Diferenciação e funções de células T efetoras CD4

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Diferenciação e funções de células T efetoras CD4+
● Defesa mediada por célula T > Imunidade celular
● Visão geral das respostas mediadas por células T CD4+
○ As células T CD4+ efetoras são geradas nos órgãos linfóides secundários
○ Inicialmente - ativação inicial dos LT CD4+
■ Local: órgãos linfóides
■ Gerar células efetoras e de memória
○ Migração das células efetoras para os sítios de infecção
■ Depende de moléculas de adesão endotelial e de quimiocinas expressas nos locais
■ No tecido > reconhecem antígenos apresentados por macrófagos e outras APCs
■ Reconhecem antígenos de modo específico por meio de sinais de seus receptores >
aumentam a afinidade pelas integrinas
● Moléculas de adesão
○ Tipos de integrinas VLA-4 e VLA-5
■ Ligam-se a fibronectina nas matrizes extracelulares
○ CD44 - altamente expressas nas células T ativadas
■ Ligam-se ao hialuronano
● Receptores de quimiocina expressos nas células T efetoras se ligam a
quimiocinas produzidas no tecido
● As células T que não são específicas para o antígeno que migram para um sítio
inflamatório podem morrer no tecido ou retornar para a circulação através dos
vasos linfáticos
■ Células TCD4+ auxiliam as células B a produzirem anticorpos
● Reconhecem antígenos microbianos
■ TCD4+ reconhecem antígenos protéicos microbianos e recrutam e ativam fagócitos
● Ativam fagócitos via moléculas de superfície
○ CD40L (CD40-ligante) e citocinas secretadas
■ Reação de célula T causando lesão > hipersensibilidade tardia
● Resposta imune excessiva ou danosa
○ Eliminação de patógenos nesses sítios
○ Funções
■ Proteção contra patógenos intra e extracelulares
■ Auxilia na eliminação de células tumorais
● Subpopulação de células T CD4+ efetoras
○ Três subpopulações
■ Th1, Th2 eTh17
● Atuam na defesa do hospedeiro contra tipos distintos de patógenos infecciosos e
estão envolvidos em diferentes tipos de lesão tecidual em doenças imunológicas
○ Propriedades das subpopulações
■ Células T CD4+ consistem em subpopulações de células efetoras
● Produzem diferentes conjuntos de citocinas
● Deflagram reações bastante diversas
● Estão envolvidas na defesa do hospedeiro contra microrganismos diferentes,
bem como em diferentes tipos de doenças imunológicas.
■ Característica definidora - são as citocinas produzidas > relaciona-se com o fator de
transcrição
● Fator de transcrição: responsável pela produção de diversas citocinas e
diferentes receptores de quimiocinas e outras proteínas
■ Citocinas produzidas
● Interferon - IFN gama -Th1
● IL-4, IL-5 e IL-13 - Th2
● IL-17 e IL-22 - Th17
■ Funções
● Funções efetoras e papeis na doença
● Estimulam o desenvolvimento de expansão
● Inibem outras células efetoras
● Amplifica a resposta - polarização
○ As células Th1, Th2 e Th17 têm, cada uma, padrões distintos de homing, em grande parte
por expressarem receptores de quimiocinas e moléculas de adesão que as direcionam para
migrar rumo a diferentes sítios de infecção.
○ Células Th1 expressam receptores de quimiocinas:
■ CXCR3 e CCR5
● Se ligam a quimiocinas produzidas no tecido
● Abundantes no sítio de infecção
● Expressam ligantes para P-selectina e E-selectina - auxilia na migração
○ Células Th2 expressam receptores de quimiocinas:
■ CCR3, CCR4 e CCR8
● Expressas em sítios de infecção por helmintos ou de reações alérgicas, em
particular nos tecidos de mucosa
○ Células Th17 expressam receptores de quimiocinas
■ CCR6 que se liga a CCL20- produzida por células teciduais e macrófagos
● Desenvolvimento das subpopulações Th1, Th2 e Th17
○ As subpopulações se diferencial a partir do Linfócito TCD4+ naive em respostas as citocinas
do meio
○ Processo
■ Sinais recebidos pelas CT - a partir das APCs - inicia a conversão de células T
antígeno-estimuladas em células efetoras
■ Células efetoras são comprometidas em produzir citocinas
○ Aspectos:
■ As citocinas que dirigem o desenvolvimento de subpopulações de células T CD4+ são
produzidas pelas APCs (primariamente, células dendríticas e macrófagos) e outras
células imunes (como células NK e mastócitos) presentes no órgão linfóide onde a
resposta imune é iniciada. As células dendríticas que encontram microrganismos e
exibem antígenos microbianos são ativadas a produzirem citocinas (bem como
coestimuladores), como parte das respostas imunes inatas aos microrganismos.
