tópico 2 - eventos iniciais da resposta imune

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Eventos Iniciais da Resposta Imune
Imunologia
1. Introdução
Conforme estudamos no tópico anterior, o sistema imune pode ser dividido em duas fases:
imunidade inata e imunidade adaptativa. Vimos detalhes gerais de ambas as fases, para introdução
de conceitos básicos dentro da disciplina. Contudo, a partir deste Tópico, vamos detalhar cada um
destes compartimentos da resposta imune.
A resposta imune inata é a primeira linha de defesa/reação contra antígenos. Os seus
mecanismos de resposta são pré-existentes e são rapidamente ativados. É o mecanismo de
resposta filogeneticamente mais antigo, ou seja, aquele que observamos nos primeiros animais
que surgiram. Ela possui duas funções primordiais: 1) é a primeira resposta do organismo
contra as infeções (respostas que são aumentadas pela imunidade adaptativa); 2) estimula e
modula a resposta imune adaptativa. Podemos colocar a pele e os revestimentos do
intestino e das vias respiratórias como parte da imunidade inata, uma vez que atuam como
barreira contra a entrada de micro-organismos, estando funcionais a todo tempo,
independentemente da presença de infeções. Há várias células e proteínas que fazem parte da
imunidade inata, como os fagócitos e o sistema complemento, que são rapidamente ativados
após a entrada dos micróbios.
O reconhecimento de antígenos pelas células da imunidade inata também é distinto daquele
observado para linfócitos T e B (imunidade adaptativa). Podemos destacar algumas características
deste reconhecimento: 1) os receptores presentes nas células da imunidade inata reconhecem
estruturas comuns aos micróbios (chamadas de “pathogen-associated molecular patterns”,
ou padrões moleculares associados aos patógenos, PAMPs), que não estão presentes nas células do
próprio organismo. São exemplos de PAMPS: dsRNA (RNA de dupla-fita), sequências não-
metiladas de DNA CpG (sequências de Citosina e poli- (várias) Guaninas), e
lipopolissacarídeos (LPS). Portanto, os receptores presentes nas células são chamados de
receptores de reconhecimento de padrões (do inglês “pattern recognition receptors”, PRRs)
e, mais adiante, vamos descrevê-los em mais detalhes. Aqui, a diferença entre próprio e não-
próprio é feita a nível do reconhecimento daquilo que é pertencente ao organismo versus
aquilo que é pertencente ao micróbio; 2) estes PRRs reconhecem produtos microbianos
que são essenciais à sobrevivência dos micróbios (ex: dsRNA, essencial à sobrevivência de
alguns vírus); 3) entre os PRRs, encontramos moléculas expressas na superfície celular ou
dentro das células. Porém, há também alguns PRRs presentes no sangue ou fluídos
extracelulares. De qualquer forma, todos podem levar à ativação de funções antimicrobianas
e pró-inflamatórias nas células, assim como facilitar a fagocitose dos micróbios; 4) os genes
dos PRRs estão pré-definidos no DNA somático e, portanto, o repertório (diversidade) de
especificidade é restrito (aproximadamente 1000 receptores diferentes); 5) apesar da função
principal dos PRRs ser reconhecer moléculas presentes nos micróbios, eles também estão
envolvidos no reconhecimento de células em stress ou defeituosas. Isto se dá através do
reconhecimento de moléculas como heat shock proteins e fosfolípides de membrana das
células danificadas.
2. Os receptores da imunidade inata
Até o momento, descrevemos as características básicas dos Receptores de reconhecimento de
padrões (PRRs, “pattern recognition receptors”). Eles estão expressos em neutrófilos,
macrófagos, células dendríticas e em células endoteliais (algumas células epiteliais e
linfócitos também podem expressá-los em determinadas circunstâncias). Estes PRRs estão na
superfície celular, em vesículas endossomais, e no citoplasma destas células. Eles estão
ligados a várias vias intracelulares de transdução de sinais para produção de moléculas que
promovem a inflamação. Deste modo, são muito importantes no controle da primeira resposta
defensiva contra os micro-organismos. De maneira geral, são seis os tipos de PRRs (receptores do
tipo Toll, receptores de lectinas do tipo C, receptores “scavenger”, receptores de N-formyl Met-Leu-
Phe, receptores do tipo NOD e receptores do tipo RIG). Vamos agora descrever quais são os tipos de
PRRs.
- Toll-like receptors (TLRs) são representados por 13 moléculas que contém um domínio
homólogo ao receptor Toll/IL-1 (TIR) na porção citoplasmática, essencial para sua sinalização.
