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1 Bruno Herberts Sehnem – ATM 2023/2 Alergia e Imunologia MECANISMOS GERAIS DA RESPOSTA IMUNE Introdução: O sistema imunológico é formado por um conjunto de órgãos, células e moléculas responsáveis pela defesa de nosso organismo contra doenças. A resposta imune pode ser classificada em resposta imune inata e resposta imune adaptativa. A imunidade inata representa a primeira defesa do organismo contra agentes estranhos (antígenos), apresentando baixa especificidade. Os principais componentes da imunidade inata são os fagócitos (monócitos/macrófagos e neutrófilos), as células NK, os mastócitos e o sistema complemento. A imunidade adaptativa representa a defesa tardia do organismo contra agentes estranhos (antígenos), apresentando alta especificidade e memória. Os principais componentes da imunidade adaptativa são os linfócitos B, os linfócitos T, as citocinas e as imunoglobulinas. Sistema Imune Inato: Devido à baixa especificidade da imunidade inata, as células do sistema imune inato apresentam receptores de reconhecimento de padrão do tipo toll like receptors, que identificam os PAMPS (padrões moleculares específicos associados aos patógenos), ou seja, identificam padrões moleculares associados a um determinado grupo de microrganismos, mas não a um antígeno específico, apresentando baixa especificidade e, portanto, capacidade limitada de eliminação do antígeno e de resolução da infecção, havendo necessidade do sistema imune adaptativo. Os principais componentes do sistema imune inato são as barreiras epiteliais mucosas do trato respiratório, do trato gastrointestinal e do trato genitourinário, as células efetoras da imunidade inata (células apresentadoras de antígenos, monócitos/macrófagos, neutrófilos, eosinófilos, basófilos, mastócitos, células NK), as proteínas efetoras da imunidade inata (proteínas do sistema complemento) e algumas citocinas. Sistema Imune Adaptativo: As principais características da imunidade adaptativa são a especificidade e a memória. Os principais componentes do sistema imune adaptativo são os órgãos linfoides primários (medula óssea e timo) e secundários (baço e linfonodos), o sistema imune cutâneo e o sistema imune associado à mucosa, as células efetoras da imunidade adaptativa (linfócitos B e linfócitos T), as proteínas efetoras da imunidade adaptativa (anticorpos ou imunoglobulinas) e as citocinas. Os órgãos linfoides primários representam os locais de maturação dos linfócitos B (medula óssea) e dos linfócitos T (timo), os órgãos linfoides secundários representam os locais de ativação dos linfócitos B e T e de produção de anticorpos. Os linfócitos T auxiliares são responsáveis por secretar citocinas que estimulam a ativação de macrófagos e a proliferação e diferenciação de linfócitos B. Os linfócitos T auxiliares (LTH) dividem-se em três subgrupos, os LTH1, os LTH2 e os LTH17. Os LTH1, por meio da secreção de IFN-γ, são responsáveis por ativar macrófagos para fagocitar e destruir microrganismos e por estimular a produção de anticorpos IgG pelos linfócitos B. Os LTH17, por meio da secreção de IL-17, são responsáveis por recrutar leucócitos, principalmente neutrófilos, para os locais da infecção e por induzir inflamação. Os LTH2, por meio da secreção de IL-4, IL-5 e IL-13, são responsáveis por ativar mastócitos e eosinófilos e estimular a produção de anticorpos IgE pelos linfócitos B. Os linfócitos T citotóxicos são responsáveis por destruir células que expressam moléculas estranhas ao organismo (antígenos), como células infectadas por microrganismos e células tumorais, os linfócitos T regulatórios são responsáveis por inibição da resposta imune, especialmente quando há o reconhecimento de autoantígenos, induzindo tolerância imunológica. Os linfócitos B são responsáveis pela produção de anticorpos. Os anticorpos são proteínas/moléculas 2 Bruno Herberts Sehnem – ATM 2023/2 responsáveis por neutralização e opsonização de microrganismos e por ativação do sistema complemento. Há dois tipos de respostas imunes adaptativas, denominadas imunidade celular (mediada por linfócitos T) e imunidade humoral (mediada por anticorpos). Reações de Hipersensibilidade: As reações de hipersensibilidade