunodeficiências congénitas, o causador da anormalidade pode

estar em componentes do sistema inato, em diferentes estágios de desenvolvimento

de linfócitos ou nas respostas de linfócitos maduros para estimulação AG.

Anormalidades hereditárias relacionadas com imunidade inata (mais comuns)

afectam o complemento ou fagócitos. Anormalidade no desenvolvimento linfocitário

pode ser causada por mutações em genes que codificam uma variedade de

moléculas, incluindo enzimas, proteínas de transporte, e factores de transcrição.

126

Anormalidades no desenvolvimento de linfócitos B e na produção de

anticorpos deficientes são diagnosticados por níveis reduzidos de imunoglobulinas

séricas (Ig) e de células B na circulação ou tecidos linfóides, células plasmáticas

ausentes nos tecidos, anticorpos defeituosos, respostas à vacinação.

Anormalidades na maturação dos linfócitos T e funcionamento da imunidade

mediada por células deficientes também pode resultar na produção de anticorpos

reduzida. Imunodeficiências primárias de células T são diagnosticadas por: redução do

número de células T no sangue periférico, resposta fraca de proliferação de linfócitos T

de sangue perante activadores policlonais tais como fitohemaglutinina, de

hipersensibilidade cutânea tardia (DTH) perante reacções aos AG microbianos, como

Candida.

As Imunodeficiências primárias são então causadas por mutações hereditárias

nos genes de codificação de componentes do sistema imune inato ou em genes

necessários para o desenvolvimento de linfócitos e activação.

DEFEITOS NA IMUNIDADE INATA

Imunidade inata constitui a primeira linha de defesa contra organismos

infecciosos. Dois mediadores importantes da imunidade inata são fagócitos e

complemento, ambos participantes nas fases efectoras de imunidade adaptativa.

Portanto, distúrbios congénitos de fagócitos e do sistema complemento resultam em

infecções recorrentes.

Deficiências foram descritas na cascata clássica e alternativa do sistema

complemento, bem como em via da lectina. Eles geralmente apresentam-se com

infecções bacterianas recorrentes, principalmente por bactérias encapsuladas e

também espécies de Neisseria, e muitas vezes também contribuem para a

susceptibilidade a doenças auto-imunes, particularmente sistémica lupus

eritematoso.

Exemplos de distúrbios congénitos do fagócito (Tabela 20-2) e defeitos

hereditários nas vias Toll-like receptor (TLR) e IL-12/IFN-γ. Defeitos de fagócitos em

geral resultam em infecções da pele, abcessos orais, estomatite e tracto respiratório

causadas pelas bactérias ou fungos (Aspergillus e Candida). Defeitos na sinalização

TLR e na sinalização interferão tipo I pode contribuir para infecções recorrentes

piogénicas, bem como infecções virais graves. Defeitos de IL-12 e IFN-γ são ligados

à susceptibilidade aos patogénicos intracelulares, em particular infecções por

micobactérias.

127

DEFEITO MICROBICIDA DA ACTIVIDADE FAGOCÍTICA: DOENÇA

GRANULOMATOSA CRÓNICA

A Doença granulomatosa crónica (CGD) é causada por mutações em

componentes da oxidase de fagócitos (phox) do complexo enzimático. É uma doença

rara, estimada para afectar cerca de 1 em 1 milhão de indivíduos nos Estados Unidos.

Cerca de dois terços dos casos mostram um padrão recessivo ligado ao X, e o

restante é autossómico recessivo. Forma mais comum da doença ligada ao X é

causada por uma mutação no gene que codifica gene 91 kD subunidade α, citocromo

b558, uma proteína de membrana integral também conhecida como phox-91.

Mutações noutros componentes do complexo phox contribuem para variante

autossómica recessiva da CGD. Defeito na produção de oxigénio reactivo resulta

numa falha de destruição os micróbios fagocitados. A doença é caracterizada por

infecções recorrentes com bactérias e fungos catalase positivos, geralmente desde a

infância. Os casos mais problemáticos de CGD são precisamente por infecções com

organismos que produzem catalase, que destrói peróxido de hidrogénio microbicida,

proveniente por sua vez do superóxido de oxigénio residual reactivo das células

hospedeiras.

As infecções não são controladas por fagócitos, por isso elas estimulam

respostas imunes mediadas por células - activação de macrófagos mediada por

células T e formação de granulomas compostos por macrófagos activos. Estes tentam

limitar ou eliminar os micróbios, apesar do defeito na produção de espécies reactivas

de oxigénio. Esta aparência histológica é a base para o nome da doença, que

frequentemente é fatal, mesmo com antibioticoterapia agressiva.

A citocina interferon-γ (IFN-γ) aumenta a transcrição do gene que codifica

phox-91 e também estimula outros componentes do complexo da enzima oxidase de

fagócitos. Portanto, IFN-γ estimula a produção de superóxido por neutrófilos normais,

128

bem como por neutrófilos CGD, especialmente nos casos em que a codificação da

parte do gene phox-91 está intacta, mas a sua transcrição é reduzida. IFN-γ terapia é

muito utilizada para o tratamento de X-linked CGD.

DEFICIÊNCIAS NA ADESÃO DE LEUCÓCITOS

As deficiências de adesão leucocitária são um grupo de hereditariedade

autossómica recessiva, causadas por defeitos em leucócitos e moléculas de

adesão endotelial. Estas doenças são caracterizadas por uma falha de leucócitos,

principalmente neutrófilos, recrutamento para locais de infecção, resultando em

periodontite severa e outras infecções recorrentes que surgem desde início da vida e

da incapacidade para fazer pus. Diferentes tipos de deficiências de adesão de

leucócitos são causados por mutações em genes diferentes.

Tipo 1 de deficiência de adesão dos leucócitos (LAD-1) é uma desordem rara

autossómica recessiva caracterizada por recorrentes infecções bacterianas e fúngicas,

que também prejudica cicatrização de feridas. Nesses pacientes, a maioria das

funções adesivas dos leucócitos são anormais. Estas funções incluem a adesão ao

endotélio, agregação dos neutrófilos e quimiotaxia, fagocitose e citotoxicidade

mediada por neutrófilos, natural killer (NK) e linfócitos T. Base molecular do defeito é a

expressão ausente ou deficiente das integrinas β2 (heterodímeros de CD18 e CD11,

família de glicoproteínas), devido às várias mutações em gene CD18. A β2 integrinas

incluem leucócitos, funcionalmente associados aos antigénios 1 (LFA-1 ou

CD11aCD18), Mac-1 (CD11bCD18), e p150, 95 (CD11cCD18). Estas proteínas

participam na adesão de leucócitos às outras células, nomeadamente às endoteliais, e

na ligação de linfócitos T às células apresentadoras de antigénios (APCs).

Tipo 2 de deficiência de Aderência Leucocítica (LAD-2) é uma outra doença

rara que é clinicamente semelhante ao LAD-1, mas que é diferente devido aos defeitos

de integrina. Em contraste, LAD-2 resulta de uma ausência de sialil Lewis X, o

tetrasacárido ligante de carbohidrato nos neutrófilos e outros leucócitos que é

necessário para a ligação com E-selectina e P-selectina de citocinas activadas no

endotélio. Este defeito é causado por uma mutação em um GDP-fucose transportador

responsável pelo transporte de fucose no Golgi, resultando em uma incapacidade de

sintetizar sialil Lewis X. A ausência de Lewis sialil X resulta em defeito de ligação de

leucócitos ao endotélio, em ausência de leucócitos "rolling", e, portanto, em

recrutamento de leucócitos defeituosos aos locais de infecção. Esta anormalidade na

fucosilação visto em LAD-2 também contribui para um fenótipo de grupo sanguíneo

Bombay causada pela ausência de todos os grupos sanguíneos (antigénios ABO),

bem como atraso mental e outros defeitos de desenvolvimento. Fucose é uma

componente essencial do glicolipído H que forma o antigénio do núcleo em sistema

ABO.

Tipo 3 de deficiência de adesão dos leucócitos (LAD-3) envolve um defeito na

sinalização de dentro para fora e, assim, um defeito na quimiocinas induzidas por

activação integrina que é necessário aos leucócitos para ligação firme ao endotélio.

129

Num subgrupo de pacientes, é causada por mutações no gene que codifica KINDLIN-

3, que é uma proteína que se liga à cauda citoplasmática de algumas integrinas e está

envolvida na sinalização. Aumento de sangramento também é observado em

indivíduos com mutações KINDLIN-3 por causa da disfunção integrina em plaquetas.

DEFEITOS NA IMUNIDADE ADQUIRIDA

DEFEITOS EM CÉLULAS NK E OUTROS LEUCÓCITOS: SÍNDROME DE

CHÉDIAK-HIGASHI

Síndrome de Chediak-Higashi é uma doença rara e autossómica recessiva

caracterizada por infecções recorrentes por bactérias piogénicas, albinismo óculo-

cutâneo parcial e infiltração de vários órgãos por linfócitos não-neoplásicos. Os

neutrófilos, monócitos e linfócitos desses pacientes contêm lisossomas gigantes. Esta

doença é causada por mutações no gene que codifica a proteina Lyst reguladora do

tráfico lisossomal, resultando em fusão defeituosa fagossomo-lisossomal em

neutrófilos e macrófagos (causando redução da resistência à infecção), formação

defeituosa de melanossomos em melanócitos (causando albinismo), e anormalidades

lisossomais nas células do sistema nervoso (causando defeitos do nervo) e plaquetas

(levando a distúrbios hemorrágicos).

Lisossomas gigantes formam-se em neutrófilos durante a maturação destas

células a partir de precursores mielóides. Alguns destes precursores de neutrófilos

morrem prematuramente, resultando em leucopénia moderada. Neutrófilos

sobreviventes podem conter níveis reduzidos de enzimas lisossomais que

normalmente funcionam na destruição microbiana. Essas células também estão com

defeito na quimiotaxia e fagocitose, contribuindo para a sua deficiente actividade

microbicida. A função das células NK nesses pacientes é prejudicada, provavelmente

por causa de uma anormalidade nos grânulos citoplasmáticos que sustentam a

citotoxicidade. A gravidade do defeito em funcionalidade dos linfócitos T citotóxicos

(CTL) é variável entre os pacientes.

DEFEITOS EM VIAS TLR, SINALIZAÇÃO ΚB NUCLEARFACTOR E

INTERFERONS TIPO I

Os defeitos hereditários em respostas TLR-dependente são raros e têm sido

reconhecidos apenas recentemente. A sinalização principal, proveniente da via da

maioria dos TLRs, bem como do receptor de interleucina-1 (IL-1R), envolve o MyD88 r

e o IRAK-4 e IRAK-1 quinases. Esta via resulta em κB nuclear factor (NF-kB)

indução-dependente de citocinas pró-inflamatórias. TLR 3, 7, 8 e 9 reconhecem ácidos

nucléicos, que são localizados em endossomas, e requerem uma proteína chamada

UNC93B para a sua função.

130

UNC93B é uma proteína de membrana do retículo endoplasmático que

interage com TLRs endossomais quando eles são sintetizados no retículo

endoplasmático e que ajuda fornecer esses TLRs aos endossomas. A proteína

UNC93B também é crítica para a sinalização do ácido nucleico específico SITL.

Sinalização TLRs endossomais resulta em síntese e secreção de interferons do tipo I.

Defeitos na sinalização TLR tendem a ter um fenótipo bastante circunscrito.

Infecções bacterianas invasivas graves no início da vida, especialmente

doença pneumocócica, são observadas em indivíduos com mutações em MyD88 e

IRAK4. Mais tarde na vida, as infecções tendem a ser menos graves. Mutações

heterozigóticas no TLR3, bem como mutações homozigóticas no UNC93B resultam

em redução de geração de interferon tipo I e susceptibilidade a herpes simplex

encephalitis. Receptores de interferon tipo I activam o factor de transcrição STAT1.

Mutações de perda de função STAT1 (que interferem com sinalização interferon)

também têm sido associadas a infecções virais graves, nomeadamente herpes

simplex encephalitis. Algumas deficiências imunológicas são causadas por defeitos

nas vias de sinalização a jusante de TLRs.

Mutações pontuais do inibidor da quinase γ κB (IKKγ), também conhecido

como factor nuclear κB - modulador essencial (NEMO), um componente do complexo

quinase IκB que é necessário para NF-kB ativação, contribuem para a condição

recessiva ligada ao X conhecida como displasia ectodérmica anidrótica com

imunodeficiência (EDA-ID). Neste distúrbio, a diferenciação de estruturas derivadas

da ectoderme é anormal, e a função imunológica é prejudicada numa série de

maneiras. Respostas a sinais de TLR, bem como os sinais CD40 são comprometidas.

Estes pacientes sofrem de infecções com bactérias encapsuladas piogénicas, assim

como com patogénicos bacterianos intracelulares, incluindo micobactérias, vírus e

fungos como Pneumocystis jiroveci. Uma hereditariedade autossómica recessiva de

EDA-ID tem sido descrita, em que uma mutação pontual no IκBα hipermórfico impede

a fosforilação, ubiquitinação e degradação de IκBα, levando à deficiência de activação

do NF-kB.