Estão expressos principalmente em macrófagos, DCs, neutrófilos, células epiteliais de mucosas e
células endoteliais, na superfície das células ou em vesículas citoplasmáticas. Em mamíferos
TLR3, 7, 8 e 9 estão expressos dentro da célula e reconhecem RNA/DNA viral (poderíam
reconhecer DNA da célula, mas este não está presente nestas vesículas). Já os TLRs 1, 2, 4, 5 e 6
estão localizados na membrana plasmática e, desta maneira, interagem com os patógenos quando
estes entram em contato com a célula. Após ligação aos seus PAMPs, ocorre dimerização dos
TLRs e recrutamento de proteínas adaptadoras (“adapter proteins”) que também contém
domínios TIR. Estas recrutam e ativam várias proteínas quinases (por exemplo, quinases
associadas a IL-1R e proteína-quinases ativadas por mitógeno, IRAKs e MAPKs, respectivamente)
que, por sua vez, ativam vias distintas de fatores de transcrição, entre eles NF-kB, AP-1, IRF-3
e IRF-7. NF-kB e AP-1 levam à expressão de citocinas pró-inflamatórias, quimiocinas e
moléculas de adesão, enquanto IRF-3 e 7 levam à expressão de IFN tipo I. Vale salientar que a
associação de outras proteínas não pertencentes à família dos TLR aumenta a diversidade destes;
como exemplo, temos o TLR4 que, em associação a proteínas denominadas MD2 e CD14, realiza o
reconhecimento de LPS.
- C-type lectins (lectinas do tipo C): estes receptores reconhecem/se ligam a carboidratos
presentes nos patógenos e estão expressos na membrana plasmática de macrófagos, DCs e
outros leucócitos. A mais conhecida é o receptor de manose que tem papel na fagocitose de
micróbios. Dectin-1 se liga a glucanos presentes em fungos.
- Scavenger receptors: é um supergrupo composto por diversas moléculas que estão
presentes na membrana celular, porém, apresentam uma característica em comum: mediar
a internalização de lipoproteínas oxidadas. CD36, CD68 e SRB1 são alguns dos membros.
Têm papel patológico na geração de células espumosas (foam cells) carregadas com
colesterol.
- Receptores de N-formyl Met-Leu-Phe: inclue os receptores FPR (neutrófilos) e FPRL1
(macrófagos) da membrana plasmática que reconhecem peptídeos contendo residuos de
N-formylmethionyl. Apenas proteinas de bactérias (e mitocondrias) contém estes resíduos.
Fazem parte da família das proteínas G e auxiliam na localização das bactérias.
- Receptores do tipo NOD (NLRs, ou NOD-Like Receptors) (NATCH-LRRs): moléculas
citoplasmáticas que iniciam cascatas de sinalização intracelular para ativar a resposta
inflamatória. NODs (Nucleotide-binding oligomerization domain, NOD1 e NOD2) e NALPs
(NAcht-LRR- and pyrin domain-containing proteins, NALP3) reconhecem peptidoglicanas da
parede celular de bacterias, recrutando a proteína quinase RICK que, por sua vez, vai levar à
ativação de vias de sinalização intracelular e ativação de NF-kB e AP-1, com produção de
citocinas e outras proteínas pró-inflamatórias.
- Receptores do tipo RIG: RIG-1 (Retinoic acid Inducible Gene-1) e MDA5 (melanoma
differentiation-associated gene 5) são receptores citoplasmáticos que sinalizam via seus
domínios CARD (Caspase Activation and Recruitment Domain) e ativam o complexo
IKKε/TBK1 que irá levar à ativação de NF-kB e IRF-3 e produção de IFN do tipo I.
Você sabia?
Os receptores do tipo Toll (“Toll-like Receptors”, ou TLRs) são assim chamados porque suas
estruturas são similares à receptores que foram identificados em Drosophila melanogaster, a
“mosca-do-vinagre” ou “mosca da fruta”. Nestas moscas, os receptores são chamados de “Toll
Receptors” (ou receptores Toll). Mas, este não é o único fato interessante sobre os receptores Toll
ou TLR; “Toll”; emalemão, é utilizado como uma interjeição, algo similar ao “Uhu!”, “Opa!”, “Uau!”
em português.
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Resposta imune.
3. Os componentes da resposta imune inata:
As barreiras epiteliais
As estruturas e células que nos protegem no primeiro contato com os agentes infeciosos são
considerados componentes da resposta imune inata. Portanto, estes componentes consistem
de barreiras epiteliais, células presentes nos tecidos e sangue, e proteínas
plasmáticas. As principais células efetoras são neutrófilos, fagócitos mononucleares, e
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células NK. Macrófagos e células NK secretam citocinas que ativam fagócitos e iniciam a
inflamação, que consiste no recrutamento de leucócitos e proteínas ao local da injuria. Todas estas
células serão descritas com detalhes mais adiante. Agora, comecemos com as barreiras
epiteliais.
