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Microbiologia e Imunologia Geral Responsável pelo Conteúdo: Prof.ª Dr.ª Diane Alves de Lima Revisão Textual: Prof.ª Me. Sandra Regina Fonseca Moreira Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune • Explicar os mecanismos de imunização realizados a partir do uso de vacinas e imunoterapia; • Apresentar as principais doenças autoimunes, imunodeficiências e reações de hipersensibi- lidade associados. OBJETIVOS DE APRENDIZADO • Vacinas; • Imunoterapia; • Doenças Autoimunes; • Reações Autoimunes Mediadas por Células; • Reações de Hipersensibilidade; • Imunodeficiências. UNIDADE Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune Vacinas O princípio da vacinação corresponde a aplicação de microrganismos mortos ou parte deles de forma que possibilitem uma resposta imune protetiva contra a infec- ção pelos microrganismos patogênicos vivos. Para se ter uma ideia da importância da vacinação, dois séculos após Edward Jenner ter desenvolvido uma vacina contra a varíola, a doença foi mundialmente erradicada. O mesmo aconteceu com uma doença de origem viral que acomete bo- vinos, a peste bovina. Atualmente, outras enfermidades como o sarampo e a pólio são alvos de erradicação. Entretanto, o sucesso da vacinação também depende de características específicas de cada microrganismo. Grande parte das vacinas disponíveis induzem à imunidade humoral. As imu- noglobulinas produzidas atuam neutralizando e removendo os agentes invasores, evitando assim que ocorra o processo infeccioso. Dentro desse contexto, a vacina ideal é aquela que estimula a produção de plasmócitos (produtores de anticorpos) e células B de memória. Existem vários tipos de vacinas. As vacinas clássicas podem ser classificadas em vacinas atenuadas e vacinas inativadas. Outro tipo de vacina desenvolvida nos últi- mos anos é a vacina de DNA. A Tabela 1 resume as vacinas em uso corrente. Tabela 1 – Tipos de vacinas disponíveis Tipos de vacina Exemplos Bactérias vivas atenuadas ou mortas Cólera Vírus vivos atenuados ou mortos Pólio, influenza, raiva Vacinas de subunidades (antígeno) Toxoide tetânico, toxoide diftérico Vacinas de conjugados Haemophilus influenzae, pneumococos Vacinas sintéticas Hepatite (proteínas recombinantes) Vetores virais Herpesvírus de galinha Vacinas de DNA Estudos clínicos em curso para várias infecções Vacinas Atenuadas e Inativadas As primeiras vacinas desenvolvidas utilizavam microrganismos inteiros, mortos ou tratados para não causarem a doença e ainda assim estimularem a resposta imune. Quando uma vacina é produzida a partir de um microrganismo vivo, porém en- fraquecido, essa vacina é chamada atenuada. Esse tipo de vacina apresenta como vantagem o estímulo da imunidade inata e adaptativa, de forma semelhante àquela que o microrganismo produziria na infecção real. Exemplos de vacinas atenuadas incluem a vacina contra febre amarela e o sarampo. A desvantagem das vacinas virais ou bacterianas atenuadas é a segurança. Em alguns casos, pode ocorrer a reversão da virulência. Por exemplo, a vacina contra a 8 9 poliomielite, vacina viral viva e atenuada, quase erradicou a doença, porém ocorre- ram casos raros em que o próprio vírus causou a doença. As vacinas contendo microrganismos mortos são denominadas inativadas. Geral- mente, os patógenos são inativados por fenol ou formalina. Como exemplo de vacinas inativadas podemos citar as vacinas contra a gripe (influenza) e a raiva. A vantagem dessas vacinas está relacionada a maior segurança. Entretanto, são necessárias doses de reforço. Elas induzem com melhor eficiência a imunidade humoral do que a resposta imune celular. Vacinas de Subunidades As vacinas de subunidades são compostas apenas pelos fragmentos dos antíge- nos que melhor estimulam o sistema imunológico. Por essa razão são consideradas