Imunologia e Microambiente Tumoral

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Imunologia e Microambiente Tumoral
Pilares do Câncer:
Muitas das drogas usadas para o
tratamento do câncer tem como alvo um
dos pilares do câncer.
Resposta Imune Antitumoral:
Vigilância imunológica:
❖ Hipótese de que o sistema
imunológico teria a capacidade de
reconhecer e eliminar células
tumorais geradas durante um
processo de transformação celular
maligna;
❖ Sistema imunológico em um
estágio de constante alerta para
resolver o aparecimento de
antígenos tumorais estranhos que
pudessem causar algum dano ao
organismo;
❖ Animais deficientes em
componentes da resposta
adaptativa eram mais suscetíveis a
formação de tumores espontâneos
ou induzidas por carcinógenos;
❖ Animais mais
imunocompetentes são mais
capazes de combater o tumor.
❖ Pacientes com sistema imune
comprometido tem maior
evidência de câncer;
❖ Incidência cumulativa de qualquer
câncer em pacientes
imunossuprimidos pós -
transplantados em comparação
com a população geral;
❖ Situações clínicas imunodeficitárias
que aumentam a suscetibilidade
de desenvolvimento de câncer;
❖ Evidência de infiltração imune em
muitos tipos de câncer;
❖ Indução experimental de
tumor nos animais;
❖ Se ressecar o tumor e colocar
em outro animal com resposta
imune -> resposta antitumoral
impede o desenvolvimento do
câncer;
❖ Entretanto, se ao ressecar o
tumor e transferir para um
animal imunodeficientes ->
desenvolvimento de câncer;
❖ Transferência de células TC8+ /
citotóxicos em animal que
desenvolveu tumor -> terapia
de erradicação do tumor.
OBS: Essa é uma das bases das terapias
antitumorais em pacientes.
❖ Resposta imune antitumoral é
dependente de células TCD8 /
citotóxicas.
Antígenos tumorais:
❖ Definição: qualquer molécula
reconhecida por células T ou por
anticorpos na superfícies de
células tumores;
❖ A utilidade de um antígeno
tumoral para detecção ou
destruição de tumores depende da
sua especificidade;
❖ Antígenos tumorais codificados
por genes mutados;
❖ Proteínas de fusão, EGFr, RAS;
❖ Quando mutadas e ativadas ->
antígenos tumorais que são
reconhecidos por células T.
❖ Antígenos SELF ( codificados por
genes normais);
OBS: São antígenos expressos acima do
normal ou cuja expressão é, em geral,
limitada a tecidos ou estágios de
desenvolvimento particulares, mas que
estão desregulados nos tumores.
❖ Moléculas com
superexpressão: p53,
survivina, fatores de
crescimento.
❖ Antígenos de diferenciação: C10,
C19, C20, melan-A/MART-1, PSA;
❖ Antígenos com glicosilação
alterada: mucina;
❖ Antígenos oncofetais:
cancer-testis, CEA, AFP;
❖ Antígenos clonais; Ig idiotipos
em células B.
❖ Antígenos virais: codificados por
genes virais.
❖ HPV (câncer de colo de útero);
❖ HBV (Vírus da hepatite B -
associado a carcinoma
hepatocelular);
❖ HCV (Vírus da hepatite C -
associado a carcinoma
hepatocelular);
❖ HTLV (Retrovírus importante
em áreas endêmicas - induz
alguns tipos de leucemia);
❖ EBV (Epstein-barr - pode
induzir um tipo de linfoma).
Carga de mutações e resposta imune:
❖ Acúmulo de mutações em vias
oncológicas;
❖ Alguns tumores têm baixa
frequência mutacional e outros
têm alta frequência mutacional;
❖ Melanoma, pulmão, esôfago,
estômago, bexiga, colorretal ->
alta frequência de mutação;
❖ Medula, rim -> baixa
frequência mutacional.
❖ Correlação de frequência de
mutação somática tumoral com
taxa de resposta efetiva em
bloqueio de checkpoint
imunológico.
❖ Tumores com alta frequência
tumoral respondem mais a
imunoterapia;
❖ Tumores com baixa carga de
mutação expressam menos
antígenos que poderiam ser
reconhecidos por células do
sistema imune que montariam
uma resposta antitumoral ->
menor taxa de resposta à
imunoterapia.
Resposta Imune:
Resposta depende de linfócitos T e B;
Células T:
❖ Células TC8 / citotóxica -> efetoras;
❖ Células TC4/helper e Células Treg /
reguladoras -> controlam / inibem.
Conversa entre resposta imune inata e
adquirida;
❖ Resposta imune inata: células NK
(natural killer) e macrófagos são
importantes para iniciar a resposta
antitumoral.