Microrganismos diferentes podem estimular células dendríticas a produzirem conjuntos
distintos de citocinas, talvez porque os microrganismos são reconhecidos por
diferentes sensores microbianos nas células. Outras células da imunidade inata, como
as células NK e os mastócitos, também produzem citocinas que influenciam o padrão
de desenvolvimento da subpopulação de células T.
■ Outros estímulos que não as citocinas também podem influenciar o padrão de
diferenciação da célula T auxiliar. Evidências experimentais indicam que a afinidade do
receptor da célula T pelo antígeno, a quantidade de antígeno e a natureza da APC
determinam a subpopulação que se desenvolve após o reconhecimento do antígeno.
O papel desses fatores nas respostas imunes fisiológicas não está claro. A
constituição genética do hospedeiro é um determinante importante do padrão de
diferenciação da célula T. Algumas linhagens consanguíneas murinas desenvolvem
respostas Th2 aos mesmos microrganismos que estimulam a diferenciação Th1 na
maioria das outras linhagens. As linhagens murinas que desenvolvem respostas Th2-
dominantes são suscetíveis a infecções por microrganismos intracelulares. É possível,
ainda que não esteja comprovado, que as pessoas sejam diferentes quanto a sua
propensão a montar respostas Th1, Th2 ou Th17 baseadas em seus genes herdados.
■ Os perfis de citocinas distintos de populações celulares diferenciadas são controlados
por fatores de transcrição particulares que ativam a expressão dos genes de citocina e
por modificações cromatínicas que afetam a acessibilidade desses fatores aos
promotores e elementos reguladores dos genes das citocinas. Os próprios fatores de
transcrição são ativados ou induzidos por sinais oriundos de receptores antigênicos,
receptores de imunidade inata, coestimuladores e receptores de citocinas. Cada
subpopulação expressa seu próprio conjunto característico de fatores de transcrição.
Conforme as subpopulações vão se tornando cada vez mais polarizadas, os loci
gênicos codificadores das citocinas de assinatura dessas subpopulações sofrem
modificações nas histonas (como alterações na metilação e acetilação) e passam por
outros eventos de remodelamento da cromatina, de modo que esses loci permanecem
acessíveis à RNA polimerase e aos fatores de transcrição. Entretanto, os loci de outras
citocinas (aquelas não produzidas por essa subpopulação) permanecem em estado de
cromatina inacessível. Desse modo, os genes de citocinas característicos de uma
subpopulação em particular se tornam fixos em um estado antígeno-responsivo,
enquanto os genes codificadores das citocinas não produzidas por esta subpopulação
permanecem inativos. Essas alterações epigenéticas são herdadas na progênie das
células em proliferação, garantindo, assim, que as células T ativadas se tornem
comprometidas com uma via específica.
■ Cada subpopulação de células efetoras diferenciadas produz citocinas que promovem
seu próprio desenvolvimento e podem suprimir o desenvolvimento de outras
subpopulações. Essa característica do desenvolvimento das subpopulações de células
T fornece um mecanismo de amplificação poderoso. Por exemplo, o IFN-γ secretado
pelas células Th1 promove mais diferenciação Th1 e inibe a geração de células Th2 e
Th17. Similarmente, a IL-4 produzida pelas células Th2 promove diferenciação em
Th2. Portanto, uma vez que a resposta imune se desenvolve ao longo de uma via
efetora, torna-se cada vez mais polarizada nessa direção, sendo que a polarização
mais extrema é vista em infecções crônicas ou na exposição crônica a antígenos
ambientais, quando a imunoestimulação é prolongada.
