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Introdução a Imunologia Médica MD 244 1. O Sistema Imunológico • O que é: É o sistema responsável pelo reconhecimento e pela resposta contra antígenos potencialmente patogênicos. Mantám a homeostasia, juntamente com os sistemas Nervoso e Endócrino. • Como atua: Reage a partículas por meio das Reações Imunes, as quais seriam, portanto, definidas como reações a substências estranhas e a pequenas substâncias químicas. É essa resposta imune que determina a aquisição ou não de uma determinada doença, e a duração da mesma. • O que é reconhecido: Proteínas ou segmentos polipeptídicos, polissacarídeos, entre outros.. 2. Primeira linha de defesa ! Mais de 85% dos patógenos tem sua entrada bloquada pela chamada “Primeira linha de defesa”, que consiste em Pele, Mucosas, Unhas e Secreções (Lágrima, Saliva e Suco Gástrico). Ou seja, os patógenos não atingem a corrente sangüínea. 3. Segunda linha de defesa - O Sistema Imune Inato • O que é: A linha de defesa inicial contra os microorganismos que entram nas células, consistindo em mecanismos de defesa celulares e bioquímicos que já existiam antes do estabelecimento de uma infecção, e que não mudarão durante toda a vida. Elimina pouco mais de 12% dos antígenos. • Componentes celulares: Fagócitos (Macrófagos e Neutrófilos) e Linfócitos NK. • Componentes solúveis: Sistema Complemento • Características gerais: ". Especificidade: Apesar de não ser tão grande quanto a do Sistema Adaptativo, o Sistema Inato possui capacidade de reconhecer padrões moleculares importantes (PAMP`s). Assim, diz-se que possui especificidade limitada, sendo capaz de reconhecer microorganismos que expressam determinado padrão molecular, mas não diferenciando- os entre sí. ! . Diversidade: Limitada a certos padrões ! . Tempo de resposta: Imediato ! . Ausência de memória ! . Tolerância a si próprio 4. Terceira Linha de Defesa - O Sistema Imune Adaptativo • O que é: Resposta imune que se desenvolve e é estimulada após exposição a agentes infecciosos e instalação da infecção. Reconhece antígenos com especificidade e monta respostas. Responsável por menos de 3% dos antígenos. • Componentes Celulares: Linfócitos B e T • Componentes Solúveis: Anticorpos • Características gerais: ! . Especificidade elevada: Linfócitos expressam receptores que são capazes de detectar diferenças discretas entre antígenos distintos; os indivíduos não imunizados apresentam cópias de linfócitos com especificidades diversas. ! . Diversidade muito grande; ilimitada. Receptores são produzidos pela recombinação somática de segmentos genéticos ! . Tempo de resposta: dias 1 ! . Presença de memória ! . Tolerância a si próprio • Imunidade Humoral x Imunidade Celular: Imunidade humoral é mediada por anticorpos, produzidos por Linfócitos B, e é o principal mecanismo de defesa contra microorganismos extracelulares e suas toxinas. Já a imunidade celular é mediada por Linfócitos T, que promovem a destruicão dos microoganismos presentas em fagócitos ou a destruição de células afetadas para eliminar os reservatórios da infecção. • Imunidade Ativa x Imunidade Passiva: Na imunidade ativa, o próprio organismo, após exposição a determinado microorganismo, encontra meios de eliminá-lo. Já a passiva, o organismo infectado recebe anticorpos ou linfócitos específicos para realizar o combate a infecção. Ambas as respostas são específicas; a passiva é mais rápida; a ativa apresenta memória. 5. Conceitos • Antígeno (Ag): Moléculas reconhecidas por anticorpos e receptores de linfócitos. Não necessariamente desperta resposta imune. • Imunógeno: Antígenos que produz resposta imune • Tolerância: Garante que elementos do sistema imune possam reconhecer sem responder com ativação a um determinado Antígeno; evita lesão do hospedeiro durante resposta a antígenos estranhos. • Especificidade: Garante que cada clone molecular reconheça apeans um tipo de Antígenos; logo, antígenos distintos desencadeiam respostas específicas. • Epítopo: Região de um antígeno que é efetivamente reconhecida pelo receptor do Linfócito ou pelo Anticorpo. • Hapteno: Molécula que, quando isolada, é um antígeno sem propriedade imunogênica; para que se torne inumogênica precisa de associação com outra molécula. 