DEFEITOS NO PATHWAY IL-12/IFN-Γ

IL-12 é secretada pelas células dendríticas e macrófagos, e sinalização de IL-

12R induz a síntese de IFN-γ por células T helper, células T citotóxicas e células NK .

Mutações nos genes que codificam IL-12p40, cadeia IL-12Rβ1 e ambas as cadeias do

receptor de IFN γ, bem como algumas mutações em STAT1 hipomórico - todos

resultam em susceptibilidade a espécies ambientais Mycobacterium (muitas vezes

chamadas micobactérias atípicas), como o Mycobacterium avium, Mycobacterium

kansasii e Mycobacterium fortuitum. Mutações IKKγ / NEMO também levam a

susceptibilidade intracelular de patogénios, incluindo micobactérias.

131

TOLERÂNCIA IMUNOLÓGICA Tolerância imunológica ou auto-tolerância: ausência de resposta imunitária

agressiva a um conjunto de antigénios, num sistema imunitário imunocompetente,

induzida pela exposição prévia a esse antigénio.

CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TOLERÂNCIA IMUNOLÓGICA

Indivíduos normais são tolerantes aos seus antigénios porque os linfócitos que

reconhecem os antigénios do próprio são destruídos ou inactivados ou mudam

a sua especificidade.

*Uma falha na auto-tolerância reacção auto-imune doença auto-imune

A tolerância é resultante do reconhecimento do antigénio por linfócitos

específicos e pode ser induzida pelo reconhecimento do antigénio durante a

vida fetal ou neonatal.

A auto-tolerância pode ser induzida em linfócitos auto-reactivos imaturos nos

órgãos linfóides primários (tolerância central) ou em linfócitos maduros em

locais periféricos (tolerância periférica).

A tolerância central ocorre porque, durante a maturação nos órgãos linfóides

primários, todos os linfócitos passam por um estágio em que o encontro com o

antigénio leva à morte celular ou à expressão de novos receptores a

antigénios ou a uma mudança nas capacidades funcionais.

A tolerância periférica ocorre quando os linfócitos maduros que reconhecem

os self antigens se tornam incapazes de responder a esses antigénios, ou são

induzidos a morrer por apoptose ou as células T maduras estão activamente

suprimidas por células T reguladoras.

A escolha entre a activação linfocitária e a tolerância é determinada pelas

propriedades dos antigénios, pelo estado de maturação dos linfócitos

antigénio-específicos, e pelos tipos de estímulos recebidos quando estes

linfócitos encontram antigénios próprios.

Antigénios

Tolerogénicos têm capacidade de induzir tolerância

Imunogénicos geram imunidade

T10: Tolerância

Data teórica de 28 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 14

Slides aulas: sim

Elaborado por: Filipa Pereira

132

Proteínas do próprio

processadas e apresentadas em associação às moléculas de MHC no timo pelas APCs

Alguns antigénios do próprio podem

ser ignorados pelo sistema

imunológico, na medida em que os

linfócitos que encontram o antigénio

podem falhar na resposta, mas

continuam viáveis e funcionais.

Antigénios estranhos na ausência

de sinais de co-estimulação podem

inibir respostas imunes pela indução

de tolerância em linfócitos

específicos.

A indução de tolerância imunológica

pode ser explorada em abordagens

terapêuticas para prevenir uma

resposta imunológica indesejável

(ex. prevenir a rejeição de órgãos,

tratamento de doenças alérgicas e

auto-imunes, prevenir reacções

imunológicas contra novos produtos

génicos utilizados nos protocolos de

terapia genica e prevenir reacções

dos pacientes com deficiência de

certas proteínas).

TOLERÂNCIA DOS LINFÓCITOS T

TOLERÂNCIA CENTRAL DAS CÉLULAS T

Selecção negativa: delecção

Durante a maturação no timo, muitas células T imaturas que reconhecem o

antigénio do próprio são eliminadas devido a 2 factores principais: presença

desse antigénio no timo, ou expressão local ou chegada pelo sangue, e a

afinidade dos TCR dos timócitos que reconhecem o antigénio.

Timócitos imaturos com receptores que tenham alta afinidade para os

antigénios do próprio TCR de sinalização em células T imaturas leva à

activação de uma proteína designada Bim desencadeia a via mitocondrial da

apoptose.

Algumas proteínas que foram consideradas restritas aos tecidos periféricos são

também expressas em células epiteliais tímicas sob o controle do gene

regulador auto-imune (AIRE).

Factor de transcrição que tem a capacidade de promover a

expressão ectópica de antigénios.

133

Deficiência de AIRE:

o APECED (autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis-ectodermal

dystrophy)

o APS-1 (autoimmune polyendocrine syndrome-type 1): causada por

uma mutação no gene AIRE; é caracterizada por uma lesão

mediada por anticorpos e linfócitos em múltiplos órgãos endócrinos,

incluindo as paratiróides, supra-renais e ilhotas pancreáticas.

Desenvolvimento de células T reguladoras

Algumas células T CD4+ auto-reactivas que detectam o antigénio do próprio no

timo não são eliminadas, em vez disso podem diferenciar-se em células T

reguladoras.

*Deficiência da proteína AIRE não parece evitar o desenvolvimento de

células T reguladoras.

Não se sabe o que determina a escolha entre morte celular e desenvolvimento de

células T reguladoras.

TOLERÂNCIA PERIFÉRICA DAS CÉLULAS T

ANERGIA (Resposta não Funcional)

Exposição das células T

CD4+ a um antigénio na

ausência de co-estimulação

ou imunidade natural pode

tornar as células incapazes

de responder a esse

antigénio.

O sinal 1 (reconhecimento do

antigénio) prolongado

isoladamente pode levar à

anergia.

A anergia resulta de alterações

bioquímicas ou genéticas que

reduzem a capacidade dos linfócitos

em responder a antigénios do

próprio.

Tolerância periférica: mecanismo pelo qual as células T maduras que reconhecem

antigénios do próprio nos tecidos periféricos se tornam capazes de responder

subsequentemente a esses antigénios

Anergia

Delecção

Supressão das células T

134

As células anérgicas mostram um bloqueio na transdução do sinal induzido

pelo TCR. Devido à expressão diminuída de TCR (talvez em virtude de

degradação aumentada) e ao recrutamento diminuído para o complexo TCR de

moléculas inibidoras como tirosinas fosfatases.

Reconhecimento do antigénio do próprio pode activar ubiquitinas ligases

celulares, as quais podem ubiquitinar proteínas TCR-associadas e dirigi-las

para degradação proteolítica em proteassomas ou lisossomas. O resultado

final é a perda destas moléculas de sinalização e activação defeituosa das

células T.

Quando as células T reconhecem antigénios do próprio podem englobar

receptores inibidores da família CD28, cuja função é terminar as respostas das

células T. Os 2 receptores inibidores cujo papel fisiológico na auto-tolerância

está mais bem estabelecido são os CTLA-4 e PD-1.

o CTLA-4 compete com o CD28 pelos co-estimuladores B7, e, assim

exclui o CD28 do local de reconhecimento da célula T (CTLA-4 liga-se

às moléculas com maior afinidade do que a CD28) e fornece sinais

inibidores que anulam os sinais desencadeados pelo TCR. As APCs

que apresentam antigénios do próprio normalmente expressam baixos

níveis de B7, sendo suficiente para envolver o receptor de alta afinidade

CDLA-4. Em contraste, os micróbios que activam as APCs levam a um

aumento da expressão de co-estimuladores B7 e CD28. A ACTL-4

controla principalmente a activação inicial de células T nos órgãos

linfóides.

o Outro receptor inibidor da família CD28 é PD-1 que reconhece dois

ligantes, designados de PD-L1 e PD-L2 (PD-L1 é expresso nas APCs e

em muitas outras células; PD-L2 principalmente nas APCs). Este

reconhecimento leva à inactivação das células T. A PD-1 é mais

importante para a limitação das respostas diferenciadas de células

efectoras nos tecidos periféricos.

Células dendríticas que são residentes nos órgãos linfóides e tecidos

podem apresentar antigénios do próprio aos linfócitos T e manter a

tolerância. As células dendríticas que são activadas por micróbios são as

principais APCs para a iniciação de respostas das células T, enquanto as

células dendríticas em repouso podem ser tolerogénicas.

SUPRESSÃO DOS LINFÓCITOS AUTO-REACTIVOS PELAS CÉLULAS T REGULADORAS

Os linfócitos T reguladores são um subconjunto de células T CD4+ cuja

função é suprimir respostas imunes e manter a auto-tolerância. A maioria

destes linfócitos T reguladores CD4+ expressa altos níveis do receptor à IL-2,

mas não outros marcadores de activação de células T.

Um factor de transcrição chamado FoxP3, um membro da família forkhead de

factores de transcrição, é essencial para o desenvolvimento e função da

maioria das células T reguladoras.

Ratos com mutação no gene forp3 e ratos com o gene knockout

desenvolveram uma doença auto-imune multisistémica associada a uma

ausência de células T reguladoras CD25+.

135

IPEX (desregulação imune, poliendocrinopatia, enteropatia, síndrome ligada ao

cromossoma X) são doenças auto-imunes raras que atingem humanos e estão

associadas com a deficiência de células T reguladoras e é causado por mutações no

gene FOXP3.

Marcadores fenotípicos e heterogeneidade das células T reguladoras

Apesar de terem sido descritas numerosas populações de células T com actividade supressora, o tipo de célula cujo papel regulador é melhor estabelecido é CD4+ FoxP3+ CD25high. Geração e manutenção de células T reguladoras

As células T reguladoras são geradas principalmente pelo reconhecimento de antigénios do próprio no timo e pelo reconhecimento de antigénios do próprio e estranhos em órgãos linfóides periféricos.

136

A geração e sobrevivência das células T reguladoras está dependente das citocinas TGF- β (estimula a expressão de FoxP3, o factor de transcrição que impulsiona a diferenciação da linhagem das células T reguladoras) e IL-2 (promove a diferenciação das células T no subconjunto de reguladoras e é necessária para a sobrevivência e manutenção desta população de células; activa o factor de transcrição STAT5 pode aumentar a expressão de FoxP3).

Mecanismos de acção das células T reguladoras

Produzem IL-10 e TGF-β (ambos inibem as respostas imunes)

Inibem a capacidade das APCs estimularem as células T, dependente de CTLA-4.

Consumo de Il-2 menos citocina para linfócitos células T não se desenvolvem

TGF-β (Transforming Growth Factor-B)

TGF-β1 é uma proteína sintetizada e secretada pelas células T reguladoras CD4+, macrófagos activados e muitos outros tipos celulares. É sintetizada como um precursor inactivo que é proteoliticamente clivada no complexo de Golgi e forma um homodímero que é secretado de forma latente em associação com outros polipeptídeos, que devem ser removidos extracelularmente por digestão enzimática antes da citocina poder ligar-se aos receptores e exercer os seus efeitos biológicos. O receptor TGF-β1 tem duas proteínas diferentes, o TGF-βRI e TGF-βRII, ambos com factores de transcrição fosforilatos chamados SMADs. Funções do TGF-β:

Inibe a proliferação e as funções efectoras das células T e a activação dos macrófagos.

Regula a diferenciação da funcionalidade de distintos subconjuntos de células T

Estimula a produção de anticorpos IgA pela indução de células B para alterar este isotipo

Promove a reparação de tecidos após a diminuição de reacções imunes e inflamatórias locais

IL-10

A IL-10 é um inibidor de macrófagos activados e células dendríticas. O receptor da IL-10 consiste em 2 cadeias, que associam a família de cinases Janus JAK1 e TYK2 e activa o STAT3. Funções da IL-10:

IL-10 inibe a produção de IL-12 (estímulo fundamental para a secreção de IFN-Y) pela activação de células dendríticas e macrófagos

IL-10 inibe a estimulação de co-estimuladores e moléculas da classe MHC-II em células dendríticas e macrófagos

137

DELECÇÃO DE CÉLULAS T POR MORTE CELULAR APOPTÓTICA

Os linfócitos T que reconhecem antigénios do próprio sem inflamação ou

que são repetidamente estimulados por antigénios morrem por apoptose.

A morte apoptótica pode ser induzida por duas vias bioquímicas:

Via mitocondrial (intrínseco)

É regulada pela família de proteínas Bcl-2 (anti-apoptóticas) e podem ser

divididas em 3 grupos:

-Proteínas anti-apoptóticas de múltiplos domínios (como Bcl-2 e Bcl-X)

-Proteínas pró-apoptóticas de multidomínios (como Bax e Bak)

-Proteínas “BH-3-only” de domínio único (sensores de vários stresses).

Sinalização celular, crescimento dos factores de privação, estímulos nocivos ou

lesão do DNA Proteínas BH3-only são induzidas ruptura da integridade

mitocondrial:

o Sinalização de BCR/TCR Bim activada liga-se às proteínas pró-

apoptóticas Bax e Bak no citoplasma, mudam de conformação,

oligomerizam-se, translocam-se para a membrana mitocondrial externa

e geram um aumento na permeabilidade mitocondrial.

o Também podem ligar-se e inibir proteínas anti-apoptóticas na

membrana mitocondrial externa

Perda de integridade da membrana mitocondrial libertação de alguns

indutores de apoptose mitocondrial como o citocromo c activação de

caspases citoplasmáticas, como a caspase-9 morte por apoptose

Via do

receptor de morte (extrínseco)

Diversos receptores de superfície celular da família dos TNF podem ligar-se

aos seus receptores fisiológicos (FasL com Fas) e induzir a activação da

caspase-8 que leva à indução da apoptose e pode amplificar o sinal através de

uma proteína BH3-only pró-apoptótica chamada Bid.

