Imunologia, imunidade inata

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Imunologia, 27.08.20, semana 03
Imunidade inata
Os principais componentes do sistema imune inato são as superfícies epiteliais, que bloqueiam a entrada dos microrganismos; as células-sentinela teciduais, incluindo macrófagos, células dendríticas e mastócitos, os quais detectam microrganismos que conseguem romper os epitélios e iniciam as respostas do hospedeiro; as células brancas do sangue (leucócitos), incluindo neutrófilos, macrófagos derivados de monócitos, células natural killer e outras células, que entram nos tecidos vindas do sangue e eliminam os microrganismos que invadiram os epitélios, além de se livrarem das células danificadas do hospedeiro; e diversos tipos de proteínas plasmáticas, as quais combatem os microrganismos que entraram na circulação. 
Lembrar que imunidade inata não tem memória e sempre reage da mesma forma ao agente agressor. Ela já nasce com o indivíduo. Lembrar que ela reconhece padrões moleculares (PAMPs e DAMPs).
FNT (fator de necrose tumoral) estimula a ativação de neutrófilos. 
1) Definir as funções da resposta imune inata
O sistema imune inato mantém defesas físicas e químicas nas barreiras epiteliais, como a pele e o revestimento dos tratos gastrintestinal e respiratório, os quais bloqueiam a entrada microbiana.
São as reações iniciais aos microrganismos que servem para prevenir, controlar ou eliminar a infecção do hospedeiro por muitos patógenos.
Elimina células danificadas e inicia o processo de reparo tecidual.
Estimulam respostas imunes adaptativas e podem influenciar a natureza dessas respostas, para torná-las otimamente efetivas contra diferentes tipos de microrganismos.
Os dois tipos principais de reações protetoras do sistema imune inato são a inflamação e a defesa antiviral. A inflamação é o processo pelo qual leucócitos circulantes e proteínas plasmáticas são levados aos sítios de infecção nos tecidos e são ativados para destruir e eliminar os agentes agressores. A inflamação também é a principal reação a células danificadas ou mortas, bem como aos acúmulos de substâncias anormais nas células e tecidos.
Os mecanismos de defesa antivirais previnem a replicação viral e promovem o killing (destruição) de células infectadas, eliminando assim os reservatórios de infecção viral na ausência de uma reação inflamatória (ainda que a inflamação também possa contribuir para a defesa contra vírus).
2) Diferenciar as principais características da imunidade inata e imunidade adaptativa
• As respostas imunes inatas a um microrganismo são imediatas e dispensam exposição prévia ao microrganismo
Em outras palavras, as moléculas e células efetoras imunes inatas são totalmente funcionais até mesmo antes da infecção ou são rapidamente ativadas pelos microrganismos para prevenir, controlar ou eliminar as infecções.
Em contraste, as respostas imunes adaptativas efetivas a um microrganismo recém-introduzido se desenvolvem no decorrer de vários dias, à medida que os clones de linfócitos antígeno-específicos se expandem e se diferenciam em células efetoras funcionais.
• Para a maioria das respostas inatas aos microrganismos, não há alteração considerável na qualidade ou magnitude da resposta após repetidas exposições — ou seja, há pouca ou nenhuma memória.
Em contraste, a exposição repetida a um microrganismo intensifica a rapidez, a magnitude e a efetividade das respostas imunes adaptativas.
Podem haver algumas exceções à regra de que não há memória na imunidade inata. Por exemplo, a magnitude das respostas de células natural killer a certas infecções virais são aumentadas com a exposição subsequente ao mesmo vírus. Ainda não está claro o grau de especificidade dessas respostas intensificadas, quais e quantos vírus conseguem deflagrá-las, ou se essas respostas contribuem para uma proteção aumentada contra infecções repetidas.