6. Componentes Celulares do Sistema Imune Adquirido 6.1 Linfócitos: Expressam receptores de antígenos e circulam, fazendo a imunovigilância do corpo • Linfócitos B: Assim como Macrófagos e Células Dendríticas, os Linfocitos B são Células Apresentadoras de Antígeno (APC). Expressam IgM e IgD. São geradas na Medula Óssea vermelha e tem capacidade de reconhecer antígenos livres (extracelulares) e se diferenciar em Plasmócito (célula produtora de anticorpos - resposta humoral. Expressa IgG, IgM e IgA). Por ser nucleada e APC, expressa respectivamente MHC I e II. • Linfócitos T: São células de imunidade celular que reconhecem antígenos intracelulares, destruindo-os ou destruindo as células infectadas. Não produzem anticorpos. Além disso, só são capazes de reconhecer antígenos que já estão ligados a uma proteína MHC, e estão, consequentemente, na superfície celular • Linfócitos T Helper: Secreta citocinas capazes de ativar outras células do sistema imune e desencadear uma resposta inflamatória. Expressam receptores CD4 (linfócitos TCD4+) • Linfócitos T Citotóxico/Citolítico (CLT): Reconhecem antígenos presentes em células do hospedeiro e matam-na, por meio da lise de sua membrana plasmática. Provem dos linfócitos que expressavam receptores CD8 (TCD8+), e se proliferaram e diferenciaram. • Linfócitos NK: Pertencem a resposta imune inata, reconhecem e destroem células infectadas. Sua variedade de receptores de membrana é mais limitada. • Doenças: Síndrome do Linfócito Nu: Deficiência na expressão de MHC II faz com que a atividade APC dos linfócitos B, Macrófagos e Células Dendríticas falhe. Sendo assim, os T- Helper não serão estimulados e não estimularão resposta imune adquirida. Só um transplante de medula resolve 2 HIV: Tem tropismo por Linfócitos TCD4+. Inativando-os, ele provoca falha no sistema imune, que, ao mesmo tempo, fica incapacitado de destruir essas células infectadas (as células T é que regulam essa destruição). 6.2 Células Dendríticas: Capturam antígenos do meio externo, transportam-nos para os órgãos linfóides, apresentando-os para os Linfócitos T. São as APCs mais eficientes, expressando MHC II e TLR 6.3 Macrófago/Monócito: Fazem parte da defesa fagocitária, além de também atuar na resposta inflamatória secretando citocinas e quimiocinas e no remodelamento tecidual após infecções (proteases e quimiocinas). Os Monócitos são fagócitos que circulam livres pela corrente sangüínea; ao migrarem para os tecidos, transformam-se em Macrófagos. 7. Visão geral de uma resposta imune Imunidade Natural . Bloqueio da entrada de microorganismos pelas barreiras de epitélio contínuo . Macrófagos do tecido sub-epitelial: fagocitose, reconhecimento e ativação de células (citocinas, as moléculas mensageiras do sistema imune, por recrutarem leucócitos ao local da infecção) . Acumulação de Leucócitos: Inflamação . Proteínas plasmáticas do sistema complemento: lise de micróbios, revestimento para permitir fagocitose, etc. 3 Imunidade Adquirida . Anticorpos se ligam aos microbios extracelulares, bloqueiam sua capacidade de infectar células e promovem sua subseqüente fagocitose . Fagocitose, estimulada por T-Helpers . CLTs destroem células inascessíveis aos anticorpos 7.1 Ativação de Linfócitos T e Imunidade Celular: Após reconhecimento de complexos peptídeo-MHC apresentados na superfície de células dendríticas e de moléculas coestimuladoras, os linfócitos T-Helper CD4+ proliferam e se diferenciam em células efetoras, secretoras particularmente de citocinas. Interleucina-2 atua estimulando a proliferação de outroslinfócitos ativados por microorganismo; certas citocinas estimulam