138

As células T que reconhecem antigénios do próprio na ausência de co-

estimulação podem activar Bim, resultando em apoptose pela via

mitocondrial.

Estimulação repetida das células T resulta na co-expressão de receptores

de morte e os seus ligantes, e o empenho dos receptores de morte

desencadeia morte apoptótica. Nas células T CD4+, o receptor de morte

relevante é chamado Fas (CD95) e o seu ligante é ligante de faz (FasL). Fas é

um membro da família de receptores ao factor de necrose tumoral (TNF), e

FasL é homólogo à citocina TNF. Quando as células T são repetidamente

activadas, FasL é expresso na superfície celular e liga-se ao Fas de superfície

na mesma célula ou em células T adjacentes. Isto activa as caspases que

causam apoptose das células.

TOLERÂNCIA PERIFÉRICA EM LINFÓCITOS CD8+

Muito pouco se sabe sobre os mecanismos de tolerância de células T CD8+ maduras, mas é possível que se reconhecerem os peptídeos associados ao MHC-II sem co-estimulação, imunidade natural ou células T auxiliares, estas células poderão tornar-se anérgicas. Células T CD25+ reguladoras podem inibir directamente a activação das células T CD8+. Células T CD8+ que são expostas a altas concentrações de antigénios do próprio também podem sofrer morte celular apoptótica.

FACTORES QUE DETERMINAM O GRAU DE TOLERÂNCIA DOS ANTIGÉNIOS DO PRÓPRIO

TOLERÂNCIA DOS LINFÓCITOS B Necessária para manter a a ausência de resposta aos antigénios do próprio timo-

independentes, como os polissacarídeos e os lípidos.

TOLERÂNCIA CENTRAL DAS CÉLULAS B

Os linfócitos B imaturos que reconhecem os antigénios do próprio com alta

afinidade na medula óssea são eliminados ou mudam a sua especificidade.

Edição do receptor

139

Se as células B imaturas reconhecem os antigénios do próprio presentes em

altas concentrações na medula óssea e especialmente se o antigénio é exibido

de forma multivalente (p. ex., na superfície das células), as células B

respondem com a reactivação dos seus genes RAG1 e RAG2 e iniciam uma

nova etapa de recombinação VJ no locus do gene da cadeia leve da

imunoglobulina (Ig), adquirindo uma nova especificidade.

Delecção

Se a edição falhar em eliminar a auto-reactividade, as células B podem ser

delectadas.

Anergia

Reconhecimento mais fraco dos antigénios do próprio pode levar à inactivação

funcional em vez de morte celular.

TOLERÂNCIA PERIFÉRICA DAS CÉLULAS B

Os linfócitos B maduros, que reconhecem antigénios do próprio nos tecidos

periféricos na ausência de células T auxiliares específicas, podem-se tornar

funcionalmente sem resposta ou morrer por apoptose.

Anergia e delecção

As células B auto-reactivas necessitam de altos níveis do factor de crescimento

BAFF/BLys para sobreviver e não podem competir eficientemente com as

células B naïve normais menos BAFF-dependente para a sobrevivência nos

folículos linfóides. Assim, as células B auto-reactivas têm um tempo de vida

reduzido e são rapidamente eliminadas.

As Células B que se ligam com alta avidez a antigénios do próprio na periferia

também podem sofrer morte apoptótica pela via mitocondrial independente da

dependência do factor de crescimento.

Se as células B anérgicas encontrarem quaisquer células T auxiliares

antigénio-específicas, as células B podem ser destruídas por FasL nas células

T que atraem Fas nas células B.

Sinalização por receptores inibitórios

Receptores inibitórios: receptor inibitório Fcy, FcyRII, a proteína contendo ITIM

fosfatase-associada CD22 e algumas tirosina cinases.

TOLERÂNCIA INDUZIDA POR ANTIGÉNIOS PROTEICOS

ESTRANHOS Os antigénios estranhos podem ser administrados de modo que induzem

preferencialmente tolerância em vez de respostas imunológicas:

Altas doses do antigénio administradas de forma sistémica, sem adjuvante, tendem a

induzir tolerância. Os adjuvantes estimulam as respostas imunológicas naturais e a

expressão dos co-estimuladores nas APCs, e na ausência desses sinais secundários,

as células T que reconhecem os antigénios podem tornar-se anérgicas ou morrer.

140

Tolerância oral: a administração oral de um antigénio proteico frequentemente induz

acentuada supressão das respostas imunológicas sistémicas celulares e humorais à

imunização pelo mesmo antigénio.

Algumas infecções sistémicas (p. ex. com vírus) podem iniciar uma resposta imune,

mas a resposta é comprometida antes de o vírus ser eliminado, resultando num estado

de infecção persistente.

Exaustão clonal: os clones de células T com o vírus específico estão presentes mas

não respondem normalmente e são incapazes de erradicar a infecção.

Há alguma evidência de que a exaustão clonal é devida à sub-regulação de receptores

inibitórios tais como as PD-1 sobre as células T CD8+ com o vírus específico.

Quadro resumo com os mecanismos que mantêm o estado de tolerância

*baseado de acordo com os slides das teóricas

Ignorância – “perigo/danger”

Pauline Matzinger: “não somos tolerantes nem deixamos de o ser”, apenas respondemos a “danger”, à inflamação.

Privilégio

Zonas do organismo protegidas da acção do sistema imunitário. Ex. locais imuno-previlegiados: placenta, globo ocular Enzima indoleamina-2,3-desoxigenase (IDO), degrada o triptofano (presente em grandes quantidades na placenta). Os linfócitos precisam de capturar triptofano do meio para conseguir proliferar e activar-se. Esta enzima consegue sugar todo o triptofano que existe naquele ambiente e na ausência de triptofano os linfócitos não vão conseguir activar-se naquele local. Heme oxigenase 1 (HO-1) degrada o heme e produz alguns subprodutos que têm propriedades imunosupressoras. TGF-β e o ligando FAS vão actuar em diferentes componentes do Sistema Imunitário, induzindo uma ausência de resposta imunitária, protegendo o tecido dessa infecção.

Tumores: produção elevada de TGF- β no seu ambiente proliferação sem ser destruído pelo Sistema Imunitário

Anergia

Estado que os linfócitos adquirem passando a ser refractários a mais estimulação.

“Immune deviation”

As células CD4+ influenciadas por diferentes citocinas vão acabar por diferenciar-se em funções efectoras distintas que conduzem a diferentes características funcionais e diferentes propriedades.

Células T reguladoras

Produzidas no timo quando reconhecem antigénios do próprio. Mais tarde, na periferia, são capazes de suprimir respostas imunitárias quando são activadas por esse antigénio.

Eliminação clonal Selecção negativa no timo.

141

*Hipersensibilidade

Capítulos do Abbas: 18, 19 Capítulos do Arosa: 17 Slides aulas: não

Elaborado por: Helena Couto

HIPERSENSIBILIDADE

Hipersensibilidade é uma designação abrangente para os distúrbios causados pelas

respostas imunitárias. Podem dever-se, por exemplo, a um controlo inadequado, a

adopção de tecidos-alvo errados ou a antigénios ambientais que habitualmente seriam

inofensivos.

Na generalidade, são causadas por:

auto-imunidade;

reacções contra micróbios (se a reacção imunitária for excessiva ou o micróbio persistir, por exemplo), englobando processos de inflamação severa, deposição de complexos imunes, ligação cruzada de anticorpos destinados a um antigénio non-self, reacção contra microorganismos comensais;

reacções contra antigénios ambientais, com produção exagerada de IgE.

Em todas as reacções hipersensíveis, os mecanismos responsáveis pela lesão

tecidual serão aqueles que normalmente funcionariam na eliminação de patogénios

infecciosos: imunidade inata, linfócitos T, várias outras células efectoras, mediadores

da inflamação… O problema surge quando estes mecanismos são activados ou

mantidos de forma inapropriada.

Este tipo de distúrbios torna-se ainda mais complicado se pensarmos que o estímulo

destas respostas imunitárias anormais é bastante difícil de ser eliminado (antigénios

self, micróbios comensais, antigénios ambientais…). Então, como o sistema imunitário

inclui diversos mecanismos de amplificação (feedback positivo), quando uma resposta

imunitária é iniciada, é difícil controlá-la ou fazê-la terminar. Por essa razão, este tipo

de doenças tende a ser crónica e progressiva, representando grandes desafios na

prática clínica.

CLASSIFICAÇÃO DE REACÇÕES HIPERSENSÍVEIS

Com base no tipo de resposta imunitária e mecanismos efectores responsáveis pelas

lesões celulares e teciduais, surgiu uma classificação das reacções hipersensíveis em

4 grupos principais.

142

HIPERSENSIBILIDADE TIPO I Hipersensibilidade imediata. Diz respeito à produção de IgE específicos para

antigénios ambientais e mastócitos. Tipo de hipersensibilidade mais prevalente. As

alergias são as doenças protótipo deste grupo.

HIPERSENSIBILIDADE TIPO II Causada por IgM e IgG: ao activarem o sistema complemento, recrutarem células

inflamatórias e interferirem com funções celulares normais promovem a lesão tecidual.

Estes anticorpos podem ser específicos para antigénios em determinado tipo de

células ou na matriz extracelular e podem ser encontrados ligados a esses antigénios

ou em circulação.

HIPERSENSIBILIDADE TIPO III Envolve os mesmos mecanismos que a anterior mas diz respeito à formação e

deposição de complexos imunes. Esta deposição ocorre maioritariamente nos vasos

sanquíneos.

HIPERSENSIBILIDADE TIPO IV Causada por linfócitos T, que induzem a inflamação através da secreção de citocinas

(que, por sua vez, recrutam outros leucócitos, sobretudo neutrófilos e macrófagos) ou

que matam directamente células-alvo. Células T helper também estimulam a produção

de anticorpos que lesionam os tecidos e induzem inflamação. Em algumas doenças,

há envolvimento de CTLs.

Este tipo de classificação, embora seja útil para distinguir o tipo de resposta imunitária,

não é, na realidade, muito útil na prática clínica. As doenças são complexas e

frequentemente envolvem uma combinação de respostas imunitárias humorais e

celulares, assim como diversos mecanismos efectores (é fácil pensarmos que assim é,

se um único antigénio consegue estimular normalmente respostas humorais e

celulares, produzindo-se vários tipos de anticorpos e células T efectoras). Além dos

diversos mecanismos envolvidos, a inflamação está muitas vezes associada, pelo

que, frequentemente, estas doenças são apenas agrupadas sobre a designação de

doenças imunitárias inflamatórias (immune-mediated inflammatory diseases).

Considerar este conjunto de doenças num só grupo tem algum valor clínico, já que

muitas delas são tratadas com os mesmos ou semelhantes agentes biológicos.

As explicações seguintes são baseadas numa divisão mais abrangente:

Doenças causadas por anticorpos (tipo II, III)

Doenças causadas por anticorpos contra antigénios celulares ou teciduais fixos

Doenças causadas por complexos imunes

Doenças causadas pró linfócitos T (tipo IV)

Doenças causadas por inflamação mediada por citocinas

Doenças causadas por CTLs

Doenças alérgicas (tipo I)

143

DOENÇAS CAUSADAS POR

ANTICORPOS

As doenças causadas por anticorpos podem dever-se à ligação a antigénios fixos em

células ou tecidos extracelulares ou à formação e deposição de complexos imunes.

DOENÇAS CAUSADAS POR ANTICORPOS CONTRA ANTIGÉNIOS

CELULARES/EXTRACELULARES

Afectam especificamente as células ou tecidos com um determinado tipo de antigénio,

ou seja, geralmente não são sistémicas.

Existem 3 mecanismos de acção principais:

1. OPSONIZAÇÃO CELULAR

DOENÇAS CARACTERÍSTICAS:

Antigénios-

alvo Mecanismos efectores

Manifestações clínicopatológicas

Anemia hemolítica auto-imune Proteínas da membrana eritrocitária

Opsonização e fagocitose dos eritrócitos; lise mediada pelo complemento

Hemólise Anemia

Púrpura trombocitopénica auto-imune

Proteínas na membrana paquetária

Opsonização e fagocitose de plaquetas

Hemorragia

O mesmo mecanismo é responsável pela hemólise em reacções de transfusão.

2. RECRUTAMENTO DE NEUTRÓFILOS E MACRÓFAGOS

144

DOENÇA CARACTERÍSTICA

Glomerulonefrite mediada por anticorpos (activação leucocitária + inflamação)

3. INTERFERÊNCIA COM RECEPTORES OU OUTRAS PROTEÍNAS

Anticorpos que se liguem a receptores celulares ou outras proteínas podem interferir

com as suas funções normais, causando doença sem inflamação ou lesão tecidual.

