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Disciplina: Microbiologia e Imunologia Fundamentos do sistema imunológico Apresentação A capacidade de defesa contra agentes patogênicos é comum a todos os seres vivos, independentemente da sua complexidade. Entender o sistema imunológico dos animais e do homem é acompanhar um sistema evolutivo dinâmico no qual os principais envolvidos (patógenos e hospedeiros) estão em um processo de coevolução. Sob a perspectiva dos pro�ssionais de saúde, conheceremos nesta aula os princípios que regem a resposta imunológica no hospedeiro e que servem de base para as soluções na promoção de saúde, prevenções e inovações tecnológicas. Objetivos Listar os componentes da imunidade nativa e adquirida; Explicar as propriedades da resposta imunológica adquirida; Reconhecer as características de linfócitos e órgãos linfoides. Funções do sistema imunológico Imunidade é a resistência a doenças infecciosas. Em qualquer tipo de doença, somos preparados para ativar, o mais rápido possível, células e moléculas para eliminá-los e, principalmente, garantir que isso não ocorra de novo caso o agente patogênico reapareça. Dessa forma, a função �siológica do sistema imune é: 1. Prevenção de doenças; 2. Erradicação daquelas já existentes; 3. Defesa contra tumores ; 4. Responder à presença de células e moléculas em um tecido ou órgão transplantado. Com exceção dos micro-organismos mais evoluídos, esses objetivos são sempre alcançados com sucesso. 1 A imunologia é o estudo do sistema imunológico, incluindo a resposta aos agentes patogênicos e às lesões produzidas e seu papel nas doenças. O sistema imunológico também responde à presença de células e moléculas em um tecido ou órgão transplantado. Nesse caso, é um desa�o o controle sobre essas células imunes. Trata-se da mesma di�culdade encontrada agora com as terapias gênicas. Atenção Em situações especiais, o sistema imunológico pode prejudicar as células do hospedeiro, como nas doenças in�amatórias, alergias e doenças autoimunes. http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos/go0070/aula6.html O sistema imunológico é representado por: 1. Diversas células; 2. Vários sistemas de proteínas; 3. Seus órgãos especializados, que servem de produção e sítio de ativação de muitas células. Quando a resposta imunológica estiver em curso, as células se comunicarão através de proteínas secretadas chamadas de citocinas, cuja aparência é de uma enorme rede de comunicações a orquestrar todas as etapas e ações para a eliminação do agente invasor. É relativamente fácil imaginar que qualquer falha nesse sistema possa comprometer o hospedeiro e possivelmente levá-lo à morte. Exemplo Um exemplo desse desequilíbrio é a infecção pelo vírus da imunode�ciência adquirida (AIDS). Como as células alvo são os linfócitos T e os macrófagos, o paciente gradativamente perde a capacidade de responder a qualquer tipo de patógeno, mesmo aqueles de baixa virulência. Infelizmente, com o aparecimento da AIDS, muitas funções das células T foram descobertas simplesmente porque a sua ausência evidenciava o papel central dessas células no controle de doenças infecciosas e tumores. O sistema imune é dividido em dois tipos de imunidade caracterizados por respostas diferentes: imunidade inata ou natural e imunidade adquirida ou adaptativa. Veja abaixo o esquema mostrando uma linha do tempo do desenvolvimento de uma doença e os componentes da imunidade inata e adquirida. Figura 1: Componentes da imunidade inata e adquirida. | Fonte: (ABBAS; LICHTMAN, 2014) A seguir vamos entender cada resposta do sistema imune. Imunidade inata ou natural Imunidade inata é a primeira linha de defesa, com duração média de 12 horas. Se você imaginar o desenvolvimento de uma doença numa linha do tempo, principalmente se for o primeiro contato com o patógeno, poderá ver que, já nas primeiras horas, entram em ação mecanismos simples e muito e�cientes. Presentes mesmo no indivíduo sadio, eles tentam controlar a entrada de micro- organismos, como as barreiras epiteliais, e peptídeos antibióticos presentes no epitélio. O fato de muitos micro-organismos patogênicos possuírem enzimas que permitem a