Células NK:
❖ Células da resposta imune inata
que reconhecem células infectadas
por vírus e ou células tumorais;
❖ Reconhecem proteínas
expressas e apresentadas pelo
MHC classe 1 (presente em
todas as células, exceto em
células anucleadas).
❖ Células NK “escaneiam” as células
o tempo todo em busca de células
que estejam apresentando
antígenos próprios ou não
próprios;
❖ Peptídeos próprios
apresentados pelo MHC classe
1 -> tolerância imunológica;
❖ Peptídeos mutados / não
próprios apresentados pelo
MHC classe 1 -> morte da
célula.
❖ Além de reconhecerem células
tumorais, as células NK também
são importantes, pois:
❖ A morte da célula tumoral
favorece a liberação de
antígenos tumorais que
poderão ser reconhecidos por
células dendríticas
apresentadoras de antígenos;
❖ Produção de interferon gama;
❖ Ativação da resposta imune
CD4 depende da presença de
IFN gama no meio para que se
diferencie em TH1;
❖ Interferon gama no meio,
ainda, é fundamental para a
ativação das células TCD8.
Resposta adaptativa efetiva antitumoral:
❖ Uma célula tumoral foi
reconhecida por uma célula NK ->
primeiro ataque e destruição da
célula por indução de
citotoxicidade;
❖ A célula tumoral libera antígenos
tumorais que serão captados pelas
células dendríticas. Esses
antígenos são processados e em
seguida são apresentados no
contexto de MHC classe 1 para
células TCD8 e pelo MHC classe 2
para células T CD4;
❖ Diferenciação das células TCD4 em
TH1;
❖ Na presença de IL-12 e IFN
gama, as células TCD4 ao
reconhecer o antígeno
tumoral apresentado pelo
MHC classe 2 se diferenciam
em células TH1, que, por sua
vez, produzem mais
interferon-gama.
❖ A ativação da resposta T efetora
depende de 2 sinais:
❖ 1° sinal: reconhecimento de
antígenos pelas células TCD8
na presença de IFN gama;
❖ As células TCD8 reconhece
o antígeno apresentado
pelo MHC classe 1 e se
diferencia em células T
citotóxicas pela presença de
IFN-gama e matam a célula
tumoral por citotoxicidade.
❖ 2° sinal: Coestimulação pela
diferenciação das células T
CD4 em TH1.
❖ Células TH1 produzem IFN
gama e favorecem maior
ativação da citotoxicidade
das células TCD8.
❖ Resumindo: célula tumoral
liberando antígenos tumorais que
são captados por células
dendríticas e apresentados tanto
para célula TCD4 como para célula
TCD8.
❖ Microambiente rico em
interferon gama ->
diferenciação de TCD4 em
TH1;
❖ TH1 produz mais interferon
gama -> induz a atividade
citotóxica dos linfócitos TCD8.
Regulação da resposta efetora:
❖ As células Treg inibem a resposta
imune pela liberação de citocinas
-> diminuem interferon gama e
proliferação celular;
❖ Células T regulatórias/Treg (Ex:
CD25+ e FOXP3);
❖ Essas células têm como função
limitar / inibir as respostas
realizadas pelas células TCD8.
Portanto, contrabalançam
respostas citotóxicas, atuando
como um mecanismo de
tolerância imunológica
periférica;
❖ Essas células são essenciais
para autoimunidade, pois
impedem que as células
citotóxicas induzam a
apoptose de forma
descontrolada nas células do
próprio organismo.
❖ Tumores são infiltrados por
mediadores inflamatórios,
linfócitos, monócitos etc. Quanto
maior a infiltração de células TCD8,
melhor o prognóstico;
❖ Mais resposta imune efetora
citotóxica.
❖ Quanto maior a infiltração de
células Treg, pior o prognóstico.
❖ Inibe a resposta imune efetora
citotóxica.
Hipótese da imuno-edição tumoral:
❖ Hipótese dos 3 E’s: eliminação,
equilíbrio e escape;
❖ Eliminação de células
sensíveis;
❖ Equilíbrio - tumor
"adormecido";
❖ Escape: células que resistem a
resposta e escapam da
resposta imune se
proliferando.
❖ Ex: uso de cigarro desde a
juventude, faz com que tenha
desenvolvimento de câncer no
envelhecimento.
