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AMANDA FARIA 04/09/2021 – 4º PERÍODO Resposta Imunológica nos Transtornos Mentais VISÃO GERAL Há uma relação entre o sistema imune e SNC, uma vez que a partir da resposta imunológica há um aumento na incidência de transtornos mentais. O mecanismo de resposta imune ou adaptativa acontece devido a um estímulo, o que causa a produção de mediadores ou a liberação de mediadores pré-formados. E, a partir do momento em que essa resposta se amplifica, outros mediadores e processos são gerados, aumentando a resposta imunológica frente a processos específicos. Na resposta imune inata os mediadores são de baixa especificidade e, na resposta imune adaptativa, os mediadores são mais específicos. ESTÍMULO DO ESTRESSE A cada estímulo, mecanismos de respostas são gerados. Sabe-se que o estresse é um mecanismo gerador de vários processos, podendo gerar resposta imunológica, alterações genéticas e alterações neuroendócrinas. A resposta imunológica não ocorre apenas quando há um processo inflamatório agudo ou uma lesão. EXACERBAÇÃO DA RESPOSTA Essas alterações podem estar relacionadas a disfunção na produção de neurotransmissores, na conexão sináptica, nos mediadores químicos e imunológicos e alterações estruturais. Com tais alterações, a resposta ao estresse – que seria normal – se encontra exacerbada. A exacerbação da resposta imunológica é responsável por vários mecanismos imunológicos alterados. A exacerbação da resposta pode estar relacionada a uma resposta imunológica frente a grandes estímulos e, também, frente a pequenos estímulos crônicos. RESPOSTA A GRANDES ESTÍMULOS Em relação a exacerbação da resposta frente a grandes estímulos, isso é feito pelos mecanismos normais de resposta imunológica. Porém há ainda alguns processos de resposta imunológica que acontecem de forma diferente, como a resposta de hipersensibilidade e a resposta autoimune. RESPOSTA A PEQUENOS ESTÍMULOS Em relação a exacerbação da resposta imunológica frente a pequenos estímulos que acontecem de forma crônica, esse mecanismo se dá devido a um acúmulo da função dos mediadores, ou seja, um estímulo pequeno pode perdurar devido ao processo acumulativo. Há um estímulo que pode ser crônico, de baixa intensidade, com a produção de mediadores inflamatórios, ocorrendo a manutenção desses mediadores, sendo que ao longo desse processo de manutenção é que ocorre as alterações imunológicas. CÉLULAS IMUNOCOMPETENTES Existem células do SNC que estão envolvidas na produção de mediadores imunológicos, além de serem capazes de ser influenciadas por tais mediadores inflamatórios. Sabe-se que as interleucinas agem apenas nas células que apresentam receptores de superfície para elas, sendo assim, há mediadores que são capazes de realizarem essa ligação das interleucinas. Esses mediadores que auxiliam na ligação as interleucinas, são mediadores inflamatórios periféricos que saem de outros tecidos e agem no SNC. MICROGLIÓCITOS E ASTRÓCITOS As células imunocompetentes, principalmente os microgliócitos e astrócitos, possuem a característica de intervirem não só no processo de indução, mas também no processo inflamatório. Além disso, há também a produção de mediadores inflamatórios nessas células, causando um estresse celular importante na indução dessas patologias, isto é, nesses transtornos mentais. O papel imunomodulador dessas substâncias está relacionado com a capacidade da síntese de citocinas e da regulação da expressão de múltiplos receptores na superfície celular. Além disso, esses dois tipos celulares têm a capacidade de efetuar ligações funcionais AMANDA FARIA 04/09/2021 – 4º PERÍODO cruzadas e estimularem-se