caracterizam-se por resposta imunológica adaptativa não controlada, que ocorre de forma exacerbada ou inadequada, resultando em prejuízos ao organismo. As reações de hipersensibilidade dependem de memória imunológica e classificam-se em 4 tipos. Os 3 primeiros tipos de hipersensibilidade são mediados por anticorpos e o último tipo é mediado por células. Reações de Hipersensibilidade Característica Tipo I Tipo II Antígeno Exógeno Células Anticorpo IgE IgM e IgG Mediador Imunológico Anticorpo Anticorpo Tempo de Resposta 15-30 minutos Minutos a horas Lesão Alergia Lise celular e necrose Histologia Basófilos e eosinófilos Anticorpos e complemento Clínica Asma, rinite alérgica, dermatite atópica, alergia alimentar, anafilaxia Anemia hemolítica autoimune Característica Tipo III Tipo IV Antígeno Solúvel Intracelular Anticorpo IgM e IgG Ausente Mediador Imunológico Imunocomplexo Linfócito T Tempo de Resposta 3-8 horas 48-72 horas Lesão Eritema e edema Eritema duro Histologia Células polimorfonucleares e complemento Macrófagos e linfócitos Clínica Glomerulonefrite, LES Granulomas, dermatite de contato Reações de Hipersensibilidade Tipo I: As reações de hipersensibilidade tipo I são mediadas por anticorpos IgE, apresentam início rápido e associam-se a quadros de exposição prévia ao antígeno/alérgeno, que resultam na produção de anticorpos IgE específicos para o alérgeno que permanecem circulando no plasma sanguíneo de forma que a exposição repetida ao mesmo alérgeno resulta em sua ligação aos anticorpos IgE e em ativação das células envolvidas na reação de hipersensibilidade tipo I (linfócitos TH2, mastócitos, basófilos e eosinófilos). As reações de hipersensibilidade tipo I são as reações alérgicas. Para que um indivíduo desenvolva a reação de hipersensibilidade tipo I a um determinado alérgeno, ele deve ser exposto a esse alérgeno de forma persistente e repetida para que ocorra a polarização para uma resposta TH2, a produção de anticorpos IgE específicos para o alérgeno e a sensibilização dos mastócitos por meio da ligação de IgE aos receptores FcεRI na superfície dessas células, de forma que uma nova exposição ao mesmo alérgeno resulte em ativação e degranulação imediata dos mastócitos. Os linfócitos TH2 secretam as citocinas IL-4, IL-5 e IL-13, que trabalham em associação com mastócitos e eosinófilos para promover respostas inflamatórias a alérgenos nos tecidos. As células TH2 são encontradas em maiores quantidades no sangue de indivíduos atópicos do que no sangue de indivíduos não atópicos. Em pacientes atópicos, as células TH2 alérgeno- específicas também produzem mais IL-4 por célula do que em indivíduos normais. Os mastócitos, quando ativados pela ligação do complexo alérgeno-IgE ao receptor FcεRI, secretam diferentes mediadores que são responsáveis pelas manifestações clínicas das reações alérgicas. Os mastócitos são divididos em dois subtipos, os mastócitos da mucosa e os mastócitos teciduais. Os mastócitos da mucosa localizam-se predominantemente na mucosa do trato 3 Bruno Herberts Sehnem – ATM 2023/2 respiratório e do trato gastrointestinal e não produzem grandes quantidades de histamina. Os mastócitos teciduais localizam-se predominantemente na pele, na submucosa do trato gastrointestinal, no coração, na conjuntiva e nos tecidos perivasculares e produzem grandes quantidades de histamina. Assim, é provável que os mastócitos da mucosa estejam envolvidos nas reações de hipersensibilidade tipo I que envolvem as vias respiratórias, como a asma, e que os mastócitos teciduais sejam responsáveispelas reações de hipersensibilidade tipo I na pele, como a dermatite atópica. Os basófilos são células com semelhanças estruturais e funcionais em relação aos mastócitos. Assim como os mastócitos, eles também expressam o receptor FcεRI em sua superfície celular, ligam-se aos anticorpos IgE e são ativados pela ligação do alérgeno à IgE. Além disso, os basófilos secretam muitos dos mesmos mediadores produzidos pelos mastócitos e apresentam capacidade de serem recrutados para os tecidos onde o alérgeno está presente, contribuindo para as reações de hipersensibilidade tipo I. Entretanto, visto que os basófilos estão presentes em pequenas quantidades nos tecidos, a significância de sua