• A resposta imune inata é ativada pelo reconhecimento de um conjunto relativamente limitado de estruturas moleculares que são produtos de microrganismos ou são expressas por células lesadas ou mortas do hospedeiro. Estima-se que o sistema imune inato reconheça apenas cerca de 1.000 produtos de microrganismos e células danificadas.
Em contraste, o sistema imune adaptativo consegue reconhecer milhões de antígenos microbianos diferentes, além de também poder reconhecer antígenos ambientais não microbianos e autoantígenos normalmente presentes nos tecidos sadios.
• Os receptores usados pelos sistemas imunes inato e adaptativo são fundamentalmente diferentes em termos de estrutura e extensão da variação, o que explica as diferentes especificidades desses dois tipos de defesa do hospedeiro. 
3) Identificar os receptores da imunidade inata
Existem mais ou menos 100 receptores que vão reconhecer mais ou menos 1000 padrões moleculares. São sempre iguais em uma mesma linhagem de células, ou seja, não são clonais.
Os receptores do tipo Toll (TLRs, do inglês, Toll-like receptors) constituem uma família evolutivamente conservada de receptores de reconhecimento de padrão expressos em muitos tipos celulares, que reconhecem produtos de uma ampla gama de microrganismos, bem como moléculas expressas ou liberadas por células estressadas e em processo de morte.
Receptores do tipo Toll (TLR), reconhecem microrganismos patogênicos e ativam os mecanismos de defesa antimicrobiana. São glicoproteínas de membrana do tipo 1. Existe do toll 1 ao toll 9. Tipo 1, 2, 4, 5 e 6 estão presentes na membrana das células, reconhecendo, então, as bactérias extracelulares. Tipo 3, 7, 8 e 9 reconhecem os ácidos nucléicos nas membranas endossomais.
Possui uma área que fará ligação com as PAMPs. E possui o domínio TLR que é o responsável pela sinalização para as células. Isso fará com que ocorra a ativação de várias vias para ocorrer a inflamação e a ação antiviral.
A imunidade inata reconhece padrões: PAMPs e DAMPs.
O sistema imune inato reconhece estruturas moleculares produzidas por patógenos microbianos. As substâncias microbianas que estimulam a imunidade inata são frequentemente compartilhadas por classes de microrganismos, e são chamadas padrões moleculares associados ao patógeno (PAMPs, do inglês, pathogen-associated molecular patterns).
Diferentes tipos de microrganismos (p. ex.: vírus, bactérias Gram-negativas, bactérias Gram-positivas, fungos) expressam PAMPs diferentes.
PAMPs, geralmente, são partes dos microrganismos que são essenciais para sua vida.
O sistema imune inato também reconhece moléculas endógenas que são produzidas ou liberadas por células danificadas ou que estão morrendo.
Essas substâncias são chamadas padrões moleculares associados ao dano (DAMPs, do inglês, damage-associated molecular patterns).
Os DAMPs podem ser produzidos como resultado de dano celular causado por infecções, mas também podem indicar lesão estéril causada por uma dentre inúmeras possibilidades, como toxinas químicas, queimaduras, traumatismo ou perda do suprimento sanguíneo. Os DAMPs geralmente não são liberados pelas células em processo de morte por apoptose.
O sistema imune inato usa vários tipos de receptores celulares, presentes em diferentes locais nas células, e moléculas solúveis presentes no sangue e nas secreções de mucosas, para reconhecer PAMPs e DAMPs.
Esses receptores são expressos na superfície, em vesículas fagocíticas e no citosol de vários tipos celulares — todas localizações onde microrganismos podem estar presentes.
Esses receptores de reconhecimento de padrão podem está localizados em qualquer compartimento celular (dispersos no citoplasma, membrana plasmática etc).
Os receptores do sistema imune inato são codificados por genes herdados (linhagem germinativa), enquanto os genes codificadores dos receptores de imunidade adaptativa são gerados por recombinação somática de segmentos gênicos nos precursores dos linfócitos maduros.