■ Adiferenciação de cada subpopulação é induzida pelos tipos de microrganismos que a
subpopulação melhor consegue combater. Exemplificando, o desenvolvimento de
células Th1 é dirigido por microrganismos intracelulares contra os quais a principal
defesa é Th1-mediada. Em contraste, o sistema imune responde aos parasitas
helmínticos desenvolvendo células Th2 que produzem citocinas importantes para o
combate dos helmintos. Similarmente, a respostas Th17 são induzidas por algumas
bactérias e fungos, e são mais efetivas na defesa contra esses microrganismos. A
geração e as funções efetoras das células T diferenciadas são uma excelente
ilustração do conceito de especialização da imunidade adaptativa, o qual se refere à
habilidade do sistema imune de responder a diferentes microrganismos de formas que
são ideais para combater estes microrganismos.
● Subpopulação Th1
○ Produzem IFN-gama
○ Induzida por MO que são ingeridos
○ Desenvolvimento de células Th1
■ Diferenciação dirigida por > IL-12 e IFN-gama
■ Resposta a MO que ativam células dendríticas, macrófagos e NK
■ São estimuladas por bactérias intracelulares, vírus e antígenos protéicos
■ Deflagração de reações imunes > produz IL-12, IL-18 e interferon I > desenvolvem Th1
■ Muitos microrganismos estimulam as células NK a produzirem IFN-γ que, em si, é uma
citocina fortemente indutora de Th1 e também atua nas células dendríticas e
macrófagos induzindo mais secreção de IL-12.
■ Depois que as células Th1 se desenvolveram, passam a secretar IFN-γ que promove
mais diferenciação Th1 e, desse modo, amplifica a reação.
■ Além disso, o IFN-γ inibe a diferenciação de células TCD4+ naive nas subpopulações
Th2 e Th17,
■ As células T podem intensificar ainda mais a produção de citocinas pelas células
dendríticas e macrófagos por meio do engajamento do CD40L, presente nas células T
ativadas, ao CD40, presente nas APCs, bem como estimulando a secreção de IL-12.
○ Funções
■ Ativar os macrófagos para que estes ingiram e destruam os microrganismos
○ Interferon gama
■ O IFN-γ é a principal citocina ativadora de macrófagos
■ O IFN-γ é uma proteína homodimérica pertencente à família de citocinas do tipo II
■ As células NK secretam IFN-γ em resposta aos ligantes ativadores presentes na
superfície de células infectadas ou estressadas do hospedeiro, ou em resposta à
IL-12. Neste contexto, o IFN-γ atua como mediador da imunidade inata.
■ Na imunidade adaptativa, as células T produzem IFN-γ em resposta ao
reconhecimento antigênico, e a produção é intensificada pela IL-12 e pela IL-18.
■ Funções
● O IFN-γ ativa os macrófagos a destruírem microrganismos fagocitados
● O IFN-γ promove a diferenciação das células T CD4+ na subpopulação Th1 e
inibe o desenvolvimento das células Th2 e Th17.
● O IFN-γ estimula a expressão de várias proteínas diferentes que contribuem
para uma intensificada apresentação antigênica e ativação da célula T
● O IFN-γ atua nas células B promovendo a mudança para certas subclasses de
IgG, notavelmente IgG2a ou IgG2c
○ Outras citocinas
■ As células Th1 produzem fator de necrose tumoral (TNF) e várias quimiocinas. Essas
moléculas contribuem para o recrutamento dos leucócitos e intensificação da
inflamação
● Ativação Clássica do Macrófago Th1-mediada e Killing de Microrganismos Fagocitados
○ As células Th1 ativam macrófagos por meio de sinais mediados por contatos emitidos pelas
interações CD40L-CD40 e pelo IFN-γ
○ Os macrófagos ativados pela via clássica também são chamados macrófagos M1.
○ Quando as células Th1 são estimuladas pelo antígeno, as células expressam CD40L em
sua superfície e secretam IFN-γ.
○ As ações do IFN-γ sobre os macrófagos, sinergizam com as ações de CD40L e essas duas
moléculas, juntas, são um estímulo potente para a ativação do macrófago.
