Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
As citocinas são um conjunto de moléculas extremamente importantes para a comunicação entre os diferentes componentes do sistema imune. Essas moléculas atuam como um hormônio de natureza proteica e geralmente têm um ação localizada e de curto tempo. Elas atuam em processos da imunidade inata e da imunidade adaptativa, estando presentes em todos os processos que envolvem alguma modificação no sistema imune. As citocinas são glicoproteínas, ou seja, proteínas adicionadas de carboidratos, o que confere a elas certa estabilidade. Essa glicosilação é feita no âmbito do complexo de Golgi nas moléculas que as secretam. Praticamente todas as células do organismo secretam citocinas, e não só as células leucocitárias. Os fibroblastos também as secretam e, inclusive algumas células que não são da imunidade como os enterócitos. Elas atuam numa forma de comunicação celular, sendo produzidas em grande quantidade quando ocorre contato entre as células, como na apresentação de antígenos e também no processo de ativação de linfócitos. Elas também podem ser classificadas em diferentes tipos: algumas se classificam como citocinas da imunidade inata, outras da imunidade adaptativa, algumas são especializadas no processo de hematopoese/hematocitopoiese, e algumas são especializadas na realização de processos quimiotáticos, que envolvem a movimentação e o endereçamento celular para determinados órgãos. Elas atuam sobre células alvo, e isso tem uma implicação muito importante, porque há a existência de receptores. Então, para que as citocinas atuem, obrigatoriamente deve ter na célula alvo a presença de receptores, que também são de natureza proteica e estão localizados na superfície extracelular da membrana plasmática das células alvo. Como dito anteriormente, elas participam de vários processos envolvidos no funcionamento do sistema imune. Algumas citocinas estão diretamente relacionadas com processos de fagocitose e inflamação, da imunidade inata, principalmente o fator de necrose tumoral (TNF) e a IL-1 (a IL-1 beta inclusive, está extremamente associada à processos inflamatórios intensos). Já na imunidade adaptativa, algumas citocinas como a IL-2 e a IL-4, estão diretamente envolvidas na ativação de linfócitos, e outras como a IL-5 na maturação de afinidade. Um exemplo de citocina que atua na hematocitopoiese é a própria IL-5 e a IL-7. Representação esquemática das citocinas atuando na imunidade inata. Quando um patógeno entra no organismo, a primeira célula a interagir com esse micro- organismo provavelmente vai ser uma célula da imunidade inata, geralmente um fagócito. Na superfície dos fagócitos existem receptores de padrões moleculares associados ao patógeno, então ocorre uma estimulação pelo PAMP nesses receptores, ocorre uma transdução de sinal, e esse sinal é transferido para o interior da célula, geralmente ativando fatores de transcrição, que levam à codificação de RNAm que codifica para as citocinas. As primeiras citocinas produzidas a partir desses estímulos, geralmente são do grupo geral de citocinas, como a IL-1 beta, TNF, e algumas quimiocinas, principalmente a IL-8. As citocinas vão promover respostas biológicas no endotélio que irriga o sítio de infecção, em outras células da imunidade inata (como os macrófagos que estão residindo no sítio de infecção), e também vão estimular as células dendríticas que vão fazer a transição entre a imunidade inata e a imunidade adaptativa (lembrando que a célula dendrítica migra do sítio de infecção para os órgãos linfoides secundários que drenam a linfa daquele sítio de infecção). No endotélio, vai ocorrer uma contração celular e uma secreção de citocinas do próprio endotélio, sendo uma delas a IL-8, que também é classificada como uma quimiocina. Na ativação celular dos macrófagos eles passam a expressar um maior número de moléculas de MHC. E as células dendríticas vão se tornar ativadas, migrando para um órgão linfoide secundário. As quimiocinas vão atuar sobre os fagócitos, e geralmente vão promover a migração celular para o sítio de infecção, onde está ocorrendo a produção inicial de citocinas. As citocinas atuam de forma combinada, e algumas inclusive atuam simultaneamente na imunidade inata com citocinas que atuam na hematopoese. Isso é importante porque durante a imunidade inata geralmente é gerado um processo inflamatório que é dependente do aporte de leucócitos para o sítio de infecção, e uma forma de garantir esse aporte é fazendo com que a medula óssea produza uma maior quantidade de células leucocitárias. Os fenótipos de linfócitos T auxiliares são definidos com base no conjunto de citocinas produzidas por essas células. Se a ativação dos linfócitos T auxiliares desencadear um processo voltado mais para a fagocitose e para a inflamação, geralmente o fenótipo dele vai ser o Th1, caracterizado por uma grande produção de IL-1, interferon gamma, IL-12, e ele é muito bom para ativar macrófago. Caso a ativação do sistema imune seja mais focada na neutralização de patógenos e de toxinas no meio extracelular, há a necessidade de uma participação muito grande de anticorpos e de uma ativação intensa de linfócitos B, e nesse caso o fenótipo do linfócito T auxiliar vai ser o Th2, produtora de IL-4. O fenótipo Th17 causa um processo inflamatório muito intenso, com uma concentração muito grande de citocinas inflamatórias, algumas compartilhadas com o Th1, principalmente a IL-1 beta. Esse fenótipo está envolvido na tempestade de citocinas, associada a quadros graves na covid-19. PROPRIEDADES As citocinas são moléculas de comunicação celular tão potentes que elas não podem ter sua ação prolongada durante muito tempo no organismo, e quando isso acontece, ocorrem quadros de doenças. A tempestade de citocinas, no caso da covid-19, acaba levando o organismo a um colapso. Esse vírus, além de provocar uma lesão direta sobre o tecido