Anticorpos/Imunoglobulinas

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Isabela V. Mion - UC5
ANTICORPOS / IMUNOGLOBULINAS
- Anticorpos secretados estão presentes no sangue e nas secreções das mucosas, onde eles agem para neutralizar e
eliminar microrganismos e toxinas (i.e., eles são moléculas efetoras da imunidade humoral). Anticorpos são
também chamados de imunoglobulinas (Ig), referindo-se a proteínas que conferem imunidade com características
da mobilidade eletroforética lenta das globulinas.
- Anticorpos secretados reconhecem antígenos microbianos e toxinas por meio de seus domínios variáveis da
mesma maneira que os receptores de antígenos ligados à membrana dos linfócitos B. As regiões constantes de
alguns anticorpos secretados têm a capacidade de se ligar a outras moléculas que participam da eliminação de
antígenos: essas moléculas incluem receptores de fagócitos e proteínas do sistema complemento.
- Os anticorpos impedem as infecções quando bloqueiam a capacidade de ligação dos microrganismos e de infectar
as células hospedeiras. Os anticorpos também se ligam às toxinas microbianas e as impedem de lesar as células
hospedeiras. Além disso, os anticorpos funcionam de modo a eliminar microrganismos, toxinas e células
infectadas do corpo.
- Embora os anticorpos sejam o único mecanismo de imunidade adquirida contra microrganismos extracelulares,
eles podem não ser capazes de atingir os microrganismos que vivem dentro das células.
- Os defeitos na produção de anticorpos estão associados ao aumento da suscetibilidade às infecções por diversas
bactérias, vírus e parasitas. A maioria das vacinas eficazes age estimulando a produção de anticorpos
ESTRUTURA DOS ANTICORPOS
- Uma molécula de anticorpo é composta de quatro cadeias polipeptídicas, incluindo duas cadeias pesadas (H)
idênticas e duas cadeias leves (L) idênticas, onde cada cadeia contém uma região variável e uma região constante.
As quatro cadeias estão dispostas de modo a formar uma molécula em forma de Y. Cada cadeia leve está ligada a
uma cadeia pesada, e as duas cadeias pesadas estão ligadas uma à outra por pontes dissulfeto. Uma cadeia leve é
composta por um domínio V e um C, e a cadeia pesada, por um domínio V e três ou quatro domínios C. Cada
domínio se dobra em uma forma tridimensional característica, denominada domínio de imunoglobulina. Um
domínio de Ig consiste em duas camadas de folhas b pregueadas e unidas por uma ponte dissulfeto. Os filamentos
adjacentes de cada folha b são conectados por circuitos protuberantes curtos; em moléculas de Ig, estes circuitos
compõem os três CDR responsáveis pelo reconhecimento do antígeno.
- O local de ligação ao antígeno de um anticorpo é composto das regiões V de ambas as cadeias pesadas e leves, e
o núcleo na estrutura do anticorpo contém dois locais idênticos de ligação ao antígeno. Cada região variável da
cadeia pesada (chamada de VH) ou da cadeia leve (chamada de VL) possui três regiões hipervariáveis, ou CDR.
Partes funcionalmente distintas de moléculas de anticorpos foram primeiramente identificadas com base em
fragmentos gerados por proteólise. O fragmento de um anticorpo que contém uma cadeia leve (apenas com
domínios V e C) ligada aos primeiros domínios V e C de uma cadeia pesada contém a porção do anticorpo
requerida para o reconhecimento antigênico, sendo denominada Fab (fragmento de ligação do antígeno). Os de
mais domínios C da cadeia pesada formam a região Fc (fragmento, cristalino); este fragmento tende a cristalizar
em solução. Em cada molécula de Ig há duas regiões de Fab idênticas onde o antígeno se liga e uma região Fc que
é responsável pela maioria das atividades biológicas e funções efetoras dos anticorpos.
- As porções Fc das moléculas das imunoglobulinas (Ig) contêm os locais de ligação para os fagócitos e proteínas do
complemento. A ligação dos anticorpos ao Fc e aos receptores do complemento com os anticorpos só ocorre
depois que diversas moléculas Ig identificam e se ligam a um microrganismo ou antígeno microbiano. Portanto,
até mesmo as funções do anticorpo dependentes de Fc requerem a identificação dos antígenos pelas regiões Fab.
Essa característica dos anticorpos garante que a ativação dos mecanismos efetores ocorra apenas quando houver
necessidade, ou seja, quando seus antígenos-alvo forem identificados.