❖ Agentes indutores em um tecido
normal levam a transformação
celular e acúmulo de mutações
com formação de um tecidoneoplásico heterogêneo;
❖ Sistema imune – células NK,
dendríticas, TC8, TC4 formam um
microambiente tumoral para
combater o tumor;
❖ A heterogeneidade dos tecidos
neoplásicos fazem com que
algumas células neoplásicas sejam
mais sensíveis ou mais resistentes
a resposta imune antitumoral;
❖ Inicialmente a resposta pode
ser muito efetiva, mas com o
tempo vai perdendo eficiência.
❖ O sistema imune consegue conter
o tumor por um tempo, na fase de
equilíbrio;
❖ Eventualmente uma célula
resistente ao combate imune
escapa da resposta imune e
favorece a progressão do tumor.
Mecanismos de evasão do sistema
imune:
❖ Variação antigênica que
impossibilita o reconhecimento da
célula tumoral pelas células do
sistema imune;
❖ Redução da expressão de MHC
classe 1 -> TCD8 reconhecerá
menos antígenos -> menos
resposta efetora citotóxica;
❖ Exemplo de perda de MHC
classe 1 em carcinoma de
próstata -> observar
quantidade de células que
escaparam da resposta
citotóxica por perda da
expressão de MHC classe 1;
❖ Em azul são núcleos de células
tumorais;
❖ Em marrom – marcação de
MHC classe 1.
❖ Alguns tumores podem ainda
induzir as células T reguladoras ->
supressão das respostas
imunológicas;
❖ Produção de moléculas inibidoras
como citocina IL-10 -> reduz
resposta inflamatória e
antitumoral favorecendo o escape
da resposta imunológica;
❖ IL-10 inibe células TH1 ->
menor produção de IFN gama
-> menor ativação de células
TCD8 -> menos citotoxicidade
antitumoral.
❖ Tumores podem também induzir
baixos níveis de coestimuladores e
aumentar a expressão de proteínas
inibitórias;
❖ Primeiro sinal: Células
dendríticas captam antígenos
e apresentam tanto por meio
do MHC classe 1 para TCD8
como pelo MHC classe 2 para
TCD4;
❖ Segundo sinal: coativação ->
células dendríticas expressam
correceptores CD80 e CD86
(ou B7) que ativam uma
proteína presente na célula T
chamada CD28.
❖ Expressão de CTLA4 pela célula T
que interage com maior afinidade
com C80 / CD86 presente na célula
dendrítica -> estimula sinal
inibitório;
❖ Tem maior afinidade com
CD80/CD86 que o CD28.
❖ PDL1 / PDL2 -> expresso em
tecidos normais e interage com
PD1 presente nas células T -> sinal
inibitório da célula T;
❖ Mecanismo importante para a
tolerância imunológica
periférica -> impede que as
células TCD8 ataquem o
próprio tecido;
❖ A perda de PDL 1 está
associada ao desenvolvimento
de doenças autoimunes.
❖ Expressão aumentada de PDL 1 por
tumores→inibe a resposta imune
= escape da resposta imune;
❖ Mecanismo de exaustão de
linfócitos TCD8.
❖ A expressão de PD1 aumenta
conforme a exaustão celular
aumenta;
❖ Inicialmente célula T
funcionais que se caracterizam
pela alta capacidade de
citotoxicidade, proliferativa e
de produção de citocinas;
❖ Essa capacidade vai
diminuindo até que essas
células sejam eliminadas, de
modo que sua taxa de
apoptose vai aumentando;
❖ Quanto mais PD1 menos
resposta antitumoral as
células TCD8 serão capazes de
realizar.
❖ Exaustão de linfócitos TCD8 ->
perda da capacidade citotóxica,
proliferativa, etc.
Câncer:
“O câncer é na verdade a doença dos
tecidos, em particular, dos tecidos
complexos que nós chamamos de
tumores”;
“Câncer seria mais comum se não existisse
o efeito protetor da imunidade”;
O câncer não é somente um processo de
células autônomas, existe um
microambiente tumoral;
Microambiente tumoral:
❖ Além das células tumorais, há
várias outras células e moléculas
que infiltram esse tumor;
❖ Ex: células T, células
dendríticas, células B, células
do sistema imune inato,
plaquetas formando
componente tromboembólico,
neogênese vascular etc.
❖ A instalação processo inflamatório
causa um aumento na proliferação
celular;
❖ Tumores se formam em sítios
de inflamação crônica;
❖ “Ferida que nunca cura”.
❖ Temos inicialmente um tecido em
homeostase que começa a sofrer
agressões -> entra em um estado
inflamatório com infiltração de
células inflamatórias -> cessando a
injúria o tecido tem capacidade de
regenerar e retornar para a
homeostase;
❖ No entanto, se não houver
resolução da inflamação, a
instalação de uma inflamação
crônica está associada à
tumorigênese, formação de
metástase, resistência terapêutica,
estado pró- trombótico.