contribuição para as reações de hipersensibilidade tipo I não é totalmente esclarecida. A ativação do mastócito ocorre apenas mediante a ligação cruzada do mesmo antígeno alergênico a duas moléculas de IgE ligadas à superfície celular do mastócito por meio do receptor FcεRI. Quando o alérgeno se liga ao anticorpo, o receptor FcεRI ativa uma cascata de transdução de sinal intracelular que ativa o mastócito. Além da ligação cruzada dos receptores FcεRI, as baixas temperaturas e o exercício físico intenso também podem desencadear a ativação e a degranulação dos mastócitos, mas os mecanismos envolvidos não são conhecidos. O mastócito ativado apresenta 3 funções. A primeira função, que ocorre poucos segundos após a ligação cruzada do FcεRI, responsável pela ativação do mastócito, é a degranulação por exocitose do conteúdo de seus grânulos pré-formados, principalmente histamina. A segunda função, que ocorre poucos minutos após a ativação do mastócito, é a síntese e a secreção de mediadores lipídicos derivados do metabolismo do ácido araquidônico, principalmente prostaglandinas e leucotrienos. A terceira função, que ocorre poucas horas após a ligação cruzada do FcεRI, é a síntese e a secreção de citocinas, principalmente IL-4, IL-5 e IL-13. A histamina, liberada pela degranulação dos mastócitos, apresenta efeitos predominantemente vasculares, de curta duração, pois a histamina é rapidamente removida do meio extracelular através de sistemas de transporte específicos. A ligação da histamina ao endotélio causa a contração das células endoteliais, resultando em aumento dos espaços interendoteliais, aumento da permeabilidade vascular e vazamento de plasma sanguíneo para os tecidos. A histamina também estimula as células endoteliais a produzirem relaxantes do músculo liso vascular, como prostaciclina e óxido nítrico, que causam vasodilatação. A histamina também causa a contração da musculatura lisa intestinal e brônquica, contribuindo para o aumento do peristaltismo e do broncoespasmo associado a alérgenos ingeridos e inalados, respectivamente. Entretanto, a broncoconstrição na asma é mais prolongada do que os efeitos da histamina, sugerindo que outros mediadores secretados pelos mastócitos também são importantes em algumas formas de hipersensibilidade tipo I. O principal mediador lipídico derivado do ácido araquidônico produzido pela via da ciclo-oxigenase (COX) nos mastócitos é a prostaglandina D2 (PGD2). A PGD2 liberada liga-se aos receptores de células do músculo liso, promovendo broncoconstrição e vasodilatação, e promove inflamação e quimiotaxia de neutrófilos com seu acúmulo no local da inflamação. Os principais mediadores lipídicos derivados do ácido araquidônico produzidos pela via da lipoxigenase nos mastócitos são os leucotrienos. Os leucotrienos são produzidos pelos mastócitos das mucosas, mas não pelos mastócitos teciduais, e ligam-se a receptores específicos nas células lisas da musculatura brônquica, promovendo broncoconstrição prolongada. Eles são os mediadores mais importantes da 4 Bruno Herberts Sehnem – ATM 2023/2 broncoconstrição asmática. Um terceiro tipo de mediador lipídico produzido pelos mastócitos é o fator de ativação plaquetária (PAF), que tem ação broncoconstritora direta, além de causar aumento da permeabilidade vascular e vasodilatação. Entretanto, o PAF é hidrofóbico e é rapidamente destruído no plasma sanguíneo, o que limita suas ações biológicas. Os eosinófilos são granulócitos presentes em alta quantidade nos infiltrados inflamatórios das reações de hipersensibilidade tipo I e estão envolvidos em muitos dos processos patológicos das doenças alérgicas. As citocinas produzidas pelos linfócitos TH2, em especial a IL-5, promovem a ativação dos eosinófilos e o seu recrutamento para o local da inflamação na reação de fase tardia. Uma vez ativados, os eosinófilos secretam proteínas granulares, principalmente proteína básica principal e proteína catiônica principal, que são tóxicas para helmintos e causam lesões no tecido normal. Quanto ao FcεRI em eosinófilos, não está claro o quão eficientemente essas células degranulam em resposta à ligação cruzada do anticorpo IgE ao receptor. Os eosinófilos também são capazes de produzir mediadores lipídicos, como