DOENÇAS CARACTERÍSTICAS

Antigénios-

alvo Mecanismos efectores

Manifestações clínicopatológicas

Doença de Graves Receptor de TSH

Estimulação dos receptores pelos anticorpos

Hipertiroidismo

Mistenia gravis Receptores colinérgicos

Anticorpos impedem ligação de acetilcolina; down-regulation dos receptores

Fraqueza muscular Paralisia

Geralmente, os anticorpos causadores destas doenças são produzidos como parte de

uma reacção auto-imune contra antigénios nessas células ou tecidos. Mas, menos

frequentemente, estes anticorpos podem ser produzidos contra um antigénio non-self,

microbial, por exemplo, e dá-se uma reacção cruzada imunológica com algum

antigénio self. A febre reumática é um exemplo deste mecanismo, sendo uma sequela

rara de infecção por Streptococcus pyogenes – os anticorpos produzidos contra a

bactéria ligam-se também a antigénios presentes no coração, depositam-se e causam

inflamação e lesão do tecido.

DOENÇAS MEDIADAS POR COMPLEXOS IMUNES

Os complexos imunes que causam doença podem ser formados por anticorpos que se

ligam a antigénios self ou a antigénios non-self. É importante entender que a formação

de complexos imunes não constitui um fenómeno patológico! Os complexos antigénio-

anticorpo formam-se durante uma resposta imunitária normal e são eliminados da

circulação por macrófagos no fígado e do baço. A doença surge apenas quando estes

são produzidos em quantidade excessiva, ou quando não são eliminados de forma

eficiente, e se depositam nos tecidos.

145

À medida que maior quantidade de anticorpos se forma, alguns deles depositam-se

nos leitos vasculares. Nestes tecidos, os anticorpos presentes nestes complexos

podem então activar o complemento: A activação do complemento conduz ao

recrutamento e activação de células inflamatórias (sobretudo neutrófilos) nos

locais de deposição – estes neutrófilos vão causar lesão tecidual, depois de se

ligarem aos complexos imunes pelos seus receptores de Fc.

Estas doenças afectam geralmente vários tecidos e órgãos, embora alguns possam

ser particularmente vulneráveis, como os rins e as articulações.

As características patológicas das doenças vão reflectir o local de deposição dos

complexos e são independentes do facto de o antigénio ser self ou non-self. Então,

como os complexos têm tendência para se depositar em artérias pequenas, nos

glomérulos renais ou na sinovial das articulações, as manifestações clínico-patológicas

são frequentemente vasculite, nefrite e artrite.

O protótipo de doença sistémica causada pela deposição de complexos imunes é a

doença do soro.

A maioria dos conhecimentos acerca deste tipo de doenças provém de modelos

experimentais de doença do soro, em que animais são imunizados com uma grande

quantidade de antigénio estranho. Mas, nestes casos, o quadro clínico vai ser

característico de uma doença do soro aguda – os sintomas têm curta duração e as

lesões são reparadas a não ser que o antigénio seja injectado novamente.

A quantidade de complexos que se deposita nos tecidos depende da natureza dos

complexos e das características dos vasos sanguíneos.

FACTORES QUE INFLUENCIAM A DEPOSIÇÃO:

Dimensão dos complexos Os complexos de pequenas dimensões tendem a depositar-se mais nos vasos do que

os complexos maiores, já que estes são frequentemente eliminados por fagócitos, ao

contrários dos anteriores, que sofrem menos fagocitose.

Carga eléctrica dos antigénios Os complexos com antigénios catiónicos ligam-se avidamente às membranas basais

dos vasos sanguíneos e dos glomérulos renais (carregadas negativamente). Estes

complexos geralmente provocam lesão tecidual prolongada e severa.

146

Filtração capilar Os capilares dos glomérulos renais e das membranas sinoviais são capilares onde o

plasma é ultrafiltrado (para a formação de urina e líquido sinovial, respectivamente),

passando pela parede capilar com uma pressão hidrostática muito elevada. Estes são

locais onde a deposição se verifica frequentemente, embora esta possa ocorrer em

virtualmente todo o lado.

Os complexos imunes também se podem ligar aos receptores de Fc nos mastócitos e

nos leucócitos e activar a secreção de citocinas e mediadores vasoactivos. Por sua

vez, estes mediadores podem provocar ainda maior deposição ao aumentar a

permeabilidade vascular e o fluxo sanguíneo.

Muitas doenças sistémicas imunitárias são causadas pela deposição de complexos

imunes nos vasos sanguíneos.

Exemplos mais comuns:

Lúpus Sistémico Eritrematoso

Várias formas de nefrite e vasculite

Glomerulonefrite pós-estréptocócica

DOENÇAS CAUSADAS POR CÉLULAS

T

Os linfócitos T podem causar doença provocando inflamação ou matando

directamente células-alvo.

DOENÇAS CAUSADAS POR INFLAMAÇÃO MEDIADAS POR

CITOCINAS

Na inflamação mediada pelo sistema imunitário, células TH1 e TH17 secretam citocinas

que recrutam e activam leucócitos.

A IL-17, produzida por células TH17, promove o recrutamento de neutrófilos.

complexos imunes ligam-se a receptores de Fc os mastócitos

e leucóitos

activação da secreção de citocinas e

mediadores vasoactivos

aumento da permeabilidade vascular e fluxo

sanguíneo

deposição de complexos imnunes

Inflamação

147

O interferão-γ (IFN- γ), produzido por células TH1 activa os macrófagos.

O factor de necrose tumoral (TNF) e quimocinas, produzidas por linfócitos T e por

outras células, também estão envolvidos no recrutamento e activação de muitos tipos

de linfócitos.

As lesões teciduais vão ser o resultado dos produtos dos neutrófilos e macrófagos

activados (enzimas lisossomais, espécies reactivas de oxigénio, óxido nítrico, citocinas

pró-inflamatórias…).

As células do endotélio vascular nas zonas lesadas podem depois expressar níveis

aumentados de proteínas de superfície cuja regulação depende de citocinas, por

exemplo, moléculas de adesão e moléculas MHC II, que agrava o processo de

recrutamento.

A inflamação associada a doenças mediadas por células T é geralmente crónica, mas

podem verificar-se episódios de inflamação aguda já num contexto de uma inflamação

crónica de fundo. Reacções inflamatórias crónicas geralmente produzem fibrose como

resultado da secreção de citocinas e factores de crescimento pelos macrófagos.

ANTIGÉNIOS SELF OU NON-SELF?

Muitas doenças auto-imunes específicas para determinados órgãos são causadas pela interacção de células T auto-reactivas com antigénios self, causando a libertação de citocinas e inflamação.

Pensa-se que este seja o principal mecanismo por detrás da artrite reumatóide,

esclerose múltipla, diabetes tipo I e psoríase.

As reacções das células T contra os micróbios e outros antigénios non-self também podem causar inflamação e lesão tecidual nos locais de infecção ou de exposição ao antigénio.

Bactérias intra-celulares, por exemplo Mycobacterium tuberculosis, produzem fortes

respostas por células T e macrófagos que resultam em inflamação granulomatosa e

fibrose. A inflamação e a fibrose podem causar destruição extensiva do tecido e

prejuízo da funcionalidade (neste caso nos pulmões). A tuberculose é um bom

exemplo de uma doença infecciosa em que a lesão tecidual é devida sobretudo à

resposta imunitária do hospedeiro.

148

SENSIBILIDADE POR CONTACTO

Existe um conjunto de doenças da pele que resultam da exposição tópica a químicos e

antigénios ambientais - sensibilidade por contacto. Estas devem-se a reacções

inflamatórias, presumivelmente despoletadas por neoantigénios formados pela

ligação dos químicos a proteínas self. Na origem destas citocinas poderão estar

células CD4+ e CD8+. Como exemplo, temos reacções de sensibilidade a certas

plantas.

Quando este tipo de reacção se torna crónica é utilizada a designação clínica de

eczema.

DELAYED-TYPE HYPERSENSITITIVITY

A reacção protótipo das reacções inflamatórias mediadas por células T é a delayed-

type hypersensitivity (DTH). As citocinas responsáveis pela inflamação resultam da

activação de célula T – sobretudo CD4+.

O modelo clássico de uma reacção deste tipo, num modelo animal, envolve várias

etapas:

Sensitização – o animal é imunizado com antigénio proteico.

Em humanos esta etapa pode ocorrer através de infecção microbial, sensitização por contacto com químicos ou antigénios ambientais, ou injecções intra-dérmicas ou subcutâneas com antigénios proteicos.

Elicitação – Cerca de duas semanas depois, o animal é exposto ao mesmo antigénio,

subcutaneamente.

Desafio – exposição posterior ao antigénio; despoleta a reacção.

Por exemplo, a PPD (purified protein derivative), um antigénio proteico da Mycobacterium tuberculosis, despoleta uma reacção DTH, conhecida reacção da tuberculina, quando é injectada em indivíduos que estiveram expostos à bactéria. Um resultado positivo é um indicador clínico muito utilizado para provar uma infecção de turberculose anterior ou presente.

A resposta típica evolui durante 24 a 48 horas.

o Cerca de 4 horas depois da injecção de antigénio, os neutrófilos acumulam-se em redor das vénulas pós-capilares no local de injecção.

o Cerca de 12 horas depois, o local de injecção é infiltrado por células T e monócitos provenientes do sangue, também em redor das vénulas adjacentes. As células edoteliais destas vénulas tornam-se inchadas, apresentam organelos aumentados e tornam-se mais permeáveis a macromoléculas do sangue. O fibriogénio sai dos vasos sanguíneos para os tecidos, onde é convertido a fibrina. A deposição da fibrina, e a acumulação de células T e monócitos no espaço extravascular em redor do local de injecção provocam inchaço do tecido. Este torna-se fime – induração.

o A induração é um factor de diagnóstico de uma reacção DTH – é detectável cerca de 18 horas depois da injecção do antigénio e é máxima cerca de 24 a 48 horas depois.

149

Na prática clínica, este tipo de reacções são importantes, pois uma perda de respostas

DTH a antigénios universais (por exemplo, antigénios de Candida spp.) é indicativa de

uma função deficiente de células T – condição conhecida como anergia (é diferente

da anergia linfócitária).

REACÇÕES DTH CRÓNICAS

Podem surgir quando uma infecção despoleta uma activação de macrófagos a partir

de células TH1, mas não existe uma eliminação eficiente dos micróbios fagocitados.

Nestas reacções, as células T activadas e os macrófagos continuam a produzir

citocinas e factores de crescimento, o que amplifica as respostas dos dois tipos de

células e modifica o tecido em redor.

Forma-se um ciclo de lesão tecidual e inflamação, seguidas de substituição do tecido

lesado (fibrose).

Se os micróbios estão localizados numa pequena área, a reacção que se forma

produz granulomas, que são nódulos de tecido inflamado. A inflamação

granulomatosa é uma tentativa de conter a infecção mas é também a causa de lesão

tecidual significativa. Este tipo de inflamação é característica de alguns micróbios

persistentes, como M. tuberculosis ou alguns fungos. Grande parte da dificuldade

respiratória associada à tuberculose ou infecções fúngicas deve-se à substituição do

pulmão por tecido fibroso.

DOENÇAS CAUSADAS POR CTLS

A principal função dos CTL (células T CD8+) é eliminar os micróbios intracelulares,

sobretudo vírus, matando as células infectadas. Então, mesmo que um vírus não seja

citopatogénico (prejudicial para a célula), as respostas a infecções virais podem

causar lesão tecidual ao matar células infectadas. Isto acontece porque os CTL são

incapazes de distinguir se o vírus é ou não patogénico, matando todas as células

infectadas sem selecção. Algumas formas de hepatite viral são exemplos de

infecções em que as lesões são provocadas pelos CTL do hospedeiro.

Além disso, os CTL podem contribuir para a lesão tecidual em algumas doenças auto-

imunes causadas sobretudo por células T CD4+, como a diabetes tipo I. Também

estão envolvidos em algumas formas de miocardite como resultado de infecção viral.

150

TERAPÊUTICA

As terapias utilizadas no tratamento das doenças de hipersensibilidade podem ser

divididas em alguns grupos principais.

AGENTES ANTI-INFLAMATÓRIOS Foram principal recurso durante muitos anos, sobretudo corticosteróides. Estes

fármacos reduzem a lesão tecidual, particularmente o componente inflamatório da

resposta imunitária.

ELIMINAÇÃO DE CÉLULAS E ANTICORPOS Utilizam-se anticorpos monoclonais para eliminar todas as células linfóides, só as

células T ou só as células B. O anticorpo anti-CD20 (rituximab) tem vindo a mostrar

bons resultados em pacientes com artrite reumatóide e esclerose múltipla, eliminado

apenas células B.

A plasmaferese também é utilizada na remoção de anticorpos e complexos imunes em

circulação.

TERAPIAS ANTI-CITOCINAS

Em casos de doenças inflamatórias crónicas mediadas por células T, um grande

número de citocinas envolvidas na inflamação tem sido alvo do desenvolvimento de

antagonistas.