○ Os sinais do CD40 ativam os fatores de transcrição fator nuclear κB e proteína de ativação 1
○ OIFN-γ ativa o fator de transcrição STAT1.
○ Juntos, os fatores de transcrição estimulam a expressão de várias enzimas nos
fagolisossomos dos macrófagos, incluindo a óxido nítrico sintase induzível que estimula a
produção de óxido nítrico e enzimas lisossômicas
○ Os macrófagos ativados matam microrganismos fagocitados principalmente por meio das
ações do NO, enzimas lisossômicas e ROS - espécies reativas de oxigênio.
● Subpopulação Th2
○ Mediador da defesa > fagocito-dependente
■ Eosinófilos e mastócitos - papéis centrais
■ Erradicação de reações helmínticas
○ Desenvolvimento de células Th2
■ A diferenciação ocorre em resposta a helmintos e alérgenos > intensificada pela
citocina IL-4
■ Citocinas que iniciam a o desenvolvimento
● IL-25, IL-33 e linfopoetina estromal tímica
● IL-4 liberado por mastócitos e Th2 > promove a diferenciação
■ A IL-4 estimula o desenvolvimento de Th2 ativando o fator de transcrição STAT6 que,
aliado aos sinais emitidos pelo receptor da célula T (TCR), induz expressão de GATA-3
■ GATA-3
● Fator de transcrição que estimula a expressão do genes das citocinas Th2 - IL-4,
IL-5 e IL-13
● Atua interagindo diretamente com os promotores desses genes e também
levando ao remodelamento da cromatina
● Atua para comprometer estavelmente as células em diferenciação na direção do
fenótipo Th2, intensificando sua própria expressão através de uma alça de
feedback positiva.
● Bloqueia a diferenciação Th1 inibindo a expressão da cadeia de sinalização do
receptor de IL-12.
○ Funções
■ Estimulam reações mediadas por IgE, mastócitos e eosinófilos
■ IL-5 > mediação das funções - ativa eosinófilos
■ As células T produtoras de IL-4 estimulam a produção de anticorpos IgE que estão
envolvidos na maioria das reações de defesa Th2-mediadas
■
○ Interleucina 4
■ Citocina indutora e efetora de Th2
■ Fonte: T CD4+ e mastócitos ativados
■ A IL-4 produzida pelas células Tfh estimula a troca de classe da cadeia pesada de Ig
da célula B para o isótopo IgE
■ A IL-4 estimula o desenvolvimento de células Th2 efectoras a partir de células T CD4+
naive e atua como fator de crescimento para células Th2 diferenciadas
■ Este receptor IL-4Rαγc sinaliza por uma via JAK-STAT envolvendo JAK1, JAK3 e
STAT6, e por uma via envolvendo a proteína do substrato de resposta à insulina (IRS;
do inglês, insulin response substrate) chamada IRS-2. O STAT6 ativado induz
■ IL-4 atuando com a IL-13 contribui para uma forma alternativa de ativação de
macrófagos que difere da resposta do macrófago ao IFN-γ. IL-4 e IL-13 suprimem a
ativação clássica do macrófago mediada por IFN-γ, inibindo assim a defesa contra os
microrganismos intracelulares que são destruídos por fagocitose.
■ A IL-4 (e a IL-13) estimulam o peristaltismo no trato gastrintestinal, sendo que a IL-13
aumenta a secreção de muco pelas células epiteliais do intestino e das vias aéreas
■ IL-4 e IL-13 estimulam o recrutamento de leucócitos, notavelmente de eosinófilos, por
meio da promoção da expressão de moléculas de adesão ao endotélio e pela
secreção de quimiocinas que se ligam a receptores de quimiocina expressos nos
eosinófilos.
○ Interleucina 13
■ Estrutura funcionalmente similar a IL-4
■ Papel na defesa contra helmintos e doenças alérgicas
■ É produzida principalmente pela subpopulação Th2
■ O receptor funcional de IL-13 é um heterodímero das cadeias IL-4Rα e IL-13Rα1. Esse
complexo pode se ligar tanto à IL-4 como à IL-13, com alta afinidade, e também
sinaliza pela via JAK1, JAK3 e STAT6.