As três principais barreiras são a pele, as mucosas do intestino e do trato respiratório. Nelas,
as células epiteliais produzem peptídios com propriedades antimicrobicidas. Entre eles, temos as
Defensinas (“Defensins”) que são peptídios pequenos, com três pontes dissulfídicas
intracadeias (que distinguem três famílias α, β e f, de acordo com as suas localizações). São
produzidas por neutrófilos, células NK e linfócitos T citotóxicos, em diversas partes do
corpo, como a pele e mucosas. As α–defensinas são produzidas por células de Paneth das
criptas do intestino delgado e limitam a quantidade de micróbios nesta região. Sua secreção
pode ser constitutiva, mas é aumentada por citocinas ou produtos microbianos. Podem ser
citotóxicas aos micróbios, como bactérias e fungos, e/ou ativar células contra estes. Entretanto,
seus mecanismos anti-microbianos são pouco entendidos. Já as β-defensinas representam a maior
família de defensinas de vertebrados e são expressas numa grande variedade de tecidos e órgãos
(tecidos mucóides e eptieliais como pele, córne, língua entre outros). Há também as f-defensinas,
mas a expressão destas está restrita aos macacos do Velho Mundo. As catelicidinas
(“Cathelicidins”) são produzidas por neutrófilos e células das barreiras epiteliais, compostas
por dois peptídios com função protetora, um chamado LL-37 (LL = duas leucinas na região N-
terminal) que possui função tóxica aos micróbios, ativa leucócitos, liga-se e neutraliza
LPS, tem atividade cicatrizante, atua na angiogênese e na eliminação de células
mortas; o outro fragmento têm funções pouco conhecidas. Além das células epiteliais, alguns tipos
de leucócitos estão presentes nas barreiras epiteliais e cavidades de serosas, e estes
linfócitos apresentam pouca diversidade em tipos de TCR, recombinando quase sempre as
mesmas regiões do DNA, reconhecendo apenas estruturas comumente encontradas em micróbios
(os PAMPs). Os linfócitos intraepiteliais estão presentes na pele e na mucosa epitelial e
seus subtipos dependem da espécie e do local estudado. Alguns expressam TCR do tipo alfa-beta,
outros TCR do tipo gama-delta, que podem reconhecer peptídios ou outras moléculas
antigênicas, secretando citocinas que ativam fagócitos e matando células infectadas. Os
mastócitos constituem outro tipo celular e também estão presentes em epitélios e serosas,
reagem contra os antígenos através de reconhecimento via IgE (uma classe de anticorpo), que
foi capturada por seus receptores de IgE (FcεR). Eles também podem reconhecer produtos do
sistema complemento e degranular, aumentando a inflamação local. Apesar de não estarem
vinculados aos epitélios, há um tipo de linfócitos B, os linfócitos B-1, que estão presentes na
cavidade peritoneal, expressam IgM (outra classe de anticorpo), especializados no
reconhecimento de polisacarídeos e lipídios presentes em micro-organismos, como
fosforilcolina e LPS. Portanto, estes linfócitos B secretam estes anticorpos, que acabam caindo
na corrente circulatória e se espalham pelo corpo, alcançando o intestino e reagindo contra
bactérias que ali estão presentes. Estes anticorpos são chamados de anticorpos naturais.
A pele como barreira da imunidade inata.
Inflamação.
4. Os componentes da resposta imune inata:
Respostas celulares
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Entre as células que fazem parte da imunidade inata, temos os fagócitos, que compreendem os
neutrófilos, macrófagos e as células dendríticas. Estas células têm como função primária
identificar, ingerir e destruir micro-organismos. Elas também produzem citocinas que são
importantes para as imunidades inata e adaptativa. Além dos fagócitos, temos também as
células NK, que são responsáveis pela destruição de células infectadas por vírus ou células
tumorais. Vamos agora descrever em detalhes cada um destes tipos celulares.
Os Neutrófilos: são células de vida curta (aprox. 6h), produzidas na medula óssea, e estão
presentes em grande quantidade no sangue. Possuem núcleo segmentado e dois tipos de
grânulos citoplasmáticos: 1) os específicos, que possuem em seu interior a lisozima, colagenase
e elastase; 2) os azurófilos, contendo enzimas, defensinas e catelicidinas. O fator de crescimento de
colônias chamado G-CSF é importante na sua produção na medula óssea. Uma vez que eles saem
da medula óssea, ficam presentes no sangue e, se não forem recrutados, morrem por apoptose e
são removidos no fígado e no baço, por macrófagos residentes.