O receptor TNF e anticorpos anti-TNF são exemplos particularmente importantes;

estes ligam-se ao TNF, neutralizando-o. São muito bem sucedidos em pacientes com

artrite reumatóide, doença de Crohn e psoríase.

Existem inúmeros ensaios na área do desenvolvimento de antagonistas de outras

citocinas pró-inflamatórias (IL-1, IL-12, IL-23, IL-6…).

INIBIÇÃO DAS INTERACÇÕES CÉLULA-CÉLULA

Existem vários agentes aprovados ou em desenvolvimento que procuram inibir a

activação de células B e de macrófagos pelas células T (por exemplo, bloqueamento

de co-estimuladores ou outros ligandos importantes nesta etapa).

Na esclerose múltipla, são por vezes utilizados anticorpos contra integrinas, inibindo a

migração de leucócitos para os tecidos, particularmente para o SNC.

IGG INTRAVENOSA

A administração de grandes quantidades de IgG intravenosa (IVIG) é benéfica em

algumas doenças de hipersensibilidade. Não se entende completamente como é que

este agente suprime a inflamação. Uma possibilidade é a de que a IgG se ligue a

receptores de Fc inibidores nos macrófagos e linfócitos B, atenuando a resposta

inflamatória.

151

Particularmente importante entre o grande número de estudos nesta área foi a

definição de antigénios-alvo no caso da esclerose múltipla e da diabetes mellitus

tipo I. Estão em desenvolvimento ensaios clínicos que envolvem a administração de

antigénio (péptidos de mielina ou de insulina) numa forma que permita “desligar”

certas respostas imunitárias específicas. O principal risco será a possibilidade

interferência com a função normal do sistema imunitário, tornando os indivíduos

susceptíveis a infecções.

152

DOENÇAS IMUNITÁRIAS IMPORTANTES

DOENÇA CARACTERÍSTICAS GERAIS PRINCIPAIS

MANIFESTAÇÕES

CLÍNICAS PATOGÉNESE

DIAGNÓSTICO

(EXS.) FACTORES DE RISCO NOVAS TERAPIAS

Lúpus Sistémico Eritrematoso

Doença crónica, episódios de remissão e progressão Afecta sobretudo mulheres brancas (rácio mulheres-homens 10:1)

Rashes

Artrite

Glomerulonefrite

Anemia hemolítica

Trombocitopenia

Envolvimento do SNC

Factores genéticos e ambientais conduzem a uma perda de tolerância dos linfócitos T e B auto-reactivos Produção de anticorpos contra agentes nucleares (DNA, proteínas nucleares, histonas…), plaquetas, eritrócitos… Deposição de complexos imunes

Presença de anticorpos antinucleares: anticorpos contra DNA de cadeia dupla nativo são específicos de LSE

Mutações num grande número de genes (ainda em investigação) Exposição a luz UV: pensa-se que conduza a morte apoptótica de células e libertação consequente de antigénios nucleares

Anticorpos anti-BAFF (factor de crescimento dos linfócitos B) recentemente aprovados como tratamento

Esclerose Múltipla

Doença auto-imune do SNC Doença neurológica mais comum em jovens adultos

Fraqueza

Paralisia

Sintomas oculares (com períodos de exacerbação e remissão)

Células T CD4+ (subpopulações TH1

e TH12) reagem com antigénios self mielínicos (provas em ratinhos; dedução/comparação com humanos) inflamação no SNC com activação de macrófagos em redor dos nervos no cérebro e medula espinhal, destruição de mielina, defeitos na condução nervosa, déficite neurológico Desconhece-se a importância patológica concreta dos anticorpos contra agentes mielínicos Desconhece-se a forma como as células TH1 e TH17 são activadas

Diagnóstico complexo, com base num conjunto de dados clínicos, laboratoriais e radiológicos

Predisposição genética

Terapia tem sido ao longo dos anos pouco baseada em provas científicas; fraca compreensão

Interferão-β: poderá alterar a resposta de citocinas

Novos estudos tentam interferir na migração leucocitária

153

DOENÇA CARACTERÍSTICAS GERAIS PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES

CLÍNICAS PATOGÉNESE

DIAGNÓSTIC

O (EXS.) FACTORES DE

RISCO NOVAS

TERAPIAS

Artrite Reumatóide

Doença inflamatória; envolvimento de articulações das extremidades Inflamação da sinovial Destruição de cartilagem articular e osso Participação de respostas celulares e humorais: células TH1 e TH17 CD4

+, linfócitos B activados,

plasmócitos, macrófagos e outras células inflamatórias no líquido sinovial (podem chegar a encontrar-se, em casos severos, folículos linfáticos bem formados com centros germinativos) Grande quantidade de citocinas (p. ex.: IL-1, IL-8, TNF, IL-17, IFN-γ) na sinovial

Destruição de cartilagem, ligamentos e tendões: pensa-se que as citocinas recrutam leucócitos cujos produtos destroem o tecido e activam células residentes na sinovial a produzir enzimas proteolíticas (colagenase, p. ex.)

Actividade osteoclástica aumentada devido a produção de ligando RANK por células T activadas (o receptor RANK é expresso em precursores de osteoclastos; induz a sua diferenciação e activação)

Vasculite

Lesão pulmonar

Factores genéticos e ambientais conduzem a uma perda de tolerância a antigénios self Patogénese não compreendida inteiramente As células T têm um papel muito importante; é possível que também haja envolvimento de anticorpos na destruição articular (frequentemente encontram-se células B activadas e plasmócitos na sinovial de articulações afectadas) IgM e IgG circulantes reagem com porções Fc de IgG – estes anticorpos são chamados factores reumatóides (podem participar na formação de complexos imunes; papel ainda não identificado por completo)

Presença de factores reumatóides e CCP (cyclic citrullinated peptides – surgem num contexto inflamatório

Existem polimorfismos genéticos associados a maior predisposição da doença (em investigação)

Antagonistas do TNF – muito bons resultados

Diabetes Mellitus tipo I

Doença metabólica multi-sistémica Produção insuficiente de insulina Incidência a aumentar; estabelecimento mais comum entre os 11 e os 12 anos

Hiperglicémia

Cetoacedose Complicações crónicas: - aterosclerose progressiva nas artérias (pode conduzir a necrose isquémica dos membros e órgãos internos); - obstrução microvascular (possíveis danos na retina, glomérulos renais, nervos periféricos)

Destruição pelo sistema imunitário de células β nos ilhéus de Langerhans. Vários mecanismos poderão contribuir: - inflamação mediada por células TH1 CD4+ reactivas a antigénios nos ilhéus; - lise das células mediada por CTL; - produção local de citocinas que lesionam a célula; - anticorpos contra as células dos ilhéus.

Análises laboratoriais

Grande quantidade de genes foi associada à doença – existe uma especial atenção para genes HLA (human leucocyte antigen)

Tentativas de indução de tolerância a péptidos dos ilhéus (como da insulina) e de formação/ administração de células T reguladoras aos doentes

Doença Inflamatória Intestinal

Inflamação mediada por células T causa lesões intestinais Doença de Crohn: inflamação crónica e destruição das paredes intestinais; frequente formação de fístulas Colite ulcerativa: as lesões estão limitadas sobretudo à mucosa e consistem em úlceras com focos de inflamação subjacentes Novas terapias incluem anticorpos anti- TNF, IL-17, IL-12…

154

DOENÇAS ALÉRGICAS

Existe um conjunto de doenças que são causadas por antigénios ambientais não-

microbiais e que envolvem células TH2, IgE, mastócitos e eosinófilos.

Como? Os antigénios activam as células TH2 CD4+, que por sua vez ajudam as células

B a produzir IgEs específicas para os antigénios. As IgEs assim produzidas vão ligar-

se a mastócitos e basófilos. Quando depois se ligam ao antigénio, as células são

rapidamente activadas e libertam vários mediadores químicos. De um modo geral,

estes mediadores vão ser responsáveis por:

aumento da permeabilidade vascular;

vasodilatação;

contracção da musculatura lisa visceral e brônquica.

A esta reacção chamamos hipersensibilidade

imediata (hipersensibilidade tipo I). A

hipersensibilidade imediata é o protótipo de

distúrbio mediado por células TH2 (tal como a DTH é

o protótipo de distúrbio mediado por células TH1).

Após a resposta imediata, existe uma fase

inflamatória que se desenvolve mais lentamente -

late-phase reaction. Esta caracteriza-se pela

acumulação de neutrófilos, eosinófilos, macrófagos

e células TH2 CD4+ cerca de 2 a 4 horas depois.

Esta reacção é despoletada por citocinas

produzidas pelas células TH2 e por mastócitos,

juntamente com mediadores lipídicos secretados

por mastócitos. Normalmente, o termo

hipersensibilidade imediata é usado englobando

ambas as fases. A inflamação é máxima cerca de

24 horas depois.

Na clínica, estas reacções são designadas como

alergias, atopias ou doenças de hipersensibilidade.

Episódios repetidos destas reacções podem

conduzir a doenças alérgicas crónicas, com lesão

tecidual e remodelação. A alergia é o distúrbio

imunitário mais comum entre a população.

Os pontos-chave das doenças alérgicas são a activação de células TH2 e a

produção de IgE.

155

Os indivíduos saudáveis podem não exibir respostas imunitárias por células T a

antigénio ambientais comuns ou desenvolver uma resposta que não é prejudicial. Os

indivíduos atópicos desenvolvem respostas TH2 muito fortes e produzem IgE quando

expostos a substâncias alergénicas.

A sequência de eventos típica de uma reacção alérgica é a seguinte:

Exposição ao antigénio

Activação de células TH2 e células B específicas para o antigénio

Produção de IgE

Sensitização: Ligação do anticorpos aos receptores de Fc nos mastócitos. Os mastócitos revestidos por IgE passam a estar prontos para activação (= estão sensíveis ao encontro com o antigénio).

Re-exposição ao antigénio

Activação dos mastócitos

Libertação de mediadores químicos

Reacção patológica

Apesar de a resposta imediata verificada nos vasos sanguíneos e na musculatura lisa

e a late-phase reaction serem iniciadas pela activação de mastócitos pelas IgE,

existem outros mediadores envolvidos em ambas as fases. Como os mastócitos estão

presentes no tecido conjuntivo e inferiormente aos epitélios, estes tecidos sofrem mais

frequentemente as reacções de hipersensibilidade imediata.

Alguns casos de hipersensibilidade imediata podem ser despoletados por estímulos não-imunogénicos, como o exercício ou a exposição ao frio. Estes estímulos induzem a desgranulação dos mastócitos e a libertação de mediadores sem que existam fases de exposição a antigénio ou produção de IgE. São reacções não atópicas.

Existe uma predisposição genética forte na base do desenvolvimento de alergias,

existindo genes mais susceptíveis associados a este tipo de doenças. Estes genes

são responsáveis pela interferência numa ou mais etapas acima mencionadas.

As reacções de hipersensbilidade imediata manifestam-se de várias formas,

dependendo dos tecidos afectados. Podem observar-se rashes, congestão sinusal,

constrição brônquica, dor abdominal, diarreia e choque sistémico.

No choque anafilático, a forma mais extrema destas reacções, os mediadores podem

contrair as vias aéreas até ao ponto de asfixiação e produzir colapso cardiovascular

que resulta em morte.

PRODUÇÃO DE IgE

Os indivíduos atópicos produzem elevados níveis de IgE em resposta a alergénios

ambientais, enquanto os indivíduos saudáveis geralmente produzem outros isótipos,

como IgM e IgG, e apenas pequenas quantidades de IgE.

A regulação da síntese de IgE vai depender da tendência que um indivíduo tem para

formar uma resposta TH2 aos alergénios, porque as citocinas derivadas destas células

estimulam a alteração do isótipo da cadeia pesada para IgE nas células B. Esta

tendência é influenciada, em cada indivíduo, por vários factores:

156

genes herdados;

natureza dos antigénios;

história de exposição aos antigénios.

Em relação à natureza dos antigénios envolvidos (alergénios), estes são geralmente

proteínas ambientais comuns e químicos capazes de modificar proteínas. Não se

conhece a razão pela qual alguns antigénios induzem fortes respostas TH2 e reacções

alérgicas enquanto outros não o fazem. Dois dados comuns importantes:

- os indivíduos estão expostos repetidamente a estes antigénios;

- os alergénios, ao contrário dos micróbios, não estimulam respostas imunitárias inatas

habituais. A activação crónica ou repetida de célula T na ausência se imunidade inata

forte pode conduzir as células T CD4+ para a via TH2 (as próprias células T produzem

IL-4, a principal citocina indutora de TH2).

Como as reacções de hipersensibilidade imediata dependem de células T CD4+,

antigénios independentes de células T (como os polissacarídeos) não despoletam

estas reacções, a não ser que se liguem a proteínas. Alguns fármacos, como a

penicilina, reagem quimicamente com resíduos de aminoácidos nas proteínas self.

Formam-se então conjugados hapteno-transportador que estimulam as respostas TH2

e a produção de IgE.

Para o desenvolvimento de uma reacção alérgica, é necessária exposição repetida ao

antigénio, porque a mudança para o isótipo IgE e a sensitização de mastócitos por IgE

têm de ocorrer antes que ocorra uma reacção hipersensível.

