Resumo Imunologia Capítulo 5

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Anticorpos e Antígenos
Os anticorpos, as moléculas do MHC e os receptores de antígenos dos linfócitos T são as três classes de moléculas usadas pelo sistema imune adaptativo para a ligação a antígenos. Dessas três, os anticorpos, que são proteínas circulantes produzidas em resposta à exposição a antígenos, reconhecem a maior gama de estruturas antigênicas e se ligam aos antígenos com maior afinidade. 
Os anticorpos são extremamente diversos e específicos em sua capacidade de reconhecimento de estruturas moleculares não-próprias e são os mediadores primários da imunidade humoral contra microorganismos. Eles existem em duas formas: ligados à membrana de linfócitos B, funcionando como receptores de antígenos, ou secretados, residentes na circulação e/ou nos tecidos, onde eliminam microorganismos.
Os linfócitos B são as únicas células que sintetizam anticorpos. Quando há reconhecimento de um antígeno por anticorpos ligados à membrana de linfócitos B, estes se diferenciam em plasmócitos e passam a secretar anticorpos. Os anticorpos secretados se ligam a antígenos e, através de vários mecanismos efetores, eliminam-nos. Dentre as funções efetoras mediadas por anticorpos estão: neutralização de microorganismos ou produtos microbianos tóxicos; ativação do sistema complemento; opsonização de patógenos, aumentando a fagocitose; citotoxidade mediada por células dependente de anticorpos e ativação de mastócitos mediada por anticorpos.
OBS.: Como a maioria dos anticorpos faz parte do grupo de proteínas plasmáticas gamaglobulinas, são também chamados imunoglobulinas.
Estrutura do Anticorpo
Características Gerais da Estrutura dos Anticorpos
Todos os anticorpos compartilham as mesmas características estruturais básicas, mas apresentam enorme variabilidade na região de ligação aos antígenos. 
Uma molécula de anticorpo apresenta estrutura central simétrica composta por duas cadeias leves idênticas e duas cadeias pesadas idênticas. As cadeias leves e pesadas e as duas cadeias pesadas são covalentemente ligadas por pontes dissulfeto.
Essas cadeias contêm unidades homólogas repetidas que se dobram independentemente em uma forma globular chamada domínio Ig. Um domínio Ig apresenta duas camadas de lâminas β-pregueadas, cada uma composta por 3 a 5 fitas de cadeias polipeptídicas antiparalelas. As duas camadas são unidas por uma ponte dissulfeto, e as fitas de cada lâmina β são conectadas por alças curtas. Os aminoácidos de algumas alças são mais variáveis, sendo importantes para o reconhecimento do antígeno.
Os domínios Ig são classificados como símile a V ou símile a C com base em sua homologia às regiões V ou C das imunoglobulinas. Os domínios V são formados por um polipeptídeo mais longo que os domínios C e contêm duas lâminas β a mais.
As cadeias pesadas e leves são compostas por regiões aminoterminais variáveis (V), que participam do reconhecimento do antígeno, e regiões carboxiterminais constantes (C), que medeiam as funções efetoras das moléculas de anticorpos.
As regiões variáveis são assim chamadas por apresentarem áreas de variabilidade na seqüência de aminoácidos. São essas variações que diferem anticorpos sintetizados por um clone de linfócitos B de anticorpos produzidos por outros clones.
A região V de uma cadeia pesada (VH) e a região V de uma cadeia leve (VL) formam o sítio de ligação ao antígeno. Assim, cada anticorpo apresenta, pelo menos, dois sítios de ligação ao antígeno.
A região C das cadeias pesadas interage com outras moléculas efetoras e células do sistema imune, mediando a maioria das funções biológicas dos anticorpos.
Características Estruturais das Regiões Variáveis dos Anticorpos
A maioria das diferenças de seqüência e da variabilidade entre diferentes anticorpos deve-se a três curtos segmentos localizados na região VH e a três curtos segmentos localizados na região VL. Tais segmentos são chamados segmentos hipervariáveis e correspondem a três alças que conectam fitas adjacentes das lâminas β que formam os domínios V das cadeias pesadas e leves das Ig. 
As três regiões hipervariáveis do domínio VL e as três regiões hipervariáveis do domínio VH são unidas, formando a superfície de ligação ao antígeno, que é conhecida como Região Determinante de Complementariedade (CDR).