Os Fagócitos mononucleares: são células produzidas na medula óssea, circulam pelo sangue
(monócitos) e atingem sua maturação final nos tecidos (macrófagos). Os Monócitos têm um
núcleo em forma de feijão e, no citoplasma, têm grânulos citoplasmáticos contendo
lisozima e também vacúolos fagocíticos. Os Macrófagos podem assumir diferentes formas,
de acordo com o tecido e o tipo de resposta imunológica em questão. Durante alguns tipos de
processos inflamatórios crônicos, alguns assumem a forma de células epiteliais e são chamados
de células epitelióides, enquanto outros fundem-se para formar células gigantes
multinucleadas. Estas células recebem nomes específicos de acordo com o tecido onde se
encontram (células de Kupffer, no fígado; migroglia, no cérebro; macrófagos
alveolares, no pulmão; osteoclastos, na medula óssea). Têm vida útil maior do que os
neutrófilos e podem se dividir (ao contrário dos neutrófilos), o que os tornam importantes
nos 2 primeiros dias após a infecção. É importante ressaltar também que os macrófagos
teciduais podem se diferenciar em subtipos que são os macrófagos-M1, com atividade microbicida,
ou macrófagos-M2, responsáveis aumento de regeneração tecidual.
As Células dendríticas (DCs): são as principais células apresentadoras de antígenos,
promovendo a integração entre a resposta inata e a resposta imune adaptativa. Elas estão
distribuídas em tecidos linfóides, mucosas epiteliais e nos parênquimas de órgãos. Elas
expressam PRRs que, quando estimulados, ativam estas células para a secreção de citocinas.
Portanto, uma vez “amadurecidas”, as DCs fagocitam, processam e apresentam os antígenos dos
micróbios aos Linfócitos T naïves (virgens e não diferenciados), promovendo sua ativação e,
consequentemente, a proliferação destas células, mostrando assim sua importância para o início da
resposta imunitária específica. As células dendríticas podem ser subdivididas em três tipos
(mieloides, linfoides e plasmacitóides), com características distintas. As células dendríticas
plasmacitóides (pDCs) são especializadas para respostas primárias anti-virus, produzindo IFN
do tipo I. Todas as DCs apresentam peptídios aos linfócitos T da imuniade adaptativa, levando
à ativação deles.
Portanto, todas os 3 tipos celulares acima descritos são capazes de realizar fagocitose e destruir os
micro-organismos que foram fagocitados. Vamos agora explicar este processo fisiológico.
Durante a fagocitose,os neutrófilos e macrófagos já expressam nas suas superfícies os PRRs,
como C-type lectins e scavanger receptors e, portanto, podem reconhecer e fagocitar
microorganismos que expressam as PAMPs. Outras moléculas como anticorpos,
complemento e lectinas podem forrar os micro-organismos e são chamados de opsoninas.
Este último processo de cobertura de micro-organismos para a fagocitose é denominado
opsonização. Uma vez expressando PAMPs ou cobertos com opsoninas, os micróbios são
reconhecidos pelos respectivos receptores das membranas destes fagócitos; estas se
extendem sobre eles, até que eles são completamente engolfados, formando um
fagossomo. A fusão do fagossomo a um lisossomo forma um fagolisossomo. Estes
fagócitos, sob influência da estimulação de PRRs, receptores de anticorpos (os FcRs),
receptores de complemento, e citocinas, produzem uma série de enzimas proteolíticas nos
fagolisossomos. Entre elas, nos neutrófilos, encontramos a elastase e a catepsina G. Além
de enzimas com atividade microbicida, os macrófagos e neutrófilos convertem oxigênio
molecular em espécies reativas do oxigênio (ROS). A Oxidase fagocítica é uma enzima
envolvida neste processo, contém várias subunidades, está presente na membrana dos
fagócitos e reduz oxigênio molecular em superóxido; este é dismutado em peróxido de
hidrogênio que, por sua vez, é utilizado pela mieloperoxidase para converter alide em
ácido hipoaloso, que é tóxico para bactérias. Todo processo é conhecido como
“respiratory burst”. Esta oxidase fagocítica também é responsável por manter o
ambiente redutor dos vacúolos fagocíticos, necessário para condições ótimas de
funcionamento da elastase e catepsina G. Os Macrofagos também podem produzir óxido
nítrico (NO) através da iNOS, que cataliza a conversão de arginina em citrulina. O NO pode,
então, combinar-se com peroxido ou superóxido, tornando-se então peroxinitrito, que
mata micróbios. Finalmente, estas enzimas lisossomais, ROS e NO, podem ser liberadas
para o meio extracelular (processo que ocorre quando há excesso de ativação), podendo gerar
dano de estruturas do próprio organismo. Os macrófagos ativados também produzem
citocinas, quimiocinas e interleucinas, entre elas a IL-12, que estimula células NK e células T a
produzir IFN-γ, e fatores de crescimento para células endoteliais e fibroblastos.