a produção de Ig-E, e ativam leucócitos (eosinófilos), os quais eliminam parasitam muito grandes para serem fagocitados. Já os Linfócitos CD8+ ativados proliferam e se diferenciam em CLTs. 7.2 Ativação de Linfócitos B e Imunidade Humoral: As células B fagocitam antígenos protéicos, degradam-nos e exibem peptídeos ligados a moléculas MHC para reconhecimento pelas T-Helper. Essas, a seguir, ativam as Células B, que proliferam e se diferenciam em células que secretam diferentes tipos de anticorpos com funções específicas. Enter esses, estão anticorpos Ig-E, Ig-G e Ig-A. Anticorpos ligam-se aos microorganismos impedindo-os de infectarem células (bloqueando a infecção antes de ela se estabelecer), além de ativar o sistema complemento e facilitar a fagocitose (Ig-G transforma microbios em alvos fáceis e tem papel importante na gestação, quando é transportado através da placenta). 8. Tecidos do Sistema Imune • Tecidos Linfóides: Tecidos anatomicamente definidos que concentram Linfócitos e APCs e para os quais os antígenos estranhos são transportados. 8.1 Tecidos Linfóides Primários: Locais de desenvolvimento de Linfócitos, além de sua maturação e posterior seleção, de acordo com a capacidade de não reconhecer nem agradir o que é próprio (Tolerância central). Constituídos por Medula Óssea e Timo, quando na vida adulta. Na embriogênese, são o Fígado e o Baço. 8.2 Tecidos Linfóides Secundários: São os locais onde ocorre a sensibilização dos Linfócitos com Antígenos; recrutamento de linfócitos virgens (naïve) e captação de antígenos, proliferação de linfócitos, diferenciação e se leção ( to le rânc ia periférica) . Basicamente, ocorre a interação entre linfócitos e APCs, e suas conseqüências. Inclui Tecidos linfóides difusos, agregados linfóides (Tonsilas e Placas de Peyer), Baço e Linfonodos. 9. Medula Óssea: • He m a t o p o e s e : É a principal função da medula óssea vermelha do adulto, sendo que a a s sume progressivamente com o desenvolvimento de um indivíduo. Ocorre principalmente nos osso chatos e é estimulada por citocinasde células do estroma e macrófagos da medula, ou por linfócitos T estimulados por antígenos e macrófagos ativados por microorganismos (forma de 4 reposição de leucócitos perdidos). Quando a medula é lesada, ou quando há uma necessidade de maior prudução de células, o fígado e o baço são recrutados. É o sítio de desenvolvimento e maturação dos Linfócitos B. 10. Timo: É o local de desenvolvimento dos Linfócitos T • Características gerais: Localizado no mediastino anterior superior, ele é dividido em dois lobos. Cada Lobo é dividido em múltiplos Lóbulos por septos fibrosos, e cada lóbulo consiste em um córtex fibroso e uma medula interna • Funcionalidade: De 2 anos a idade adulta ele passa de 10^10 linfocitos ao ano a 10^8 linfocitos ao ano. Aspectos nutricionais controlam sua função, de forma que uma má nutrição geraria: Atrofia (Morte de CD4+ CD8+ do córtex) e Redução da proliferação de Timócitos;reversíveis pela realimentação. Uma desnutrição, por sua vez, geraria um déficit no metabolismo, o que não só acarreta em problemas de divisão celular, diferenciação, transcrição e apoptose, mas também, devido principalmente a carência de Zinco, interfere na funcionalidade do Timo (Timolina requer zinco. ele é responsável pela indução da citotoxicidade, entre outros). A vitamina A aumenta a diferenciação de Linfócitos DP em CD4+; o Acido Fólico pode inibir a capacidade de proliferação dos Linfócitos CD8+; A Vitamina B12 interfere na sereção de Imunoglobulinas; Vitamina C, envolvida no colágeno, pode acarretar alterações de membrana que dificultam interação entre células. Enfim. • Perdas funcionais: Causadas pela idade, por doenças, nutrição, radiação, Quimioterápicos, HIV. Desnutrinos, obesos e diabéticos tem amis infecções, doenças inflamatórias e auto-imunes. • Córtex e Medula: Enquanto o córtex possui uma vasta coleção de Linfócitos T, a medula contém uma