PARTICIPAÇÃO DE MASTÓCITOS, BASÓFILOS E EOSINÓFILOS

Para além das células TH2, estas também são células efectoras da hipersensibilidade

imediata e das doenças alérgicas. Os três tipos de células contêm grânulos

citoplasmáticos cujo conteúdo é o principal mediador da reacção alérgica e os três

produzem mediadores lipídicos e citocinas pró-inflamatórias.

Os mastócitos são o principal tipo de célula envolvido, distinguindo-se dois

grupos principais: um da mucosa do tracto gastro-intestinal e outro do tecido

conjuntivo (encontrados na pele e submucosa gastro-intestinal).

As funções efectoras dos mastócitos são mediadas por moléculas solúveis libertadas

com a activação. A variedade de substâncias que libertam pode incluir substâncias

que são libertadas no momento de activação (aminas biogénicas, macromoléculas

dos grânulos) ou que são sintetizadas após a activação (mediadores derivados de

lípidos, citocinas).

AMINAS BIOGÉNICAS

A principal amina interveniente nos humanos é a histamina. Estas também chamadas

aminas vasoactivas, são armazenadas nos grânulos citoplasmáticos e são

compostos de baixo peso molecular com uma amina.

157

A histamina tem um período de acção curto e, ao ligar-se aos receptores em vários

tipos de células, inicia cascatas de condução de sinal, com diferentes efeitos

consoante as células.

A ligação ao endotélio provoca a contracção das células, aumentando o espaço inter-

celular, com aumento da permeabilidade e da passagem de plasma para os tecidos

(inchaço). Também estimula a produção, pelo endotélio, de relaxantes da musculatura

lisa vascular, como prostaciclina (PGI2) e óxido nítrico, causando vasodilatação

(rubor).

A histamina também causa constrição do músculo liso intestinal e brônquico,

contribuindo para o aumento do peristaltismo e broncospasmo associado à ingestão

ou inalação de alergénios.

Os anti-histamínicos são antagonistas dos receptores de histamina H1, mas em

alguns distúrbios alérgicos não são eficientes. A broncoconstrição associada à asma é

mais prolongada do que os efeitos da histamina, sugerindo a interferência de outras

substâncias.

ENZIMAS DOS GRÂNULOS E PROTEOGLICANOS

As serina proteases, como a triptase (degrada fibrinogénio; activa colagenase) e a

quimase (converte angiotensina I em angiotensina II; degrada membranas basais

epidérmicas), são as proteínas mais abundantes nos grânulos dos mastócitos e são

responsáveis pela lesão tecidual.

Os proteoglicanos, como a heparina e o sulfato de condroitina, também são

constituintes abundantes dos grânulos. Nos grânulos, servem como matrizes de

armazenamento para as aminas biogénias carregadas positivamente, as proteases e

outras substâncias e previnem que estas tenham acesso ao resto da célula. Depois da

exocitose dos grânulos, os mediadores são libertados dos proteoglicanos a diferentes

velocidades (aminas biogénicas dissiociam-se muito mais rapidamente, por exemplo).

Então, em certa medida, os proteoglicanos podem controlar a cinética das reacções de

hipersensibilidade imediata.

MEDIADORES LIPÍDICOS – PROSTAGLANDINAS, LEUCOTRIENOS, PAF

A activação dos mastócitos conduz a rápida síntese de novo de substâncias lipídicas

com diversos efeitos nos vasos sanguíneos, músculo liso brônquico e nos leucócitos.

As principais substâncias derivam do ácido araquidónico pela via COX e LOX. A

prostaciclina (PGD2), o principal derivado lipídico pela via COX, actua como um

vasodilator e broncoconstritor. Também participa na quimiotaxia de neutrófilos e na

sua acumulação em locais de inflamação. Os leucotrienos, sobretudo LTC4 e os seus

produtos de degradação TLD4 e LTE4.

O factor activador de plaquetas (PAF – platelet-activating factor) tem acções

broncoconstritoras e também relaxa o músculo liso vascular.

CITOCINAS As citocinas libertadas por mastócitos activados, basófilos e células TH2 estão

sobretudo associadas à inflamação da late-phase reaction. A activação dos mastócitos

vai induzir a sua transcrição e síntese, embora pequenas quantidades possam já

existir na célula. TNF, IL-1, IL-4, IL-5, IL-6 são algumas das citocinas envolvidas.

158

Efeitos biológicos dos mediadores da hipersensibilidade imediata.

ANAFILAXIA SISTÉMICA

Trata-se de uma reacção de hipersensibilidade imediata sistémica, caracterizada por

edema em múltiplos tecidos e uma queda da pressão arterial, como resultado da

vasodilatação.

Estes efeitos normalmente resultam da presença sistémica de um antigénio

introduzido por injecção, uma picada de insecto ou absorção através de uma

superfície epitelial (pele ou mucosa gastro-intestinal). O alergénio activa mastócitos

em vários tecidos, ocorrendo libertação de mediadores químicos que atingem os vasos

sanguíneos. A diminuição do tónus vascular e a saída de plasma dos vasos

sanguíneos pode causar choque pela descida de pressão arterial – choque anafilático,

frequentemente fatal.

Os efeitos cardiovasculares surgem juntamente com:

constrição das vias aéreas superiores e inferiores;

edema da laringe;

hipermotilidade intestinal;

secreção excessiva de muco no tracto respiratório e lesões urticárias na pele;

O tratamento habitual é epinefrina, revertendo os efeitos vasodilatadores e

broncoconstritores. Anti-histamínicos também podem ajudar.

159

ASMA

Doença inflamatória causada por repetidas reacções de hipersensibilidade imediata e

late-phase no pulmão. Surge uma tríade clínico-patológica:

obstrução aérea intermitente e reversível (devido à constrição brônquica e à produção aumentada de muco espesso);

inflamação brônquica crónica com eosinófilos;

hipertrofia e hiperreactividade das células musculares lisas brônquicas a broncoconstritores.

Cerca de 70% dos casos de asma estão associados a hipersensibilidade imediata

mediada por IgE. Nos restantes 30%, a asma poderá não estar associada a uma

atopia e pode ser despoletada por estímulos não imunitários como fármacos, frio e

exercício.

Na asma atópica, o alergénio activa células TH22 e, ligando-se a IgEs, activa

mastócitos. Os mediadores lipídicos e as citocinas produzidas pelos mastócitos e

pelas células T recrutam eosinífilos, basófilos e mais células TH2. A inflamação crónica

nesta doença pode continuar sem activação de mastócitos.

Mastóctos, basófilos e eosinófilos produzem mediadores que contraem o músculo liso

nas vias aéreas. Os mediadores broncoconstritores mais importante são LTC4, LTE4,

LTD4 e PAF.

A secreção de muco aumentada resulta da acção de citocinas sobretudo IL-13, nas

células epiteliais brônquicas.

TERAPIA

A terapia actual tem dois alvos principais:

- prevenção;

- reversão da inflamação e relaxamento do músculo liso das vias aéreas.

Recentemente, existe uma tendência para uma maior utilização de agentes anti-

inflamatórios como primeiro recurso de tratamento, mas existem diversas classes de

fármacos para o tratamento de asma:

Corticoesteróides – bloqueiam a produção de citocinas pró-inflamatórias.

Activadores da adenilato ciclase (epinefrina e agentes B2-adrenérgicos semelhantes). A teofilina enibe enzimas fosfodiesterase (que degradam cAMP) e, assim, produz semelhante efeito. Apresenta alguns efeitos anti-inflamatórios independentes do relaxamento muscular.

Inibidores de leucotrienos

Anticorpos anti-IgE monoclonais

Os anti-histamínicos não são particularmente úteis, uma vez que a histamina tem

uma fraca participação no processo. Na verdade, como muitos anti-histamínicos são

também anticolinérgicos, estes podem agravar a obstrução aérea ao aumentar a

secreção de muco.

160

A HIPÓTESE HIGIÉNICA

De uma maneira geral, a prevalência de doenças alérgicas tem vindo a aumentar.

Uma das teorias que pretende explicar este facto avança que esta redução está

relacionada com a redução de infecções. Respostas de imunidade inata associadas

à maioria das infecções promovem respostas TH1 e suprimem respostas TH2. Existem

diversos dados epidemiológicos que parecem comprovar esta hipótese.

Contudo, no caso da asma, infecções bacterianas e virais são um factor de

predisposição ao desenvolvimento da doença ou exacerbação da doença já existente.

Estima-se que 80% dos ataques de asma nas crianças seja precedido por uma

infecção viral. Esta associação da asma com infecções parece contradizer a hipótese

anterior – esperar-se-ia que as infecções estimulassem a imunidade inata e, assim,

suprimissem as respostas TH2. A compreensão actual sobre como os linfócitos T

participam na asma ainda é incompleta. REACÇÕES DAS VIAS AÉREAS SUPERIORES, TRACTO GASTRO-INTESTINAL E PELE

Características

gerais Manifestações clínico-patológicas Terapêutica

Re

nit

e a

lérg

ica

- também chamada “febre do feno” - provavelmente a doença alérgica mais comum - consequência de reacções de hipersensibilidade imediata a alergénios comuns, como o póles, pós… por inalação

edema da musoca

infiltração leucocitária com abundância de eosinófilos

secreção de muco

tosse

espirros

dificuldade em respirar

conjuntivite alérgica com comichão nos olhos

doentes com episódios repetidos frequentes: protrusões focais na musoca nasal (pólipos nasais), com edema e eosinófilos

Anti-histamínicos

Ale

rgia

s a

alim

en

tos

hipersensibilidade imediata a alimentos ingeridos libertação de mediadores dos mastócitos da mucosa e submucosa intestinal

peristaltismo aumentado

secreção de fluido aumentada das células de revestimento do tracto

vómito

diarreia

urticária

choque anafilático – caso extremo

Re

ac

çõ

es

da

pele

Urticária - reacção aguda da pele em resposta a contacto directo com o alergénio ou após a entrada do alergénio em circulação mediada por produtos dos mastócitos (sobretudo histamina) - pode persistir durante umas horas, provavelmente porque o antigénio continua no plasma Eczema crónico - também dermatite atópica; poderá ser causado pela late-phase reaction a um alergénio na pele - late-phase reaction cutânea envolve TNF, IL-4 e outras citocinas provavelmente das células Th2 e mastócitos actuam nas células endoteliais das vénulas para promover a inflamação (também é utilizada a designação de eczema para sensibilidade por contacto crónica, que é uma reacção DTH – mediada por células TH1)

Urticária anti-histamínicos Eczema Corticosteróides (inibem síntese de citocinas)

161

IMUNOTERAPIA

O objectivo é reduzir a quantidade de IgE produzida pelo doente quando é exposto ao

antigénio.

Uma das abordagens é a dessensitização, em que pequenas quantidades de

antigénio são administradas subcutânea e repetidamente. Os níveis de IgE específicos

diminuem e os níveis de IgG normalmente aumentam, provavelmente também

contribuindo para uma inibição na produção de IgE, ao neutralizar o antigénio.

Como é que a dessesintização funciona? É possível que induza tolerância específica

nas células T ou altere o fenótipo predominante das células T específicas para

antigénio de TH2 para TH1. Não existem provas suficientemente satisfatórias para

corroborar qualquer das teorias.

Os efeitos benéficos da dessensitização podem ocorrer numa questão de horas, ainda

antes das alterações nos níveis de IgE. Desconhece-se a razão. Esta abordagem é

bem sucedida na prevenção de respostas anafiláticas agudas a antigénios proteicos,

por exemplo veneno de um insecto, ou a fármacos essenciais, como a penicilina.

Anticorpos anti-IgE monoclonais são outra abordagem para a diminuição dos níveis de

IgE.

162

ESTRATÉGIAS PARA O DESENVOLVIMENTO DE VACINAS A importância da imunização profilática adquire nos nossos dias uma grande

importância, facto que pode ser mais facilmente compreendido se observamos os

resultados de programas de vacinação a nível mundial que conduziram à completa ou

quase completa erradicação de muitas doenças infecciosas em países desenvolvidos

estando o sucesso destas acções dependente de várias propriedades do

microrganismo.

O princípio fundamental da vacinação é bastante simples e consiste na administração

do agente infeccioso da doença morto, atenuado (pouco agressiva) ou então parte de

um microrganismo que não causa a doença mas que induz uma resposta imunitária

que fornece protecção contra a acção do agente na sua forma mais agressiva

(microrganismo patogénico).

O que torna as vacinas eficazes?

A ausência de estabelecimento de latência por parte dos agentes

infecciosos.

A ausência de variação antigénica dos agentes

A ausência de interferência com a resposta imunitária do hospedeiro

Um exemplo amplamente conhecido de um agente que contorna estas três condições

é o HIV.

Importa ainda ter em conta que as vacinas são mais eficazes quando os agentes

infecciosos colonizam apenas hospedeiros humanos e não reservatórios animais.

A maioria das vacinas que se encontram em utilização actualmente possuem

mecanismos de funcionamento que induzem/estimulam a imunidade humoral. Destes,

os anticorpos são o único mecanismo que previne infecções por neutralização e

eliminação dos microrganismos antes de estes se estabelecerem no hospedeiro.