mais seguras que as vacinas atenuadas. As vacinas de subunidade são produzidas por ferramentas biotecnológicas onde outros microrganismos são preparados para produzir os fragmentos antigênicos desejados. Por exemplo, a porção antigênica da vacina contra o vírus da hepatite B é o capsídeo viral, o qual é produzido por um fungo modificado geneticamente. Vacinas Conjugadas As vacinas conjugadas foram desenvolvidas em razão da dificuldade do sistema imune de crianças (especialmente entre 15 e 24 meses) em responder às vacinas produzidas com cápsulas bacterianas. Como vimos em unidade anterior, as cápsulas bacterianas são antígenos T independentes e, portanto, não induzem boa resposta imune. O princípio das vacinas conjugadas consiste em associar os polissacarídeos das cápsulas bacterianas a outras proteínas, como o toxoide da difteria ou tetânico (Figura 1). Dessa forma, ocorre a formação de uma resposta imune efetiva até mes- mo em bebês com dois meses de idade. Figura 1 – Vacinas conjugadas de polissacarídeo capsular Fonte: MURRAY, 2017, p. 100 9 UNIDADE Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune Vacinas de Ácido Nucléico (DNA) As vacinas de DNA são consideradas promissoras e representam uma nova forma de imunização. Esse tipo de vacina tem sido testado em animais através da aplicação de DNA plasmidial diretamente na pele ou por via intramuscular. Nesses locais, o DNA injetado é capturado pelas células sentinelas que expressam o gene do antígeno. Os antígenos são então transportados até a medula onde estimulam a resposta imune celular e humoral. Esse tipo de vacina proporciona memória imunológica prolongada, porém não produz boa imunidade contra as cápsulas bacterianas. Vacinas virais. Disponíveis em: https://bit.ly/2RVyd52 Imunoterapia A imunidade passiva ocorre quando um indivíduo recebe anticorpos purificados ou células do sistema imune de forma temporária. Esse tipo de imunidade pode ocorrer de forma natural, como através da transferência de anticorpos maternos pela placenta ou pelo aleitamento. Em outros casos, a imunidade passiva pode ser usada como tratamento, abordagem caracterizada como imunoterapia. A imunoterapia pode ser usada para diversas finalidades terapêuticas. Dentre elas, podemos citar a prevenção de infecção após exposição acidental com agulhas con- taminadas, a proteção de indivíduos com a imunidade comprometida, neutralização de toxinas e diminuição dos sintomas de uma doença infecciosa que esteja em curso. Além disso, a imunoterapia pode ser utilizada para combater células cancerígenas. Soluções injetáveis contendo imunoglobulinas purificadas podem ser preparadas a partir do soro de humanos ou animais (especialmente cavalos) que tenham sido pre- viamente expostos a um determinado antígeno. Esse soro é utilizado como profilaxia de infecções virais e bacterianas. Preparações contendo elevado título de imunoglobu- linas contra diversos patógenos estão disponíveis, conforme mostra a Tabela 2. Uma desvantagem do uso de imunoglobulinas animais em humanos é o risco de ocorrer reações de hipersensibilidade. Tabela 2 – Imunoglobulinas disponíveis para imunidade passiva Doença Fonte Hepatite A Humana Hepatite B Humana Sarampo Humana Raiva Humana 10 11 Doença Fonte Varicela, varicela-zóster Humana Citomegalovírus Humana Tétano Humana e equina Botulismo Equina Difteria Equina Vírus sincicial respiratório Monoclonal Fonte: Adaptado de MURRAY, 2017 Doenças Autoimunes As doenças autoimunes são resultado da reação imunológica contra os antígenos próprios do organismo, o que corresponde a perda da autotolerância. Isso leva a ocorrência de danos aos órgãos e sistemas do indivíduo. Para entendermos esse processo, devemos lembrar que as células T adquirem a capacidade de diferenciar o próprio do não próprio durante a sua passagem pelo timo. Quando as células T