❖ Fatores de risco para a
tumorigênese: obesidade,
tabaco, processos
inflamatórios intestinais
crônicos, etc -> perde a
capacidade de regeneração.
OBS: Condições que levam a uma agressão
crônica do tecido.
Causas e consequências da falha da
resolução inflamatória:
❖ A falha na resolução da
inflamação, além da tumorigênese
leva a outras condições patológicas
como:
❖ Aterosclerose;
❖ Doença pulmonar obstrutiva
crônica;
❖ Obesidade;
❖ Esclerose Múltipla;
❖ Asma;
❖ Doenças reumatológicas.
❖ Células com transformação
neoplásica se beneficiam do
processo de inflamação crônica e
cicatrização do tecido;
❖ Resposta imune inflamatória
participa do processo de
carcinogênese de duas formas:
❖ Imunovigilância e resposta imune
antitumoral;
❖ Seleção de células
transformadas -> edição
tumoral (eliminação, equilíbrio
e escape/evasão)
❖ Composição do
microambiente tumoral.
❖ Contribuição para o
crescimento do tumor.
Macrófagos associados ao tumor
(TAM):
Macrófagos são células do sistema imune
inato que fazem parte do sistema
mononuclear fagocitário muito associados
aos processos inflamatórios;
Os TAM são macrófagos que infiltram
tumores;
Promovem indução de fatores de
crescimento epiteliais e produção de
matriz extracelular que levam a ativação
da proliferação celular;
Produzem fatores angiogênicos e induzem
a angiogênese -> favorece o crescimento
de tumores sólidos pelo aporte sanguíneo;
Os TAM podem se diferenciar em dois
tipos de macrófagos:
❖ Macrófagos pró-inflamatórios
(anti-tumor) -> ativação via clássica
dependente de interferon gama ou
LPS (presente na membrana das
bactérias);
OBS: Produção de citocinas que estimulam
a inflamação, lise das células tumorais,
produção de espécies reativas de oxigênio
e nitrogênio, metaloproteinases.
❖ Macrófagos regulatórios
(pro-tumor) -> ativação via
alternativa.
OBS: Produzem fatores angiogênicos,
citocinas e enzimas que suprimem
resposta tumoral, fatores de crescimento.
Contribuição sequencial de macrófagos
para a progressão tumoral;
❖ Ao infiltrar o tumor, o monócito
pode se diferenciar em macrófago
M1 anti-tumor ou em macrófago
M2 pró-tumor a depender do
microambiente no tumor;
❖ Microambiente pró-inflamatório ->
altas concentrações de IFN-gama
-> favorece a diferenciação em
macrófagos M1;
❖ Microambiente regulatório
pós-reparo -> altas concentrações
de IL-10, IL-4, IL-13,
glicocorticóides -> favorece a
diferenciação em macrófagos M2;
OBS: A presença de IL-10, TGF beta e
lactato induzem a transformação de
macrófagos M1 em macrófagos M2.
Atenção especial para o lactato ->
alteração da regulação metabólica pela
tumorigênese.
❖ Tumor induz o escape tumoral com
a formação de um microambiente
regulatório pós-reparo (ambiente
modulado pelo próprio tumor).
As células tumorais e o estroma tumoral
produzem fatores que induzem o
recrutamento, sobrevivência e
diferenciação dos TAM em macrófagos M2
favorecendo:
❖ Fatores de crescimento ->
proliferação e sobrevivência de
células tumorais;
❖ Produção de matriz extracelular;
❖ Angiogênese;
❖ Supressão da resposta imune;
❖ Escape da resposta imune;
❖ Progressão e metástase.
As células tumorais, células Treg
produzem TGF beta -> fundamental para
inibir resposta imune, e favorecer
formação de macrófagos M2 e EMT;
❖ EMT = processo de transformação
de células tumorais em células
neoplásicas capazes de migrar para
outros tecidos → saem do tumor
primário e infiltram tecidos
secundários com a formação de
metástases;
❖ TGF-beta impede a resposta
antitumoral linfocitária;
❖ Exemplo de melanoma pulmonar –
tumor de melanócito que produz
pigmentos;
❖ Observar a diferença na
quantidadede pigmentos entre os
tumores: na esquerda com pouco
TGF beta teve menos progressão
dos melanócitos enquanto na
direita com alta concentração de
TGF beta houve elevada produção
de melanócitos com mais
produção de pigmentos.