respiratório, acaba levando também a uma alteração patológica do sistema imune mediada por essa tempestade. Numa situação normal de ativação do sistema imune, as citocinas são secretadas de forma breve e limitada. Embora elas sejam glicoproteínas e tenham uma certa resistência no meio extracelular, elas têm um tempo de meia-vida curto quando comparadas com outras biomoléculas, permanecendo apenas por algumas horas no meio extracelular. Algumas citocinas inclusive só são detectadas uma hora após a infecção, e depois desse período não são mais detectáveis. Elas têm uma ação pleiotrópica, ou seja, muitas vezes elas não são direcionadas para apenas um tipo de célula alvo. Uma mesma citocina pode atuar sobre diferentes tipos de células e órgãos dentro do organismo. O fator de necrose tumoral, por exemplo, pode atuar sobre os hepatócitos, sobre as células do hipotálamo, e também sobre os macrófagos. As ações das citocinas estão interconectadas, então elas podem influenciar a ação umas das outras através de três mecanismos básicos: a redundância, o sinergismo e o antagonismo. Na redundância, elas têm exatamente a mesma função e atuam sobre as mesmas células alvo, então se uma não funcionar, a outra vai atuar. Um exemplo é o fator de necrose tumoral e a IL-1 beta (as duas têm ação pleiotrópica). Na sinergia, a ação é complementar. Um exemplo é a citocina IL-2, que ativa as células do sistema imune e ao mesmo tempo a IL-7, que aumenta a taxa de maturação nos órgãos linfoides primários. Maria Tereza da Silva Storani Nota Tempestade de citocinas na BVD - bovinos. Diarreia bovina virus. Já no antagonismo as citocinas se opõe umas às outras. Um exemplo é o interferon gamma, que promove a inflamação, e a IL- 10, que inibe o processo inflamatório. Ação biológica da citocina de uma maneira geral. Ocorre um estímulo, como por exemplo o contato de células da imunidade inata com padrões moleculares associados ao patógeno, e ocorre a ativaçãoda transcrição dos genes de citocina. Os genes vão ser transcritos, vão ser produzidos RNAm que serão traduzidos, e isso vai gerar a produção das citocinas no âmbito do aparato de produção de proteínas da célula, que vão ser secretadas para o meio extracelular. OBS.: As citocinas PRECISAM estar sempre no meio extracelular para atuarem. As citocinas só vão gerar efeito biológico se suas moléculas se ligarem à receptores que estão presentes na superfície das células alvo. Uma vez que esses receptores sejam ligados às citocinas, vai ocorrer um fenômeno de transdução de sinal. O receptor é modificado de alguma forma pela ligação e leva a ativação de um segundo sinal dentro da célula. Esse segundo ou segundos sinais vão levar à transcrição de outros genes, que podem ser inclusive genes que codificam outras citocinas ou que dão uma resposta biológica, como nas células fagocitárias onde a expressão de enzimas capazes de produzir radicais livres é aumentada, intensificando o processo de fagocitose. O resultado, do ponto de vista do organismo, é que a ação da citocinas obrigatoriamente tem que levar a efeitos biológicos. Pleiotropismo. O exemplo de célula produtora de citocina na imagem anterior é um linfócito T auxiliar ativado. Esse linfócito está produzindo uma citocina que é a IL-4. Nesse exemplo, a IL-4 pode atuar sobre linfócitos B, timócitos ou mastócitos, ou seja, três células alvo distintas. Nas células B, ela vai levar à ativação, proliferação e diferenciação. Nas células precursoras do timo e nos mastócitos, ela vai levar à proliferação. Redundância - quando citocinas diferentes têm a mesma função. Nesse caso, tanto a IL-2 quanto a IL-4 e a IL-5 vão levar à proliferação dos linfócitos B. Sinergismo e antagonismo. No sinergismo, a ação de uma citocina complementa a ação de outra. No exemplo anterior, estão as citocinas IL-4 e IL-5. Para que ocorra a produção de IgE, é necessário que ocorra uma alteração genômica nos linfócitos B, que só ocorre se eles forem ativados. Então a IL-4 ativa os linfócitos B e a IL-5 complementa isso gerando uma resposta biológica nessa célula ativada, para fazer com que ela troque a classe de imunoglobulina, de IgM para IgE. No antagonismo, uma citocina age contra a ação da outra. Se a IL-4 tende a promover uma ativação e troca de classe de IgE, a ação do interferon gamma vai bloquear essa troca de classe. As citocinas podem atuar no meio extracelular de três formas: autócrina, parácrina e endócrina. Na ação autócrina, a citocina é produzida e secretada para o meio extracelular, e a própria célula que a secreta também é a célula alvo, pois possui os receptores para ela. Quando a célula alvo está intimamente próxima da célula secretora, quase que em contato, dizemos que a ação dessa citocina é parácrina. Um exemplo muito comum é na apresentação de antígenos que ocorre nos órgãos linfoides secundários: células dendríticas ativadas secretam citocinas e estimulam linfócitos T virgens. A ação endócrina vai ser particularmente importante para o fator de necrose tumoral e para a IL-1 beta, mas também para a IL-6. Embora as citocinas sejam secretadas de forma breve e limitada, quando ocorre uma estimulação intensa das células produtoras de citocinas elas são capazes de produzir grandes quantidades desses hormônios proteicos, que vão para a circulação sanguínea, e a partir daí chegam em células alvos distantes. Tipos de ação/secreção de citocinas. Conjunto de ações de diferentes citocinas. Algumas citocinas e suas ações com base na imagem anterior: O macrófago ativado produziu fator de necrose tumoral e IL-1, que estão atuando sobre fibroblastos, aumentando a capacidade de síntese de colágeno. Ao mesmo tempo estão atuando sobre células endoteliais, que também produzem citocinas. Além disso, o macrófago também está estimulando células tronco na medula óssea. Ele também estimula a migração de outras células leucocitárias. O próprio linfócito T também pode estimular células