Imunidade inata, sistema complemento

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BMI0214- IMUNOLOGIA
AULA 2 – Imunidade inata: células e fatores solúveis | Sistema complemento
A imunidade inata é a primeira linha de defesa contra infecções. 
A imunidade adaptativa melhora alguns dos mecanismos antimicrobianos da imunidade inata, tornando-os mais poderosos. Além disso, a imunidade adaptativa pode reconhecer uma gama maior de substâncias e, diferentemente da imunidade inata, apresenta memória do encontro com o antígeno e especialização dos mecanismos efetores.
A imunidade inata desempenha três importantes funções: 
A imunidade inata é a primeira resposta aos microorganismos que previne, controla ou elimina a infecção do hospedeiro por muitos patógenos.
Os mecanismos da imunidade inata reconhecem os produtos de células danificadas e mortas do hospedeiro e servem para eliminar tais células, iniciando o processo de reparo tecidual.
A imunidade inata aos microorganismos estimula as respostas imunológicas adaptativas e pode influenciar a natureza das respostas específicas, tornando-as mais eficazes contra diferentes tipos de patógenos.
Os dois principais tipos de respostas do sistema imune inato que nos protegem contra microorganismos são a inflamação e a defesa antiviral. A inflamação é o processo pelo qual leucócitos e proteínas plasmáticas circulantes são enviados aos sítios de infecção e ativados para destruir e eliminar agentes ofensores. A inflamação é também importante reação às células danificadas ou mortas e a acúmulos de substâncias anormais em células e tecidos. A defesa antiviral é composta por alterações nas células que impedem a replicação viral e aumentam a suscetibilidade à morte por linfócitos, eliminando assim, os reservatórios de infecção viral.
Mecanismos Efetores Celulares: Fagocitose
Neutrófilo, macrófago, célula dendrítica
São a primeira linha de defesa contra microorganismos que ultrapassam as barreiras epiteliais. Quem chega primeiro na inflamação é o neutrófilo, por conta da grande quantidade no sangue.
Possuem três funções:
Fagocitose: são capazes de internalizar e matar microorganismos
Fagocitose é um fenômeno genérico. Existe também a endocitose, que é um tipo de fagocitose. É o englobamento de partículas do meio intracelular. Outro tipo é a pinocitose.
Citocinas: promovem a inflamação e também aumentam a função antimicrobiana das células do hospedeiro no sítio de infecção
Reparo tecidual
Durante a ativação dos fagócitos, há liberação de radicais livres e derivados de nitrogênio. Ao mesmo tempo que existe o processo enzimático, há o bioquímico na fagocitose.
Citocinas inflamatórias
Intermediários reativos de oxigênio (ROI/ROS)
Intermediários reativos de nitrogênio (RNI/NO)
Enzimas proteolíticas
Mastócitos
Estão presentes na pele e no epitélio de mucosa e rapidamente secretam citocinas pró-inflamatórias e mediadores lipídicos em resposta a infecções e outros estímulos.
Fazem a exocitose de grânulos citoplasmáticos contendo diversos mediadores infamatórios, liberados quando a célula é ativada, seja por produtos microbianos ou por um mecanismo especial dependente de anticorpos. Ricos em aminas vasoativas (provocam vasodilatação e aumento da permeabilidade capilar, histamina, por exemplo) e enzimas proteolíticas que podem matar bactérias ou inativar toxinas microbianas. Os mastócitos também sintetizam e secretam mediadores lipídicos (como as prostaglandinas) e citocinas (como a TNF). Próximos a vasos sanguíneos, mastócitos promovem a inflamação aguda. Os mastócitos expressam TLR, e os ligantes de TLR podem induzir sua desgranulação.
Células NK
População de linfócitos que atua na imunidade inata. Elas podem responder à citocinas. As NK diferenciam células infectadas e sob estresse de células saudáveis, e sua ativação é regulada pelo equilíbrio entre sinais gerados por receptores de ativação e inibição. Quando uma célula tem alguma alteração molecular, as NK tem receptores que sentem isso: KAR (ligação leva a morte – liga carboidrato na superfície da célula) e KIR (receptores inibidores- Receptores Imunoglobulina-símile, ligação previne a morte – se liga a molécula de MHC). 
MHC: Complexo Principal de Histocompatibilidade
MHC de classe I todas as células nucleadas e hemácia de aves tem, a não ser que tenham alguma modificação molecular. Células que expressam níveis normais de MHC inibem as NK. As NK matam células que expressam número reduzido de MHC I. Células infectadas podem expressar baixos níveis de MHC I. Isso se dá por conta da inibição da síntese proteica, alteração de glicosilação, bloqueio de ligação com MHC.