população mais esparsa de l infócitos . Além de linfócitos, Células epitelias da cortical e células dendríticas se encontram no Timo. • Timócitos: São os linfócitos T do Timo, em vários estágios de desenvolvimento. As células imaturas da linhagem T entram no córtex do Timo e intera gem com Céluas Epi te l i a i s (Se leção Pos i t i va ) ; dependendo de sua viabilidade, eles sobrevivem e migram para a medula, onde intera gem com Cé lu la s Dendríticas (Seleção Negativa). Após sofrerem novo reconhecimento e qua l i f icação, caso sobrevivam, tor nam - se desenvo lv ida s e consequentemente, aptas a deixar o órgão em d i reção a cor rente sangüinea e aos órgãos periféricos como Linfócitos. Ou seja, são dois processos de seleção para que os Timócitos se tornem Linfócitos T. Mais sobre isso na parte de seleção linfocitária. 5 11. Linfonodos e Sistema Linfático: Os Linfonodos estão dispostos ao longo do sistema de drenagem linfática, ou seja, o sistema que absorve e drena o líquido dos espaços intersticiais. Recebem, portanto, vasos aferentes, provenientes dos tecidos, que contém microorganismos e partículas estranhas que, eventualmente, entram no organismo em questão e entram no sistema linfático com ou sem auxílio das células Dendríticas. Os linfonodos por sua vez funcionam como filtros, recebendo todos os antígenos capturados. ! ! Ao chegar ao linfonodo. a célula dendrítica pode apresentar antígenos aos Linféocitos T naive, iniciando uma resposta imune adquirica, ou aos linfócitos B, iniciando uma resposta humoral. • Estrutura Geral: Um Linfonodo é composto por córtex e medula, e é cercado por uma cápsula fibrosa, através da qual penetram inémeros vasos aferentes. Na camada mais externa do córtex existem agregados celulares chamados Folículos; alguns possuem uma área central chamada Centro Germinativo, outros, que não o possuem, são os Folículos Primários • Folículos: São as zonas de células B dos linfonodos. Folículos primários contém principalmente linfócitos B Naives desenvolvidos; os centros germinativos, em resposta a estimulação antigênica, desenvolvem resposta: proliferação e seleção de células B que produzem anticorpos e geração de células B de memória. Os linfócitos T estão localizados principalmente abaixo e mais centralemnte aos folículos, nos cordões paracorticais • Citocinas: São elas que determinam essa segregação anatômica dos diferntes tipos de linfócitos. Linfocitos T Naive,por exemplo, expressam o receptor CCR7, que liga as quimiocinas CCL19 e CCL21, produzinas nas zonas de células T. As céluals endríticas, por sua vez, também expressam tal receptor e, consequentemente, migrem para o mesmo local que as células T naive, possibilitando a apresentação de antígenos de maneira adequada. • Disfunções na drenagem: Pós infecciosa, traumática, parasitária, neoplásica, cirurgica por remoção de linfonodo,... 12. Baço: • Gerais: Situado no quadrante superior esquerdo, ele é o principal local de respostas imunológicas a antígenos provenientes do sangue. É suprido por uma única artéria esplênica que se ramifica. As regiões do Baço ricas em Linfócitos, as Polpas Brancas, são organizadas em torno das artérias. • Polpa Branca: Tem arquitetura cemelante a um Linfonodo, com regiões distintas de Linfócitos B e T. É responsável por promover respostas imunes adquiridas aos antígenos transportados pelo sangue, sendo que as disposições de células B, T e APCs promovem as interações necessárias para o desenvolvimento eficiente de uma resposta imune humoral. • Polpa Vermelha: Contituída por ramos arteriolares da artéria esplênica dispersos entre grandes números de macrófagos, eritrócitos, células dendríticas, linfócitos e células plasmáticas. Os macrófagos retiram microoganismos e hemácias lesadasdo sangue. Funciona como filtro do sangue, retirando da circulação aqueleas microoaganismos que não foram capturados por macrófagos e não foram levados aos linfonodos. • É o principal local de fagocitose de microorganismos recobertos de anticorpos (Opsonizados). As APCs capturam os antígenos transportados pelo sangue. 