- Entre as regiões Fab e Fc da maioria das moléculas de anticorpo há uma região flexível chamada de região de
junção. A região de junção permite que duas regiões Fab de ligação de antígenos de cada molécula de anticorpo
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movam-se independentemente, possibilitando a elas ligarem-se simultaneamente a epítopos antigênicos que
estão separados um do outro por distâncias variadas.
- A região C-terminal da cadeia pesada pode estar ancorada na membrana plasmática, como observado nos
receptores das células B, ou pode terminar em uma peça final que não possui uma âncora de membrana, de
modo que o anticorpo é produzido como uma proteína secretada. As cadeias leves não são ligadas às membranas
celulares.
- Cada tipo de cadeia leve pode formar um complexo com qualquer tipo de cadeia pesada em uma molécula de
anticorpo. Anticorpos que contêm diferentes cadeias pesadas pertencem a diferentes classes ou isótipos, e são
denominados de acordo com a cadeia pesada (i.e., IgM, IgD, IgG, IgE e IgA), independentemente da classe da
cadeia leve. Cada isótipo difere nas suas propriedades físicas e biológicas e nas suas funções efetoras.
- Os receptores de antígenos dos linfócitos B virgens, que são células maduras, mas que ainda não encontraram os
antígenos, são a IgM e a IgD ligadas à membrana. Após a estimulação por antígenos e linfócitos T auxiliares, o
clone de linfócito B antígeno-específico pode expandir-se e diferenciar-se em uma progênie que secreta
anticorpos. Algumas progênies das células B que expressam IgM e IgD podem secretar IgM, e outras progênies das
mesmas células B podem produzir antígenos de outras classes de cadeias pesadas. Essa mudança na produção do
isótipo da Ig é chamada de troca da classe (ou isótipo) da cadeia pesada. Embora as regiões C da cadeia pesada
possam ser trocadas durante a resposta imunológica humoral, cada clone de célula B mantém a especificidade,
porque as regiões V não são alteradas.
- Anticorpos são capazes de se ligar a uma ampla variedade de antígenos, incluindo macromoléculas e pequenas
moléculas químicas. A razão para isso é que o circuito CDR de ligação ao antígeno das moléculas do anticorpo
podem-se juntar para formar fendas capazes de acomodar pequenas moléculas ou para formar uma superfície
plana, que é capaz de acomodar muitas moléculas maiores, incluindo partes de proteínas. Anticorpos ligam-se aos
antígenos por ligações não covalentes e reversíveis.
- As partes dos antígenos que são reconhecidas pelos anticorpos são chamadas de epítopos, ou determinantes.
Diferentes epítopos de antígenos proteicos podem ser reconhecidos baseando-se na sequência de aminoácidos
alongados (epítopos lineares) ou na forma (epítopos conformacionais). Alguns desses epítopos estão escondidos
na molécula antigênica e são expostos como um resultado de uma alteração físico-química.
- A força com a qual uma superfície de ligação de antígeno se liga a um epítopo de um antígeno é chamada de
afinidade de interação
- O aumento na força de ligação do antígeno é chamado de maturação da afinidade.
- A força total de ligação é muito maior do que a afinidade de um único antígeno ligado a um anticorpo, e é
chamada de avidez de uma interação.
- Anticorpos produzidos contra um antígeno podem ligar outros antígenos estruturalmente similares. A ligação a
epítopos similares denomina-se reação cruzada.
- Existem cinco classes de anticorpos ou imunoglobulinas, que são descritas como imunoglobulina G (IgG), IgM, lgA,
IgD eIgE. Todas essas classes possuem a estrutura básica de quatro cadeias do anticorpo, mas diferem quanto às
suas cadeias pesadas. As diferenças são mais marcantes nas regiões Fc das classes das imunoglobulinas e resultam
na ativação de diferentes funções efetoras depois da ligação ao antígeno
- A IgG e a IgE geralmente são monoméricas, enquanto a IgM é um pentâmero. A IgA é encontrada
predominantemente como um monômero no soro e um dímero nas secreções seromucosas
- A principal classe de anticorpo presente no soro é IgG, e existem 4 subclasses: IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4, que
diferem na sua capacidade de estimular as funções efetoras
- Cada molécula de anticorpo IgG, IgD e IgE tem dois sítios de ligação de antígeno. A IgA secretada é um dímero, e
dessa forma possui quatro sítios de ligação ao antígeno, e a IgM secretada é um pentâmero, com 10 sítios de
ligação ao antígeno. Portanto, cada molécula de anticorpo pode ligar dois a 10 epítopos de um antígeno, ou
epítopos em dois ou mais antígenos próximos.