As diferenças seqüenciais entre os CDR de diferentes anticorpos contribuem para a geração das especificidades de cada anticorpo. Além disso, o confinamento da variabilidade aos CDR permite que todos os anticorpos compartilhem a mesma estrutura básica.
Características Estruturais das Regiões Constantes dos Anticorpos
Com base nas diferenças estruturais de suas regiões C das cadeias pesadas, os anticorpos podem ser classificados nos isótipos: IgA, IgD, IgE, IgG e IgM. As regiões C das cadeias pesadas de todos os anticorpos de um isótipo têm a mesma seqüência de aminoácidos. Essa seqüência é diferente em anticorpos de outros isótipos.
Como a maioria das funções efetoras dos anticorpos é mediada pela ligação das regiões C da cadeia pesada a receptores de Fc em diferentes células, diferentes isótipos de anticorpos realizam diferentes funções efetoras. Isso porque isótipos de anticorpos apresentam diferentes regiões C e, portanto, ligam-se a diferentes células e/ou moléculas, executando funções efetoras também diferentes.
As moléculas de anticorpos são flexíveis, o que permite que as mesmas orientem seus sítios de ligação. Essa flexibilidade é conferida pela região de dobradiça localizada entre CH1 e CH2.
Existem duas classes, ou isótipos, de cadeias leves: κ e λ. Em seres humanos, 60% das moléculas de anticorpos apresentam cadeias leve κ. Não existem diferenças conhecidas entre a função de anticorpos contendo cadeias κ ou λ.
Anticorpos secretados e associados à membrana apresentam diferentes seqüências de aminoácidos na porção carboxiterminal da região C da cadeia pesada. Na forma secretada, a porção carboxiterminal é hidrofílica. Nos anticorpos ligados à membrana, o segmento carboxiterminal apresenta uma α-hélice hidrofóbica e um segmento intracelular de carga positiva, que auxiliam a ancoragem da proteína na membrana.
	
	Forma secretada
	Função
	IgA
	Geralmente dímero
	Imunidade de Mucosa
	IgD
	Não é secretada
	Receptor de antígeno de linfócito B naive
	IgE
	Monômero
	Defesa contra helmintos; hipersensibilidade
	IgG
	Monômero
	Opsonização, ativação do sistema complemento, citotoxidade mediada por células dependente de anticorpos, imunidade neonatal, autoinibição do linfócito B
	IgM
	Pentâmero ou Hexâmero
	Receptor de antígeno do linfócito B naive, ativação do sistema complemento
OBS.: Todas as moléculas de Ig de membrana são monômeros (contêm duas cadeias pesadas e duas leves). Os complexos multiméricos são formados quando duas ou mais unidades estruturais básicas (monômero) se unem por interações entre as regiões Fc. As formas multiméricas se ligam aos antígenos com maior avidez do que as formas monoméricas.
Anticorpos de diferentes espécies e de diferentes indivíduos de uma mesma espécie diferem entre si quanto às regiões C e partes estruturais das regiões V. Quando uma variante polimórfica encontrada em alguns indivíduos da mesma espécie pode ser reconhecida por um anticorpo, ela é chamada alótipo, e o anticorpo que a reconhece é chamado anticorpo antialotípico.
As diferenças entre as regiões V dos anticorpos são relacionadas aos CDR e constituem os idiótipos dos anticorpos. Um anticorpo que reconhece diferenças nos CDR de outros anticorpos é chamado anti-idiotípico.
Anticorpos Monoclonais
Um tumor de plasmócitos (mieloma) é dito monoclonal porque produz anticorpos de uma única especificidade. A fusão de linfócitos B de um animal imunizado com uma linhagem celular de mieloma leva à formação de hibridomas (células fundidas). Essas células são cultivadas em condições em que células normais não fundidas e tumorais não podem sobreviver, o que provoca a “seleção” dos hibridomas. Cada hibridoma produz apenas um tipo de anticorpo. Os anticorpossecretados por muitos clones de hibridomas são separados conforme sua ligação ao antígeno de interesse. O clone com especificidade desejada é selecionado e expandido. Os produtos destes clones são os chamados anticorpos monoclonais.
