Eventos Iniciais da Resposta Imune

Prévia do material em texto

Tópico 02
Imunologia
Eventos Iniciais da Resposta
Imune
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,
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”; em alemão, é utilizado como uma
interjeição, algo similar ao “Uhu!”, “Opa!”, “Uau!” em
português.

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 (melanomadifferentiation-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.
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 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
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.
Muitas vezes, citamos a capacidade fagocítica dos
neutrófilos, mas um vídeo pode ser mais impactante do
que as palavras que descrevem um fenômeno. Portanto,
o vídeo em anexo mostra os neutrófilos realizando esta
função.

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.
Neutrophil Phagocytosis - White Blood Cell ENeutrophil Phagocytosis - White Blood Cell E……
https://www.youtube.com/watch?v=Z_mXDvZQ6dU
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
peptídiosaos linfócitos T da imuniade adaptativa, levando à
ativação deles.
Muitas vezes, citamos a capacidade fagocítica dos
macrófagos, mas um vídeo pode ser mais impactante do
que as palavras que descrevem um fenômeno. Portanto,
o vídeo a seguir mostra os macrófagos realizando esta
função.

phagocytosis of toxoplasmphagocytosis of toxoplasm
https://www.youtube.com/watch?v=JlWIjv2h2bY
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,
Descrever as células da resposta imune não faz justiça à
suas observações in vitro/in vivo. Portanto, o vídeo em
anexo mostra células dendríticas cultivadas in vitro,
onde fica claro o porquê de serem classificadas como
“células que possuem prolongamentos semelhantes a
dendritos”.

Dendritic cell -樹状細胞-Dendritic cell -樹状細胞-
https://www.youtube.com/watch?v=rm1hMMvt0rk
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.
A indução à morte de células tumorais ou células
infectadas com vírus é uma das principais funções das
células NK. Assista a este evento no vídeo abaixo.

Células Natural Killer (NK)Células Natural Killer (NK)
https://www.youtube.com/watch?v=F5mWfxF9XNk
Células do sistema imune.
Migração e atuação do neutrófilo.
Mecanismo de ativação das células NK.
Esquema da fagocitose.
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 bactériasgram–
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
capacidade lítica antibacteriana em soros aquecidos a
temperaturas maiores que 56 C. Segundo ele, faltava um
“complemento” ao soro aquecido que 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.
o
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
Sem dúvida, as vias de ativação do sistema
complemento constituem um assunto muito
complicado, quando consideramos todas as etapas
envolvidas. O vídeo abaixo auxilia no entendimento
destas vias.

Complement System – An IntroductionComplement System – An Introduction
https://www.youtube.com/watch?v=DPNnZE4OtCM
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.
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.
H H
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.
8. Regulação e evasão ao sistema
complemento e suas relações
com algumas doençasConforme 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 plasmática fator 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.
Parabéns, esta aula foi
concluída!
Mínimo de caracteres: 0/150
O que achou do conteúdo estudado?
Péssimo Ruim Normal Bom Excelente
Deixe aqui seu comentário
Enviar