Além dos fagócitos, temos também as Células NK que constituem de 5 a 20% das células
mononucleares do sangue e do baço, mas são raras em outros órgãos linfóides. Constituem
uma das principais fontes de uma citocina, o IFN-γ, que ativa macrófagos para matar
micróbios intracitoplasmáticos. Contém vários grânulos e seus receptores não são
produzidos por rearranjo somático do DNA. Para serem ativadas, dependem do balanço
de sinais de ativação (ligante de NK) e inibição (moléculas classe I do MHC) que
recebem. Um dos receptores de ativação mais estudado é o NKG2D, que se liga a moléculas
similares às moléculas classe I do MHC (“MHC class I-like”, que são denominadas MIC-A, MIC-B, e
RAET1), que são encontradas em células infectadas por vírus e células tumorais. O CD16
(FcγRIIIa) é outro receptor de ativação das células NK, que tem baixa afinidade a IgG1 e
IgG3, que são anticorpos. O maior grupo de receptores inibitórios é composto por
receptores KIR (“killer cell immunoglobulin-like receptor”), que se ligam às moléculas MHC I.
Outro receptor inibitório é o CD94/NKG2A, que é um dímero de lectinas to tipo C e que
reconhece um tipo de MHC classe I chamado HLA-E; este tipo de MHC classe I expressa
peptídios derivados da degradação de outras moleculas do MHC classe I. Os receptores
semelhantes às imunoglobulinas de leucócito (ou “Leukocyte Immunoglobulin-Like Receptors”, ou
LIRs) são também receptores inibitórios que se ligam também às moléculas classe I, mas
com menor afinidade que os KIRs. IL-15 (produzida por macrófagos) é o fator de
crescimento para estas células e a IL-12 (também produzida por macrófagos) é importante
para induzir a produção de IFN-γ. O estímulo das células NK pelo IFN do tipo I, que foi
produzido pelas pDCs, aumenta a expressão de IL-12R, aumentando a capacidade de resposta a
IL-12 nas células NK. Por fim, uma vez ativadas, as células NK matam células infectadas
utilizando duas proteínas: perforinas, que são liberadas na superfície da célula alvo, e
granzimas, que são injetadas dentro do citoplasma da célula alvo. Destroem também
alguns tumores de origem hematopoiética, provavelmente pela baixa expressão de classe
I. Elas também produzem IFN-γ que ativa os macrófagos. Células NK são importantes nos
primeiros dias da infecção, quando os linfócitos T citotóxicos ainda não estão prontos para
destruir células infectadas.
Células do sistema imune.
Migração e atuação do neutrófilo.
Mecanismo de ativação das células NK.
Esquema da fagocitose.
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5. Proteínas circulantes da imunidade inata
Além das barreiras e células que fazem parte da imunidade inata, temos também uma série de
proteínas que atuam dentro desta parte da resposta imune.
Há proteínas que estão presentes no plasma e reconhecem as PAMPs, ou reconhecem outras
moléculas dos agentes microbianos e facilitam sua opsonização. Estas proteínas
circulantes da resposta inata são, às vezes, chamadas ramo humoral da imunidade inata
e fazem parte dela o sistema complemento, pentraxinas (proteína reativa C (PCR),
proteína amilóide P, pentraxina 3 (PTX3)), colectinas (Lectina ligadora de manose
(mannose-binding lectin; MBL) e proteínas pulmonares surfactantes, representadas pelas
SP-A e SP-D) e ficolinas. As Proteína reativa C e proteína amilóide P (proteínas de fase
aguda) são produzidas por fagócitos do fígado quando estimulado por IL-6 e IL-1 e reagem
contra fosforilcolina e fosfatidiletanolamina, respectivamente, que estão expressas em
bactérias e fungos. A Proteína reativa C também se liga a C1q, ou diretamente a FcγR, e
pode funcionar como uma opsonina. PTX é produzida por DCs, células endoteliais e
macrófagos em resposta à ligação de TLRs e TNF-alfa; ela liga-se a C1q, às células
apoptóticas e ao Aspergillus fumigatus. As Colectinas (MBL, SP-A e SP-D) contêm uma
cauda colágeno-like e uma porção inicial de lectina que é cálcio-dependente (“C-type”). A MBL é
uma proteína plasmática que funciona como uma opsonina, pois ativa o sistema
complemento e tem estrutura similar ao C1q. As SP-A e SP-D estão presentes nos alvéolos e
funcionam como opsoninas. Podem também inibir diretamente o crescimento de bactérias.