Os anticorpos monoclonais apresentam muitas aplicações: identificação de marcadores fenotípicos de determinados tipos celulares, levando ao reconhecimento de populações celulares; imunodiagnóstico; detecção de tumores, usando anticorpos monoclonais específicos contra tumores; terapia, usando anticorpos monoclonais direcionados a células e moléculas envolvidas na patogênese de muitas doenças; análise funcional de moléculas, uma vez que anticorpos monoclonais se ligam às moléculas de superfície celular, estimulando ou inibindo suas funções
Síntese, Montagem e Expressão das Moléculas de Ig
As cadeias pesadas e leves das Ig são sintetizadas por ribossomos ligados à membrana do retículo endoplasmático rugoso. O enovelamento adequado das cadeias pesadas e sua montagem com as cadeias leves são regulados por proteínas do retículo endoplasmático chamadas chaperoninas. Após a montagem, as moléculas de Ig são transportadas até o complexo de Golgi, onde seus carboidratos são modificados e onde são empacotadas em vesículas. Dentro das vesículas, as Ig são, então, enviadas à membrana plasmática.
A maturação dos linfócitos B é acompanhada por alterações na expressão do gene da Ig. Linfócitos B maduros expressam em sua superfície IgM e IgD, que atuam como receptores e, ao interagirem com antígenos, iniciam a ativação do linfócito B. Quando estes são ativados, diferenciam-se em plasmócitos e passam a produzir mais Ig secretada (em vez da forma presa à membrana) e passam a expressar outros isótipos de cadeia pesada.
Meia Vida dos Anticorpos
Diferentes isótipos têm meia vida diferente. Enquanto IgA, IgE e IgM têm meia vida bastante curta, a IgG tem meia vida de 21 a 28 dias. Essa meia vida longa está associada ao “seqüestro intracelular” de IgG. Esta, pinocitada, liga-se a receptores neonatais de Fc (FcRn), os quais não direcionam a IgG para o lisossomo, mas a seqüestram por um período e a devolvem à circulação.
OBS.: O FcRn é responsável pelo transporte da IgG da circulação materna através da barreira placentária e pela transferência de IgG materna pelo intestino dos neonatos.
Ligação entre Anticorpos e Antígenos
Antígeno é qualquer substância que pode ser especificamente ligada a uma molécula de anticorpo ou a um receptor de linfócitos T. Os anticorpos podem reconhecer como antígenos quase todos os tipos de moléculas biológicas, desde moléculas simples, como açúcares e lipídios, até macromoléculas, como carboidratos complexos, fosfolipídios, ácidos nucléicos e proteínas.
Embora todos os antígenos sejam reconhecidos por linfócitos e anticorpos, apenas alguns estimulam a resposta imunológica. Os que o fazem são chamados imunógenos. Por exemplo, apenas macromoléculas podem ativar linfócitos B, pois a ativação dos mesmos requer ligação cruzada de múltiplos receptores com seus antígenos protéicos. Assim, pequenas moléculas de antígenos não são capazes de ativar os linfócitos B. Porém, várias cópias de tais pequenas moléculas podem ser ligadas a uma proteína ou a um polissacarídeo. Esse complexo hapteno-carreador (molécula pequena-macromolécula) pode, então, atuar como imunógeno.
Como as macromoléculas geralmente são muito maiores do que as regiões de ligação ao antígeno dos anticorpos, estes se ligam a apenas uma porção da macromolécula. Porção esta chamada determinante ou epítopo. Normalmente, as macromoléculas têm vários determinantes. A presença de múltiplos determinantes idênticos em um antígeno é chamada polivalência.
A disposição espacial dos determinantes em um antígeno pode influenciar a ligação dos anticorpos. Caso os determinantes sejam espaçados (não-sobrepostos), dois ou mais anticorpos podem se ligar a um mesmo antígeno. Se os determinantes são próximos (sobrepostos), a ligação de um anticorpo a um pode interferir na ligação de outro anticorpo ao outro.
Epítopos formados por resíduos de aminoácidos adjacentes são ditos determinantes lineares. Estes podem ser inacessíveis, quando não podem se ligar a receptores na conformação nativa, surgindo apenas quando a proteína é desnaturada; ou acessíveis, quando podem ser identificados já na forma nativa. Epítopos formados por resíduos de aminoácidos que não estão em seqüência, mas que passam a ser espacialmente justapostos na proteína dobrada, são ditos determinantes conformacionais. Determinantes neoantigênicos são epítopos que surgem após modificações que alteram a estrutura de uma proteína.
OBS.: Epítopos conformacionais são reconhecidos por linfócitos B, mas não por T.