mutuamente para produzir mais mediadores inflamatórios. Essas células não são apenas estimuladas por mediadores inflamatórios produzidos em outros tecidos, mas também produzem mais mediadores periféricos. Um dos fatores pelos quais há a resposta imunológica ocorrendo é o mecanismo pelo qual ocorre a estimulação e amplificação de sinais. Ou seja, há o estímulo de uma substância/célula, que é capaz de potencializar uma resposta. MEDIADORES INFLAMATÓRIOS Os mediadores inflamatórios promovem uma inflamação a nível sistêmico, o que também corrobora para o caráter imunomodulador do processo inflamatório, que pode se estabelecer no SNC. Isso ocorre através da produção de mediadores inflamatórios que se estimulam células do SNC, como os microgliócitos, a qual passa a ser capaz de também produzir mediadores inflamatórios, resultando na perpetuação dessa característica neurotóxica, promovendo um aumento na incidência de alterações no SNC, como aumento da depressão, por exemplo. PRINCIPAIS MEDIADORES Os principais mediadores envolvidos na modulação celular são: 1. TNF-α: promove aumento da resposta celular; 2. Óxido nítrico (NO): molécula com característica de realizar vasodilatação; 3. IL-1β: citocina de caráter pró-inflamatório; 4. IL-6: pró-inflamatória e ainda aumenta a IL-1β; 5. COX-2: isoenzima com característica de metabolizar o ácido aracdônico, produzindo prostaglandinas e tromboxanos. Contudo, em relação à COX-2 na sua característica induzida, há um processo inflamatório. Esses mediadores realizam suas ações a nível sistêmico. ESTRESSE Quando ocorre um aumento do estresse, vários outros processos são gerados, como a indução e ativação do sistema imunológico, resultando no aumento do processo inflamatório, ou seja, aumento do estímulo para a liberação de mediadores inflamatórios. Concomitantemente, ocorre diminuição da sensibilidade aos glicocorticoides. IMONOMODULAÇÃO Os mediadores inflamatórios IL-6, IL-1β e TNF-α, juntamente com outros mediadores produzidos a partir do estresse oxidativo, os radicais livres, possuem os seguintes efeitos: 1. Diminuem a neurogênese; 2. Diminuem a neuroplasticidade; 3. Diminuem os níveis de serotonina (5-HT); 4. Aumentam a degradação do triptofano; 5. Aumentam a expressão de receptores de serotonina, como o 5-TT; 6. Aumentam a baixa afinidade aos sítios de 5- TH1A. A maioria dessas alterações moleculares são em função do aumento desses mediadores, o que gera uma imunomodulação, tendo alteração no metabolismo do triptofano, consequentemente, ocorre um desvio para a formação dos mediadores neurotóxicos, isto é, é exacerbado as alterações que resultam em doenças neuroendócrinas. O metabolismo do triptofano se altera por tais mediadores inflamatórios, sendo que quanto maior os níveis desses mediadores (ou seja, quanto maior for esse processo crônico e de baixa intensidade na liberação de mediadores), maior é o desvio nesse metabolismo. INJÚRIA TECIDUAL (DAMPs) E INFECÇÃO (MAMPs e PAMPs) O estresse causa o aumento injúria tecidual (DAMPs) e aumento do processo infeccioso (PAMPs/MAMPs). Seja pelo aumento da lesão ou pelo processo infeccioso, há um estímulo e resposta dessa célula, que é uma célula com a capacidade de reconhecimento de MAMPs e DAMPs, podendo ser um monócito, macrófagos, células dendríticas e outras. PAMPs/MAMPs = padrões moleculares associados ao patógeno/microrganismo. DAMPs = padrões moleculares associadas ao dano. Essas células citadas são capazes de reconhecer os MAMPs e DAMPs, pois possuem receptores de reconhecimento padrão dessas moléculas. Os receptores que são capazes de reconhecer os PAMPs/MAMPs são os receptores semelhantes a Toll, reconhecendo