Receptores tipo NOD são citosólicos e reconhecerão os DAMPs e os PAMPs no citoplasma e terão domínio rico em leucina.
Inflamassomos: complexos multiproteicos que se formam no citosol em resposta aos PAMPs e DAMPs.
4) Identificar os componentescelulares do sistema imune inato
· Barreiras epiteliais
As superfícies epiteliais intactas formam barreiras físicas entre os microrganismos presentes no meio externo e o tecido do hospedeiro, e as células epiteliais produzem compostos químicos antimicrobianos que impedem adicionalmente a entrada dos microrganismos.
As principais interfaces entre o ambiente e o hospedeiro mamífero são a pele e as superfícies de mucosa dos tratos gastrintestinal, respiratório e geniturinário. Essas interfaces são revestidas por camadas contínuas de células epiteliais especializadas que desempenham muitas funções fisiológicas, incluindo a prevenção da entrada de microrganismos. A perda da integridade dessas camadas epiteliais por traumatismo ou outras causas predispõe um indivíduo às infecções.
As células epiteliais, bem como alguns leucócitos, produzem peptídeos dotados de propriedades antimicrobianas. Duas famílias estruturalmente distintas de peptídeos antimicrobianos são as defensinas e as catelicidinas.
Defensinas são pequenos peptídeos. As defensinas são produzidas por células epiteliais de superfícies mucosas e por leucócitos contendo grânulos, incluindo neutrófilos, células natural killer e linfócitos T citotóxicos. As defensinas matam microrganismos por meio de vários mecanismos, muitos dos quais dependem de sua habilidade de se inserir e desorganizar as funções das membranas microbianas. 
Catelicidina produzida por neutrófilos e células epiteliais de barreira na pele, trato gastrintestinal e trato respiratório, é sintetizada como uma proteína precursora de dois domínios de 18 kDa, e proteoliticamente clivada em dois peptídeos, ambos com funções protetoras. Tanto a síntese do precursor quanto a clivagem proteolítica podem ser estimuladas por citocinas inflamatórias e produtos microbianos. As catelicidinas ativas conferem proteção contra infecções por múltiplos mecanismos, incluindo toxicidade direta a uma ampla gama de microrganismos, e ativação de várias respostas em leucócitos e outros tipos celulares que promovem a erradicação de microrganismos.
· Fagócitos
Células dotadas de funções fagocíticas especializadas, primariamente macrófagos e neutrófilos, constituem a primeira linha de defesa contra microrganismos que rompem as barreiras epiteliais.
· Células dendríticas
As DCs detectam de forma rápida e eficiente os microrganismos invasores, devido à sua localização nos tecidos e expressão de numerosos receptores de reconhecimento de padrão para PAMPs e DAMPs.
Em resposta aos microrganismos invasores, secretam citocinas inflamatórias que promovem o recrutamento de leucócitos adicionais oriundos do sangue. A subpopulação de DCs plasmacitoides constitui a principal fonte de citocinas antivirais, os interferons do tipo I, produzidas em resposta a infecções virais.
As reações das DCs aos microrganismos na resposta inata inicial intensificam a habilidade das DCs de ativar células T na resposta imune adaptativa subsequente. Além disso, dependendo da natureza do microrganismo indutor da resposta inata, uma DC direcionará a diferenciação da célula T naive para tipos distintos de células efetoras, como células Th1 produtoras de interferon-γ ou células Th17 produtoras de IL-17.
· Células linfóides inatas produtoras de citocinas
As células linfoides inatas (ILCs, do inglês, innate lymphoid cells) são células derivadas da medula óssea com morfologia de linfócito que foram descobertas como células produtoras de citocinas similares àquelas produzidas pelas células T, porém desprovidas de TCRs, que é o receptor de células T.
São células residentes nos tecidos de barreiras epiteliais.