não conseguem fazer essa distinção, elas são eliminadas. Na perda da autotolerância, são produzidos anticorpos e células T sensibilizadas con- tra o próprio tecido, levando ao surgimento das reações autoimunes. Essasreações podem ser de três tipos: citotóxicas, por imunocomplexos e mediada por células. As principais doenças autoimunes. Disponível em: https://youtu.be/1h-GFxiWfs8 Reações Autoimunes Citotóxicas Reações autoimunes citotóxicas envolvem reações das imunoglobulinas aos antí- genos presentes na superfície celular. A doença de Graves e a miastenia grave são exemplos de reação autoimune citotóxica. Na doença de Graves, anticorpos anormais são liberados pelo sistema imune e mimetizam o hormônio estimulador da tireoide (TSH), conforme mostra a Figura 2A. Dessa forma, ocorre uma liberação excessiva dos hormônios produzidos pela hipófise causando palpitações cardíacas, suor aumentado, bócio (aumento da tireoide), olhar fixo e saliente. A miastenia grave é caracterizada pela presença de anticorpos que bloqueiam os receptores de acetilcolina, o que impede a passagem dos impulsos nervosos e a contração muscular (Figura 2B). Caso isso ocorra em músculos responsáveis pela respiração, poderá ocorrer a morte por parada respiratória. 11 UNIDADE Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune Figura 2 – Patogênese da Doença de Graves (A) e da miastenia grave (B) Fonte: Adaptada de ABBAS, 2019, p. 421 Reações Autoimunes por Imunocomplexos Dois exemplos de reação autoimune por imunocomplexos são o lúpus eritematoso sistêmico e a artrite reumatoide. O lúpus eritematoso sistêmico é caracterizado pela produção de anticorpos contra as células próprias e o DNA, especialmente na pele. A consequência mais grave da doença é a deposição de imunocomplexos nos rins. No caso da artrite reumatoide, os imunocomplexos são depositados nas articula- ções. Com o passar do tempo, a inflamação crônica das articulações leva ao desgas- te dos ossos articulares e da cartilagem (Figura 3). Figura 3 – Patogênese da artrite reumatoide Fonte: ABBAS, 2019, p. 432 12 13 Reações Autoimunes Mediadas por Células A esclerose múltipla, uma das doenças autoimunes mais comuns, acomete em maior número mulheres jovens e brancas. Nessa doença, os macrófagos e as células T agridem a bainha de mielina que recobre os nervos. O processo ocorre de forma lenta, ao longo de vários anos, e os ataques são alternados por períodos prolongados de remissão. Outro distúrbio autoimune é o diabetes melito dependente de insulina. Nesse caso, o sistema imune provoca a destruição das células pancreáticas que secretam insulina. Es- tudos demonstram que animais suscetíveis a desenvolver a doença não adoecem quando seu timo é removido precocemente. Isso demonstra o envolvimento das células T na causada da doença. A psoríase é outro exemplo de doença autoimune em que o indivíduo apresenta manchas avermelhadas e coceira na pele espessa. Em alguns casos, os pacientes apresentam artrite psoriática. O tratamento dessa enfermidade é baseado no uso de corticosteroides e metotrexato. Conforme avançam os conhecimentos referentes às reações imunes, também são aprimorados os tratamentos para controle das doenças autoimunes apresentadas acima. Você Sabia? Em humanos, cerca de 75% das doenças autoimunes afetam as mulheres. A razão exata para essa situação é desconhecida até o momento. Alguns pesquisadores identificaram um receptor responsável por ativar células B produtoras de autoanticorpos semelhante ao Toll, o qual é codificado pelo cromossomo X. Uma vez que as mulheres possuem dois cromossomos X, foi sugerida a hipótese que elas possam expressar genes do cromosso- mo X em maior quantidade que os homens. Reações de Hipersensibilidade Reações de hipersensibilidade consistem em uma resposta antigênica exacerbada do organismo. Elas ocorrem em