que há um processo infeccioso AMANDA FARIA 04/09/2021 – 4º PERÍODO (presença de um corpo estranho no tecido) e essa célula passa a produzir mediadores inflamatórios,com o aumento de TNF, IL-6, IL-18 e IL-1β, as quais estimulam migração e diferenciação celular e, principalmente, estimulam um padrão de resposta celular inflamatória, ocorrendo aumento de monócitos, aumento de polimorfonucleares, que são todas as células de resposta celular. Nesse aumento da celularidade, há várias substâncias sendo produzidas que são os mediadores interleucinas e TNF. Esse TNF é capaz de estimular alterações celulares, como microgliócitos, aumento de macrófagos do tipo M1 (pró-inflamatório). METABOLISMODAS MONOAMINAS As monoaminas são metabolizadas pela monoamina oxidase (MAO) ou pela catecol-O-metiltransferase (COMT), sendo formadas a partir do metabolismo de um aminoácido, como a tirosina. No metabolismo da tirosina, essa tirosina é transformada em dopa, que é vira dopamina, que é vesiculada e, dentro da vesícula, passa a ser noradrenalina. MECANISMOS DA NORADRENALINA Quando o neurônio sofre um estímulo, essa molécula armazenada é liberada. Essa monoamina (noradrenalina) liberada se liga aos receptores adrenérgicos, que são os receptores do tipo alfa e do tipo beta, os quais estão localizados em vários tecidos com densidades diferentes. A noradrenalina pode agir tanto em receptores pós-sinápticos, quanto em receptores pré-sinápticos (principalmente do tipo alfa 2). Além disso, na membrana pré-sináptica há transportadores de membrana para esses neurotransmissores, como a noradrenalina, para que eles sofram o processo de metabolismo intracelular. Esses neurotransmissores são metabolizados pela MAO, que é uma enzima intracelular, presente nas vesículas pré-sinápticas dentro da mitocôndria. ALTERAÇÕES DAS MONOAMINAS PELOS MEDIADORES Contudo, quando ocorre uma alteração na produção e transporte dessas substâncias, ocorre alteração nesse metabolismo. Essas alterações podem ser decorrentes dos mediadores inflamatórios (IL-6, IL-1β e TNF-α) que podem ser periféricos ou produzidos por células locais. Esses mediadores agem nos macrófagos, por exemplo, o que gera um aumento da enzima IDO. A IDO aumentada em função do estímulo inflamatório causa uma alteração dos neurotransmissores formados, uma vez que ela diminui o triptofano para a produção de serotonina, assim como diminui a tirosina para a produção de dopamina e noradrenalina. Essa diminuição de neurotransmissores cursa com processos patológicos da depressão, por exemplo. Além disso, esses mediadores ao agir no macrófago, fazem com que eles promovam um aumento da NOS, que é oxido-nítrico-sintase, que aumenta a BH2, aumentando as características de processo inflamatório. METABOLISMO DO GLUTAMATO O aumento dos mediadores inflamatório, além de estimular o macrófago, estimula também os astrócitos, diminuindo a reutilização do glutamato, consequentemente, aumenta a liberação do glutamato. Esse glutamato aumenta a ligação em receptores de NMDAR. Nos macrófagos, esses mediadores inflamatórios, aumentam a expressão da enzima IDO, a qual é capaz de induzir o aumento do processo inflamatório, ao modificar o padrão de neurotransmissores que estão sendo produzidos. Isso ocorre pelo aumento de moléculas, como o ácido quinolínico. Os mediadores inflamatórios atuam na rota do triptofano gerando diferentes metabólitos, que são neurotóxicos. VIA DAS QUINURENINAS A via das quinureninas é a formação de vários metabólitos a partir do triptofano para a formação de ácido quinolínico e substâncias que são neurotóxicas. Quando há um processo inflamatório, além de desviar a formação do triptofano