sua penetração em tecidos e na circulação faz com que entrem em ação fagócitos, células dendríticas, Natural Killer e proteínas do sistema complemento. Todos esses componentes reconhecem esses micro-organismos e tentam reduzir o número de patógenos. No caso dos fagócitos, eles possuem receptores que reconhecem estruturas comuns a grupos de patógenos. Um exemplo é o reconhecimento do componente LPS de parede celular Gram-negativa ou o ácido teicoico de Gram-positiva. Além da eliminação dos patógenos, outra função muito importante da resposta imune inata é a ativação da resposta imune adquirida. E não é por acaso que muitos agentes patogênicos possuem mecanismos para escapar da resposta imune inata. Imunidade adquirida A imunidade adquirida é representada pelos linfócitos e pela proteína anticorpo. Esses componentes reconhecem uma variedade muito maior de estruturas do que aqueles da imunidade inata. Podem inclusive reconhecer estruturas não infecciosas. 2 Linfócitos são células muito especializadas: elas se dividem após sua ativação e se diferenciam das outras células por realizarem ações muito especí�cas contra o antígeno (qualquer substância reconhecida por linfócitos). As ações da imunidade adquirida são divididas em imunidade humoral e imunidade celular. Isso signi�ca que, dependendo da presença do micro-organismo (intracelular ou extracelular), serão ativados os mecanismos mais competentes para a sua eliminação. http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos/go0070/aula6.html Imunidade humoral A atividade humoral é ativada quando forem necessários mecanismos de defesas contra micro-organismos extracelulares - como ocorre na maioria das doenças bacterianas - e precisarmos de apoio na circulação. Ela é mediada por anticorpos produzidos pelos linfócitos B ativados. Os anticorpos estão presentes na circulação e no líquido de mucosas, funcionando como uma etiqueta marcando os micro-organismos e as toxinas para a sua eliminação. Eles podem: Recobrir os micro-organismos; Reconhecer o antígeno sobre as células e ativar as que forem natural killer; Associarem-se às toxinas, formando complexos imunes para que muitos fagócitos possam reconhecer e eliminar os micro-organismos. Dessa forma, os anticorpos impedem seu acesso a células e tecidos. Imunidade humoral. | Fonte: Shutterstock Imunidade celular. | Fonte: Shutterstock Imunidade celular A imunidade celular é representada pelos linfócitos T e ativada em doenças provocadas por parasitas intracelulares, como os vírus. Os linfócitos T podem: Ativar os fagócitos que estiverem com micro-organismos em suas vesículas; ou Eliminar qualquer célula que possua micro-organismos no citoplasma. Comparação dos tipos de imunidade adaptativa celular e humoral. | Fonte: (ABBAS; LICHTMAN, 2014) Atenção Outra diferença entre as células B e T é em relação ao tipo de estrutura química dos antígenos que eles reconhecem. Os linfócitos B podem reconhecer proteínas, lipídeos, carboidratos e ácidos nucleicos, enquanto a maioria dos linfócitos T só reconhece proteínas. Ao �nal dessa linha do tempo, que mostra o desenvolvimento de uma doença, o hospedeiro terá ativado muitas células e anticorpos que irão promover a sua recuperação. Essa resposta ativa é chamada de imunidade ativa. Quando isso não acontece, como nos casos em que não existe tempo hábil para a elaboração da resposta imunológica e a proteção não dura muito tempo, é necessário alcançar o estado imune pela transferência de anticorpos. Isso se chama imunidade passiva. Um bom exemplo é a transferência de anticorpos durante a amamentação de recém-nascidos, cujo sistema imunológico ainda não é capaz de responder a muitos patógenos e precisam de proteção. Resposta imune especí�ca Apesar das diferenças que você aprendeu nos dois tipos de imunidade adaptativa, algumas propriedades comuns fazem da respostaimune especí�ca uma referência em termos de sobrevivência e evolução. São elas: Clique nos botões para ver as informações. É uma característica da imunidade adaptativa melhorar a capacidade de defesa a cada encontro com um mesmo micro- organismo. Dessa forma, os mecanismos de eliminação são mais rápidos e e�cientes. Isso