13. Outros: 13.1 Amigdala 13.2 Adenóide 6 13.3 Placa de Peyer 13.4 Apêndice: Submucosa do sistema digestório mais baixo. 14. Apresentação e Reconhecimento de Antígenos: Linfócitos T só reconhecem estruturas primárias de proteínas, o que significa que depende da apresentação do antígeno já quebrado por outra célula própria (Restrição ao MHC Próprio). Os anticorpos e Linfócitos B, por sua vez, reconhecem estruturas terciárias e quaternárias de proteínas. 14.1 Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC) • Gerais: O MHC é um locus gênico que codifica proteínas especializadas na função de apresentação de antígenos associados a células para linfócitos T, possibilitando uma resposta imune adequada aos tecidos que não pertence ao ser em questão. São genes altamente polimórficos, cuja descoberta partiu da observação de que indivíduos transplantados apresentavam anticorpos contra leucócitos presentes no órgão em questão. Como os anticorpos atacavam leucócitos, receberam o nome de HLA (Human Leucocyte Antigen). Posteriormente descobriu-se que os genes HLA eram, na verdade, genes do MHC classe I, que leucócitos expressavam. Existem dois tipos principais de produtos dos genes MHC: as Moléculas Classe I, expressas por todas as células nucleadas do corpo, e as classe II, expressas pelas APCs; testam antígenos endógenos e exógenos, respectivamente. MHC I apresenta antígenos aos linfócitos citolíticos CD8+ (CLTs), enquanto MHC II os apresentam `as THelpers CD4+. Linfócitos interagem com as moléculas MHC por meio de receptores TCR associados a moléculas CD4 ou CD8, de forma que não reconhecem antígenos livres. • • Propriedades dos genes e moléculas de MHC: .Complexo gênico polimórfico localizado no cromossomo 6 .Expressão codominante de genes herdados dos pais, de forma a maximizar o número de moléculas diferentes de MHC .Genes para MHC I e MHC II, e cada um deles codifica proteínas estruturalmente distintas, mas homólogas. • MHC Classe I: As moléculas de MHC I consistem em duas cadeia polipeptídicas ligadas de forma não covalente; uma cadeia !, codificada pelos genes MHC, e uma cadeia ß2 microglobulina. Nessa estrutura, cerca de 3/4 da proteína se extende para o memio extracelular e uma porção hidrofóbica atravessa a membrana. O 7 peptídeo a ser expressado deve possuir entre 8 e 10 aminoácidos, e é reconhecido por linfócitos TCD8 que se liga ao segmento !3. Cada indivíduo apresenta dois alelos de cada gene (HLA-A, HLA-B e HLA-C), sendo que um é herdado do pai e outro, da mãe. Assim, cada indivíduo pode possuir até 12 alelos distintos dos genes de MHC I, que se combinam de forma a produzir até 6 diferentes estruturas de moléculas de classe I. A variabilidade do sistema é enorme. !É expresso por todas as células nucleadas do indivíduo e apresenta antígenos sintetizados na própria célula. • MHC Classe II: É composto por duas cadeias polipeptídicas ligadas de forma não covalente (! + ß), sendo que amba s são cod i f i cada s por genes do MHC polimórfico (HLA-P, HLA-Q e HLA-R). Apresentam peptídeos que apresentem entre 13 e 18 aminoácidos, e o dominio ß2 faz a ligação com os linfócitos TCD4. Cada indivíduo apresenta também dois alelos de cada gene, podendo possuir até 12 alelos distintos dos genes MHC II, codificando para até 6 diferentes estruturas. É expresso em células apresentadoras de antígenos (Macrófagos e linfócitos) e apresentam antígenos fagocitados e processados, extracelulares. • Semelhanças entre as moléculas de MHC: .Tanto as moléculas de MHC I como as de MHC II apresentam sequentas popipeptídicas, seja elas polimórficas ou não, que são ligadas de forma não covalente com um sítio de ligação para peptídeos, e apresentam-se ancoradas a membrana plamática .Ambas tem a função de apresentar peptídeos a Linfócitos T, embora MHC I apresente