tronco e precursores de outras células, como de mastócitos. Ao mesmo tempo, ele também vai estar estimulando linfócitos B em repouso no próprio órgão linfoide secundário, que podem ser ativados e se diferenciarem em plasmócitos. Cascata de indução. A cascata de indução é quando a ação de uma citocina leva à produção de uma outra citocina. Exemplo: um linfócito T efetor, no sítio de infecção, secreta interferon gamma e estimula macrófagos, que vão produzir uma maior quantidade de IL-12., que vai acabar induzindo a produção de mais citocinas como o interferon gamma, além do fator de necrose tumoral (TNF) e a IL-2 por outras células que estão sendo estimuladas pelo linfócito T que foi retroalimentado pela IL-12. As citocinas, portanto, têm ação local, mas em algumas circunstâncias podem ter ação sistêmica, e elas atuam a partir da ligação a receptores de membrana, então as células alvo precisam expressar receptores. Elas vão gerar alterações nas células alvo em relação à expressão gênica. Esse processo não ocorre de forma infinita, as próprias células do sistema imune têm mecanismos para controlar a expressão dos genes dessas citocinas, uma vez que o risco de ativação intensa pode ser maléfico para a integridade do organismo. RECEPTORES A ação das citocinas nas diferentes células alvo é dependente da expressão dos receptores, então o efeito biológico esperado vai depender de como esses receptores se apresentam na superfície das células. A localização desses receptores é sempre na membrana das células alvo, voltados para o meio extracelular. Entretanto, eles estão acoplados a enzimas e proteínas no citosol, o que vai permitir o fenômeno de transdução de sinal. A estrutura deles envolve sempre dois sítios de ligação: um para a citocina no meio extracelular e outro para proteínas adaptoras envolvidas na transdução de sinal dentro do citosol. A função final dentro da estrutura da célula dos receptores de citocinas é a ativação de fatores de transcrição. O que normalmente é ativado quando as citocinas se ligam aos receptores é o NF-κ (fator nuclear kappa beta), e a partir daí se espera o efeito biológico, que é a ação final da citocina. Citocina ligada a um receptor. Na imagem anterior, a citocina IL-2 está ligada a seu receptor na porção extracelular. Geralmente, a ligação à citocina acaba desencadeando uma polimerização, uma aproximação entre subunidades dos receptores, que vão levar a uma transdução de sinal. Nesse caso, o receptor para essa citocina possui a porção CD122 e a porção CD132 que fazem essa transdução. Existem diferentes tipos de receptores de citocinas, que podem ser agrupados em cinco grandes grupos: ➢Receptores de citocinas do tipo classe I: Estão intimamente associados a um tipo de proteínas transdutoras de sinal denominadas de JAK-STAT. ➢Receptores de citocinas do tipo classe II: Normalmente funcionam como poros e acabam desencadeando alterações em proteínas como calcineria, calcinerina no interior da célula. ➢Receptores de citocinas da superfamília das Igs: Os mais conhecidos são os receptores do tipo IL-1. ➢Família de receptores de TNF (fator de necrose tumoral): Esses receptores se apresentam na superfície da célula alvo como trímeros, e envolvem uma transdução de sinal com a participação de proteassomas, e levam em última instância a ativação do fator de transcrição NF-κ. ➢Família de receptores de quimiocinas: Geralmente associados à proteína G, é uma proteína de 7 alfa hélice na estrutura da membrana (transmembrana), associados principalmente à função quimiotática. Representação esquemática estrutural de cada um dos tipos de receptores de citocinas. Nos receptores de citocinas do tipo I, há a associação da proteína JAK-STAT na porção citoplasmática, fundamental para que ocorra a transdução de sinal. Na porçãoextracelular é representada uma sequência de resíduos de aminoácidos, como o triptofano (W) e a metionina (S), entremeados por qualquer tipo de resíduo de aminoácido presente nos seres vivos (X). Seus ligantes incluem as seguintes citocinas: IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-9, IL-11, IL-12, IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, GM-CSF, e G-CSF. Há uma grande sequência de repetições de resíduos de aminoácidos na porção extracelular dessas cadeias de receptores, e isso se repete para os receptores de classe II. Os ligantes dos receptores da classe II incluem: IFN-alfa/beta, interferon gamma, IL-10 e IL-22. Os receptores de TNF estão associados a uma sequência de tirosina na sua porção citoplasmática, que é o ponto de acoplagem para a transdução de sinal. Eles geralmente se associam em trímeros na superfície da membrana, e um dos efeitos deles é a produção de outras citocinas como a IL-1. Seus ligantes incluem: TNF-alfa/beta, LT, CD40, FasL, BAFF, April, Ox40, GITR e fator de crescimento neural. A família de receptores do tipo IL-1, ou receptores da superfamília de Igs, se ligam à IL-1, IL-18 e IL-33. São proteínas associadas a processos inflamatórios intensos. Os receptores de citocinas associados à proteína G levam ao fenômeno de alteração da membrana, produzindo intermediários de transdução de derivados de lipídeos como o diacilglicerol e também ao aumento de cálcio no interior da célula que está sendo ativada. Ligantes: quimiocinas. Detalhes do receptor classe I. Destaca-se para esses receptores as citocinas IL-2 e IL-4. As citocinas que atuam no início da imunidade adaptativa utilizam muito esse tipo de receptores. Grupo de citocinas que se ligam aos receptores de classe I. OBS.: Esse tipo de receptor não é exclusivo só de citocinas, sendo importante também no ataque. O hormônio do crescimento e a prolactina usam esse mesmo tipo de receptor. Esse tipo de receptor usa uma via de transdução de sinal que usa as chamadas proteínas JAK-STAT. JAK é uma abreviação da enzima Janus cinases, e ela tem uma assimetria, um antiparalelismo, formada por duas