da via da serotonina, também se estimula o metabolismo do triptofano para a via das quinureninas, formando mediadores que são neurotóxicos, como o ácido quinolínico, que também tem a característica de agir como um agonista do receptor de NMDAR. ALTERAÇÕES CELULARES A alteração celular ocorre por padrões moleculares associadas ao processo inflamatório, com o aumento de citocinas inflamatórias, aumento de células AMANDA FARIA 04/09/2021 – 4º PERÍODO envolvidas no processo inflamatório, tanto células da imunidade inata, quanto da imunidade adaptativa; aumento de macrófagos e linfócitos T CD4 TH1. Essa modificação do padrão celular em função da resposta a mediadores inflamatórios, ocorre a diminuição da produção de serotonina, diminuição da produção de dopamina e aumento de substâncias neurotóxicas, que funcionam como agonistas do NMDAR, além do aumento do estabelecimento da depressão. O processo inflamatório da ínsula é estimulado por esses mediadores inflamatórios. NEUROPLASTICIDADE Os mediadores inflamatórios estão envolvidos na alteração de formação dos neurotransmissores. Esses mediadores promovem um aumento da expressão da proteína NF-kB, que causa a proliferação celular de progenitores neuronais, fazendo com que haja uma neurodegeneração. Esse processo de neurodegeneração ocorre porque esses fatores produzidos fazem degradação neurocelular. METABOLISMO DO TRIPTOFANO O triptofano é um aminoácido essencial obtido pela dieta, sendo 95% convertido na via da quinureninas, 1% convertido em serotonina (SNC) e o restante convertido na síntese de proteínas e melatonina. Além do triptofano ir para a via das quinureninas, quando há um processo inflamatório com a expressão da IDO, nessa via das quinureninas, é estimulado a produção de mediadores neurotóxicos, deixa-se de ter um equilíbrio do ácido quinorênico com o ácido quinolínico, tendo aumento da produção do ácido quinolínico, o qual é uma substância neurodegenerativa, em detrimento do ácido quinorênico, que é uma substância neuroprotetora. A partir do triptofano, vários metabólitos neuroativos podem ser formados, tais como: 1. Serotonina; 2. Melatonina; 3. 3-hidroxiquinurenina; 4. Ácido quinolínico; 5. Ácido quinurênico. DOENÇAS ASSOCIADAS A ESSAS ALTERAÇÕES A alteração na produção do triptofano com o aumento de neurotransmissores e metabólitos neurodegenerativos, há um aumento na incidência ou correlação de processos como doenças neurodegenerativas (doença de Alzheimer e a da Huntington), transtornos neuropsiquiátricos (transtorno bipolar e esquizofrenia), além de depressão, doenças inflamatórias, doenças infecciosas e diversas alergias. FORMAÇÃO DA SEROTONINA E MELATONINA O triptofano é metabolizado e forma a 5- hidrotriptamina e a melatonina, sendo a melatonina formada a partir da serotonina. TRIPTOFANO O triptofano pode dar origem à serotonina, ocorrendo uma neurotransmissão. Contudo, a maior parcela do triptofano vai dar origem à quinurenina. Essa quinurenina se forma com a atuação da enzima IDO, a qual forma a quinurenina, que possui um potencial antioxidante endógeno, ou seja, possui uma ação neuroprotetora. Porém, quando há um processo inflamatório, caso em que os mediadores pró-inflamatórios estão aumentados (INF- α, INF-γ e TNF-α) e os anti- inflamatórios estão diminuídos (IL-4 e IL-10), essa via do triptofano sofre alterações. Essas alterações não estão relacionadas apenas com o aumento do triptofano, mas também com aumento na expressão da enzima IDO. A IL-4 e IL-10 são produzidas quando há um estímulo de linfócitos T CD4 TH2, sendo moléculas liberadas em um processo humoral, podendo diminuir o processo inflamatório. Resposta TH2 é uma resposta humoral, enquanto a TH1 é uma resposta inflamatória. Essa IDO aumentada estimula a via da quinurenina para a formação da 3-HK e AQ, que são substâncias neuroativas, que causam um dano neuronal. 