■ A IL-13 atua junto com a IL-4 na defesa contra os helmintos e na inflamação alérgica.
■ Capazes de ativar as células B para a mudança de isótipo para IgE e alguns isótipos
de IgG,
■ A IL-13 estimula a produção de muco pelas células epiteliais das vias aéreas, um
componente importante das reações alérgicas, entre as quais a asma.
■ Diferentemente da IL-4, a IL-13 não está envolvida na diferenciação de Th2.
○ Interleucina 5
■ As principais ações da IL-5 são ativar eosinófilos maduros e estimular o crescimento e
diferenciação de eosinófilos
■ É produzida principalmente porcélulas Th2 e células linfóides inatas.
■ A principal via de sinalização induzida pela IL-5 envolve JAK2 e STAT3
■ Os eosinófilos ativados são capazes de matar helmintos. Os eosinófilos expressam
receptores Fc específicos para IgE e alguns anticorpos IgG
○ Papéis da Th2 na defesa do hospedeiro
● Subpopulação Th17
○ Está primariamente envolvida no recrutamento de neutrófilos e, em menor extensão, de
monócitos para os sítios de infecção e inflamação.
○ Desenvolvimento de células Th17
■ Estimulado por citocinas pró inflamatórias produzidas em resposta a bactérias e
fungos
■ Citocinas que induzem a diferenciação do T CD4+ em Th17
● IL-6, IL-1 e IL-23 - proliferação e maturação
○ Microrganismos atua sobre células dendríticas e estimula a produção
dessas citocinas
■ A diferenciação em Th17 é inibida pelo IFN-γ e pela IL-4; deste modo, as respostas
Th1 e Th2 fortes tendem suprimir o desenvolvimento Th17
■ O desenvolvimento das células Th17 depende dos fatores de transcrição RORγt e
STAT3
■ O TGF-β e as principais citocinas nflamatórias IL-6 e a IL-1, atuam em cooperação
para induzir a produção de RORγt, um fator de transcrição
● RORγt é uma proteína restrita à célula T e codificada pelo gene RORC, sendo
por isso às vezes chamada RORc.
■ As citocinas inflamatórias, notavelmente a IL-6, ativam o fator de transcrição STAT3
que, por sua vez, atua com RORγt dirigindo a resposta Th17.
○ Funções
■ As células Th17 combatem microrganismos - bactérias e fungos - recrutando
leucócitos, principalmente neutrófilos, para os sítios de infecção
■ A maioria das ações inflamatórias dessas células é mediada pela IL-17,
○ Interleucina 17
■ A IL-17 representa uma ligação importante entre a imunidade adaptativa mediada pela
célula T e a resposta inflamatória aguda
■ A IL-17 induz inflamação rica em neutrófilos. A IL-17 estimula a produção de
quimiocinas e outras citocinas que recrutam neutrófilos e monócitos
■ A IL-17 estimula a produção de substâncias antimicrobianas, incluindo defensinas, por
numerosos tipos celulares
○ Interleucina 22
■ É produzida por células T ativadas, particularmente as células Th17, e por algumas
células NK e células linfóides inatas
■ A IL-22 é produzida em tecidos epiteliais, especialmente da pele e do trato
gastrintestinal, e serve para manter a integridade epitelial, sobretudo por meio da
promoção da função de barreira dos epitélios, estimulando as reações de reparo e
induzindo a produção de peptídeos antimicrobianos.
○ Interleucina 21
■ É produzida por células T CD4 + ativadas, incluindo as células Th17 e as células Tfh.
■ A IL-21 é requerida para a geração de células T e ativa células B nos centros
germinativos.