cadeias polipeptídicas, como se fosse uma imagem invertida uma da outra, lembrando a figura mitológica do deus Janus. Ela se acopla a outras proteínas transdutoras quando ela está dimerizada (às STATs). As STATs são fatores de transcrição denominados de transdutores de sinal e ativadores de transcrição. Na figura a seguir está sendo representada a ação das proteínas JAK-STAT: Quando a citocina se liga ao receptor, as proteínas JAK se aproximam, e elas são capazes de fosforilar outras proteínas, no caso, as proteínas STATs. Quando as STATs estão fosforiladas, elas também se dimerizam e formam sua estrutura ativa. Uma vez ativada, a STAT vai para o núcleo e funciona como um fator de transcrição se ligando a determinadas sequências do DNA de genes que são codificados no núcleo da célula alvo. Os receptores de citocinas de classe II são muito utilizados pelos interferons, IFN- alfa/beta/gamma, que geralmente são produzidos por células quando são infectadas por vírus. A IL-10 também se liga a esse tipo de receptor. Eles têm resíduos repetitivos de cisteínas em sua porção extracelular. Receptores de citocinas de classe II. O receptor de IL-1 está presente na forma monomérica na superfície das células alvo, entretanto, quando ocorre a ligação com a IL-1 em apenas um monômero, ele tende a permitir a dimerização, ou seja, vai se ligar a outro receptor de IL-1 formando um dímero ativo, como representado na porção superior da figura a seguir: Quando esse dímero é formado, ocorre a aproximação das subunidades intracelulares do receptor, e isso permite a ativação de uma proteína chamada MyD88. É formado um complexo de proteínas transdutoras de sinal, que vai permitir a ativação de outros fatores de transcrição, como o I-quinase e a família das proteínas MAP-quinase. Esses dois grupos de proteínas vão levar à ativação de um outro fator de transcrição, o NF-κ, que vai atuar diretamente no núcleo permitindo a expressão de alguns genes, inclusive da própria IL-1 (aumenta-se a quantidade de IL-1 formada). Receptores da superfamília de Igs. A citocina mais conhecida desse grupo é a IL-1, mas a IL-18 e a IL-33 também se ligam a esses receptores, estando associados a processos inflamatórios extremamente intensos. Os receptores de TNF se apresentam como estruturas repetitivas, com quatro domínios muito ricos em subunidades de cisteína, sendo seus ligantes o TNF-alfa/beta e a proteína CD40, além do fator de crescimento neural (NGF) e da proteína do tipo FAS. Quando o TNF se liga ao seu receptor, que deve estar na forma trimérica, há uma ativação da porção citoplasmática associada ao receptor que tem resíduos de ativação de tirosina (TRAF), que vão desencadear a ativação de proteínas citoplasmáticas, que em última instância também vão levar à ativação do intermediário de fator de transcrição I. Este, por sua vez, é fosforilado e recebem a adição de pequenas moléculas chamadas de ubiquitinas. Nessa condição, ele acaba sendo clivado por uma estrutura enzimática chamada de proteassoma, e quando isso ocorre, há a liberação do NF-κ ativo, que vai até o núcleo e se liga a uma sequência de DNA próxima ao gene e permite a expressão dos genes, a sua transcrição, produção de RNAm (geralmente são expressões de outras citocinas – os genes ativados são genes de outras citocinas). O processo não é dependente somente da ligação do TNF, podendo ser amplificado por ação das chamadas moléculas de receptores de padrão molecular, como os TLR (toll like receptors). O TLR reconhece, por exemplo, a estrutura do LPS (lipopolissacarídio) presente na superfície de bactérias gram-negativas. Uma outra forma de ativar os mesmos intermediários do fator de necrose tumoral é através da interação entre linfócitos T e células apresentadoras de antígeno. Independente da via, o resultado final é a expressão do NF-κ e a expressão de genes de outras citocinas no interior da célula alvo. Os receptores de citocinas associados à proteína G estão associados a um tipo particular de citocina, as quimiocinas, envolvidas na migração de células, sendo a mais famosa a IL-8. A partir do momento em que ocorre a ligação à proteína G, há a fosforilação de intermediários metabólicos através do ATP no interior da célula alvo, ativando uma via de modificação de lipídios de membrana que vai resultar no aumento do cálcio citoplasmático, levando também à modificação do metabolismo celular e expressão de alguns genes na célula alvo ativada. O receptor de quimiocina se ligando a IL-8, por exemplo, ativa a proteína G, levando à fosforilação de intermediários com o uso de ATP principalmente. Forma-se um intermediário metabólico derivado de lipídeo chamado trifosfato de inositol (IP3), que vai até o retículo endoplasmático e libera uma quantidade considerável de cálcio, e esse aumento na quantidade de cálcio no interior da célula funciona como uma sinalização de que o metabolismo celular deve ser ativado. Nesse processo é formado também um outro intermediário que é o diacilglicerol, que tem o mesmo efeito de aumentar o metabolismo celular. Várias enzimas aumentam sua taxa de catálise a partir da maior disponibilidade de cálcio. IMUNIDADE INATA Antes, as citocinas eram divididas em quatro grupos: as que atuavam na imunidade inata, as que atuavam na imunidade adaptativa, as quimiocinas, e as citocinas que atuavam na hematopoese. Como protótipo das citocinas que atuam de uma maneira mais intensa na imunidade inata, mas que também vão atuar na imunidade adaptativa, temos: ▪ TNF ▪ IL-1 ▪ Quimiocinas ▪ IL-12 ▪ Interferons tipo I ▪ IL-10 O fator de necrose tumoral é um mediador da inflamação aguda, particularmente nos processos infecciosos provocados por bactérias do tipo gram-negativas.Isso acontece porque o LPS presente na membrana externa dessas bactérias é capaz de estimular de uma maneira muito intensa os macrófagos, particularmente os macrófagos hepáticos (células de Kupffer), a produzirem uma