1. AQ: é um agonista de receptoresNMDA e promove um estresse oxidativo (ROS); 2. 3-HK: promove um estresse oxidativo (ROS) e causa apoptose do neurônio. AMANDA FARIA 04/09/2021 – 4º PERÍODO Além disso, a via da quinurenina também pode produzir a Quina, que é um antagonista de receptores NMDA e de receptores nicotínicos, tendo sua ação neuroprotetora. VIA DAS QUINURENINAS A enzima IDO possui sua maior expressão em tecidos extra-hepáticos e a enzima TOD possui sua expressão no tecido hepático e no SNC. Em um processo normal, essas enzimas IDO e TOD atuam no triptofano formando a formilquinurenina, que a partir da enzima KFO com o auxílio da vitamina B6, formam a quinurenina. A partir dessa quinurenina, forma-se também o ácido quinurênico (Quina), ácido antranilico (AA) e o ácido quinulínico (AQ). Quando há um processo inflamatório, além de ter um desvio na quantidade de triptofano que se encaminha para as vias das quinureninas, há também um estímulo para o aumento da IDO em relação à TOD. 1. Agentes neuroprotetores: ácido quinurênico, ácido picolínico, cofator NAD+; 2. Agentes neurotóxicos: ácido quinolínico e 3- hidroxiquinurenina. ÁCIDO QUINOLÍNICO O ácido quinolínico (AQ) age como um agonista dos receptores de NMDA. Esse metabolismo do A forma um metabólito que é um metabólito neurotóxico, o qual se liga com os receptores de NMDA, além de aumentar a 3-hidroxiquinurenina e a xantina oxidase, os quais são reativos de oxigênio. O aumento desses reativos de oxigênio causa apoptose, morte celular, excitotoxidade e peroxidação lipídica. Todos esses eventos cursam com o aumento do influxo de Ca2+ e a redução do efluxo de K+. O Ca2+ intracelular é importante para a exocitose de vesículas, atuando também na liberação também de vesículas pré-formadas. Essas alterações causam um dano neuronal e disfunções cognitivas e motoras, o que se associada com o Mal de Alzheimer, Parkinson, Esquizofrenia, demência, Doença de Huntington. A imunosenescência está relacionada com esse aumento de mediadores que causam tais alterações neurodegenerativas. INTERLEUCINAS E LINFÓCITOS O antígeno atua sobre as células dendríticas, que são células apresentadoras de antígeno, elas fazem a ativação e diferenciação do linfócito T CD4 Th0. Esse linfócito TH0, dependendo das interleucinas que ele está associado, ele se modifica em TH1, TH2 ou TH17. A diferenciação do linfócito T CD4 TH1 faz com que haja uma produção de mediadores inflamatórios por esses linfócitos (IL-2, TNF, etc.). esses mediadores aumentam a expressão da IDO, com aumento da resposta TH1 e supressão da resposta TH2. LINFÓCITO TH1 O linfócito T CD4 TH0, sob influencia da IL-12 (que vem principalmente de macrófagos), faz com que a diferenciação do TH0 seja em TH1. Essa TH1 faz estímulo para mais macrófagos, sendo dita como uma resposta imune adaptativa celular pelo estímulo de mais macrófagos, fagocitose e linfócitos B. Esse linfócito TH1 libera os mediadores: INF-γ TNF-α, IL-1, IL- 2, IL-12, IL-15, IL-18, IL-23. LINFÓCITO TH2 O linfócito T CD4 TH0, sob influencia da IL-4 se diferencia em linfócito TH2, que produz várias interleucinas, as quais possuem a característica de aumentar o estímulo da secreção das imunoglobulinas pelos linfócitos B, além disso, ele está sob influencia da IL-6. As interleucinas produzidas pelo TH2 são IL-4, IL- 5, IL-6 e IL-10. As interleucinas pró-inflamatórias são: INF-γ, TNF-α, IL-1, IL-6 e IL-23.
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