IMUNIDADE INATA E INFLAMAÇÃO

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Nicole Siqueira de Arruda CB USP FMRP
IMUNIDADE INATA E INFLAMAÇÃO
A imunidade inata é a 1° linha de defesa do hospedeiro contra um antígeno. Essa
imunidade bloqueia a invasão microbiana por barreiras epiteliais, destrói muitos dos
microrganismos que entram no corpo e é capaz de controlar e até acabar com
infecções.
A imunidade inata age imediatamente contra infecções, atuando em um período
em que a imunidade adaptativa está se formando, visto que essa deve ser estimulada
por um antígeno e, assim, monta suas etapas de proliferação e diferenciação celular.
Os 2 principais tipos de reações da imunidade inata são inflamação e defesa antiviral.
● Inflamação: acúmulo e ativação de leucócitos e proteínas plasmáticas em sítios de
infecção ou lesão tecidual.
● Defesa antiviral: morte de células infectadas por ação das células natural killer (NK)
e das citocinas IFNs (interferons) tipo I, que bloqueiam a replicação viral.
COMPONENTES DA IMUNIDADE INATA
Incluem: células epiteliais, células sentinelas nos tecidos (macrófagos residentes,
células dendríticas, mastócitos e outras), fagócitos circulantes e recrutados (monócitos e
neutrófilos), células linfóides inatas, células natural killer (NK) e diversas proteínas
plasmáticas.
BARREIRAS DA IMUNIDADE INATA
As principais interfaces entre o corpo e o meio são protegidos por camadas de células
epiteliais capazes de propiciar barreiras físicas e químicas contra infecções.
● Pele e tratos gastrointestinal, respiratório, genital e urinário→ locais de maior
possibilidade de contato com antígeno.
● Epitélio com células bem unidas (tight junctions), a fim de evitar a entrada de
agentes infecciosos.
● Presença de macrófagos na camada submucosa e no tecido conjuntivo.
Barreiras inatas:
● Física: epitélio e muco
● Química: peptídeos antimicrobianos
● Microbiota (ex.: intestinal)
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DINÂMICAS DA RESPOSTAS INATA
PRINCIPAIS CÉLULAS E MECANISMOS DA IMUNIDADE INATA
Leucócitos que residem em tecidos periféricos→ células sentinelas - 1°s células que
agem em resposta à presença do microrganismo.
MACRÓFAGOS
● Residentes (sentinelas)
Ações:
● Ingerem e destroem microrganismos
● Removem tecidos mortos
● Produzem citocinas indutoras e reguladoras da inflamação.
● Iniciam processo de reparo tecidual
CÉLULAS DENDRÍTICAS
● Residentes (sentinelas)
Ações:
● Respondem aos m.o produzindo citocinas que iniciam a inflamação e estimulam
as respostas adaptativas.
Atuam como APC (células apresentadoras de antígenos)→ ÚNICA que apresenta
antígeno para os linfócitos, chegando aos linfonodos drenantes com a migração
pelos vasos linfáticos.
MASTÓCITOS
Células circulantes
● Presentes ao longo da pele (próxima dos vasos sanguíneos) e das barreiras
mucosas.
● Muitos grânulos citoplasmáticos→ aminas vasoativas
● Sintetizam mediadores lipídicos (prostaglandinas e leucotrienos) e citocinas
que estimulam a inflamação.
CÉLULAS NATURAL KILLER (mais a frente)
NEUTRÓFILOS
Células circulantes
● 1°s e mais numeroso tipo celular a responder à infecções→ células dominantes da
inflamação aguda.
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O sistema imune inato reconhece estruturas que são compartilhadas por várias classes
de microrganismos e estão ausentes nas células normais do hospedeiro.
● Os receptores de reconhecimento de padrão - PRR - são receptores de imunidade
inata que reconhecem padrões moleculares (comuns a muitos microrganismos).
● As moléculas microbianas, que estimulam a imunidade inata, são chamadas de
PAMPs ou MAMPs (padrões moleculares associados aos patógenos /
microrganismos).
Presentes em agentes infecciosos e compartilhados por microrganismos de um
mesmo tipo.
● O sistema inato reconhece, além dos PAMPs / MAMPs, moléculas liberadas de
células lesionadas ou necróticas, ou seja, os PRRs podem reconhecer DAMPs
(padrões moleculares associados ao dano/perigo).
Os DAMPs estimulam as APCs, fazendo essas apresentarem peptídeos próprios,
criando uma resposta pelos linfócitos (imunidade adaptativa).