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- A IgG é um monômero e representa o principal anticorpo no soro e nos tecidos (exceto mucosas), onde inativa
patógenos diretamente e por sua interação com as moléculas ativadoras efetoras, tais como complemento e
receptores Fc. Transplacentária (imunidade fetal). Vírus
- A IgM é um pentâmero encontrado no soro e é extremamente eficiente na ativação do complemento. A forma
monomérica da IgM com uma sequência acoplada à membrana é o principal anticorpo receptor utilizado pelos
linfócitos B para reconhecer antígenos. Imunoglobulina de resposta aguda. Primeira a ser produzida pelo bebê
- Existem três formas solúveis de lgA. Os monômeros e pequenas quantidades de dímeros de IgA estão presentes
no soro, onde podem ajudar a ligar os patógenos às células efetoras por meio dos receptores Fc específicos para
IgA. A IgA secretória é formada por um dímero de IgA e uma proteína adicional conhecida como componente
secretor e é essencial à proteção das superfícies mucosas contra o ataque dos microrganismos. Os seres humanos
têm duas subclasses de IgA. A IgA2 é mais resistente ao ataque das proteases secretadas pelas bactérias do que a
IgA1. Passa pelo leite materno (1ª defesa)
- A IgE é um monômero geralmente encontrado em concentrações muito baixas no soro. Na verdade, a maior parte
da IgE provavelmente está ligada aos receptores Fc de IgE dos mastócitos. O acoplamento de um antígeno à IgE
estabelece ligações cruzadas entre os receptores Fc da IgE e desencadeia uma reação inflamatória aguda, que
pode colaborar com a defesa imune. Isso também pode causar sintomas alérgicos indesejáveis a determinados
antígenos (alergênios). Como também ocorre com a IgM, a IgE possui um par adicional de domínios constantes,
em vez da região de dobradiça.
- A IgD é um anticorpo encontrado principalmente na superfície das células B como receptor antigênico combinado
com IgM, onde provavelmente ajuda a controlar a ativação e a supressão dos linfócitos. A IgD é um monômero e
tem região de dobradiça longa
PROPRIEDADES DE ANTICORPOS QUE DETERMINAM A FUNÇÃO EFETORA
- Os anticorpos agem por todo o corpo e nos lúmens dos órgãos da mucosa. Os anticorpos são produzidos após a
estimulação dos linfócitos B pelos antígenos nos órgãos linfoides periféricos (linfonodos, baço e tecidos linfoides
mucosos) e nos locais teciduais da inflamação.
- Muitos dos linfócitos B estimulados por antígenos diferenciam-se em plasmócitos secretores de anticorpos, alguns
dos quais permanecem nos órgãos linfóides ou nos tecidos inflamados, enquanto outros migram e residem na
medula óssea.
- Os plasmócitos sintetizam e secretam anticorpos de diferentes isótipos (classes) de cadeia pesada. Esses
anticorpos secretados entram no sangue, de onde podem atingir qualquer local de infecção periférico e nas
secreções mucosas, onde previnem infecções pelos microrganismos que tentam penetrar pelo epitélio. Assim, os
anticorpos são capazes de realizar suas funções por todo o corpo.
- A produção de anticorpos se inicia durante a primeira semana após infecção ou vacinação. Os plasmócitos que
migram para a medula óssea continuam a produzir anticorpos por meses ou anos. Se o microrganismo tentar
infectar novamente o hospedeiro, os anticorpos secretados anteriormente fornecem proteção imediata. Alguns
dos linfócitos B estimulados por antígenos se diferenciam em células de memória, que não secretam anticorpos,
mas ficam esperando pelo antígeno. Em um segundo contato com o microrganismo, essas células de memória
rapidamente se diferenciam em células produtoras de anticorpos, fornecendo uma grande quantidade de
anticorpos para uma defesa mais eficaz contra a infecção. Um objetivo da vacinação é estimular o
desenvolvimento de plasmócitos de longa duração e células de memória.
- Os anticorpos utilizam suas regiões de ligação de antígenos (Fab) para ligar-se a e bloquear os efeitos nocivos dos
microrganismos e toxinas, e usam suas regiões Fc para ativar diversos mecanismos efetores que eliminam esses
microrganismos e toxinas.