prostaglandinas e leucotrienos, contribuindo para a fase imediata da reação de hipersensibilidade tipo I. As reações alérgicas ou de hipersensibilidade tipo I dividem-se em duas fases, a reação de fase imediata, que ocorre a partir da degranulação de mastócitos alguns minutos após o contato com o alérgeno e duram menos de 1 hora, e a reação de fase tardia, que ocorre entre 2 a 4 horas após a exposição ao alérgeno e caracteriza-se pela secreção de citocinas por mastócitos e linfócitos TH2, com inflamação máxima após 24 horas. Devido aos mastócitos estarem presentes em tecidos conjuntivos e sob epitélios, a pele, o trato gastrointestinal e o trato respiratório são os locais mais comuns de reações de hipersensibilidade imediata. Elas manifestam-se de formas diferentes, dependendo dos tecidos afetados, incluindo erupções cutâneas na pele, congestão nasal, constrição brônquica, dor abdominal, diarreia e choque sistêmico. As formas mais comuns de doenças alérgicas são as rinites alérgicas, a asma brônquica, a dermatite atópica (eczema) e as alergias alimentares. A atopia é a tendência hereditária que o indivíduo apresenta de sensibilizar-se a alérgenos ambientais com produção contínua de anticorpos IgE alérgeno- específicos, podendo ou não desenvolver a doença alérgica. Há significativa associação entre o DNA mitocondrial e os níveis séricos de IgE. Como o DNA mitocondrial é de transmissão exclusivamente materna, há evidências de que mães atópicas tenham maior capacidade de transmissão da atopia a seus filhos do que pais atópicos. Reações de Hipersensibilidade Tipo II: As reações de hipersensibilidade tipo II são reações citotóxicas mediadas por anticorpos IgM ou IgG. Os anticorpos IgM ou IgG reagem contra antígenos expressos na membrana celular de determinadas células circulantes no plasma sanguíneo, principalmente eritrócitos, e de determinados tecidos do organismo. A ligação antígeno- anticorpo causa ativação do sistema complemento, resultando em inflamação e recrutamento de fagócitos (monócitos/macrófagos e neutrófilos) com consequente morte celular e destruição tecidual onde o antígeno está expresso. A maioria das doenças autoimunes são 5 Bruno Herberts Sehnem – ATM 2023/2 exemplos de reações de hipersensibilidade tipo II. As reações de hipersensibilidade tipo II caracterizam-se por produção de anticorpos IgM ou IgG específicos que atacam antígenos/proteínas próprios do organismo, expressos em células sanguíneas, como eritrócitos, resultando em morte celular (hemólise) mediada por ativação do sistema complemento, e em determinados tecidos do organismo, resultando em destruição tecidual também mediada por ativação do sistema complemento. A doença hemolítica do recém-nascido é um exemplo de reação de hipersensibilidade tipo II. A doença ocorre quando a mãe/gestante Rh-negativa produz anticorpos IgG anti-Rh positivo contra o feto Rh-positivoque atravessam a barreira placentária e causam destruição das hemácias fetais (hemólise), resultando em quadros de anemia, hepatoesplenomegalia, icterícia e sangramento fetal. A mãe torna-se sensibilizada aos antígenos eritrocitários, especialmente ao fator Rh-positivo, durante o parto do primeiro filho Rh-positivo e produz anticorpos IgG anti-Rh positivo, que permanecem circulantes no sangue materno. Outro exemplo de reação de hipersensibilidade tipo II é a anemia hemolítica associada a determinados medicamentos. As drogas ligam-se à membrana celular formando novos epítopos, que são interpretados como antígenos pelo sistema imunológico, resultando na produção de anticorpos IgM ou IgG específicos contra o novo epítopo criado pelo medicamento. O complexo antígeno- anticorpo, muitas vezes, alcança o meio intracelular das hemácias e, como a ligação antígeno-anticorpo causa a ativação do sistema complemento, as proteínas do complemento promovem a destruição das hemácias contendo os imunocomplexos por lise celular, resultando em anemia hemolítica. Outro exemplo de reação de hipersensibilidade tipo II é a Miastenia Gravis, doença caracterizada por produção de anticorpos IgG específicos contra o receptor de acetilcolina na placa neuromuscular. A ligação do anticorpo IgG ao receptor de acetilcolina impede a ligação do neurotransmissor