Base Estrutural e Química da Ligação ao Antígeno
O reconhecimento do antígeno pelo anticorpo envolve a formação de uma ligação não-covalente e reversível, como pontes de hidrogênio, forças eletrostáticas, forças de van der Waals e interações hidrofóbicas. 
A força da ligação entre um sítio de combinação de um anticorpo e um epítopo do antígeno é chamada afinidade. Devido à flexibilidade conferida pela região de dobradiça e também devido à formação de complexos multiméricos de anticorpos, estes podem se ligar a um antígeno por mais de um sítio de ligação. A força de ligação do anticorpo ao antígeno, chamada avidez, deve levar em conta a interação de todos os sítios com todos os epítopos (afinidades).
Caso um antígeno polivalente seja combinado ao seu anticorpo específico, eles interagem, formando um complexo imune. Em concentração correta, na chamada zona de equivalência, os anticorpos e antígenos formam uma extensa rede de ligações cruzadas. Os complexos imunes podem ser dissociados em agregados menores por aumento da concentração do antígeno (moléculas antigênicas livres deslocam as ligadas ao anticorpo) ou por aumento da concentração de anticorpo (Ig livres deslocam as ligadas aos determinantes antigênicos).
Relação entre Estrutura e Função nas Moléculas de Anticorpo
Características Relacionadas ao Reconhecimento do Antígeno
Todas as características de reconhecimento do antígeno estão relacionadas às propriedades das regiões V (variáveis) dos anticorpos.
Especificidade: Anticorpos podem ser muito específicos para os antígenos, distinguindo-os por pequenas diferenças em sua estrutura química. Esse alto grau de especificidade é necessário para que os anticorpos gerados em resposta aos antígenos de um microorganismo não reajam com moléculas próprias de estrutura similar. Porém, alguns anticorpos produzidos contra um antígeno podem se ligar a antígenos diferentes (reatividade cruzada).
Diversidade: Um indivíduo é capaz de sintetizar um número enorme de anticorpos estruturalmente distintos, cada um com uma especificidade diferente. A capacidade dos anticorpos de se ligar de forma específica a um grande número de diferentes antígenos é chamada diversidade; e a coleção completa de anticorpos com diferentes especificidades representa o repertório total de anticorpos.
Maturação da Afinidade: Durantes as respostas imunes humorais, ocorrem mutações nos linfócitos B estimulados por antígenos. Essas mutações fazem surgir novas estruturas nos domínios V, sendo que alguns se ligam aos antígenos com mais afinidade do que os domínios originais. Esses linfócitos B produtores de anticorpos de alta afinidade têm preferência na ligação aos antígenos e, por seleção, passam a ser os clones dominantes a cada exposição ao antígeno. Esse processo, chamado maturação de afinidade, aumenta a afinidade de ligação dos anticorpos aos antígenos durante a evolução da resposta imune humoral.
Características Relacionadas às Funções Efetoras
Muitas das funções efetoras das Ig são mediadas pelas porções Fc das mesmas, sendo que isótipos de anticorpos que diferem quanto a esta região desempenham funções diferentes. Para que as funções efetoras sejam realizadas, é preciso que as regiões C da cadeia pesada, que formam a porção Fc, se liguem a outras células eproteínas plasmáticas.
Por exemplo, a IgG recobre microorganismos, tornando-os alvo de fagocitose, porque sua região Fc se liga a um receptor de Fc específico presente em neutrófilos e macrófagos. Outro exemplo é a ligação da proteína C1q a porções Fc de IgG ou IgM complexadas ao antígeno, o que ativa o sistema complemento pela via clássica.
As funções efetoras dos anticorpos são iniciadas apenas por moléculas que já se ligaram a antígenos, e não por Ig livres. Isso ocorre porque, para desencadear os sistemas efetores, é necessária a ligação não apenas de uma região Fc de um anticorpo, mas sim de várias regiões Fc de anticorpos adjacentes.
Quando os linfócitos B são ativados por antígenos, podem passar por um processo chamado mudança de classe (ou de isótipo), em que passam a produzir anticorpos com região CH diferente, mas com mesma especificidade. Essa mudança permite que os linfócitos B, que originalmente expressam IgM e IgD, possam sintetizar isótipos de anticorpos mais adequados à eliminação do antígeno.
OBS.: As regiões C da cadeia pesada dos anticorpos também determinam a distribuição tecidual das moléculas de Ig.