- Os anticorpos bloqueiam estericamente a ineficácia dos microrganismos e os efeitos prejudiciais das toxinas
microbianas simplesmente por estarem ligados aos microrganismos e toxinas, utilizando apenas suas regiões Fab
para fazer isso. Outras funções dos anticorpos requerem a participação de diversos componentes da defesa do
hospedeiro, como os fagócitos e o sistema complemento.
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- A troca de isótipo (classe) de cadeia pesada e a maturação da afinidade aumentam as funções protetoras dos
anticorpos. A troca de isótipo e a maturação da afinidade são duas mudanças que ocorrem nos anticorpos
produzidos pelos linfócitos B estimulados por antígenos, especialmente durante respostas aos antígenos
proteicos. A troca de isótipo de cadeia pesada resulta na produção de anticorpos com regiões Fc distintas, capazes
de funções efetoras diferentes. Com a troca de diferentes classes de anticorpos em resposta a diversos
microrganismos, o sistema imune humoral é capaz de ativar mecanismos de excelência do hospedeiro para o seu
combate.
- A troca para o isótipo IgG prolonga a duração de um anticorpo no sangue e, portanto, aumenta a atividade
funcional do anticorpo. Um receptor de Fc neonatal (FcRn) é expresso na placenta, no endotélio e em alguns
outros tipos celulares. No endotélio, o FcRn tem uma participação especial na proteção dos anticorpos IgG do
catabolismo intracelular. O FcRn é encontrado nos endossomas das células endoteliais, onde se liga à IgG que foi
capturada pelas células. Uma vez ligada ao FcRn, a IgG é reciclada de volta à circulação, evitando assim a
degradação lisossomal. Esse mecanismo único de proteção de uma proteína sanguínea é a razão pela qual os
anticorpos IgG têm meias-vidas em torno de 3 semanas, muito maiores do que as meias-vidas de outros isótipos
de Ig e da maioria das outras proteínas plasmáticas
❖ NEUTRALIZAÇÃO DE MICRORGANISMOS E TOXINAS MICROBIANAS
- Os anticorpos são capazes de ligar, bloquear ou neutralizar a infectividade dos microrganismos e as interações das
toxinas microbianas com as células hospedeiras.
- A maioria dos microrganismos utiliza as moléculas de seu envelope ou das paredes celulares para se ligar e
penetrar nas células do hospedeiro. Os anticorpos podem ligar-se a essas moléculas da superfície microbiana,
impedindo assim a infecção microbiana no hospedeiro.
- Os microrganismos que conseguem entrar nas células do hospedeiro podem ser liberados dessas células
infectadas e afetar outras células vizinhas. Os anticorpos podem neutralizar os microrganismos durante sua
passagem de célula para célula, e dessa maneira limitam a disseminação da infecção.
- Quando um microrganismo infeccioso coloniza um hospedeiro, seus efeitos nocivos podem sercausados por
endotoxinas ou exotoxinas que com frequência se ligam aos receptores específicos nas células hospedeiras e,
desse modo, medeiam seus efeitos. Os anticorpos contra as toxinas impedem sua ligação com as toxinas nas
células do hospedeiro e bloqueiam seus efeitos
❖ OPSONIZAÇÃO E FAGOCITOSE
- Os anticorpos revestem microrganismos e promovem sua ingestão pelos fagócitos. O processo de revestimento
das partículas para uma subsequente fagocitose é chamado de opsonização, e as moléculas que revestem
microrganismos e aumentam sua fagocitose são chamadas de opsoninas.
- Quando diversas moléculas de anticorpos se ligam a um microrganismo, forma-se um conjunto de regiões Fc que
se projetam além da superfície microbiana. Se os anticorpos pertencem a certos isótipos (IgG1 e IgG3), suas
regiões Fc se ligam a um receptor de alta afinidade para as regiões Fc das cadeias pesadas g, chamadas de FcgRI
(CD64), que se expressam nos neutrófilos e macrófagos.
- Os neutrófilos ou os macrófagos ativados produzem grandes quantidades de intermediários reativos de oxigênio,
óxido nítrico e enzimas proteolíticas em seus lisossomas, e todos se associam para destruir o microrganismo
ingerido. A fagocitose mediada por anticorpos é o principal mecanismo de defesa contra as bactérias
encapsuladas, como os pneumococos.
❖ CITOTOXICIDADE CELULAR DEPENDENTE DE ANTICORPOS
- As células natural killer (NK) e outros leucócitos podem ligar-se às células revestidas por anticorpos e destruí-las.