As respostas posteriores aos DAMPs vão eliminar as células lesionadas e iniciar o
processo de reparo tecidual, podendo ocorrer mesmo após uma lesão estéril.
Os PRRs reconhecem estruturas microbianas que, geralmente, são essenciais para a
sobrevivência e a infectividade desses→ estruturas conservadas e sem mutações
frequentes.
obs.: microrganismos frequentemente escapam da imunidade adaptativa por mutações nos
antígenos reconhecidos pelos linfócitos (↑ especificidade), pois os antígenos podem não ser
essenciais para a vida do microrganismo.
AÇÕES BIOLÓGICAS DOS FAGÓCITOS
Interação entre receptor e antígeno podem gerar:
Fagocitose→ fagossomo→ fagolissosomos→ digestão→ eliminação ou
processamento e apresentação por MHC classe II aos linfócitos T CD4+.
ou
Ativação celular→ Produção de mediadores inflamatórios:
● Citocinas Pró inflamatórias: TNF (fator de necrose tumoral), IL-6, IL-1β, IL-1α etc.
● Quimiocinas: IL-8
● Mediadores lipídicos: prostaglandina E2 (PGE2) e leucotrieno LTB4
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ou
Morte celular (o tipo de morte interfere na magnitude da resposta inflamatória)
→ Os receptores podem fazer fagocitose, produção de mediadores inflamatórios ou
ambos.
Como os fagocitos reconhecem os microrganismos?
Os PRR reconhecem PAMPS, MAMPS ou DAMPS (lesão tecidual, morte celular, liberação
de moléculas intracelulares), mudando a expressão gênica da célula.
- Patógeno se liga ao PRR endocítico→ fagocitose
- PAMP ou patógeno se ligam ao receptor do tipo toll (TRL)→ fagocitose e ativação
(produção de mediadores inflamatórios)
RECEPTORES CELULARES PARA MICRORGANISMOS E CÉLULAS LESIONADAS
Os receptores de reconhecimento de padrão são expressos em fagócitos, células
dendríticas, macrófagos e muitos tipos celulares, sendo esses localizados em diferentes
compartimentos celulares, pela diversidade de nichos ocupados pelos patógenos,
como:
● Membrana plasmática→ detectam microrganismos extracelular.
● Membrana de vesículas (ex.: endossomos)→ compartimentos em que estão
contidos os produtos microbianos ingeridos.
● Citoplasma→ sensores de microrganismos citoplasmáticos e de produtos de
dano celular.
>> Onde quer que o
patógeno esteja, há
receptores que podem
reconhecê-los <<
As células imunes inatas
apresentam mesmos
receptores, sem uma
especificidade fina de
reconhecimento (ex.:
reconhecimento de LPS -
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reconhece todas as gram negativas).
RECEPTORES DO TIPO TOLL (TLRs)
Toll-like receptores
● 10 subtipos→ diferentes ações e localizações das células.
TLR 3→ ativa via TRIF→ expressão de fatores liberadores de interferons (IRFs) -
interferons tipo 1 (α e β).
IRFs⇒ promovem a produção de citocinas antivirais, os interferons tipo I.
TLR 4→ reconhece LPS; pode ativar ambas as vias - MyD88 e TRIF
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O reconhecimento mediado por Tolls (exceto o tipo 3) levam a ativação de
proteínas MyD88, via de ativação de fator de transcrição NF-kB, que muda expressão
gênica da célula imune, fazendo elas expressarem genes de citocinas pró
inflamatórias, quimiocina, moléculas de adesão endotelial e co estimuladoras.
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INFLAMAÇÃO = Necessário estímulo de NF-kβ (sintetiza pró IL-1β; via TLR) e NLRP3
(cliva e forma IL-1b).
O NLRP3 é um inflamossomo (complexo multiproteico citosólico); é montado em
resposta a microrganismos ou alterações de lesão celular.
● Função: gera, proteoliticamente, formas ativas de citocinas pró inflamatórias.
● NLRP3 é expresso em células imunes inatas.
As citocinas são sintetizadas como precursores inativos, assim, precisam ser clivadas
pela enzima caspase 1 para se tornarem ativas. O NLRP3 é formado por subunidades
de caspase-1, atuando na ativação de IL-1β, que é secretada e atua na inflamação.
Pró IL-1β -NLRP3→ IL-1β
Os inflamassomos induzem a forma inflamatória de morte celular programada de
macrófagos e CD, a piroptose (“necrose” com participação de NLRP3- caspase forma
poros na membrana celular).
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SISTEMA COMPLEMENTO
O sistema complemento é um conjunto de proteínas circulantes e associados à
membrana.