Proteínas antimicrobianas
Lisozima (LYZ): enzima de 14 kDa consegue clivar peptiodeoglicanos – controle de bactérias gram -. Presente na lágrima e secreções mucosas.
Lactoferrina (LF): diminui disponibilidade de ferro no meio, o que prejudica o metabolismo do microorganismo (competição hospedeiro-patógeno). Estão presentes nos grânulos secundários dos neutrófilos, saliva, lágrimas, secreções
mucosas e no leite materno. Liga em receptores microbianos e lipoperoxida = lise. Liga para receptores de vírus e vírus diretamente. Liga em DNA e RNA, afetando a transcrição e tradução de proteínas. Pertence à família da transferrina. Proteína globular de 80KDa.
Peptídeos antimicrobianos: AMPs (α defensinas, β defensinas): possuem modo de ação bem parecido. Atividade antiviral, atividade quimiotática (atração de leucócitos), expressão construtiva e indutiva (moléculas já presentes independente do estímulo). Ação microbicida: destruição da membrana e formação de poros, outros mecanismos com alvo intracelular (inibição da síntese DNA e/ou RNA e/ou proteínas; inibição da respiração mitocondrial)
α-defensinas: neutrófilos, células NK, linfócitos T e células de Paneth. 
Carga +: facilita a interação com cabeças lipídicas (-) – mata mais facilmente microorganismos
β-defensinas: leucócitos e células epiteliais.
Moléculas solúveis de reconhecimento
Ruptura de Barreira Física (invasão)
Microorganismo entra no organismo por meio de vetores e se inicia a inflamação.
Inflamação
A principal forma pela qual o sistema imune inato lida com infecções e lesões teciduais é através da indução da inflamação aguda, que é o acúmulo de leucócitos, proteínas plasmáticas e fluidos derivados do sangue em um sítio de infecção ou lesão no tecido extravascular.
Sinais clássicos da inflamação: calor, rubor, tumor (edema), dor, perda de função.
Patogenicidade tem a ver com o local da inflamação. Exemplo: Candida albicans na circulação e no trato genito-urinário.
Reconhecimento dos microorganismos
A imunidade inata busca reconhecer os padrões moleculares, ou seja, o que é comum entre patógenos microbianos, mas não de células mamíferas. Ex: gram – tem LPS na sua parede celular (receptor de LPS).
PAMPs (Padrão Molecular Associado à Patógenos): substâncias microbianas que estimulam a imunidade inata. Essas estruturas incluem ácidos nucleicos presentes exclusivamente em microorganismos; proteínas com características observadas em microorganismos; lipídeos e carboidratos complexos que são sintetizados por microorganismos, mas não por células de mamíferos (como o LPS de bactérias gram -).
DAMPs (Padrões Moleculares Associados ao Dano – perigo): o sistema imune também reconhece moléculas endógenas que são produzidas ou liberadas por células danificadas ou mortas. Células rompidas por microorganismos liberam moléculas no meio e o meio reconhece.
PRRs (Receptores de Reconhecimento de Padrões): são expressos na membrana plasmática ou na membrana endossômica de diversos tipos celulares e também no citoplasma. Reconhecem PAMPs e DAMPs, se ligam à eles e ativam eventos de transdução de sinal que promovem as funções antimicrobianas e pró-inflamatórias das células em que são expressas.
Receptor semelhante à TOLL (Toll-like): é um tipo de PRR. Reconhecem padrões moleculares, reconhecem alguns grupos de PAMPs.
Reconhecimento de Estruturas Conservadas
Receptores de manose: atua na fagocitose de microorganismos. Reconhece certos açúcares terminais presentesnos carboidratos da superfície microbiana.
Receptores do tipo NOD (NOD-like receptors - NLRs): algumas percebem PAMPs e DAMPs citoplasmáticos e recrutam outras proteínas, formando complexos de sinalização que promovem a inflamação.
Receptores do tipo TOLL (TOLL-like receptors – TLR)
Receptores semelhantes a RIG: são sensores citosólicos de RNA viral que respondem a ácidos nucléicos de vírus através da indução da produção de interferons antivirais de tipo I.
Receptores similares à lectina do tipo C
Receptores scavenger: ingestão de lipoproteínas oxidadas pelas células (“lixeiro”)
Receptores N-formil met-leu-phe
Características da Imunidade Inata (natural)
Filogeneticamente antiga, diversidade codificada pela linhagem germinativa (já está presente no genoma como ela é), não possui memória (não melhora com o tempo), auto-tolerância.