De entre as várias vacinas que se encontram disponíveis, as mais eficazes são as que

estimulam o desenvolvimento de células de vida longa (produtores de anticorpos de

alta afinidade) e de células B de memória.

T11: Memória imunológica, adjuvantes e vacinas

Data teórica de 31 de Outubro de 2011

Capítulos do Abbas: 15 e 4

Capítulos do Arosa: 13

Slides aulas: Sim

Elaborado por: João Pedro Apolinário

163

Esta resposta é mais eficazmente induzida nos centros germinativos através da ajuda

de células T CD4+ produtoras de proteínas específicas de antigénios.

Vejamos então algumas características mais específicas da vacinação passando pelos

tipos de vacinas mais importantes bem como o que estes trazem de bom e algumas

das suas desvantagens.

VACINAS DE BACTÉRIAS E VÍRUS

ATENUADOS OU INACTIVADOS

Vacinas compostas por microrganismos não patogénicos intactos são obtidas de uma

de duas formas: através do tratamentos desses mesmos microrganismo de forma a

que já não possam voltar a causar doença (ex. a sua virulência é atenuada) ou então

matando os microrganismos mantendo contudo a sua capacidade imunogénica.

VANTAGENS:

Os microrganismos provocam as respostas imunes inatas e adaptativas

(humoral e mediada por células) que a forma patogénica teria, constituindo

a forma ideal de conferir uma imunização protectora.

DESVANTAGENS:

Induzem, geralmente, uma protecção limitada

São efectivas apenas durante um curto período de tempo

Ao contrário do que se passa com as bactérias, as vacinas virais com o agente num

estado atenuado (ainda que “vivo”) demonstram ser mais efectivas sendo os casos da

poliomielite, sarampo e febre amarela bons exemplos deste sucesso.

O método mais utilizado para produzir estes vírus atenuados é a passagem repetida

em cultura celular sendo que mais recentemente, mutantes sensíveis à delecção e à

temperatura foram criados para alcançar o mesmo objectivo.

VANTAGENS:

Induzem imunidade específica de longa duração (imunização enquanto

criança confere protecção para toda a vida)

DESVANTAGENS:

Algumas vacinas de vírus atenuados (ex. polio) podem causar doença em

hospedeiros imunocomprometidos (a alternativa são as vacinas de

poliovirus inactivado)

164

Uma outra desvantagem transversal quer às bactérias quer aos vírus atenuados reside

na segurança do processo. Apesar destes inconvenientes existem casos de vacinas

de vírus atenuados que adquirem nos nossos dias uma importância considerável para

a saúde pública como é o caso da vacina do vírus influenza. Este vírus, que cresce em

ovos de galinha, pode ser utilizado para a criação de dois tipos de vacinas:

VACINA TRIVALENTE INACTIVADA (VÍRUS “MORTO”): “flu shot”

administrado intramuscularmente

VACINA TRIVALENTE ATENUADA (VÍRUS “VIVO”): administração

através de spray nasal

A enorme variabilidade deste vírus requer uma intensa actualização da vacina em

causa pelo que são seleccionadas anualmente as três estirpes mais frequentemente

encontradas na população sendo estas incorporadas na vacina já existente.

VACINAS DE ANTIGÉNIOS

PURIFICADOS (SUBUNIDADES)

As vacinas de subunidades são compostas por antigénios purificados a partir de

microrganismos ou toxinas inactivadas sendo normalmente administrados com um

adjuvante.

Importa por isso saber o que são os adjuvantes e para que servem.

Os adjuvantes são substâncias que precisam de ser administradas em conjunto com

antigénios proteicos purificados para induzir uma resposta imunitária máxima de

células T dependentes, actuando por estimulação da resposta imune inata no local de

exposição ao antigénio. Muitos dos adjuvantes que se encontram em fase de

experimentação são produtos microbianos como Mycobacteria morta e os LPS (que se

ligam aos TLRs). O único que é frequentemente utilizado em vacinas humanas é o

alum, composto por hidróxido e fosfato de alumínio.

EFEITOS PRINCIPAIS:

Activação de células dendríticas para expressarem moléculas de

histocompatibilidade mais importantes (parte dos antigénios que as

céluas T reconhecem)

Aumentam a expressão de coestimuladores e citocinas necessárias

para a activação de células T

Estimulam a migração de células dendríticas para os nódulos linfáticos

(local onde se encontram as células T)

Uma das importantes utilizações deste tipo de vacinas prende-se com a prevenção de

doenças causadas por toxinas bacterianas uma vez que os toxoides injectados

produzem uma forte resposta imunitária, através da produção de anticorpos, ainda que

165

estes não sejam patogénicos. Duas das doenças cujas complicações conseguiram ser

controladas com estas vacinas foram a difteria e o tétano.

Vacinas compostas por antigénios polissacáridos de bactérias são utilizadas contra

pneumococcus e H. influenzae. Contudo, devido ao facto de os polissacáridos serem

antigénios T independentes, estes tendem a provocar respostas de anticorpos de

baixa afinidade e poderão ser fracamente imunogénicos em crianças (incapazes de

montar fortes respostas de anticorpos Tcell-independentes). Como podemos então

obter respostas de anticorpos de alta afinidade? Estas respostas podem ser geradas

contra antigénios polissacáridos até mesmo em crianças através do acoplamento

destas moléculas a proteínas a fim de formar vacinas conjugadas. Estas vacinas

funcionam como hapten-carrier conjugados e constituem uma aplicação prática do

princípio da cooperação entre células T e B. As vacinas H. influenzae, pneumococica e

meningocócica utilizadas hoje em dia são vacinas conjugadas.

VANTAGENS DAS VACINAS DE PROTEÍNAS PURIFICADAS:

Estimulam as células T helper

Estimulam a respota de anticorpos

DESVANTAGENS:

Não geram CTLs (linfócitos T citotóxicos) potentes

Não são eficazmente reconhecidas pelas class 1-restricted CD8+ T cells

Este fraco desenvolvimento de CTL deve-se ao facto de as proteínas e péptidos

exógenos não conseguirem entrar eficazmente na via de apresentação de antigénios

da classe 1 do MHC não conseguindo assim deslocar péptidos das moléculas de

superfície de classe 1.

A razão para o fraco desenvolvimento de CTL é que, ao contrário das vacinas de

microrganismos atenuados, as proteínas (e péptidos) exógenos não são eficazes na

entrada na via de apresentação de antigénios da classe 1 do MHC e não consegue

deslocar péptidos das moléculas de superfície de classe 1.

VACINAS DE ANTIGÉNIOS

SINTÉTICOS A meta da investigação na área da vacinação tem sido identificar os antigénios

microbianos ou estirpes mais imunogénicos, a fim de os sintetizar em laboratório para

posteriormente utilizar os antigénios sintéticos como vacinas.

É possível deduzir a sequência de proteínas de antigénios microbianos a partir de

dados de sequências nucleotídicas e preparar grandes quantidades de proteínas

através da tecnologia de DNA recombinante. Algumas vacinas feitas a partir de

166

antigénios derivados da recombinação de DNA estão neste momento em utilização

para o vírus da hepatite, vírus herpes simplex, vírus da febre afetosa, HPV e rotavírus.

No caso da vacina mais amplamente utilizada contra o HPV, proteínas virais

recombinantes provenientes de quatro estirpes (HPV 6, 11, 16 e 18) são produzidas

em leveduras e combinadas com um adjuvante. O HVP 6 e 11 são causas comuns de

verrugas sendo o HPV 16 e 18 as estirpes mais frequentemente ligadas ao cancro do

colo do útero. Esta vacina anti-viral é também, portanto, uma vacina que funciona

como prevenção para o cancro.

VACINAS DE VÍRUS “VIVOS”

ENVOLVENDO VÍRUS

RECOMBINANTES

Outra abordagem para o desenvolvimento de uma vacina é a introdução de genes que

codificam antigéneos microbianos em vírus não citopáticos e infectar indivíduos com

estes vírus. Assim, o vírus serve como fonte de antigéneo num indivíduo inoculado.

VANTAGENS:

Induzem a totalidade do complemento das respostas imunes, incluindo uma

forte resposta CTL

DESVANTAGENS:

Os vírus podem infectar células do hospedeiro e, apesar de não serem

patogénicos, produzir antigénios que estimulam respostas CTL que matam

as células infectadas do hospedeiro

Segurança

A inoculação destes vírus recombinantes em várias espécies animais induziu tanto a

imunidade humoral como a mediada por células contra o antigénio produzido pelo

gene “estranho” (e, claro, contra antigénios virais da vacina também).

VACINAS DE DNA

Um outro método de vacinação foi desenvolvido com base numa observação feita

inesperadamente. Após a inoculação de um plasmídeo contendo DNA complementar

(cDNA) que codifica um antigénio proteico verificou-se que este leva a uma forte e

duradoura resposta, quer humoral quer mediada por células, ao antigénio em questão.

É provável que APCs (células apresentadoras de antigénios), como as células

dendtríticas, sejam transfectadas pelo plasmídeo e o cDNA seja transcrito e traduzido

numa proteína imunogénica que provoca respostas específicas.

167

A característica única das vacinas de DNA é que estas fornecem a única abordagem,

para além dos vírus “vivos”, para provocar fortes respostas de CTL devido às

proteínas codificadas pelo DNA serem sintetizadas no citosol de células transfectadas.

Para além disso, os plasmídeos bacterianos são ricos em nucleótidos CpG não

metilados sendo reconhecidos por um TLR (TLR9) nomeadamente ao nível das

células dendríticas, induzindo assim uma resposta imune inata que melhora a

imunidade adaptativa. Portanto, vacinas contendo plasmídeos de DNA podem ser

eficazes mesmo quando administradas sem um adjuvante.

VANTAGENS:

Facilidade de manipulação do cDNA de forma a que estes expressem

muitos antigénios

Capacidade de armazenar DNA sem necessitar de regrigeração para

uso no terreno

Capacidade de coexpressar outras proteínas que podem molhorar a

resposta imune (citocinas e coestimuladores)

Contudo, as vacinas de DNA não foram tão eficazes como se esperava em ensaios

clínicos, e os factores que determinam a eficácia destas vacinas, especialmente em

humanos, não estão ainda completamente definidos.

ADJUVANTES E

IMUNOMODULADORES

O início de uma resposta imune dependente de células T contra antigénios proteicos

requer que os antigénios sejam administrados com adjuvantes. A maioria dos

adjuvantes induz uma resposta imune inata, com aumento de expressão de

coestimuladores e produção de citocinas como a IL-12 que estimula o crescimento e

diferenciação de células T.

Bactérias mortas através de calor são potentes adjuvantes, sendo frequentemente

utilizados em experiência em animais. Contudo, a forte inflamação local que estes

adjuvantes despoletam impede a sua utilização em humanos.

Um enorme esforço está neste momento a ser dedicado ao desenvolvimento de

adjuvantes seguros e efectivos para utilizar em humanos. Vários são utilizados na

prática clínica, incluindo o gel de hidróxido de alumínio (que promove a resposta de

células B) e formulações lipídicas que são ingeridas por fagócitos.

Uma alternativa aos adjuvantes é a administração de substâncias naturais que

estimulam a resposta imune de células T. Por exemplo, IL-12 incorporada em vacinas

promove uma forte imunidade mediada por células. Como já foi mencionado, os

plasmídeos de DNA têm actividade intrínseca como adjuvantes e é possível incorporar

coestimuladores (ex. moléculas B7) ou citocinas em vacinas com plasmídeos de DNA.

Esta ideia apesar de interessante permanece numa fase experimental.

168

IMUNIZAÇÃO PASSIVA A imunidade protectora pode também ser conferida através de uma imunização

passiva, por exemplo, por transferência de anticorpos específicos. Num contexto

clínico, a imunização passiva é frequentemente utilizada para o tratamento rápido de

doenças potencialmente fatais causadas por toxinas, como o tétano, e para protecção

contra a raiva e hepatite.

Outro caso bastante conhecido no qual se utiliza este tipo de imunização é nos

ataques levados a cabo por cobras. Os anticorpos contra o veneno de cobra podem

ser autênticos salva-vidas quando administrados após a mordida de cobras

venenosas.

A imunidade passiva é de curta duração devido ao facto de os hospedeiros não

responderem à imunização e também porque a protecção dura apenas enquanto os

anticorpos injectados persistem no organismo. Além disso, a imunização passiva não

induz memória imunitária pelo que um indivíduo imunizado não se encontra protegido

contra uma exposição subsequente à toxina ou microrganismo.

Tipo de Vacina Exemplos

Bactérias vivas atenuadas ou mortas

Bacillus Calmette-Guérin, cólera

Vírus “vivos” em estado atenuado

Poliomielite, raiva

Vacinas de subunidades (antigénicas)

Toxóide do tétano e difteria

Vacinas conjugadas Haemophilus influenzae, pneumococcus

Vacinas sintéticas Hepatite (proteinas recombinantes)

Vectores virais Ensaios clínicos de antigénios do HIV em vectores

canarypox

Vacinas de DNA Ensaios clínicos para várias doenças

169

INTRODUÇÃO SIDA é a doença provocada pelo vírus HIV, vírus descoberto nos anos 80,

caracterizada por uma acentuada imunossupressão associada a doenças

oportunistas, degeneração do sistema nervoso central e tumores malignos .