indivíduos que tiveram uma exposição prévia ao antígeno (alérgenos) e foram sensibilizados. As alergias são exemplos característicos. Existem quatro tipos de reações de hipersensibilidades: do tipo I, II, III e IV (Tabela 3). Tabela 3 – Tipos de hipersensibilidade e suas características Tipo de reação Início dos sinais clínicos Características Exemplos Tipo I (anafilática) < 30 minutos A IgE liga-se aos mastócitos ou basófilos; ocorre a desgranulação do mastócito ou basófilo e a liberação de substâncias reativas, como a histamina Choque anafilático por picadas de insetos 13 UNIDADE Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune Tipo de reação Início dos sinais clínicos Características Exemplos Tipo II (citotóxica) 5-12 horas O antígeno causa a formação de anticorpos IgM e IgG que se ligam à célula-alvo; quando combinada com a ação do complemento, destrói a célula-alvo Reações de transfusão Tipo III (imunocomplexo) 3-8 horas Anticorpos e antígenos for- mam complexos que causam uma inflamação prejudicial Doença do soro Tipo IV (celular tardia ou hipersensibilidade tardia 24-48 horas Antígenos ativam as células TC para destruir a célula-alvo Rejeição a tecidos transplan- tados; dermatite de contato, doenças crônicas, como a tuberculose Fonte: Adaptado de TORTORA, 2017 Reações Tipo I As reações tipo I também são chamadas de anafiláticas e ocorrem quando antíge- nos específicos se ligam aos anticorpos IgE. As reações do Tipo 1 ocorrem rapida- mente, dentro de 2 a 30 minutos após o indivíduo ser exposto a um agente pelo qual foi previamente sensibilizado. As reações do tipo I podem ser sistêmicas ou localiza- das. As reações sistêmicas são graves, levando ao quadro de dificuldade respiratória e choque. As reações localizadas incluem rinite alérgica, asma e urticária. Nesse tipo de reação, os IgE produzidos contra pólen, por exemplo, ligam-se a superfície de mastócitos e basófilos. Essas células possuem numerosos grânulos de mediadores químicos, sendo o principal deles a histamina. A liberação de histamina provoca aumento da permeabilidade e distensão dos vasos sanguíneos levando ao surgimento de edema, eritema, contração das células musculares lisas e aumento da produção de muco (Figura 4). Figura 4 – Efeitos biológicos dos mediadores da hipersensibilidade imediata Fonte: ABBAS, 2019, p. 447 14 15 Reações Tipo II As reações tipo II são também chamadas de citotóxicas. Elas ocorrem através da combinação de anticorpos (IgG ou IgM) com uma célula estranha ou que carrega um antígeno estranho. Isso ativa o sistema complemento e ocasiona a lise da célula an- tigênica. Adicionalmente, o dano é aumentado com a ação dos macrófagos e outras células que atacam as células marcadas com os antígenos algumas horas após. Um exemplo de reação tipo II é o que ocorre em reações transfusionais. Quando um indivíduo que apresenta um determinado tipo sanguíneo recebe transfusão de outro tipo, as hemácias transfundidas podem ser marcadas por anticorpos circulan- tes e consequentemente destruídas. Outro exemplo desse tipo de reação é a púrpura trombocitopênica. Essa alteração ocorre quando moléculas de fármacos se ligam a uma plaqueta resultando em uma combinação antigênica. Os anticorpos e o complemento provocam a lise das pla- quetas resultando em hemorragias e manchas de coloração púrpura (roxa) na pele. Quando os fármacos se ligam aos leucócitos ocorre a destruição das células fago- cíticas, processo conhecido como agranulocitose. Esse tipo de ligação também pode ocorrer com hemácias levando ao processo de lise das mesmas, o que é denominado anemia hemolítica. Reações Tipo III Diferente das reações do tipo II, que são dirigidas aos antígenos presentes nas superfícies celulares, as reações tipo III são mediadas por imunoglobulinas contra antígenos solúveis localizados no soro. Em situações normais, um