peptídeos ENDÓGENOS a linfócitos TCD8+ e MHC II apresente peptídeos EXÓGENOS para Linfócitos TCD4+. .Genes apresentam polimorfismo genético e codominância. .A ligação de MHC ao peptídeo é de baixa especificidade e não discrimina o próprio do não próprio, sendo que essa função é dos receptores TCR, expressos nos linfócitos. .A regulação transcripcional dos genes MHC pode sofrer regulação negativa ou positiva, dependendo das demandas imunológicas do organismo. Citocinas, por exemplo, estimulam a transcrição; estímulos inflamatórios e imunológicos estimulam essa transcrição. .Uma única molécula de MHC pode ligar vários peptídeos diferentes, mas um de cada vez; já os receptores TCR são bastante específicos. A ligação peptídeo-MHC é estável, de forma a possibilitar que as poucas células T específicas para tal antígenos o localizem. • Cada indivíduo possui até 12 variantes de MHC • Relação ente a expressão de MHC e a função de Linfócitos T: MHC I é expresso em todas as células nucleadas e é reconhecido por Linfócitos TCD8+; a função efetora dessas células é eliminar células infectadas por microorganismos intracelulares, como os vírus. Já que eles podem infectar qualquer célula, é importante que o MHC I esteja em todas as células nucleadas do corpo. No caso dos linfócitos TCD4+, eles reconhecem antígenos apresentados por um número mais restrito de células, seguindo daí para a ativação de macrófagos ou linfócitos B, os quais eliminam microorganismos extracelulares por diferentes meios. Sendo assim, as 8 moléculas de MHC II são expressas principalmente nas células apresentadoras de antígenos, nos órgãos linfóides periféricos. • MHC e a evolução: Com a variabilidade genética, o polimorfismo dos genes MHC se acentua ainda mais, possibilitando que o indivíduo expresse moléculas de MHC que se ligam aos mais diversos peptídeos. Assim, um número muito maior de patógenos e microorganismos pode ser reconhecido e apresentado ao sistema imune. 14.2 T Cell Receptor (TCR): • Gerais: O TCR é o receptor de Células T que reconhece complexos MHC-Peptídeo. Ele está disoisto em forma de um Complexo, juntamente com proteínas invariáveis CD3 e outra. É ele que inicia a sinalização que ativa as células T (não tem função efetora por sí só). Todos os linfócitos apresentam os mesmos tipos de TCR, diferindo quando aos correceptores. • Estrutura: Heterodímero que consiste em duas cadeias polipeptídicas trasnmembrana (! e ß), digadas covalentemente. Cada cadeia consiste em um domínio N-terminal variável (V) e outro constante (C). Não forma ligação estável com o MHC, o que justifica a presença de moléculas de adesão, também dispostas na superfície celular das células T. • Função: Interage com MHC e reconhece antígenos. 14.3 CD4 e CD8 - Correceptores: • Gerais: São proteínas monoméricas transmembrana expressas em linfócitos que se ligam as regiões não polimórficas das moléculas de MHC e trasduzem os sinais pelo complexo TCR. Não são expressas simultaneamente pelos linfócitos maduros. • Estrutura: O CD4 é expresso como um monômero na superfície das células T periféricas e dos Timócitos, podendo tembém ser encontrado em fagócitos mononucleares e em algumas céluals dendríticas. Ele se liga ao MHC classe II. Já o CD8 existe na maioria das vezes como heterodímeros ligados por pontes dissulfeto, compostos de duas cadeias, CD8 ! e CD8ß. Liga-se ao MHC classe I. • Função: Os correceptores intensificam a sinalização do TCR, ligando-se ao MHC e reconhecendo parte dos mesmos ligantes que os receptores de antígenos. Além disso, permitem reconhecimento e respostas distintas de linfócitosaos MHCs I e II; ou seja, na ausência de correceptores, os linfócitos não são restritos `as classe I ou II de MHC; São eles que definem qual molécula funcionará como apresentadora de antígenos para linfócitos. Sendo assim, CD4 e CD8 são necessários para a maturação e ativação dessa células. 