grande quantidade de TNF, que também são produzidos por fagócitos mononucleares ativados. O efeito biológico do TNF tem uma via comum que é a expressão do fator de transcrição NF-κ. A produção do NF-κ é mediada por uma cascata de transdução de sinal que é desencadeada pela porção citosólica do receptor de TNF. Ativação do TNF em resposta à presença de LPS. O TNF vai desencadear uma resposta inflamatória, principalmente com a produção de radicais livres como o óxido nitroso, o fator de agregação plaquetária, oxigênio, leucotrienos, cininas e também proteínas da cascata de coagulação. Existe uma proteína ligadora de LPS na superfície do macrófago: o LPS se acopla com uma molécula chamada CD14 e também com o TLR4, o que vai desencadear a ativação de proteínas intermediárias que vão levar à expressão e à produção do TNF. Nesse processo há a participação do próprio NF-κ e também do NFAT, que ativam a produção do TNF no macrófago. O TNF produzido vai então atuar sobre outras células e vai desencadear a produção de IL-1*, IFN-alfa/beta, IL-6* e IL-8. *Características de processos inflamatórios agudos. A intensidade desses processos vai ser determinada pela quantidade de LPS que estimulou a produção de TNF. Quanto mais LPS, mais TNF, e mais produção de citocinas inflamatórias. As ações biológicas do TNF incluem: Estimula o recrutamento de neutrófilos: através da produção da IL-8, que vai desencadear um processo de alteração no endotélio da parede dos vasos que irrigam o sítio de infecção. Estimula a atividade microbicida dos neutrófilos: a ação dos neutrófilos está associada à ocorrência de pus. Estimula a secreção de outras citocinas: como a IL-1 e a IL-6. Leva a ativação de NF - kappa beta: nas células que são alvo da sua ação. (Que também ativam a produção do próprio TNF). O que acontece no organismo em função da quantidade de TNF. Baixas quantidades de TNF no organismo (menor do que 10-9 molar (M) de concentração plasmática), levam a uma inflamação local, com ativação e migração de leucócitos, particularmente neutrófilos. A alteração é mediada principalmente pela ação das células endoteliais dos vasos sanguíneos que irrigam o local inflamado (aumenta a expressão de moléculas de adesão no endotélio, assim como a expressão de IL-1 e de outras quimiocinas. Se houver uma concentração plasmática maior ou igual à 10-7 M, dizemos que é um choque séptico. O TNF pode afetar diretamente a taxa e a força de contração cardíacas, diminuindo a pós-carga do coração e fazendo com que menos sangue seja bombeado. Ele também diminui a contração dos vasos sanguíneos (diminui a resistência), favorecendo a formação de trombos. No fígado, ele vai favorecer o processo de gliconeogênese, favorecendo também a diminuição de reservas de carboidratos, e por isso promove também a glicogenólise (quebra do glicogênio no fígado). Em concentrações moderadas, entre os dois extremos, tem-se efeitos sistêmicos intermediários. No cérebro, mais especificamente no hipotálamo, ele vai atuar sobre a termorregulação, provocando um processo de hipertermia. Ele também vai promover a produção de proteínas de fase aguda (proteína C reativa, fibrinogênio, amiloide), não de uma maneira direta, mas devido à produção da IL-6. Já na medula óssea, ele vai estimular a produção de leucócitos a partir das células tronco. O efeito sistêmico do TNF, portanto, possui como alvos o hipotálamo, os hepatócitos e o endotélio. No hipotálamo, a hipertermia desencadeada pelo fator de necrose tumoral vai ser importante porque as enzimas que atuam nos fagócitos no processo inflamatório promovido pelo TNF, trabalham melhor em um temperatura de 2 a 3 graus acima da temperatura corporal normal. Os hepatócitos vão alterar o seu metabolismo para aumentar a disponibilidade de glicose no sangue, principalmente através da glicogenólise, mas também vai ocorrer indiretamente a produção de IL-6, e estimulação de produção de proteínas de fase aguda. O endotélio altera a expressão de moléculas de adesão e também vai produzir IL-8. Os efeitos mais graves quando a concentração molar do TNF for superior à 10-7 são: caquexia, hipotensão, trombose e hipoglicemia, que resultam na morte do indivíduo. Uma outra proteína que atua na imunidade inata, com efeito redundante ao TNF, é a interleucina-1. Ela também é produzida por fagócitos mononucleares (macrófagos) e também vai ativar o fator de transcrição NF-κ. Sua produção não é exclusiva dos macrófagos, outras células, principalmente de tecidos inflamados, também a produzem. Existem duas formas: a IL-1 alfa e a IL-1 beta. A IL-1 alfa ou pró-IL-1, possui uma menor potência de ação. Já a IL- beta é uma citocina inflamatória muito potente, inclusive, em doenças autoimunes e em quadros graves de covid-19, ela tem um papel fundamental em promover o processo inflamatório localizado no pulmão. Além de ativar o NF-κ, ela também ativa um outro fator de transcrição que é o AP-1. A IL-1 também vai potencializar a inflamação, porque ela estimula a produção de IL-6. Ação local da IL-1: ▪ Expressão de moléculas na superfície do endotélio, principalmente para promover a adesão com as moléculas de aderência dos leucócitos (integrinas). Ação sistêmica da IL-1: ▪ Febre, síntese de proteína de fase aguda (principalmente a proteína C reativa), estímulo de produção de IL-6 (melhor do que o TNF), e estímulo de produção de plaquetas e neutrófilos na medula óssea. Existe uma estrutura associada à ação da IL-1 que é o inflamossomo. O inflamossomo é um complexo enzimático que é estimulado pelo TNF, mas também pela presença direta de patógenos, inclusive de alguns vírus como a covid-19. Ele é montado no interior do citoplasma da célula leucocitária e faz a conversão da IL-1 alfa em IL-1 beta, amplificando assim a inflamação. O aparecimento do inflamossomo está associado com o fenótipo Th17 de linfócito T auxiliar, e é necessário a participação de outras citocinas como a IL-18 nessa