Por fim, as Ficolinas possuem uma cauda colágeno-like, mas têm uma região inicial que é um
domínio fibrinogênio-like, que reconhece carboidratos. Ligam-se a diversos tipos de
bactérias gram-positivas que expressam N-acetilglucosamina e ácido lipoteicóico,
servindo de opsoninas ou ativando o complemento.
Das proteínas da imunidade inata que ainda não citamos, estão as proteínas do sistema
complemento. Estas vão ser abordadas nos próximos capítulos. Há ainda citocinas que também
atuam na imunidade inata e, por isto, são consideradas dentro das proteínas da resposta humoral
da imunidade inata. Deste modo, IFN do tipo I, TNF-alfa, IL-1, IL-6, IL-15, IFN-γ, e IL-10 são
colocadas dentro desta categoria.
Portanto, de acordo com o que descrevemos acima, a ativação da resposta imune inata é
importante na eliminação de diversos micro-organismos durante o este primeiro contato.
Entretanto, esta não é a única relevância da resposta imune inata. Ela também é muito importante
no início da resposta imune adaptativa, ditando a sua quantidade e qualidade.
6. Sistema complemento
O nome “complemento” é derivado da sua descoberta, por Jules Bordet (1890), que
observou a ausência de capacidadelítica antibacteriana em soros aquecidos a
temperaturas maiores que 56 C. Segundo ele, faltava um “complemento” ao soro aquecido queo
lhe conferia atividade lítica. O sistema complemento consiste de um conjunto de proteínas
séricas e de superfície celular, que interagem entre si e com outras proteínas do
sistema imune, para contribuir com a eliminação dos micróbios. A ativação do sistema
complemento envolve proteólise das suas proteínas séricas que, por sua vez, formam
complexos enzimáticos com atividade proteolítica. Estas proteínas que adquirem
atividade proteolítica após clivagem são denominadas zimogênios. Portanto, o sistema
complemento é um exemplo de ativação de zimogênios em cascata. Os produtos da
ativação do complemento fixam-se covalentemente À superfície dos micróbios, ou outros
antígenos cobertos por alguns tipos de anticorpos. Em células normais dos hospedeiros, a
ativação do complemento é inibida pela presença de proteínas reguladoras na sua
superfície. O sistema complemento pode ser ativado por três vias: alternativa, clássica ou por
via das lectinas. O evento central na ativação do complemento é a proteólise da proteína C3,
gerando C3b que se liga covalentemente à superfície da bactéria ou do antígeno coberto por
anticorpo.
7. Vias de ativação do sistema complemento
Vamos agora estudar, em mais detalhes, as três vias de ativação inicial do sistema complemento.
Todas as proteínas do sistema complemento são nomeadas com a letra C, de 1 a 9 (C1, C2, etc.).
A Via alternativa de ativação do complemento é ativada pela ligação de C3b à superfície
dos micróbios. Este C3b vem de pequenas quantidades de C3 que são convertidas em C3b
e C3a no plasma. Quando C3 é quebrado, C3b tem exposto seu grupamento tiol, que pode ser
inativado por hidrólise (lise por moléculas de água), formando iC3b, ou ligar-se a proteínas
ou polissacarídeos dos micróbios. C3b ligado ao micróbio, muda sua conformação e é capaz de
ligar-se ao fator B. O fator B ligado ao C3b é agora clivado pelo fator D, formando-se o
complexo C3bBb que é a C3-convertase da via alternativa, clivando mais moléculas C3.
Properdina, ou fator P, é uma outra proteína da via alternativa, que se liga a C3-convertase,
estabilizando o complexo. Quando uma das novas moléculas C3b se deposita juntamente
com a C3-convertase, é formada a C5-convertase da via alternativa, que cliva C5 e ativa as
fases finais da ativação do complemento.
Na Via clássica de ativação do complemento, a ativação ocorre pela ligação da proteína C1
aos domínios constantes (CH) dos anticorpos, ou seja, os domínios C 2 da IgG, ou C 3
da IgM. C1 é uma proteína grande e multimérica, formada pelas subunidades C1q
(responsável pela ligação ao CH), C1r e C1s (que têm atividade de proteases). As seis cadeias
do C1q têm que se ligar, no mínimo, a dois CHs para serem ativadas. Como IgM está presente
numa forma pentamérica, esta classe de Ig é mais eficiente na ativação do complemento do
que IgG. C1r e C1s formam um tetrâmero de pares destas subunidades. C1r é ativada pela
ligação de C1q que, por sua vez, cliva e ativa C1s. C1s ativado cliva C4 e gera C4b. C4b é
similar a C3b, expondo sua região tiol após clivagem e ligando-se à superfície do micróbio. C2
liga-se, então, a C4b e é clivada em C2b pela C1s. O complexo C4b2b forma a C3-
convertase da via clássica, que tem atividade proteolítica (via C2b) e quebra C3 em C3b.