● Importantes na defesa contra microrganismos→ proteínas com capacidade de
auxiliar a atividade dos anticorpos na lise do agente estranho.
● Sistema solúvel que se deposita na superfície do agente infeccioso
obs.: nas células próprias há proteínas que desativam esse sistema, evitando uma
reação autoimune.
● Existem 3 vias de ativação do sistema complemento→ diferem no modo de
iniciação, mas são iguais nas etapas finais e realizam as mesmas funções
efetoras.
VIA CLÁSSICA
- Deflagrada por anticorpos que se ligam aos antígenos.
- Componente da imunidade adaptativa humoral.
VIA ALTERNATIVA
- Patógeno induz a ativação→ Independente de anticorpo
- Após ativação, não pode ser controlada, pois as proteínas reguladoras do
complemento estão ausente nos microrganismos.
- Componente da imunidade inata.
VIA DA LECTINA
- Independente de anticorpo
- Ativada quando a lectina ligante de manose (proteína plasmática ligante de
carboidrato) liga-se aos microrganismos.
- Ativa proteínas da via clássica, mas é iniciada por um produto microbiano na
ausência de anticorpos.
- Componente da imunidade inata.
As proteínas do complemento atuam como enzimas proteolíticas, clivando outras
proteínas do complemento (clivagem sequencial).
- Cascata enzimática rapidamente amplificada→ numerosos produtos atuantes na
cascata.
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Componente central das 3 vias⇒ C3
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FUNÇÕES:
● Opsonização: favorece fagocitose
O C3b recobre o microrganismo e promove a ligação destes aos fagócitos (que
possuem receptores para C3b)⇒ Ingeridos e destruídos pelos fagócitos.
obs.: Processo de cobertura de um microrganismo por uma molécula reconhecida pelos
seus receptores é chamado de opsonização.
● Favorece a inflamação
Alguns fragmentos do sistema complemento são quimiotáticos - ex.: C5a e C3a - para
leucócitos* e ativadores de células endoteliais e mastócitos→ Promovem movimento de
leucócitos e proteínas plasmáticas dos tecidos no sítio de ativação do complemento.
*principalmente, neutrófilos e monócitos.
● Medeia lise celular
Ativação do sistema complemento forma um complexo proteico polimérico (MAC) que
se insere na membrana celular microbiana, perturbando a permeabilidade, levando a
lise osmótica do microrganismo.
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Resumindo: a função do sistema complemento consiste em um desfecho comum, a
morte do agente infeccioso.
OUTRAS PROTEÍNAS PLASMÁTICAS DA IMUNIDADE INATA
Várias proteínas circulantes, além das proteínas do complemento, estão envolvidas na
defesa imune inata contra infecções.
Proteínas de fase aguda da inflamação⇒ Proteína C reativa (PCR - resposta endócrina
do fígado), Amilóide sérica A, Fibrinogênio e outras.
● Atuam como opsoninas→ leucócitos possuem receptores para tais, ajudando a
ocorrência da fagocitose.
PROCESSO DE INFLAMAÇÃO AGUDA
A inflamação é uma reação tecidual que distribui mediadores de defesa do hospedeiro – células e
proteínas circulantes – aos sítios de infecção e dano tecidual.
Consiste no recrutamento de células e extravasamento de proteínas
plasmáticas através dos vasos sanguíneos, associados à ativação dessas células e
proteínas no espaço extravascular.
A liberação inicial de susbtâncias pelos macrógafos e mastócitos (ex.: histamina,
TNF, prostaglandinas) causam o ↑ fluxo sanguíneo local e exsudação de proteínas
plasmáticas, refletindo em:
● Calor, rubor, inchaço, dor e perda de função (caso extremo)
RECRUTAMENTO DE LEUCÓCITOS PARA SÍTIO INFECCIOSO
● Vasos sanguíneos com células circulantes e moléculas plasmáticas
A inflamação ocorre em tecidos vasculares a nível de vênulas→ alterações no fluxo (↑) e
no calibre vascular (vasodilatação), por alterações nas células endoteliais.
Velocidade do fluxo diminui→ com a vasodilatação, células imune ativadas e liberação de
mediadores inflamatórios, as células endoteliais sofrem modificação nas proteínas
do citoesqueleto, sofrendo uma retração, causando ↑ permeabilidade de moléculas da
luz do vaso sanguíneo⇒ exsudação plasmática (saída de proteínas plasmáticas e líquido
para o sangue).