se deve à presença de linfócitos de memória. Memória No primeiro contato, os linfócitos virgens participam da resposta imunológica primária - alguns chegam a permanecer viáveis por muitos anos. Resposta imunológica primária A propriedade anterior é muito importante nas infecções persistentes e recorrentes, pois cada encontro gera mais linfócitos de memória. Essa resposta posterior é chamada de resposta imunológica secundária. Resposta imunológica secundária Aspectos da resposta imune primária e secundária contra antígenos. |Fonte: (ABBAS; LICHTMAN, 2014) Você já se perguntou se realmente possuímos linfócitos su�cientes para todos os tipos de patógenos no ambiente? A RESPOSTA É SIM: possuímos um repertório bem diverso de linfócitos organizados em clones .3 A especi�cidade de receptores garante a capacidade de distinguir entre os muitos antígenos diferentes. Como há muitos clones distintos, utilizamos, quanto aos receptores especí�cos, o termo diversidade. Outra propriedade fundamental para o sucesso da resposta adquirida é a especialização, na qual os linfócitos apresentam funções que são aproveitadas dependendo do antígeno. Assim, os linfócitos com capacidade para destruir células devem participar da resposta imunológica contra vírus - e não bactérias. http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos/go0070/aula6.html Atenção É fácil entender que o sistema imunológico existe para nos proteger de agentes infecciosos, mas é fundamental que isso não seja estimulado por moléculas e estruturas presentes no nosso corpo. A ausência de autorreatividade contra antígenos próprios é uma condição importante durante o desenvolvimento dos linfócitos. Se eles desenvolverem receptores com a�nidade por estruturas próprias, deverão ser eliminados nos órgãos geradores. A permanência desses clones de linfócitos autorreativos leva ao aparecimento de doenças autoimunes, como vitiligo e lúpus eritematoso. Toda resposta imunológica especí�ca possui etapas bem de�nidas. Vamos entender cada uma delas a seguir: Clique nos botões para ver as informações. A resposta imunológica especí�ca começa com o reconhecimento do antígeno pelos linfócitos através dos receptores de membrana. Os linfócitos precisam de dois sinais para serem ativados: Antígeno; Molécula produzida por uma célula da imunidade inata. Fase de reconhecimento A partir do reconhecimento desses sinais, inicia a fase clonal. O linfócito - ou melhor, o clone dos linfócitos selecionados – entra em sucessivas divisões para aumentar o número de células especí�cas contra esse patógeno. Fase de expansão clonal Na divisão, algumas células se diferenciam em células efetoras, cuja ação é especializada na resposta imunológica. Isso explica o aparecimento de anticorpos produzidos pelos linfócitos B diferenciados. O mesmo processo ocorre em outros linfócitos como se todos agora assumissem a sua função na destruição do patógeno. Fase efetora Com a redução do número de patógenos e outros fatores, muitos linfócitos morrem por apoptose. Isso garante que sempre tenhamos um número viável de linfócitos no nosso corpo. Alguns deles são insensíveis ao estímulo de apoptose e permanecem em estado de repouso por muitos anos até serem rapidamente ativados se o mesmo patógeno entrar no organismo. São conhecidos como células de memória. Fase de declínio LINFÓCITOS Células e órgãos do sistema imunológico Agora que o panorama da resposta imunológica já foi apresentado, o passo seguinte nesta aula será o de conhecer algumas células e órgãos que compõem o sistema imunológico. As células da imunidade inata serão descritas detalhadamente na aula sobre imunidade inata. Para que a resposta imunológica seja ativada, são necessárias três células: Vamos apresentar cada uma. Linfócitos Células apresentadoras de antígenos Células efetoras 4 http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos/go0070/aula6.html Os Linfócitos T subdividem-se em: Conforme vimos anteriormente, linfócitos são células muito especializadas, consideradas mediadoras da imunidade adquirida. Essas células possuem as funções de ativar macrófagos para que aumentem a capacidade de destruição de micro-organismos ingeridos e neutró�los para a in�amação. Elas são produtoras de muitas citocinas que propiciam a proliferação de linfócitos T e B. 1 Linfócitos T Importantes na imunidade celular. 