H H
Uma vez que C3b liga-se ao micróbio, ocorre a ligação do fator B, geração de Bb, e
formação de C3-convertase da via alternativa. C3b pode ligar-se a C3-convertase da via
clássica e formar o complexo C4b2b3b, a C5-convertase da via clássica.
A via de ativação do complemento que ainda não descrevemos é a Via das lectinas. Ela ocorre
pela ligação da proteína de ligação à manose plasmática (MBL) ou de ficolinas (N-
acetilglicosaminas) à lipopolissacarídeos dos micróbios. Estas manoses (colectinas) são
estruturalmente similares ao C1q e se ligam às serinas proteases MASP-1, MASP-2 e
MASP-3 que, por sua vez, clivam C4 e C2, onde a cascata segue a via clássica.
Todas as vias iniciais de ativação do sistema complemento seguem, a partir da quebra de C5, a
mesma via de Fase final da ativação do complemento. Nesta via final, a C5-convertase
quebra C5 em C5b, que se mantém numa determinada conformação até que C6 e C7 se
juntem a ele. O complexo C5b,6,7 é hidrofóbico pela adição de C7, que se insere na
bicamada lipídica da célula-alvo (por exemplo, uma bactéria) e torna-se um receptor de alta
afinidade para C8. O complexo C5b-8 tem pouca atividade lítica; porém, quando C9 se
liga e polimeriza neste complexo, o complexo de ataque à membrana (MAC) é formado e
os poros são agora estáveis, permitindo a entrada de água, inchamento osmótico e
ruptura da célula.
Portanto, conforme descrevemos acima, o sistema complemento é importante para combater os
micro-organismos. Ele promove a lise dos micróbios, auxilia na fagocitose deles (pois vários
fagócitos possuem receptores para estas proteínas), e estimula a inflamação. Na estimulação da
inflamação, os fragmentos C5a, C4a, C3a são muito importantes, pois C5a é extremamente
efetor para gerar degranulação de mastócitos, aumento da permeabilidade vascular e
expressão de proteínas nas células endoteliais, aumentando a adesão de neutrófilos à
estas células; a degranulação dos mastócitos não só vai auxiliar na motilidade dos neutrófilos
para os tecidos, mas também vai induzir a produção de intermediários reativos do oxigênio.
C3a e C4a também induzem degranulação de mastócitos, mas são menos potentes. Todas
estas moléculas são chamadas anafilatoxinas por causa da resposta anafilática, com a
degranulação de mastócitos que causam. Além destas funções, o sistema complemento
também impede a formação de imunocomplexos antígeno-anticorpo (quando estes estão
em pequena quantidade no plasma) e auxiliam na sua remoção via transporte das hemácias
ao baço. Também a deposição de C3d aos antígenos auxilia na ativação das células B, pois
estas reconhecem o antígeno via seus receptores (os BCRs) e também pelo reconhecimento de
C3d via CR2. Antígenos opsonizados por complemento também são importantes para sua
retenção nas DCs foliculares (um tipo especial de DC que não faz fagocitose e não apresenta
antígenos, vivendo exclusivamente dentro dos folículos linfoides) e futura doação destes
antígenos as células B, para que estas passem pelo processo de maturação de afinidade.
Via clássica de ativação do sistema complemento.
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8. Regulação e evasão ao sistema
complemento e suas relações com algumas
doenças
Conforme o que foi descrito acima, sabemos agora que o sistema complemento é constituído por
uma série de proteínas presentes no plasma e que, uma das suas vias, a via alternativa, pode ser
ativada por hidrólise (ou seja, pode ocorrer quebra de C3 e formação de C3b por moléculas de
água). Portanto, no plasma, temos todos os elementos que, pelo menos, levariam à ativação da via
alternativa. Isto poderia ser extremamente deletério ao organismo, uma vez que as proteínas do
sistema complemento se depositariam sobre a superfície das nossas próprias células. Para que este
processo não ocorra, há várias vias de regulação da sua ativação, que são necessárias para evitar o
aparecimento de doenças causadas pelo sistema complemento.