Células que compõe o estroma
tumoral:
Fibroblastos associados a tumores (TAFs):
❖ Convencionais: estruturam o
tecido tumoral como acontece
com tecidos normais;
❖ Miofibroblastos: aumentados de
forma transiente em tecidos
sofrendo reparo.
❖ São encontrados em lesões
crônicas e tumores;
❖ O número aumentado de
miofibroblastos tem
correlação positiva com
agressividade do tumor,
proliferação celular,
angiogênese, processo de
invasão e metástase;
❖ Proteína PINCH +: marcadores
de miofibroblastos que podem
ser quantificados na
imuno-histoquímica para
determinar o prognóstico (pior
quanto mais miofibroblastos);
❖ PINCH + marcados em preto.
Células endoteliais:
❖ Participam do processo de
angiogênese;
❖ Formação de capilares no tumor:
❖ Indução de vasos
intratumorais -> o aporte
sanguíneo favorece a
proliferação celular neoplásica
e o crescimento tumoral;
❖ VEGF Beta 2 (endotelial grow
factor) -> fator indutor de
angiogênese.
OBS: Algumas terapias antitumorais tem
como mecanismo a inibição de VEGF
beta2 para inibir a angiogênese e impedir
a progressão tumoral.
❖ Diferença na organização da malha
vascular em tecidos normais e
transformados;
❖ Crescimento capilar
desordenado -> malha de
capilares desorganizada.
❖ O crescimento celular acelerado e
desordenado muitas vezes não é
acompanhado pela angiogênese ->
aporte sanguíneo insuficiente para
suprir as demandas de todo o
tecido tumoral -> hipóxia central ->
necrose central.
❖ A hipóxia induz uma pressão
intra-tumoral para formar
novos vasos.
Células linfáticas - formação de vasos
linfáticos:
❖ Vasos linfáticos se restringem a
periferia do tumor e ao tecido
normal adjacente, mas são uma
importante via de disseminação da
metástase;
❖ Estadiamento – linfonodos
regionais infiltrados tem pior
prognóstico.
❖ Vias de disseminação
metastática por meio de
drenagem linfática para
linfonodos.
Invasão e metástase:
Crescimento de tumor primário: células
tumorais alcançam a via sanguínea ou
linfática e migram para outros sítios /
tecidos;
Ex: tumor de mama com metástase no
pulmão, ossos, cérebro.
Metástase é o tumor secundário: as
células do tumor primário crescem no
tumor secundário;
❖ Imagem de microscopia óptica
mostrando células tumorais
metastáticas no interior de vasos
linfáticos.
Existem nichos metastáticos que são sítios
preferenciais de instalação da metástase;
❖ Ex: tumores de próstata tem
grande propensão a formar
metástases ósseas;
❖ Ex: Tumor de cólon têm maior
propensão a formar metástases no
fígado.
Essa propensão metastática nos leva a
investigação desses nichos de acordo com
o diagnóstico de tumor -> fundamental
para o estadiamento;
Transição epitélio-mesenquimal (EMT):
❖ Tumor primário in situ aderido ao
seu sítio inicial pelo parênquima /
microambiente tumoral;
❖ A célula epitelial precisa migrar
para fenótipo mesenquimal para
que seja capaz de se soltar e
migrar por meio de vasos
sanguíneos ou linfáticos;
❖ Célula aderida se transforma
em célula com capacidade
migratória.
❖ Sinalização para EMT -> TGF beta
produzido por miofibroblastos,
células T Reguladoras, células
tumorais, macrófagos tumorais
M2;
❖ Mutações que propiciam o EMT.
Disfunção metabólica tumoral:
Fisiologicamente, na presença de oxigênio
e glicose nos tecidos temos a formação de
ATP pela via da fosforilação oxidativa
mitocondrial. Em situações de hipóxia, há
formação de ATP por meio da
fermentação lática com produção de
lactato;
Efeito Warburg: células tumorais
proliferativas fazem principalmente
glicólise anaeróbica com alta produção de
lactato no microambiente tumoral;
❖ Shift da fosforilação oxidativa para
glicólise anaeróbica.
Metabolismo fisiológico:
Metabolismo tumoral:
❖ Hipóxia e fatores inibitórios
mitocondriais.
O aumento da concentração de lactato e a
hipóxia está envolvido com a formação do
macrófago tumoral pro-tumor;
❖ Modulação do próprio tumor a um
microambiente que favoreça seu
desenvolvimento.
Dentro do desenvolvimento tumoral
temos um conjunto de fatores necessários
associados a alterações genômicas.
❖ Fatores ambientais: favorece
mutações, instabilidade genômica;
❖ Instalação de ambiente
inflamatório pro-tumoral induzido
pelo próprio tumor;
❖ Inflamação crônica.