A distribuição da infecção por HIV é bastante assimétrica, tendo um grande impacto

em África, sobretudo na África sub-sariana, mas distribuindo-se por todo o planeta. Os

números continuam a ser extremamente elevados e continua a existir uma grande

necessidade de prevenção.

Este vírus infecta principalmente células CD4+ Th, macrófagos e células dendríticas.

CARACTERÍSTICAS MOLECULARES E

BIOLÓGICAS DO VÍRUS

O HIV pertence à família dos lentivírus dentro dos retrovírus animais, e existem dois tipos que diferem na estrutura genómica e antigénica:

HIV-1: Causador mais comum de SIDA HIV-2: Causa uma menor progressão da doença

ESTRUTURAS E GENES DO HIV

O HIV é constituído por:

2 cadeias de RNACamada proteicaCamada de fosfolípidos (origem na célula hospedeira mas com proteínas membranares virais.

T12: Imunodeficiências secundárias-HIV/SIDA

Data teórica de 6 de Janeiro 2012

Capítulos do Abbas: 20

Slides aulas: não

Elaborado por: Manuel Matos

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Os genes são:

LTR- Repetições terminais longas: Presentes no princípio e fim de cada cadeia regulam a expressão génica, a integração no genoma hospedeiro e a replicação viral. gag- codifica proteínas estruturais do núcleo env- codifica as glicoproteínas membranares gp120 e gp41 que estão associadas uma à outra. pol- codifica a transcriptase reversa, integrase e enzimas proteases que participam na replicação viral tat- Necessária para alongar o tamanho dos transcritos rev- Promove a exportação nuclear de partículas do RNA viral que não foram completamente emendadas vif- Supera o efeito inibidor da enzima da célula do hospedeiro e promove a replicação viral nef- Inibe a expressão de CD4 e MHC classe I pela célula hospedeira e acentua a liberação do vírus vpr- Aumenta a replicação viral e promove a infecção dos macrófagos pelo HIV vpu- Inibe a expressão de CD4 na célula hospedeira e acentua a liberação do vírus

CICLO DE VIDA VIRAL

1. Ligação do vírus ao hospedeiro:

Ligação das subunidades gp120 do envelope a moléculas CD4 induz uma mudança conformacional que induz uma ligação secundária da gp 120 a um co-receptor de quiomiocina (os co-receptores de quimiocinas mais importantes são o CCR4 e o CCR5 e mais de 7 receptores de quimiocinas actuam como co-receptores para o HIV e também algumas proteínas da família dos receptores ligados à proteína G que atravessam a membrana 7 vezes)

A ligação à quimiocina expõe uma região hidrofóbica da gp41 chamada péptido de fusão que se insere na membrana celular o que leva à fusão das membranas

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2. Quando o vírus entra na célula as enzimas dentro do complexo nucleoproteico

ficam activas e inicia-se o ciclo de reprodução viral. O RNA viral é, pela acção

da transcriptase reversa, transcrito em cDNA e o DNA viral entra no núcleo.

3. A integrasse viral entra no núcleo e cataliza a integração do DNA viral no DNA

hospedeiro.

4. O DNA integrado chama-se provírus e pode ficar inactivo durante meses ou

anos provocando uma infecção latente.

5. Devido a estímulos por parte de citocinas, antigénios ou outros agentes que atingem as células T, monócitos e macrófagos, inicia-se a transcrição do DNA viral. Esta activação relaciona-se com os factores de transcrição NF-κB e SP1da célula hospedeira e a sequencia viral LTR.

6. Inicia-se então o processo de produção das proteínas virais começando com

os genes Ver, Tat e Nef necessários para a regulação da expressão genética

do vírus.

7. A proteína Ver, pela exportação dos segmentos genéticos que codificam as

proteínas estruturais do vírus do núcleo para o citoplasma, inicia a segunda

fase de produção proteica.

8. Após a transcrição dos vários genes virais ocorre a “montagem” dos

componentes virais que começa com o envolvimento de transcritos de RNA

viral num complexo nucleoproteico que inclui proteínas nucleares gag e

enzimas pol.

9. O complexo nucleoproteico funde-se com a membrana plasmática, capturando

Env e glicoproteínas do hospedeiro.(a teterina é um factor do hospedeiro que

impede a libertação do vírus, no entanto a proteína viral Vpu inibe este factor)

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ESPECIFICIDADE DO HIV

Existem vários subtipo do HIV que apresentam diferente tropismo para distintos tipos

de células (macrófagos ou células T CD4+). Este tropismo está relacionado com a

especificidade das variantes da gp120 para os diferentes receptores de quimiocinas.

Apesar de todos os tipos de HIV poderem infectar células T CD4+ os que infectam

primariamente culturas de macrófagos de denominam-se M-tróficos ou

Macrofagotróficos e apresentam uma gp120 que se ligam ao receptor CCR5 (ou R5)

expresso nos macrófagos. As que infectam linhagens de células T e não macrófagos

chamam-se (T-tróficos) e as suas gp120 ligam-se ao receptor CXCR4 (ou X4)

expresso nas células T CD4+ . Alguns tipos de HIV infectam indiscriminadamente os

dois tipos de células e chamam-se duotróficos.

Apesar das variantes T-tróficas serem mais virulentas foi relatado que indivíduos que

não apresentam o receptor R5 (das M-tróficas) são resistentes a infecção pelo HIV.

PATOGÉNESE DA INFECÇÃO PELO

HIV E SIDA A doença causada pelo HIV começa com uma infecção aguda parcialmente

controlada pelo sistema imunitário adquirido, avançando para uma infecção crónica

progressiva dos tecidos linfóides periféricos. Após a entrada do vírus podemos dividir a

infecção em várias fases:

1. Infecção aguda (inicial): É caracterizada pela infecção das células T CD4+ de

memória (que expressam CCR5) nos tecidos linfóides da mucosa e a morte de várias células infectadas. Uma vez que as mucosas são o principal reservatório de células T após 2 semanas de infecção a maioria destas podem ter sido destruídas.

2. Transição da fase aguda para fase crónica: Esta transição é caracterizada pela disseminação do vírus, viremia e o desenvolvimento de respostas imunológicas pelo hospedeiro.

Células denditricas capturam o vírus e migram para os linfonodos

No tecido linfóide as células dendríticas podem passar o virus para as células CD4+

A replicação do vírus no tecido linfóide leva a uma virémia (presença de vírus no sangue)

A virémia permite que o vírus se espalhe pelo organismo e infecte células T auxiliares, macrófagos e células dendríticas nos tecidos linfóides periféricos.

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Conforme a infecção se dissemina o sistema imunológico desenvolve respostas imunitárias humorais e celulares que reduzem a viremia e são detectáveis 12 semanas após a infecção inicial.

Atinge-se uma fase crónica em que o vírus se replica e localiza-se principalmente no baço e linfonodos . Nesta fase o organismo ainda é capaz de combater infecções oportunistas, compensando a perda de células T CD4+ mas o número destas vai sendo progressivamente mais reduzido. Esta fase também é chamada de fase de latência.

Ao fim de vários anos o número de células T diminui drásticamente e os estímulos de citocinas produzidas em resposta a infecções por outros microrganismos acentuam a reprodução do HIV e levam à instalação da SIDA.

MECANISMOS DE IMUNODEFICIENCIA CAUSADA PELO HIV O efeito que o HIV produz no sistema imunitário, especialmente na imunidade celular, pode ser atribuido a diversos mecanismos:

Efeito citológico directo da infecção por HIV: Morte das células T CD4+ associada à produção de vírus nas celulas infectadas por vários motivos – processo de produção do vírus e brotamento das particulas virais leva ao aumento da permeabilidade da membrana e influxo de quantidades letais de cálcio, interferencia da produção viral na síntese celular de proteínas e formação de sincício (as membranas das células infectadas que apresentam gp120 viral fundem-se com os receptores CD4 das células não infectadas criando células gigantes multinucleadas, ou sincício).

Destruição de células T infectadas pelo sistema imunitário: Tanto as defesas humorais como as defesas celulares vão provocar a destruição dos linfócitos T que apresentem proteínas membranares que indiquem estar infectadas.

Defeitos funcionais no sistema imunitário de portadores de HIV exacerbam a deficiencia imunitária causada pela depleção de células T CD4+: Estes defeitos funcionais incluem uma redução nas respostas das células T aos antigénios e uma resposta humoral fraca que podem ser resultantos dos efeitos directos da infecção pelo HIV nas células T CD4+, como por exemplo a libertação de gp120 solúvel por parte das células infectadas que interage com células não infectadas, reduzindo a resposta celular a antigénios.

Macrófagos, células denditricas e células denditricas foliculares são infectadas com o vírus e afectadas por este, e anormalidades nestas células também contribuem para a progressão da imunodeficiencia. Apesar dos macrófagos poderem ser infectados pelo vírus (apresentam CD4 e co-receptores CCR5) normalmente não são facilmente mortos por estes, tornando-se um reservatório do HIV. As células dendríticas, como os macrófagos também se tornam reservatórios e o seu contacto intimo com células T naive contribui para a proliferação do vírus. As células foliculares dendriticas são reservatórios de vírus à superficie (uma vez que o virus tem dificuldade em infecta-las) e por um mecanismo ainda não conhecido o HIV pode induzir a morte destas células, o que afecta o sistema linfóide periférico.

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MODO DE TRASMISSÃO: Contacto sexual

Transmissão mãe-filho

Tramissão por inoculação sanguínea (sangue-sangue)

RESPOSTA IMUNITÁRIA

Apesar da resposta imunitária ao vírus ser ineficaz na cura total torna-se necessário estudá-la por várias razões:

As respostas imnunitárias podem ser prejudiciais ao hospedeiro por estimular, por exemplo, a captura de vírus opsonizados (processo que facilita a fagocitose) por células não infectadas através de endocitose mediada pelo receptor Fc ou pela irradicação das células T CD4+ que expressam antigénios virais pelos CTLs CD8+.

Os anticorpos contra o HIV são marcadores de diagnóstico de infecção.

O desenvolvimento de vacinas eficazes na imunização contra HIV exige o conhecimento do tipo de respostas imunitárias que têm maior probabilidade de ser protectoras.

A resposta imunitária inicial é caracterizada pela expansão de células T CD 8+ específicas para péptidos virais. Estes linfócitos T citotóxicos contram a infecção na fase aguda mas acabam por ser ineficazes devido ao surgimento de mutantes do vírus. As células CD4+ auxiliam na formação de LTC de memória. A presença de anticorpos anti-HIV pode ser detectada 6 a 9 semanas após a infecção inicial. Os anticorpos mais comuns encontrados são anti-gp120 e anti gp-41 mas também podem ser encontrados anticorpos para produtos da p24, transcriptase reversa gag e pol.

MECANISMOS DA INVASÃO POR

HIV Várias características do HIV permitem que o vírus evada a resposta imunitária do hospedeiro:

Elevada taxa de mutação: Devido à elevada taxa de erros associada à transcrição reversa geram-se numerosas mutações no vírus que permitem evitar a detecção por anticorpos ou células T geradas em resposta à infecção. A componente antigénica mais variável do vírus localiza-se na molécula gp120 e denomina-se V3 loop.

As células infectadas podem evadir os LTC através da inibição da expressão das moléculas do MHC classe I pela acção de uma proteína chamada Nef

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TRATAMENTO

Consiste principalmente na administração de várias classes de antivirais (antiretrovirais):

Nucleósidos: Inibiem a acção da transcriptase reversa, uma vez que param a transcrição (AZT, desoxiadenosina).

Inibidores da transcriptase reversa não-nucleosídicos: São moléculas que inibem a transcrição reversa pela ligação directa à molécula e sua inactivação.

Inibidores de protease viral: Bloqueiam o processamento de percursores proteicos em proteínas da cápsula viral e núcleo. São utilizados juntamente com 2 diferentes inibidores da transcriptase reversa e formam um medicamento conhecido como HAART ou ART.

Inibidores de entrada: Impede a entrada do vírus, tendo como alvo ou as proteínas CD4 ou CCR5 da célula hospedeira ou gp41/gp120 do vírus.

Inibidores da integrase.

VACINA

Ainda não existe uma vacina para o HIV devido a várias questões que se apresentam, como por exemplo a elevada taxa de mutação viral. No entanto estão a ser testadas várias vacinas que incuem recombinantes hibrídos com partes de sequencias virais de SIV (simian imunodeficiency virus) e HIV que foram atenuadas por deleções. Uma vez que pode haver riscos envolvidos na utilização de vírus, ainda que atenuados, outra alternativa será a utilização de recombinantes não HIV que sirvam de vectores para os antigénios HIV .

O que define, ao certo, a afinidade de cada TCR e de um linfócito a um tipo de MHC

ainda está por descobrir. A verdade é que, no final da selecção positiva, resta apenas

um dos co-receptores que existiam inicialmente, CD4 e CD8.