Nas vias de regulação da ativação do complemento, temos as proteínas da família RCA
(“regulators of complement activity”), que serão descritas a seguir, conforme o momento em que
elas interferem na ativação do sistema complemento. A atividade proteolítica de C1s é inibida
via uma proteína plasmática chamada inibidor de C1 (C1 INH), que é um inibidor de serina
proteases (ou seja, uma serpina), que se liga ao complexo C1q,r,s e, após clivagem,
mantem-se ligado a C1r,s e desestabiliza o complexo C1q,r,s. As proteínas de
membrana MCP (também conhecida como CD46), CR1, DAF (presente em células
endoteliais e hemácias), e a proteína plasmáticafator H atuam na supressão da formação
dos complexos C3 ou C5-convertases. Outra RCA que é atraída pela deposição de C4b é a
C4PB (C4-binding protein) que impede a ligação de Bb ou C2b à C4b. O Fator H inibe a
ligação de Bb ao C3b (somente na via alternativa). Já a deposição de C3b atrai MCP, fator
H, e C4BP que servem de cofatores para ativação de fator I e clivagem do C3b, formando
iC3b, C3d e C3dg. CD59 (presente na superfície celular) e proteína S (presente no plasma)
inibem a formação do MAC.
Conforme descrito acima, há várias RCAs que são capazes de impedir a ativação do sistema
complemento e deficiências nas suas expressões podem gerar o desenvolvimento de algumas
doenças. Por exemplo: o edema angioneurótico hereditário é uma doença autossômica
dominante, em que ocorre deficiência do C1 INH e proteólise de C2 e C4 incontroladas;
nestes pacientes, verificamos o acúmulo intermitente de líquidos na pele e nas mucosas,
causando dores abdominais, vômitos, diarréias e potencial obstrução das vias
respiratórias; apesar da proteólise incontrolada de C2 e C4, não são estes fatores do sistema
complemento que geram o problema, mas sim a ausência de regulação de produção de bradicinina,
proteína envolvida no aumento da permeabilidade vascular, que é produzida em excesso nestes
pacientes. Outra doença gerada por defeito na regulação do sistema complemento é a
hemoglobinúria paroxismal noturna, onde ocorre ausência de DAF e CD59, levando a
episódios recorrentes de hemólise intravascular, anemia hemolítica crônica e trombose
venosa. Esta doença não é herdada, mas sim fruto de mutações genéticas. As deficiências
de C2 e C4 estão associadas em 50% dos pacientes com uma doença parecida com Lupus,
provavelmente pela falta de remoção de imunocomplexos DNA-anticorpos, que passam a
ser imunogênicos (talvez, ocorra também falta de sinais tolerogênicos às células B
autorreativas). As deficiências de C3, properdina, e/ou fator D estão associadas à maior
susceptibilidade às infecções por bactérias piogénicas (com formação de pus). As mutações
do gene da MLB (mannose-binding lectin) causam imunodeficiencias primárias, levando à
maior susceptibilidade às infecções. As deficiências em C5, C6, C7, C8 ou C9 levam à infecção
disseminada por bactérias Gram-negativas do gênero Neisseria sp. Deficiências em
proteínas reguladoras do complemento geralmente levam à acumulação de
imunocomplexos e glomerulonefrite.
Além das deficiências de expressão nas proteínas do sistema complemento estarem envolvidas em
algumas doenças, os mecanismos de evasão que alguns micro-organismos desenvolveram também
estão envolvidos no agravamento das doenças infeciosas.
Já foi observada a evasão do complemento por micróbios. Entre os mecanismos mais
genéricos, podemos citar que alguns micro-organismos (bactérias e fungos) contêm
paredes celulares mais espessas, impedindo a ligação do MAC às suas membranas. Entre os
mecanismos mais específicos, temos: recrutamento de proteínas reguladoras do
complemento para a superfície dos micróbios, produção de proteínas miméticas às
proteínas reguladoras do complemento e produção de proteínas antinflamatórias que
inibem a inflamação gerada por moléculas do complemento.
9. Conclusão
Neste Tópico (ABBAS; LICHTMAN; PILLAI, 2015), aprendemos vários conceitos sobre a resposta
imune inata. Vimos a importância desta resposta na resistência às infecções. Também aprendemos
sobre o sistema complemento, como funciona, sua regulação e envolvimento no combate aos
micróbios e como a sua desregulação é responsável pelo aparecimento ou agravamento de doenças.
A compreensão da fisiologia da resposta imune inata aprendida neste Tópico será fundamental
quando começarmos a estudar os mecanismos envolvidos na imunidade adquirida.
10. Referências
ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H. H.; PILLAI, S. Imunologia Celular e Molecular. 8a Edição
ed. [s.l.] Elsevier Inc., 2015.