mudança de perfil inflamatório com a presença da IL-1 beta. Formação do inflamossomo. O inflamossomo pode ser formado pela ação direta de um padrão molecular associado ao patógeno, que vai estimular a montagem dele a partir de receptores do tipo NLRP3 (receptor do tipo NOD que reconhece padrões bacterianos e virais), que se ligam a proteínas adaptadoras e à enzima caspase. Quando o complexo é formado no interior do citosol, formando o chamado inflamossomo NLRP3, e há a produção simultânea de IL-1 alfa ou também pró-IL-1 beta, a caspase atua sobre a pró-IL-1 beta e a cliva em IL-1 beta, que é liberada para o meio extracelular e a inflamação aguda se instala. Outra proteína da imunidade inata extremamente associada a processos inflamatórios é a IL-6. Ela induz proteínas de fase aguda da inflamação, sendo um dos marcadores nos casos graves de covid-19. Ela também estimula na medula óssea a produção de uma grande quantidade de neutrófilos, o que vai caracterizar nas primeiras 24 horas um quadro de inflamação aguda do ponto de vista do leucograma. A IL-6 também vai promover a diferenciação de linfócitos Th em Th17. Um outro tipo de interleucina é a IL-12. Ela pode ser produzida antes mesmo do TNF, mas na medida em que a imunidade caminha em resposta a uma infecção, a quantidade de IL-12 pode ser novamente aumentada no sangue. Ela vai estimular a produção de interferon gamma, tendo um papel muito importante nas infecções intracelulares promovidas por vírus, porque os interferons são citocinas que não apenas combatem os vírus, mas também controlam a reprodução deles no interior da célula, impedindo que novascélulas sejam infectadas e também facilitando a apoptose daquelas que já foram infectadas. A IL-12 é produzida por células dendríticas e macrófagos ativados, e também por células NK, sobre as quais ela também atua. As células NK são muito boas em induzir a apoptose das células infectadas por vírus já nos primeiros momentos após a infecção. O receptor pra IL-12 é do tipo 1 via JAK- STAT, e ela está envolvida na diferenciação de linfócitos T CD4+ auxiliares em células Th1, que também tem um perfil inflamatório. Ela também acentua a citotoxicidade de células NK e de linfócitos T citotóxicos, isso porque ela facilita o processo de apoptose por ação citotóxica principalmente pelo aumento de expressão de MHC de classe I nas células infectadas. Esquema de produção e ação da IL-12. Micro-organismos que provocam infecção celular acabam levando os macrófagos, células dendríticas e células NK a produzirem IL-12, que vai atuar sobre células NK e principalmente sobre linfócitos T citotóxicos. Tanto as células NK quanto as células T CD8+ vão produzir substâncias que levam a célula alvo à morte celular programada. A IL-12 também vai estimular essas células a produzirem interferon, que deixam as células vizinhas à célula infectada refratárias à infecção por vírus. Macrófagos, células dendríticas, monócitos e neutrófilos são capazes de produzir IL-12. Células NK também produzem em menor quantidade. Uma vez que essas células no início da infecção viral produzem IL-12, ela vai estimular tanto linfócitos T auxil iares e citotóxicos quanto células NK a produzirem mais interferon e também a serem ativadas. A IL-12 também polariza os linfócitos T auxiliares com um padrão de resposta do tipo fenótipo Th1, e aumentam a citotoxicidade dos linfócitos T citotóxicos. Os interferons são citocinas que vão interferir tanto no processo de infecção de novas células como vão controlar a replicação viral no interior das células infectadas. Eles também aumentam a expressão de MHC de classe I, que são moléculas de apresentação de antígenos, o que vai facilitar o contato principalmente com os linfócitos T citotóxicos que vão levar à morte da célula infectada. Ação dos interferons. Os interferons são produzidos principalmente pelas células infectadas, que são, na maioria das vezes, os macrófagos, os neutrófilos e as células dendríticas. O IFN produzido pela célula infectada estimula a célula vizinha a produzir receptor para interferon, e quando o IFN secretado pela célula infectada se liga a esse receptor na célula vizinha, começam a ocorrer ativações e alterações no metabolismo da célula não infectada que vão resultar nos seguintes efeitos biológicos: inibição da síntese de proteínas virais, degradação do RNA viral, e inibição da expressão do gene viral e montagem do vírion. Esses três efeitos são feitos a partir de transduções de sinal promovidas pelos receptores de IFN na célula vizinha. Tem-se ativações de regiões de DNA dupla fita no interior do genoma da célula hospedeira e fosforilação do fator de iniciação de transcrição, que nesse caso é o EIF2. Também ocorre a ativação de uma RNAase por ação direta do IFN e também um aumento da concentração de enzimas do tipo GTPases, que tem por efeito dificultar o processo de montagem do vírion. Quando a célula está pronta para responder dessa forma, dizemos que ela está num estado antiviral. Uma outra citocina importante da imunidade inata é a IL-10, mas ela tem um efeito antagônico no processo inflamatório, estimulado principalmente pela IL-12. A IL-10 inibe a produção de IL-12 e diminui a quantidade de moléculas coestimuladoras na superfície das células, além de inibir também a expressão de moléculas de MHC de classe II em macrófagos e células dendríticas. O efeito dessa citocina é evitar que a resposta imune promovida pela ativação celular decorrente da ação das citocinas seja muito grande e acabe levando a um quadro inflamatório descontrolado. A cinética é o ápice de ação das citocinas em cada momento. Em um gráfico onde o tempo 0 (zero) representa o início da infecção, com a presença de LPS, por exemplo, estimulando os macrófagos a produzirem as citocinas, o fator de necrose tumoral seria o primeiro a aparecer em questões de horas. Logo em seguida, em torno de 2 horas, apareceria concentrações de