14.4 Moléculas antigênicas: A maioria dos Linfócitos T reconhece apenas peptídeos; já os Linfócitos B reconhecem peptídeos, ácidos nucléicos, polissacarídeos, lipídeos e pequenas substâncias químicas. Sendo assim, a resposta imune celular é induzida apenas por antígenos protéicos. Os Linfócitos T reconhecem ainda alguns resíduos polimórficos do MHC, de forma que podem distinguir MHC próprio do estranho, característica que determina a compatibilidade ou não de um enxerto. 14.5 Células Apresentadoras de Antígenos (APCs): • APCs na ativação de células T: 9 Elas convertem antígenos protéicos em peptídeos (Processamento do Antígeno) e os exibem em sua superfície celular pela associação com o MHC, possibilitando seu reconhecimento pelos Linfócitos T. Além disso, algumas APCs oferecem estímulos `as células T (coestimuladores). • Função: Como o próprio nome diz, apresentam antígenos aos linfócitos T. Essa função é estimulada pela exposição a produtos microbianos, de forma que, sob esse estimulo, os receptores semelhantes a Toll (TLR) aumentam a expressão de moléculas MHC e coestimuladores. A partir daí, a apresentação de antígeno se intensifica e as APCs passam a produzir citocinas que estimulam respostas das células T. Além disso, células dendríticas e Macrófagos que são ativados por micróbios expressam receptores a quimiocinas que estimulam sua migração para os locais de infecção amplificando ainda mais a apresentação de antígenos e ativando mais células T. • Células: Células Dendríticas ativam CD4+ e CD8+; Macrófagos apresentam antígenos a CD4+ diferenciados na fase efetora da imunidade celular (e os T-helpers os ativam para eliminar os microorganismos); Linfócitos B apresentam antígenos as células T-Helpers durante imunidade humoral. Todas apresentam MHC II, podendo estimulas Células TCD4. Com relação as Células Dendríticas, são as únicas cuja função principal é a apresentação de antígenos. 14.6 Macrófagos: • Origem: Células pluripotentes na Medula Óssea se diferenciam em células da linhagem Mielóide; daí, se diferenciam em Monócitos, que caem na corrente sangüínea. Os monócitos possuem um núcleo único que ocupa cerca de 50% do volume da célula e citoplasma granuloso, contendo lisossomos, vacúolos fagocíticos e filamentos esqueléticos. Eles possuem vida longa e circulam pela corrente sangüínea mesmoq ue não haja infecção. Uma vez que entrem nos tecidos, essas células maturam e se tornam Macrófagos, os quais passam a executar função imune. • Características Gerais: Macrófagos são células grandes e irregulares, com núcleo central, citoplasma vacuolizado e emitindo pseudópodes. Participam da imunidade inata (sua fase tardia) e adquirida como principais células fagocitárias. São pouco específicos e não possuem capacidade de memória. Sua resposta aos microorganismos é quase tão rápida quanto a dos neutrófilos, contudo, eles não são terminalmente diferenciados; ou seja, macrófagos podem sofrer divisão celular em um local inflamatório. • Funções: Imunidade Natural: Fagocitose de microorganismos e produção de citocinas que ativam e recrutam outras células inflamatórias (produzem mediadores inflamatórios). Durante a fagocitose, há ainda a produção de intermediários reativos de oxigênio (Explosão Respiratória) e nitrogênio que também lesam o patógeno. " Imunidade Adquirida: APCs, como já descrito: Apresentam antígenos para TCD4+; essas, ativam os macrófagos para que destruam os microorganismos fagocitados. • Macrófagos residentes são encontrados em todos os órgãos, mesmo sem a ocorrência de uma infecção; de acordo com o órgão que habita, ele apresenta uma determinada característica: Micróglia: Estão em grande proporção no cérebro, representando até 20% do contúdo celular do mesmo. É ativada por mecanismos que invadem o cérebro e proliferam rapidamente; removem neurônios mortos. Células de Kupffer: Residem no fígado e fagocitam partículas estranhas que chegam pelo sistema Porta. Além disso, são responsáveis pela destruição de hemácias senescentes. 