ao seu receptor e, consequentemente, a contração muscular mediada por acetilcolina. Na Miastenia Gravis, não há ativação do sistema complemento e, portanto, não há lesão celular/tecidual. A Doença de Graves é outro exemplo de reação de hipersensibilidade tipo II na qual não há ativação do sistema complemento. A doença caracteriza-se por produção de anticorpos IgG específicos contra o receptor de TSH nas células da tireoide (anticorpos TRAB). A ligação dos anticorpos IgG aos receptores de TSH estimula a ativação dos receptores, resultando em hiperatividade das células tireoidianas que aumentam a secreção dos hormônios T3 e T4 da tireoide, causando hipertireoidismo. Reações de Hipersensibilidade Tipo III: As reações de hipersensibilidade tipo III são mediadas por imunocomplexos, que são complexos formados por antígeno + anticorpo IgM ou IgG. Os imunocomplexos geralmente depositam-se em tecidos, como articulações, glomérulos renais e vasos sanguíneos, causando ativação do sistema complemento e consequente inflamação 6 Bruno Herberts Sehnem – ATM 2023/2 destes locais, resultando em artrites, glomerulonefrites e vasculites, respectivamente. Os imunocomplexos grandes rapidamente precipitam-se e tendem a se localizar nos locais de entrada do antígeno, onde são fagocitados por fagócitos recrutados por ativação do sistema complemento. Os imunocomplexos pequenos geralmente são solúveis e permanecem na circulação sanguínea até se depositarem em tecidos como articulações, glomérulos renais ou vasos sanguíneos, não sendo fagocitados por fagócitos, mas ativando o sistema complemento e causando inflamação local (artrite, glomerulonefrite ou vasculite). As reações de hipersensibilidade tipo III são comuns após episódios infecciosos, nos quais a resposta imunológica do paciente contra microrganismos produz anticorpos específicos que, ao ligarem-se aos antígenos, formam imunocomplexos solúveis circulantes. Os imunocomplexos tendem a se depositar em determinados tecidos, causando ativação do sistema complemento e consequente inflamação local, com sintomas como febre, artrite, glomerulonefrite e vasculite. A glomerulonefrite pós-estreptocócica é um exemplo de reação de hipersensibilidade tipo III. A doença caracteriza-se por produção de anticorpos específicos contra antígenos/proteínas de estreptococos β- hemolítico do grupo A, principalmente anti- estreptolisina O (ASLO), após episódio de faringoamigdalite estreptocócica, formando imunocomplexos que se depositam nos glomérulos renais, causando ativação do sistema complemento e, consequentemente, glomerulonefrite aguda. A imunofluorescência direta do tecido renal demonstra a presença de depósitos glomerulares de antígenos estreptocócicos, anticorpos IgM ou IgG e proteínas do complemento. O lúpus eritematoso sistêmico (LES) também é um exemplo de reação de hipersensibilidade tipo III. Reações de Hipersensibilidade Tipo IV: A reação de hipersensibilidade tipo IV é mediada por linfócitos T efetores antígeno- específicos, sendo caracterizada por ativação de linfócitos T e secreção de citocinas pró-inflamatórias, que resultam em inflamação sem ativação do sistema complemento. A reação de hipersensibilidade tipo IV é tardia, ocorrendo entre 48 e 72 horas após a exposição ao antígeno. Os linfócitos T de memória migram da circulação sanguínea para o tecido no qual se localiza o antígeno. Ali, células apresentadoras de antígeno apresentam o antígeno via MHC II ao linfócito T CD4+ de memória, que é ativado, prolifera-se e secreta IL-2, IFN-γ e TNF-α, citocinas que causam ativação do endotélio, vasodilatação, extravasamento de fluido intravascular, de linfócitos T CD4+ efetores e de fagócitos, que migram para o tecido no qual se localiza o antígeno. Os linfócitos T CD4+ secretam citocinas pró-inflamatórias, que aumentam a inflamação e causam potencialização da ativação dos fagócitos, resultando em destruição dos antígenos e lesão celular/tecidual sem o envolvimento de anticorpos ou de complemento. Os principais exemplos de reação de hipersensibilidade tipo IV são a dermatite de contato e a reação granulomatosa da tuberculose, doenças que causam inflamação crônica mediada por linfócitos T.
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