IL-1. Por último, aparecia a IL-12, embora ela possa ser produzida no início, ela aparece em grandes quantidades por volta de 3 horas após a infecção. Cinética das citocinas envolvidas na imunidade inata. IMUNIDADE ADAPTATIVA Exemplos de citocinas que atuam de uma maneira mais intensa na imunidade adaptativa: IL-2, associada principalmente à ativação de linfócitos T auxiliares, IL-4, relacionada principalmente à ativação de linfócitos e também à troca de classes de imunoglobulinas nos linfócitos ativados, IFN- gamma, relacionado a uma maior atividade inflamatória dos linfócitos T auxiliares, e TGF- beta, que tem uma ação de controle sobre a ativação do sistema imune. A IL-2 estimula um tipo particular de linfócito T auxiliar que são os chamados linfócitos T regulatórios. Do ponto de vista da biologia celular, a IL-2 é considerada um fator de crescimento, e ela também estimula a sobrevivência dos linfócitos T ativados assim como a diferenciação deles em linfócitos T efetores. A célula que produz IL-2 em maior quantidade é o linfócito T CD4+, desde que ele esteja ativado. Porém, essa produção não é contínua, ela é de natureza transitória e num ambiente chamado de sinapse imunológica, que é o local de contato entre as membranas do linfócito T ativado juntamente com a célula apresentadora de antígeno, assim como do linfócito T ativado com as células alvo (como os próprios linfócitos B na região cortical dos linfonodos). A IL-2 torna os linfócitos T sensíveis à apoptose, e isso é importante porque a ativação exacerbada pode ser a causa da doença, e não necessariamente a infecção, sendo uma forma de se controlar a ação excessiva dessas células no interior do organismo. Para que a IL-2 desempenhe suas ações, é necessário o contato entre o linfócito T e a célula apresentadora de antígeno, e isso é dependente do contato entre moléculas da célula apresentadora de antígeno. Na superfície dessa célula apresentadora de antígeno existem moléculas de MHC, que são o complexo principal de histocompatibilidade que apresentam pedaços do antígeno para o linfócito T. Há um contato entre a molécula de MHC da célula apresentadora com o receptor de célula T do linfócito T, e entre eles o pedaço de antígeno que está sendo apresentado. Esse processo acontece não apenas com uma molécula, mas entre centenas de moléculas de MHC interagindo com TCR em uma estrutura que é conhecida como sinapse imunológica. Indução quando células T são ativadas. Na sinapse imunológica, além das moléculas de MHC e TCR que estão atuando, existem também a presença de moléculas coestimuladoras que interagem a partir da ligação daquelas que estão presentes na célula apresentadora com aquelas que estão presentes nos linfócitos T. Além desse ambiente, existe a ação de citocinas como a IL-12 que estimulam o linfócito T a ser ativado, e quando isso ocorre, ele vai expressar genes que vão levar à produção de IL-2 de forma autócrina. Ações biológicas da IL-2: ➢ Induz a sobrevivência de células T reguladoras, que são importantes para controlar a intensidade de ativação de outros linfócitos. ➢ Levam à sobrevivência de células T ativadas por antígenos, ou seja, que na verdade foram ativadas por células apresentadoras de antígenos. ➢ Promove a proliferação células NK, uma ação importante principalmente na imunidade inata no sítio de infecção, e também a diferenciação de células tronco em células NK na medula óssea. A IL-2 é produzida pelo linfócito T, mas ela também age sobre ele, levando à uma maior proliferaçãodessas células principalmente no ambiente dos órgãos linfoides secundários. Ela estimula também a ação de outras células a se proliferarem, como os linfócitos B, e também as células NK. De uma maneira geral, é uma citocina que está muito relacionada à proliferação dos linfócitos, tanto T quanto B, e também das células NK. Esquema de ação da IL-2. Uma outra citocina da imunidade adaptativa é a IL-4, e ela estimula a troca de classes para IgE (principal estímulo para a produção de anticorpos IgE), mas também está envolvida na ativação geral de linfócitos, particularmente linfócitos B, e também na mudança de fenótipo de linfócitos T ativados para Th2, que está relacionado exatamente com a ativação de linfócitos B. A IL-4 é produzida por linfócitos T auxiliares Th2, e sua ação sobre os linfócitos B vai fazer com que eles mudem de classe para produzir IgE. Ela inibe a ativação dos macrófagos, sendo considerada, portanto, uma citocina anti-inflamatória. Quando a IL-4 atua sobre linfócitos T virgens, ela os direciona para que o fenótipo formado seja o Th2. Esquema de ação da IL-4. O interferon gamma é uma outra citocina importante da imunidade adaptativa que estimula componentes da imunidade inata (principal ativadora de macrófago). Ele é produzido por linfócitos T, e aumenta a capacidade fagocítica dos macrófagos. Ações biológicas do IFN-gamma: ➢ Ativação de macrófagos para destruir micro-organismos. ➢ Diferenciação de linfócitos T para Th1, que vão produzir principalmente citocinas pró-inflamatórias. ➢ Inibe a diferenciação para Th2, então não vai ser produzida muita IL-4 na presença de IFN-gamma. ➢ Troca de classe para IgG2a, uma classe de imunoglobulina muito eficiente na opsonização e também na facilitação da fagocitose. ➢ Inibe a troca para IgE, que é um marcador de fenótipo de IL-4. ➢ Estimula a expressão de MHC de classes I e II de uma maneira geral, o que vai ser importante para a apresentação de antígenos e para o aumento da ativação de linfócitos T com fenótipo Th1. Ação do interferon gamma. O TGF-beta tem uma ação assim como a IL-10, regulando a ativação do sistema imune. Ele inibe a proliferação de linfócitos T e vai na contramão da IL-2, inibindo também a ativação dos macrófagos, indo na contramão do IFN-gamma e da IL-12. O TGF-beta regula a diferenciação de subconjuntos de células T, funcionando como se fosse uma trava de segurança para que a ativação dos