■ Aumento da proliferação, diferenciação e função efetora das células T CD8+ e células
NK
○ Papéis das células Th17 na defesa do hospedeiro
Imunidade celular mediada por célula T - video aula
● Diferenciação das células T CD4+ em células efetoras
○ Dendrítica se liga com a célula T
■ Presença de IL-12 e IFN gama > diferencia-se em Th1
● Th1 produz IFN gama
■ Presença de IL-4 e ausência de IL-12 > diferencia-se em Th2
● Th2 produz IL-4, IL-5, IL-13 e IL-10
■ Presença de IL-6, IL-1 e IL-23 > diferencia-se em Th17
● Th17 produz IL-17, IL-22 e IL-21
● Th1
○ Estimulada por MO intracelulares
■ Bactérias intracelulares - micobactéria
■ Parasitas intracelulares
■ Vírus
○ Mecanismo
■ Célula dendrítica captura o MO
■ Migra pro linfonodo
■ Apresenta o MO para o LT auxiliar
● Sinal 1 - MHC II e TCR
● Sinal - B7 da dendrítica e CD28 da LT
● Citocinas da dendrítica como IL-12
■ IL-12 se liga no receptor do LT
● Recruta um fator de transcrição - fazer RNA mensageiro - STAT-4
● O RNA mensageiro produz IFN gama
■ Diferencia-se em Th1 - célula efetora
○ TNF, IL-1, IL-12: consequentemente recrutamento de leucócitos - inflamação
○ Aumento de B7: consequentemente: amplificação da resposta da célula T
○ Th1 libera IFN gama
○ Macrófago recebe IFN gama - potencializa sua ação
■ Secreção de citocinas inflamatórias
■ Aumento do número de moléculas requeridas para ativação da TC
■ Aumento da morte de bactérias fagocitadas
○ Resposta Th1
■ Aumento da expressão de MHC e B - mais apresentação - amplificação da
resposta
■ Maior produção de enzimas lisossomais - mais morte de patógenos fagocitados
■ Aumento da produção de IL-1, TNF alfa e IL-12 -aumento da inflamação
■ IFN gama na célula B
● Célula B faz troca de classe
○ Troca de IgM e IgD para IgG
■ IgG ativa complemento pela via clássica
● Th2
○ Estímulo
■ IL-4 e ausência de IL-12
○ Ocorre em resposta a helmintos e alérgenos
○ T naive - precisa de IL-4 e se diferencia em Th2
■ Ativa o fator de transcrição STAT6
■ RNA mensageiro amplifica o sinal e produz citocinas
● IL-4, IL-5 e IL-13
○ Th2 faz a CB fazer troca de classe para IgG
■ IgE faz desgranulação dos mastócitos
○ IL-4 e IL-13 no intestino
■ Maior secreção de muco intestinal
○ IL-5
■ Ativação de eosinófilos
○ Resposta Th2
■ IL-4 na Célula B
● Troca de classe para IgE
○ Receptor para eosinófilo e mastócito
○ Faz opsonização
■ IL-4 e IL-13 no intestino
● Maior secreção de muco e maior peristaltismo
■ IL-5 e eosinófilo
● Induz a diferenciação de progenitores mielóides em eosinófilos
● Aumento da habilidade de liberação dos grânulos citoplasmáticos
○ Atividade tóxica
○ Resposta para alergias
■ Mastócitos se liga à IgE
● Degranula - libera histaminas e prostaglandinas
○ Reação alérgica
● Th17
○ Polarização para resposta do Th17
■ Célula dendrítica reconhece antígenos extracelulares como bactéria ou fungo
■ Agem sobre a dendrítica estimulando a produção de IL-6, IL-1 e IL-23
■ Processa e apresenta para a célula T
■ Linfonodo: célula T se diferencia em Th17
○ Função efetora: induzir resposta a inflamação neutrofílica - destruir bactérias e fungos.
Recrutam neutrófilos. Morde de MO fagocitados
○ 1. Bactéria ou fungo se liga as DCs
○ 2. Migra pro linfonodo e apresenta via MHC II para os LT
○ 3. 1 sinal - MHC II e TCR
○ 4. 2 sinal - B7 e CD28
○ 5. Citocinas - IL-6 e IL-1 faz o recrutamento do fator de transcrição STAT3 - desenvolve a
célula Th17
○ 6. Fazem transcrição produzindo IL-21 - mecanismo de amplificação
○ 7. IL-23 vem da DC e mantém a resposta da Th17
○ 8. Th17 libera IL-17 - inflamação: estimula a produção de citocinas por outros leucócitos,
IL-6 e IL-1- e IL-22 - mantém a integridade epitelial - pele e gastrointestinal
● TNF e IL-1 - aumenta as moléculas de adesão nos vasos sanguíneos
○