Sistema complemento
O sistema complemento é composto por várias proteínas plasmáticas que trabalham juntas na opsonização de microorganismos, na promoção do recrutamento de fagócitos para o sítio de infecção e, em alguns casos, na morte direta de patógenos.
Vias de ativação do sistema complemento
Cascata proteolítica
Papel das convertases
Convertagem para uma via comum
Zimógenos (pró-enzimas): enzima precursora inativa, é transformada em uma protease ativa que cliva, e portanto, induz a atividade proteolítica da próxima proteína do sistema complemento em uma cascata. Na sequência da cascata, as atividades enzimáticas resultam em uma tremenda amplificação da quantidade de produtos proteolíticos gerados. Estes produtos realizam funções efetoras do sistema complemento.
Tamanho dos fragmentos
Filogeneticamente distintas: não tem no seu desenvolvimento uma relação direta
Via clássica, via alternativa, via das lectinas: vias de ativação do sistema complemento
Via alternativa
C3: reconhece diretamente certas estruturas da superfície microbiana, como o LPS bacteriano.
C3 esta no organismo inativada, no plasma. Ela sofre uma clivagem espontânea em pequenas quantidades. Ela tem um éster na sua estrutura, que se expõe na clivagem e é altamente reativo. Ele não reage com nada, liga com H2O, hidrolisa e fica inativo.
Grupo tio-éster = C3a
Grupo menor = C3b
O grupamento tio éster reage na membrana bacteriana. Não ocorre a clivagem do C3b, mas libera uma cascata de reações. C3b ligado, vira um sítio de ligação para o fator B. Esse fator B pode ser clivado pelo fator D. Essas ligações significam mudanças conformamentais. Quando o fator B é clivado, formam-se pequenos pedaços. O C3Bb fica ligado e a C3Ba vai embora. C3Bb é uma enzima, também chamada de C3-convertase, que cliva C3. Então a clivagem de C3 não é mais espontânea. O processo recomeça. Uma parte se liga ao microorganismo e a outra parte continua a reação.
C3B ligado em grandes quantidades no patógeno (opsonina) – opsonização: taxa de fagocitose do patógeno é aumentada
Uma pequena parte do C3B se liga nesse complexo (C3Bb ligados à membrana) e vira uma C5-convertase, C5 é a via comum.
C3a: quimiotático, é capaz de desgranular mastócito também.
C5 convertase: cliva C5 em C5a e C5b
Via clássica
Os anticorpos sozinhos não fazem muita coisa. Quando ele liga no antígeno, o C1 liga, porque há uma mudança favorável na conformação do anticorpo. C1 é formado por três subunidades: C1q (liga no anticorpo), C1r e C1s (que são enzimáticos).
Quando o C1r e C1s estão ativados, promovem a clivagem do C4, que forma o C4a e C4b. C4b se deposita na superfície bacteriana. C4b pode funcionar como opsonina. C4b se liga ao C2 (C4b vira um sítio de ligação) e o C1 cliva o C2. O pedaço menor é o C2b que vai embora e o pedaço maior (C2a) fica.
C4bC2a: C3 convertase – cliva C3. A maior parte dos C3 liga na bactéria
C4bC2aC3b: C5 convertase
Via das lectinas
Em vez do anticorpo ligado no microorganismo, lectinas e ficolinas ligam carboidratos nas superfícies bacterianas (em vez de C1).
MASP1 e MAP2: equivalentes a C1r e C1s (equivalentes funcionais) – clivam C4...
Via comum
C5a vai embora e C5b se liga na superfície da membrana e recruta as outras proteínas (C6, C7, C8) e formam um sítio de ligação para a C9. Esse complexo de proteínas se liga ao C9, que se polimeriza, formando um poro na membrana (Complexo de Ataque à Membrana – MAC). O poro inteiro é o C9 polimerizado, que é o MAC.
Hemácia também reconhece C3b. Para ativar o complemento, é só ter o complexo antígeno-anticorpo. A hemácia não fagocita, mas leva o complexo até o fígado, fazendo uma “limpeza” (tem macrófago lá).
Reguladores do complemento
Inibidor de C1: inibe clivagem de C4 e C2
DAF e MCP: se liga no C4b e retira o C2a
MCP e CR1: juntos, ativam um fator que degrada C3
CD59: não permite polimerização do C9