linfócitos T não seja potencialmente letal para o organismo que está fazendo a resposta imune. Estimula a produção de IgA principalmente nas mucosas e regula a reparação tecidual (o TGF-beta estimula fibroblastos a produzirem colágeno, importante no processo de cicatrização e no processo de regeneração tecidual). OBS.: Uma vez que é feita a ativação do sistema imune, se ele não for controlado, pode gerar uma doença que vai destruir o organismo que o abriga. Essa é inclusive uma teoria comum dentro da imunologia, de que algumas doenças/casos graves de doenças, são desencadeados por uma ativação exacerbada do sistema imune, devido a alguma falha nos mecanismos regulatórios. QUIMIOCINAS As quimiocinas são um grupo de citocinas especializadas na atração de células para determinados locais, não apenas para os sítios de infecção, mas também para os órgãos linfoides. Esse nome é uma junção de quimiotaxia e citocina, então são citocinas que atuam em processos quimiotáticos. Do ponto de vista de sua estrutura bioquímica, essas citocinas são caracterizadas por sequências de resíduos de aminoácidos de cisteína. Algumas apresentam sequências seguidas de cisteína, do tipo CC, outras possuem resíduos de aminoácidos variados entre os resíduos de cisteína (CXC), algumas tem apenas uma cisteína em sua composição (C), e outras tem até quatro cisteínas na sua composição (CX3C). Quadro com alguns exemplos de quimiocinas. Uma das quimiocinas mais conhecidas é a IL-8. Ela é um tipo de quimiocina CXC, produzida principalmente por monócitos, macrófagos e fibroblastos ativados, mas os queratinócitos também podem produzi-la. Ela atua sobre células T, mas seu efeito mais conhecido é a capacidade de atrair neutrófilos para sítios de infecção. Uma outra quimiocina é a PBP-, da mesma subclasse que a IL-8 (CXC), produzida por plaquetas e também tem efeito sobre neutrófilos, os atraindo e induzindo a degranulação. A RANTES pertence à subclasse CC, e é produzida por linfócitos T, com ação sobre os linfócitos T CD4 de memória, além de seu efeito quimiotático sobre monócitos. Algumas quimiocinas são muito importantes para o desenvolvimento dos órgãos linfoides. Um exemplo são as linfotaxinas, caracterizadas por apenas um resíduo de cisteína na sua estrutura primária. Elas são produzidas por células do estroma tímico e atuam como fatores de atração principalmente para precursores de linfócitos T, que vão dar origem aos timócitos maduros no timo. Ações biológicas das quimiocinas de uma maneira geral: ➢ Recrutamento de leucócitos para os locais de infecção, o que é bem caracterizado para a IL-8. ➢ Atuam no tráfego de linfócitos em tecidos linfoides periféricos, então a própria recirculação de linfócitos que ocorre nos órgãos linfoides secundários é mediada por citocinas. ➢ Processo de angiogênese (formação de novos vasos sanguíneos). ➢ Desenvolvimento de órgãos linfoides. Se ocorrer a retirada do gene de citocinas de um determinado animal que possua linfonodos, ele pode ficar sem o desenvolvimento deles, porque a migração de células e a própria colonização de células nesses órgãos é dependente de citocinas. HEMATOPOESE A hematopoese ou hematocitopoiese, é o processo de formação de células do sistema imune nos órgãos linfoides primários. Representação simplificada do processo de hematopoese. Embora na figura acima esteja sendo representado um osso longo como detentor da medula óssea produtora de células, são os ossos chatos como os ossos da pelve, do esterno, e da cabeça que têm essa capacidade. Na figura é retratada uma célula tronco hematopoiética (hematopoietic stem cells), que pode seguir dois caminhos iniciais, como precursor linfoide comum ou como precursor de granulócitos e macrófagos comum. O precursor linfoide comum dá origem às células NK, aos linfócitos T e B, e a alguns tipos de células dendríticas. Já o precursor granulocítico/macrofágico comum vai dar origem aos granulócitos (eosinófilos, basófilos e neutrófilos) e também à outras células como o macrófago, o mastócito e algumas linhagens de células dendríticas. Representação do processo de hematopoese com a participação de citocinas. Cada um dos caminhos de desenvolvimento que são escolhidos pelos precursores de células da medula óssea vai ser dependente de uma combinação de citocinas em um determinado momento do desenvolvimento desses precursores. Para que se tenha em um primeiro momento uma célula tronco que siga o caminho como uma célula tronco mieloide, que vai dar origem a granulócitos, macrófagos, mastócitos e a algumas linhagens de células dendríticas, deve haver uma combinação inicial de IL-1, IL-3, IL-6, além do fator de crescimento celular (SCF) e do fator de crescimento de granulócitos (G- CSF) no momento em que a célula tronco pluripotente está apta a ser estimulada. De outro lado, caso ocorra a combinação das citocinas IL-1, IL-6, fator de crescimento celular (SCF) e fator de estimulação linfocitária (FLT-3L), há a formação de um precursor linfoide. A receita para se ter uma célula vermelha do sangue a partir de uma célula mieloide é: GM-CSF e IL-3, e depois IL-3 + eritropoietina. Algumas citocinas que atuam e são caracterizadas como citocinas da imunidade inata, como a própria IL-1, em vários momentos vai participar como uma citocina do tipo hematopoiética. Então a ação combinada com outrascitocinas é que vai definir esse papel da citocina IL-1. Em alguns momentos, como numa estimulação única e exclusiva de precursor mieloide por IL-3, vai fazer com que haja um desenvolvimento direcionado para a formação do granulócito e do basófilo, e essas combinações variam e vão ter papel na própria estimulação de outras partes do organismo. Por isso, após uma infecção, dependendo do tipo de agente infeccioso e da estimulação no sítio de infecção, vai impactar a medula no seu processo de escolha de qual tipo de célula que vai ser desenvolvida a partir da célula tronco.
Compartilhar