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Após a invasão de um agente infeccioso, as células dendríticas, macrófagos e outras
células imune reconhecerão e responderão produzindo citocinas, como TNF e IL-1, que
atuam no endotélio das vênulas do sítio e iniciam eventos na migração dos leucócitos
para os tecidos.
Neutrófilos e monócitos migram para os sítios extravasculares de infecção ou
dano tecidual, ligando-se a moléculas de adesão endoteliais e em resposta a
agentes quimiotáticos produzidos por células residentes.
Mastócitos interagem, após ativação por receptores de C5a (pró-inflamatórios),
com células endoteliais (na parte externa do vaso). A histamina e a
prostaglandina, substâncias vasoativas, podem ser liberadas com a ligação de C5a nos
mastócitos, causando a retração das células endoteliais, aumentando a
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permeabilidade dos vasos e, assim, permitindo a passagem de líquido e proteínas do
sangue para o tecido (exsudato - formação de edema).
As citocinas atuam ↑↑ expressão de moléculas de adesão da família das
selectinas na luz do endotélio (expressão constitutiva - regulação positiva).
As quimiocinas, produzidas por células dendríticas e macrófagos teciduais, são
ancoradas nas membranas das células endoteliais, na luz do vaso sanguíneo, por
glicosaminoglicanos. Interagem com receptores dos leucócitos circulantes.
As células do sangue vão para a periferia do vaso, pela aumento da viscosidade
do sangue, característica pela saída de líquido, aumentando sua interação e fazendo
rolling.
As quimiocinas ligam-se aos seus receptores nos leucócitos e ↑ afinidade das
integrinas leucocitárias por seus ligantes no endotélio, assim, os leucócitos aderem
fortemente à célula, iniciando o processo de transmigração. Posteriormente, ocorre a
passagem da célula do vaso sanguíneo para o tecido, processo denominado
transmigração celular ou diapedese.
Após a migração, os leucócitos migram por um gradiente quimiotático (de
menor para maior concentração) de citocinas produzidas pelas células imunes que
tiveram contato com o microrganismo, por meio de interações de moléculas de adesão
dos leucócitos com as proteínas de matriz extracelular do tecido.
obs.: os neutrófilos estão em maior quantidade na fase inicial da inflamação, pois estão
em maior quantidade na circulação.
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A sequência de
● Rolamento mediada por selectina;
● Adesão firme mediada por integrina e
● Motilidade mediada por quimiocina
leva à migração de leucócitos sanguíneos para um sítio extravascular de infecção
dentro de minutos após a infecção.
INFLAMAÇÃO AGUDA⇒ recrutamento de neutrófilos e monócitos, sem linfócitos nas
primeiras horas (apenas células de imunidade inata), com proteínas do sistema
complemento e de fase aguda.
FAGOCITOSE E DESTRUIÇÃO DOS MICRORGANISMOS
● Monócitos chegam ao sítio infeccioso e podem se diferenciar em macrófagos ou
células dendríticas.
● Neutrófilo e CD podem expressar C3bR→ receptor de C3b - partícula do sistema
complemento que marca os microrganismos para fagocitose, opsonização.
A fagocitose começa com a ligação de receptores de membrana ao microrganismo.
● Receptores de reconhecimento de padrão: de manose (para PAMPs), lectinas,
anticorpos e complemento.
Após a ligação do microrganismo à célula, esse é internalizado em uma vesícula,
chamada fagossomo. Os fagossomos se fundem aos lisossomos, formando os
fagolisossomos.
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Concomitantemente a fagocitose, o fagócito é sinalizado e ativa diversas enzimas.
Neutrófilos e macrófagos produzem substâncias microbicida:
ROS (espécies reativas do oxigênio)→ enzima oxidase converteoxigênio em H2O2, O2-,
OH-.
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RNS (espécies reativas do nitrogênio)→ enzima óxido nítrico sintase induzível (iNOS)
converte arginina em citrulina e NO (potente microbicida).
PROTEASES LISOSSOMAIS→ quebram proteínas microbianas.
Além do killing intracelular, os neutrófilos possuem grânulos enzimáticos
microbicidas e, ao liberá-los sobre os microrganismos, morrem e expelem NETs
(armadilha extracelular de neutrófilos), uma espécie de redes de cromatina (histonas),
que envolve o microrganismo, aprisionando-o.
Neutrófilos: fagocitose + grânulos enzimáticos + NETs
macrofagos: fagocitose + poucos grânulos enzimáticos
Citocinas pró inflamatórias: intensifica inflamação, aumentando a opsonização e a
mobilização celular.