excesso de anticorpos produz complexos de fixação do complemento que são rapidamente fagocitados. Quando os antígenos estão em ex- cesso, são formados complexos solúveis que não fixam o complemento e conseguem escapar da fagocitose. Esses complexos circulantes atravessam as células da parede dos vasos sanguíneos e ficam retidos na membrana basal. A deposição dos imuno- complexos nesse local ativa o sistema complemento e iniciao processo inflamatório. Exposição repetidas ao mesmo antígeno podem desencadear dano à parede dos vasos sanguíneos em razão da reação inflamatória (Figura 5). Quando os imunocom- plexos são depositados nos glomérulos renais, locais de filtração do sangue, ocorre uma doença chamada glomerolunefrite. 15 UNIDADE Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune Figura 5 – Hipersensibilidade do tipo III: deposição de imunocomplexos Fonte: MURRAY, 2017, p. 92 Reações Tipo IV As reações tipo IV são também chamadas de hipersensibilidade tardia. Enquanto as demais reações são causadas por anticorpos, as reações do tipo IV são mediadas por células T. A demora nesse tipo de reação está relacionada ao tempo necessário para que macrófagos e células T levam para chegar até os antígenos. Na primeira vez que o organismo entra em contato com os antígenos exógenos, eles são fagocitados por macrófagos e apresentados às células T. Essas células T se proliferam e se diferenciam em células T maduras e de memória. Dessa forma, o indivíduo se torna sensibilizado aquele antígeno. Ao ser exposto pela segunda vez ao mesmo antígeno, ocorre a ativação das cé- lulas T de memória. Essas células secretam citocinas destrutivas que intensificam a inflamação e atraem os fagócitos para o sítio inflamatório. Um exemplo de reação de hipersensibilidade tardia é o teste cutâneo para diag- nóstico de tuberculose. A bactéria M. tuberculosis é encontrada no interior dos ma- crófagos e estimula a resposta imune tardia mediada por células. No teste para tuberculose, são inoculados na pele fragmentos da bactéria. Caso o paciente tenha sido previamente exposto ao agente, ele desenvolverá uma reação inflamatória no local da inoculação dentro de 1 a 2 dias (Figura 6). 16 17 Figura 6 – Reação de hipersensibilidade do tardia Fonte: ABBAS, 2019, p. 426 Imunodeficiências O sistema imune íntegro é fundamental para a sobrevivência de todos os indivídu- os, pois impede a ocorrência de infecções ou mesmo lesões teciduais causadas por toxinas microbianas. Defeitos em algum dos componentes do sistema imunológico são chamados de imunodeficiências e podem provocar doenças graves e muitas ve- zes fatais. As imunodeficiências são classificadas em dois grupos de acordo com sua origem: imunodeficiências primárias (ou congênitas) e secundários (ou adquiridas). Vamos discutir sobre algumas características relacionadas a elas? 17 UNIDADE Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune Imunodeficiências Primárias ou Congênitas As imunodeficiências primárias ou congênitas ocorrem quando o indivíduo nasce com um defeito em algum componente do sistema imune. Esses defeitos podem ser resultado da ausência de genes que codificam proteínas do sistema imune. Um exem- plo desse tipo de imunodeficiência são os camundongos nude (sem pelos), os quais são muito utilizados em pesquisas de transplantes. Nesses animais, a ausência de pelos coincide com a ausência do timo. Como consequências, esses camundongos não possuem células T e, portanto, não rejeitam os tecidos transplantados. Outra doença reportada em humanos é a síndrome de DiGeorge. Indivíduos aco- metidos por essa síndrome possuem um timo defeituosos, o que resulta em defici- ência de células T. A falha na imunidade celular possibilita a ocorrência de infecções graves, especialmente na infância, e geralmente fatais. Imunodeficiências Secundárias ou