- As células NK expressam um receptor de Fcg chamado FcgRIII (CD16), que é um dos diversos tipos de receptores
ativadores da célula NK. O FcgRIII liga-se aos arranjos de anticorpos IgG presos à superfície de uma célula, gerando
sinais que fazem com que a célula NK descarregue suas proteínas granulosas, que eliminam a célula opsonizada.
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- Esse processo é chamado de citotoxicidade mediada por células dependente de anticorpos (ADCC).
- As células infectadas com vírus envelopados normalmente expressam glicoproteínas virais em sua superfície, que
podem ser reconhecidas por determinados anticorpos, e isso pode facilitar a destruição mediada pela ADCC das
células infectadas.
- A ADCC também é um dos mecanismos pelos quais os anticorpos terapêuticos utilizados para tratar cânceres
eliminam as células tumorais.
❖ REAÇÕES MEDIADAS POR IMUNOGLOBULINA E EOSINÓFILOS/MASTÓCITOS
- Os anticorpos de imunoglobulina E ativam reações mediadas por mastócitos e eosinófilos, que proporcionam
defesa contra parasitas helmínticos e estão envolvidos em doenças alérgicas.
- A maioria dos helmintos é grande demais para ser fagocitada e apresenta integumentos que os tornam resistentes
a muitas das substâncias microbicidas produzidas por neutrófilos e macrófagos. A resposta imune humoral aos
helmintos é dominada pelos anticorpos IgE. O anticorpo IgE pode ligar-se aos vermes e promover a ligação de
eosinófilos via receptores de alta afinidade Fc para a IgE, chamados de FcεRI, que são expressos nos eosinófilos (e
mastócitos).
- A ativação do FcεRI, juntamente com a citocina interleucina-5 (IL-5) produzida pelas células TH2 que reagem
contra os helmintos, leva à ativação dos eosinófilos, que liberam seus conteúdos granulares, incluindo proteínas
que podem eliminar os vermes. Os anticorpos IgE também podem ativar mastócitos, que secretam citocinas,
incluindo quimiocinas, que atraem mais leucócitos que agem para destruir os helmintos.
- As células B respondem aos helmintos por meio da troca por IgE, que é útil contra os helmintos, mas as células B
respondem à maioria das bactérias e vírus por meio da troca por anticorpos IgG. Esses padrões de troca de isótipo
são determinados por citocinas produzidas pelas células T auxiliares estimuladas por diferentes tipos de
microrganismos.
❖ IMUNIDADE DA MUCOSA
- A imunoglobulina IgA é produzida nos tecidos linfoides mucosos e é ativamente transportada através dos
epitélios, ligando-se a e neutralizando os microrganismos que entram nos lúmens dos órgãos mucosos
- Devido à grande área de superfície dos intestinos, a IgA corresponde 60% a 70% dos cerca de 3 g de anticorpos
produzidos diariamente por um adulto saudável. A propensão das células B nos tecidos epiteliais mucosos para
produzir IgA é decorrente do fato de a principal citocina que induz a troca para este isótipo, ou seja, o fator
transformante de crescimento-b (TGF-b), ser produzida em altos níveis nos tecidos linfoides associados à mucosa,
e as células B produtoras de IgA são predispostas a armazenar de volta para os tecidos da mucosa.
- Também parte da IgA pode ser produzida por um subgrupo de células B, chamadas de células B-1, que também
têm a propensão de migrar para os tecidos mucosos; elas secretam IgA em resposta aos antígenos não proteicos
sem necessidade de células T auxiliares.
- As células B da mucosa intestinal estão localizadas na lâmina própria, sob a barreira epitelial, e a IgA é produzida
nesta região.
- Para ligar e neutralizar os patógenos microbianos no lúmen antes que eles invadam, a IgA deve ser transportada
pela barreira epitelial para o lúmen. O transporte pelo epitélio é realizado por um receptor Fc especial, chamado
de receptor poli-Ig, que se expressa na superfície basal das células epiteliais. Esse receptor se liga à IgA, realiza a
sua endocitose nas vesículas e a transporta para a superfície do lúmen. Neste local, o receptor sofre clivagem por
meio de uma protease e a IgA é liberada no lúmen, portando ainda a porção do receptor ligada ao poli-Ig (o
componente secretor).
- O componente secretor ligado protege o anticorpo da degradação pelas proteases no intestino. O anticorpo pode,
então, reconhecer os microrganismos no lúmen do órgão e bloquear as suas ligações e a sua entrada pelo epitélio