2 Linfócitos B Importantes para a imunidade humoral. Clique nos botões para ver as informações. Possui o receptor para antígeno TCRαβ e um correceptor CD4 na sua superfície entre várias moléculas de sinalização; Linfócito T auxiliar 5 Também possui TCRαβ e um correceptor CD8. Reconhece os antígenos na superfície de células infectadas, levando à sua destruição. Da mesma maneira que a CD4, as moléculas CD8 também servem para a conexão com as membranas celulares. Por isso, são denominadas correceptores: embora não reconheçam o antígeno, são importantes para a ativação dos linfócitos T. Linfócito T citotóxico Importante para o controle da resposta imunológica, esta célula, apesar de possuir CD4, funciona suprimindo a resposta imunológica. Linfócito T regulador Receptores de antígeno dos linfócitos B e T. | Fonte: (BENJAMINI; COICO; SUNSHINE, 2002) http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos/go0070/aula6.html As moléculas CD4 ou CD8 são utilizadas para o contato com membranas de células apresentadoras e servem como marcadores para contagem de linfócitos T em diversas patologias. Figura: A ativação de células NK é dependente da ausência de ligante no receptor inibitório, quando por exemplo tumores e infecções virais provocam a redução de moléculas de classe I na superfície de células nucleadas. Fonte: stream.wum.edu.pl <//www.stream.wum.edu.pl/en/knowledge-base/96-nk-cells-applications-in-immuno- oncology> Um tipo de linfócito que não possui TCR (receptor) é a célula Natural Killer, que reconhece a alteração da membrana de células infectadas por vírus. Apesar de ser considerada um linfócito, é uma célula da imunidade inata. Assim como a célula T citotóxica, a Natural Killer é especializada na destruição de células anormais ou infectadas. Os Linfócitos B Os linfócitos B possuem anticorpos na sua superfície como receptor de antígeno chamados de BCR ou imunoglobulina de superfície. Quando ativadas, essas células se diferenciam em plasmócitos, que secretam anticorpos para desempenhar muitas funções da resposta imunológica. Atenção Todos os linfócitos originam-se de alterações sucessivas de células-tronco, gerando uma linhagem linfoide. Enquanto as células B são desenvolvidas unicamente na medula, para as células T existe uma etapa que propicia a saída de células precursoras para o timo onde se desenvolvem os timócitos. E daí são liberados os linfócitos TCD4+ e TCD8+ maduros. http://www.stream.wum.edu.pl/en/knowledge-base/96-nk-cells-applications-in-immuno-oncology Distribuição dos órgãos linfoides centrais e periféricos pelo corpo. | Fonte: Shutterstock Vamos conhecer alguns desses órgãos: Órgãos linfoides periféricos Servem para facilitar a interação entre antígeno, células apresentadoras de antígeno e linfócitos. Estrutura de um Linfonodo. | Fonte: Shutterstock Linfonodos Órgãos encapsulados formado por nódulos e distribuídos ao longo dos vasos linfáticos do corpo. A circulação linfática contém muitas substâncias originadas do epitélio e dos tecidos. As células apresentadoras de antígeno localizadas nos linfonodos reconhecem os antígenos de patógenos que passam pelos linfonodos e os capturam, tornando-se ativadas. Outra possibilidade é o reconhecimento de antígenos de micro-organismos pelas células dendríticas no epitélio e outros tecidos quese deslocam até o linfonodo para também se apresentarem. Leia Mais >> 6 Anatomia do baço. | Fonte: Shutterstock Baço Órgão ricamente vascularizado. Por esse motivo, pode receber antígenos vindos da circulação. Os linfócitos T se localizam na bainha linfoide periarteriolar que circunda as arteríolas, enquanto os linfócitos B estão em folículos. http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos/go0070/aula6.html http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos/go0070/aula6.html Células do Sistema imunológico da pele. | Fonte: Shutterstock Sistema imunológico cutâneo Local onde linfócitos, células apresentadoras e moléculas efetoras participam do reconhecimento de antígenos