Chamamos essas células de “células linfoides” e não de “linfócitos”, porque não expressam receptores antigênicos diversificados clonalmente distribuídos como se observa nos linfócitos T com os quais se assemelham.
Existem diferentes subpopulações de ILCs que surgem a partir do mesmo precursor linfoide que dá origem às células B e T, contudo as etapas precisas no desenvolvimento da ILC ainda não são totalmente conhecidas, sobretudo em seres humanos. Está claro que durante seu desenvolvimento, há pontos de ramificação originando três subpopulações distintas de ILCs “auxiliares”, as quais atuam principalmente secretando diferentes tipos de citocinas, de modo similar às subpopulações de células T auxiliares CD4+, e há também uma ramificação à parte que origina as células natural killer (NK), que atuam como efetores citotóxicos em adição à secreção da citocina interferon-γ, de modo similar aos linfócitos T citotóxicos CD8+. Nesta seção, descreveremos as subpopulações de ILCs produtoras de citocina e, na próxima seção, serão descritas as células NK.
· Células natural killer
As células NK, muitas vezes consideradas as primeiras ILC conhecidas, são células citotóxicas que exercem papéis importantes nas respostas imunes inatas, principalmente contra vírus e bactérias intracelulares. 
A designação “natural killer” deriva do fato de sua principal função ser o killing de células infectadas, similarmente às células killer do sistema imune adaptativo, os linfócitos T citotóxicos (CTLs), além disso, estão sempre prontas para agir, uma vez desenvolvidas, na ausência de diferenciação adicional (portanto, natural). As células NK também secretam IFN-γ e às vezes são referidas como um tipo de ILC1. Diferente das ILCs produtoras de citocinas já discutidas, encontradas nos tecidos periféricos e raramente no sangue e órgãos linfoides, as células NK constituem 5-15% das células mononucleares presentes no sangue e no baço. São raras em outros órgãos linfoides, porém são mais abundantes em certos órgãos como o fígado e a placenta. As células NK no sangue aparecem como linfócitos grandes, contendo numerosos grânulos citoplasmáticos. As células NK não expressam os receptores antigênicos diversificados e clonalmente distribuídos típicos das células B e T. Em vez disso, usam receptores codificados por DNA de linhagem germinativa para distinguir entre células infectadas por patógeno e células sadias. Podem ser identificadas no sangue pela expressão de CD56 e ausência do marcador de célula T CD3. A maioria das células NK sanguíneas humanas também expressam CD16, que está envolvido no reconhecimento de células recobertas por anticorpos.
As funções efetoras das células NK são matar células infectadas e produzir IFN-γ, que ativa macrófagos a destruírem microrganismos fagocitados.
Uma das proteínas contidas nos grânulos da célula NK, chamada perforina, facilita a entrada de outras proteínas contidas nos grânulos, as chamadas granzimas, no citosol das células-alvo. As granzimas são enzimas proteolíticas que iniciam uma sequência de eventos de sinalização que causam a morte das células-alvo por apoptose. Matando as células infectadas por vírus e bactérias intracelulares, as células NK eliminam os reservatórios de infecção.
As células NK distinguem as células infectadas e estressadas das células sadias, e sua função é regulada pelo equilíbrio entre os sinais gerados a partir dos receptores de ativação e dos receptores de inibição.
MHC mostra que é célula sadia. 
A ação das células NK depende de um equilíbrio dos receptores ativadores e receptores inibidores.
· Mastócitos
Os mastócitos são células sentinelas presentes na pele, epitélio de mucosa e tecidos conectivos que rapidamente secretam citocinas pró-inflamatórias e mediadores lipídicos em resposta à infecção e outros estímulos. Os produtos dos mastócitos também conferem defesa contra helmintos e são responsáveis pelos sintomas das doenças alérgicas.
Contém grânulos repletos de histaminas. 
Possui receptores de alta afinidade para IgE.
· Sistema complemento
Opsonização de microrganismos (MO), recrutamento de fagócitos e destruição direta de MO.