↑ produção de NET, citocinas pró inflamatórias, ROS, RNS⇒ inflamação pode ultrapassar
o microambiente vesicular do fagolisossomo e se difundir para o ambiente tecidual,
podendo lisar as células vizinhas = Dano tecidual prejudicial ao hospedeiro.
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MACRÓFAGOS M1
macrófagos inflamatórios ou classicamente ativados
● Ativação mediante sinais de TLRs e de citocina IFN-γ
● Envolvidos na destruição de microorganismos, desencadeando inflamação.
Produzem citocinas pró inflamatórias, quimiocinas, espécies reativas e enzimas
necessárias para intensificação do processo inflamatório.
Toda resposta inflamatória precisa ser contrabalanceada→ fase final da
resposta inflamatória:
Com a diminuição da multiplicação do agente infeccioso, há a diminuição do estímulo
inflamatório e, com isso, os macrofagos mudam o seu perfil para M2*.
*M1 ⇌ M2→ Microambiente muda a expressão (plasticidade) ou novos monócitos se
diferenciam e formar M2.
MACRÓFAGOS M2
macrófagos alternativamente ativados
● Ocorre na ausência de sinais de TLR e é induzida pelas citocinas IL-4 e IL-13.
● Produzem citocinas anti inflamatórias e TGF-β (expressa enzima arginase, que
forma arginina, um anti inflamatório).
● Importante para o reparo tecidual e para o término da inflamação.
No processo de reparo tecidual, há a produção de fatores de crescimento que induzem
a proliferação de células teciduais e fibroblastos, resultando na regeneração do tecido.
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CÉLULAS NATURAL KILLER (NK)
Reconhecem células infectadas e células estressadas→ Responde destruindo-as e
secretando IFN- (interferon gama = citocina ativadoras de macrófagos).γ
● Respondem a infecções virais e a tumores
● Fazem parte da imunidade inata→ derivam do precursor linfóide mas não
possuem TRC ou BCR.
Encontram-se na interface das imunidades inata e adaptativa
● Possuem receptores KIR (receptor de inibição de morte) e KAR (receptor de
ativação de morte).
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A ativação de células NK é determinada por um balanço entre o engajamento de KAR e
KIR.
● Reconhecem moléculas de superfície celular expressas nas células infectadas
(vírus e bactérias) e em algumas células cancerosas e estressadas por dano ao
DNA.
KIR
Reconhece MHC I-peptídeo, e, assim, fica inibido.
obs.: toda célula nucleada expressa MCH I, o que permite que células sadias não sejam
destruídas pela NK, pois o receptor de inativação de morte reconhece seu ligante, impedindo a
morte da célula.
C/ infecção viral: inibição de MHC I→ NK mata célula alvo (reservatório de vírus)
pela ↓ densidade de MHC I = ↑ densidade de ligação de KAR : ativa célula NK
KAR
Vários ligantes são reconhecidos pelo KAR
↑ densidade de KAR ligado (em relação a KIR) : ativação de morte
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Com a ativação pelas células infectadas, as células NK liberam conteúdo
granular no espaço citoplasmático, no ponto de contato com a célula alvo (infectada).
As proteínas dos grânulos entram nas células alvo e induzem a apoptose.
As células NK são citotóxicas, ou seja, atuam eliminando os reservatórios da
infecção e, assim, a infecção por microrganismos intracelulares obrigatórios (como os
vírus). Além disso, essas células podem auxiliar na destruição de tumores, que causam
estresse celular.
As células NK ativadas sintetizam e secretam a citocina IFN- , que ativa macrófagosγ
para destruição dos microrganismos ingeridos, e é importante para produção de NO.
● Citocinas secretadas pelos macrófagos, como a IL-12, presentes no microambiente
permitem a secreção de IFN- pelas NKs.γ
● Macrófagos e células NK atuam em cooperação para eliminação de
microrganismos.
CÉLULAS NK = fonte inicial e mais potente de ativação macrófagos e neutrófilos.
Células circulantes que podem migrar para o sítio infeccioso, aumentando a secreção de
NO local (substância microbicida e ativadora de macrófagos e neutrófilos).
Funções da imunidade inata:
● Prevenção ou eliminação de infecções
● Controle de infecções até que a imunidade adaptativa seja induzida
● Estimulação da resposta imune adaptativa, influenciando a natureza de tais.
● Indução de resposta inflamatória
● Indução do reparo tecidual (macrófagos M2)
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
Abbas, Abul, K. et al. Imunologia Básica - Funções e Distúrbios do Sistema
Imunológico. Disponível em: Minha Biblioteca, (6th edição). Grupo GEN, 2021.
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