vindos pela pele. Eles estão distribuídos por todo o nosso corpo. Anatomia da Placa de Peyer sinalizando a presença de grupos de células do sistema linfoide. | Fonte: Shutterstock Sistema imunológico mucoso Possui os mesmos componentes nos tratos gastrintestinal e respiratório, mas podemos perceber uma organização mais semelhante aos linfonodos. São as amígdalas na faringe e as placas de Peyer no intestino delgado. No intestino delgado, existe a célula M cuja especialidade é transportar os antígenos do lúmen para os tecidos linfoides. Nesses locais, muitos linfócitos são de memória. O grande desa�o nesses locais é ativar a resposta imunológica contra antígenos que entram nos epitélios sem, no entanto, reagir contra a nossa microbiota. Isso só será possível com o auxílio de células T reguladoras e as células dendríticas que suprimem esse ataque. Órgãos linfoides geradores ou centrais Trata-se da medula e do timo, locais onde ocorre a geração dos linfócitos. Durante o desenvolvimento embrionário e fetal, esta função é respectivamente do saco vitelino e do fígado fetal. Timo Órgão localizado no mediastino dividido em vários lóbulos, cada um com uma região córtex e uma medula. Os timócitos são células imaturas em proliferação, mantendo contato através de suas membranas com várias células acessórias, como as nurse . Serão, após esse processo, chamados de TH ou Tc. As células nurse disparam o sinal apoptótico para timócitos cujos receptores apresentarem alta a�nidade por proteínas próprias. Parece confuso, mas não é. Essas células apresentam na sua membrana muitas proteínas derivadas de constituintes celulares do nosso corpo, avaliando, assim, a intensidade do sinal do receptor antigênico. Dessa forma, sobrevivem os clones de linfócitos cujos receptores sejam muito diversos contra outras estruturas que não sejam as nossas. Denominamos seleção positiva quando os linfócitos possuírem receptores funcionantes e seleção negativa quando eles forem autorreativos. 7 Estrutura do Timos. | Fonte: Shutterstock A vinda de precursores da medula óssea para o timo ocorre pela liberação de hormônios, como a timulina e a timopoietina, que são produzidos pelo epitélio tímico, sugerindo um papel de atração nas células precursoras de LT. A entrada e saída de células pelo timo ocorre através das vênulas endoteliais altas ou HEV, que aderem fortemente aos timócitos e também protegem o ambiente tímico. Medula Os precursores de linfócitos B se desenvolvem até se tornarem maduros com seus receptores BCR. Ao redor dessas células, as células do estroma produzem muitas moléculas de adesão e citocinas que propiciam o seu desenvolvimento. Aqui todas as etapas de desenvolvimento da célula B também serão avaliadas, podendo sofrer a seleção positiva e negativa. Medula e suas estruturas. | Fonte: Shutterstock http://portaldoaluno.webaula.com.br/cursos/go0070/aula6.html Desenvolvimento dos linfócitos T e B nos órgãos linfoides geradores e circulação nos órgãos linfoides periféricos. | Fonte: (ABBAS; LICHTMAN, 2014) Os linfócitos maduros e virgens saem da medula e do timo, entrando na circulação e nos órgãos linfoides periféricos, onde podem encontrar o antígeno para o qual possuam receptores especí�cos. Ao ocorrer a seleção clonal, essas células entram em proliferação e se diferenciam em células efetoras e de memória. Os linfócitos virgens circulam preferencialmente para entrar nos órgãos periféricos, enquanto as células efetoras, já ativadas, se deslocam para o local da infecção. Como já percebemos, as células efetoras participam da resposta imunológica para a eliminação do antígeno, enquanto as de memória não participam e circulam por muito tempo. Se elas forem ativadas pelo antígeno especí�co, o ciclo irá se repetir: as células entrarão em divisão, parte delas irá se diferenciar em efetoras e novas células de memória serão formadas. Por isso, com o passar dos anos, a memória imunológica aumenta contra o antígeno. Se as células T ou B virgens não forem ativadas em um período de semanas, elas morrem por apoptose. Durante o seu desenvolvimento, os linfócitos B e T adquirem receptores de antígeno, mas, caso possuam alta a�nidade por componentes próprios do corpo, eles deverão ser eliminados em um processo chamado de deleção clonal. Esta etapa faz parte da tolerância central, mecanismo de tolerância aos chamados antígenos próprios na medula (para os linfócitos B) e no timo (linfócitos T). Atividade 1. Assinale, na ordem, um componente da imunidade inata e da adaptativa: a) Linfócitos e células dendríticas. b) Fagócitos e células dendríticas. c) Linfócitos e fagócitos. d) Sistema complemento e fagócitos. e) Células dendríticas e linfócitos. 