Adquiridas As imunodeficiências secundárias ou adquiridas, como o próprio termo demons- tra, são desenvolvidas por uma variedade de mecanismos patogênicos, incluindo fármacos, agentes infecciosos, cânceres e desnutrição. Em alguns casos, os fármacos utilizados para tratar determinadas doenças podem resultar em imunodeficiências denominadas iatrogênicas. A imunossupressão iatro- gênica frequentemente está associada ao uso de fármacos que inativam os linfócitos, ou inibem a ação das citocinas liberadas por diferentes células do sistema. No entanto, grande parte das imunodeficiências secundárias ocorre como conse- quência de desnutrição, neoplasias e infecções. Em humanos, a principal causa de imunodeficiência adquirida é a infecção pelo vírus HIV (do inglês human immunodeficiency virus). Esse vírus é responsável por causar a síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS, de Acquired Immune Deficiency Syndrome). A AIDS foi descoberta na década de 80 e, desde então, tem provocado morbidade e mortalidade em diferentes partes do mundo. Imunossupressão: redução da eficiência ou atividade do sistema imune induzida por fár- macos ou agentes imunoterápicos; Morbidade: taxa de portadores de determinada doença em relação à população total estu- dada em determinado local e momento; Mortalidade: número de mortes registradas; Iatrogenia: corresponde a um estado de doença, efeito adverso ou complicação causada por tratamento médico. A AIDS é caracterizada pela diminuição profunda da resposta imune, o que per- mite a instalação de infecções oportunistas, desenvolvimento de tumores malignos, emagrecimento e alterações no sistema nervoso central. 18 19 O vírus HIV penetra no organismo através das mucosas provocando uma infec- ção aguda que não é totalmente controlada pelo hospedeiro. Nesse período, ocorre a disseminação do HIV para os tecidos linfoides do corpo. A fase seguinte correspon- de à infecção crônica, momento em que ocorre a replicação contínua do vírus nos linfonodos e no baço, bem como destruição das células do sistema imune, especial- mente as células T CD4+, os macrófagos e as células dendríticas (Figura 7). Figura 7 – Progressão da infecção causada pelo vírus HIV Fonte: ABBAS, 2019, p. 479 Você Sabia? O HIV já infectou entre 50 e 60 milhões de pessoas e causou a morte de mais de 34 milhões de adultos e crianças. Aproximadamente 37 milhões de pessoas vivem com a infecção pelo HIV e a AIDS, dentre os quais aproximadamente 70% estão na África e 20% na Ásia, e quase 1 a 2 milhões morrem em decorrência da doença a cada ano. A doença é particularmente devastadora porque cerca de metade dos aproximadamente 3 milhões de novos casos anuais ocorrem em adultos jovens (entre 15 e 24 anos de idade). 19 UNIDADE Imunização e Distúrbios Associados ao Sistema Imune Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Vídeos Os Efeitos Colaterais das Vacinas - Quão Alto é o Risco? https://youtu.be/zBkVCpbNnkU Hipersensibilidades (1/5): Tipo I – Alergias https://youtu.be/wAB1gBzcdFM Leitura AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome) https://bit.ly/2G7qezd Vacinas de DNA https://bit.ly/2EvspMO Doenças autoimunes https://msdmnls.co/32U9BzZ 20 21 Referências ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H.; PILLAI S. Imunologia celular e molecular. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2019. MALE, D. et al. Imunologia. 8. Ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. MURRAY, P. R.; ROSENTHAL, K. S.; PFALLER, M. A. Microbiologia médica. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. PLAYFAIR, J. H. L. Imunologia básica: guia ilustrado de conceitos fundamentais. 9. ed. Barueri: Manole, 2013. TIZARD, I. R. Imunologia Veterinária. 8.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008. TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. 21