· Pentraxinas
São proteínas de fase aguda: proteína C reativa (PCR), amilóide P sérico (SAP) e PTX3. Se ligam a diferentes bactérias e fungos. Em infecções podem aumentar em até 1000x. A produção é estimulada por IL-1 e IL-6.
5) Caracterizar a resposta inflamatória
 
O principalmeio usado pelo sistema imune inato para lidar com infecções e lesão tecidual é estimular a inflamação aguda, que consiste no acúmulo de leucócitos, proteínas plasmáticas e líquido derivado do sangue em um sítio de infecção ou lesão tecidual extravascular.
Os leucócitos e proteínas plasmáticas, essenciais para a defesa inata contra microrganismos, normalmente circulam no sangue e são recrutados para os sítios de infecção e lesão, onde desempenham as funções efetoras que matam microrganismos e iniciam o reparo do tecido danificado.
Tipicamente, o primeiro leucócito a ser recrutado do sangue para os sítios de inflamação é o neutrófilo, por ser o leucócito mais abundante no sangue e aquele que responde mais rápido aos sinais quimiotáticos. Os monócitos sanguíneos, que se transformam em macrófagos no tecido, tornam-se cada vez mais proeminentes com o passar do tempo e podem formar a população dominante em algumas reações. Entre as proteínas plasmáticas importantes que entram nos sítios inflamatórios, estão as proteínas do complemento, os anticorpos e os reagentes de fase aguda.
A distribuição de células e proteínas ao sítio inflamatório depende de alterações reversíveis que ocorrem nos vasos sanguíneos junto ao tecido infectado ou lesado. Essas alterações incluem fluxo sanguíneo aumentado para o tecido, decorrente de vasodilatação; aumento da aderência dos leucócitos circulantes ao revestimento endotelial das vênulas; e permeabilidade aumentada dos capilares e vênulas aos fluidos e proteínas plasmáticas. Todas essas alterações são induzidas por citocinas e pequenas moléculas mediadoras inicialmente derivadas de células sentinela residentes no tecido, como mastócitos, macrófagos, DCs e células endoteliais, em resposta à estimulação por PAMPs e DAMPs. À medida que o processo inflamatório se desenvolve, os mediadores podem ser derivados dos leucócitos recém-chegados e ativados, bem como de proteínas do complemento.
6) Caracterizar a resposta viral
A principal forma pela qual o sistema imune inato bloqueia as infecções virais é a indução da expressão de interferons do tipo I, cuja ação mais importante é inibir a replicação viral.
7)      Caracterizar os mecanismos limitantes da resposta inata
A magnitude e a duração das respostas imunes inatas são reguladas por vários mecanismos inibidores que limitam o potencial dano aos tecidos.
Embora a resposta inflamatória seja essencialmente importante para a proteção contra os microrganismos, ela tem o potencial de causar lesão tecidual e doença. Foram desenvolvidos vários mecanismos para frear inflamação, os quais entram em cena ao mesmo tempo ou pouco após a iniciação da inflamação. Adicionalmente, os estímulos para a iniciação de muitos desses mecanismos de controle incluem os mesmos PAMPs e DAMPs indutores de inflamação. 
A IL-10 é uma citocina que é produzida por macrófagos e DCs e que inibe sua ativação. A IL-10 inibe a produção de várias citocinas inflamatórias por macrófagos e DCs ativadas, incluindo IL-1, TNF e IL-12. Por ser produzida por macrófagos e DCs e também inibir as funções dessas células, a IL-10 é um excelente exemplo de regulador por feedback negativo.
A secreção de citocinas inflamatórias a partir de vários tipos celulares parece ser regulada por produtos de genes de autofagia.
Existem numerosas vias de sinalização reguladoras negativas que bloqueiam os sinais ativadores gerados pelos receptores de reconhecimento de padrão e citocinas inflamatórias.