2. Quando a�rmamos que a capacidade diferenciada de recombinar os genes que dão origem às proteínas de reconhecimento é exclusiva de linfócitos, nos referimos à: a) Memória b) Especialização c) Autorreatividade d) Especificidade e) Fagocitose 3. Assinale a opção que se destina somente aos órgãos linfoides periféricos: a) Presença de precursores de linfócitos T e B. b) Proliferação celular. c) Diferenciação em células efetoras. d) Circulação de linfócitos. e) Seleção negativa. 4. Trata-se dos Linfócitos que não possuem TCR e atuam na eliminação de células infectadas. Esta de�nição está associada à qual célula? a) TCD4 b) NK c) TCD8 d) Células dendríticas e) Células imunes Notas tumores1 Em relação a tumores, a presença de proteínas anormais nos nossos tecidos estimula o reconhecimento de uma célula especial da resposta imunológica chamada de natural killer. Linfócitos2 São células muito especializadas: elas se dividem após sua ativação e se diferenciam das outras células por realizarem ações muito especí�cas contra o antígeno (qualquer substância reconhecida por linfócitos). clones3 Na década de 1950, a teoria da seleção clonal a�rmou que já possuíamos clones de linfócitos especí�cos antes do encontro com o antígeno. Esta substância seleciona um clone - entre um milhão deles - que será ativado para participar dessa eliminação. Isso ocorre porque essas células possuem uma capacidade diferenciada de recombinar os genes que dão origem às proteínas de reconhecimento. Portanto, cada recombinação gera um tipo de receptor especí�co diferente na superfície dessas células. células efetoras4 principalmente outros leucócitos. correceptor CD45 As células TH reconhecem antígenos na superfície de células apresentadoras de antígeno, e a molécula CD4 é utilizada para se conectar com a célula apresentadora. Detalhes desta etapa você vai aprender mais tarde durante a ativação dos linfócitos. Antígenos6 A apresentação antigênica, em linhas gerais, é o processamento dessas proteínas em fragmentos menores de tal forma que eles possam ser colocados na sua superfície e, assim, os linfócitos os reconhecerem com os TCRs. Nurse7 “Como (as células) nurse”. Leia Mais Os linfócitos T e B ocupam regiões especí�cas dentro do linfonodo, sendo o córtex a região dos linfócitos B que se organizam em folículos e abaixo, na região paracortical, os linfócitos T. É muito importante a aproximação dessas populações, pois o T ativado irá ativar algumas funções importantes no linfócito B. Se a célula B responder à presença de um antígeno, a sua morfologia muda para o aspecto de uma célula bem volumosa e rica em retículoendoplasmático rugosa chamada de plasmócito. Essas células produtoras de anticorpos estão nos chamados centros germinativos, que são os antigos folículos com células B ativadas. Referências ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H. Imunologia básica. 4. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. ABBAS, A.; LICHTMAN, A. H.; PILLAI, S. Imunologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2019. BALESTIERI, F. M. P. Imunologia. São Paulo: Manole, 2009. g BENJAMINI, E.; COICO, R.; SUNSHINE, G. Imunologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2002. MALE, D. et al. Imunologia. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. Próxima aula Defesas ativadas nas primeiras horas após a exposição do micro-organismo; Funções das células envolvidas na in�amação; Elo entre resposta imunológica inata e adaptativa. Explore mais Assista ao vídeo: Doenças autoimunes <https://www.youtube.com/watch?v=1h-GFxiWfs8> . https://www.youtube.com/watch?v=1h-GFxiWfs8
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