10 Macrófagos Alveolares: Responsável pela defesa contra microorganismos que infectam através das vias aéreas. Possuem pouca atividade de APC, reduzindo, consequentemente, a resposta e a proliferação de linfócitos T Osteoclastos: São células multinucleadas que participam do processo de reabsorção e remodelagem osseas. • Reconhecimento de microorganismos por parte dos macrófagos: Os macrófagos reconhecem, na verdade, padrões moleculares associados aos patógenos (PAMPs), como por exemplo o RNA fita dupla (vírus), LPS (Bactérias), etc; Possuem, portanto, Receptores de Reconhecimento de Padrões., padrões esses essenciais para a sobrevivência dos microorganismos. • Diapedese: 1.Expressão de citocinas e quimiocinas pelos macrófagos residentes após estes terem realizado a fagocitose de microorganismos recruta monócitos do sangue para os locais de infecção. 2.As citocinas dos macrófagos residentes também atuam sobre as células endoteliais, de modo que estas aumentam a expressão de Selectinas em sua superfície. Os ligantes de selectina dos Monócitos atuam; a ligação é, contudo, bastante fraca. Assim, eles se ligam e desligam repetitivamente, “Rolando” ao longo da superfície endotelial. 3.A rolagem permite que as quimiocinas, também produzidas pelos macrófagos teciduais, sinalize para esses monócitos, de modo que as Integrinas adquiram afinidade e se liguem `a membrana das células endoteliais. Essa rolagem é a responsável pela ativação dos Monócitos, que se tornam Macrófagos antes de entrar nos tecidos. 4.Adesão estável dos Macrófagos ao endotélio 5.O citoesqueleto dos Macrófagos se rearranja e eles passam pelos espaços interendoteliais. • Fagocitose: 1.Reconhecimento por meio de receptores de reconhecimento de padrão ou receptores de FC (discutido adiante). Ligação Antígeno-Receptor 2.Sinalização celular 3.Emissão de pseudópode 4.Englobamento e formação de fagossomo. Fusão desse com o Lisossomo : Fagolissomo 5.Degradação enzimática, explosão respiratória (produção de reativos de oxigênio), produção de reativos de nitrogênio, produção de mediadores inflamatórios. 6.Apresentação para linfócitos T-Helper (TCD4+). Imunidade adquirida • Doenças: Aterosclerose: Com o aumento de LDL no sangue, o macrófago da parede dos vasos fagocita LDL (scavenger receptors) e vai acumulando. Transforma-se em Foam Cell, incha e morre. O Acúmulo de macrófagos mortos, cheios de gordura, caracteriza a placa de ateroma. Obesidade: Secreção de citocinas por adipócitos recruta macrófagos, que pruduzem ainda mais citocinas. Ocorre lesão do endotélio por stress oxidativo e a pessoa, em última instância, desenvolve resistência `a Insulina. 14.7 O Reconhecimento na Imunidade Natural: • Ao comparar as Imunidades Natural e Adquirida, notam-se várias diferenças com relação a forma de atuação de ambas. Os componentes da imunidade natural reconhecem “PAMPs” essenciais, como já descrito para os macrófagos, e assim, são capazes de distinguir o próprio do não próprio. Para isso, apresentam moléculas “Receptoras de Reconheimento de Padrões” na superfície de diversas células. Esses receptores são codificados na linhagem germinativa, o que significa que não sofrem rearranjo gênico antes de sua tradução; sendo assim a diversidade desses receptores é bastante limitada, o que impede sua especificidade, pricipalmente quando comparada com os da Imunidade Adquirida (cujos genes sofrem recombinação). Devido a grande 11 diversidade desse último sistema, seusreceptores são bastante específicos, podendo detalhar estruturalmente os antígenos microbianos, a variando de acordo com a especificidade do linfócito. • Receptores de Reconhecimento de Padrão: Receptores semelhantes a Toll (TLR): Classificados de 1 a 9, econhecem padrões moleculares de vários microorganismos e são expressos em Macrófagos, Células Dendríticas, Meutrófilos, Células Epiteliais Mucosas e Células Endoteliais. Eles são encontrados na superfície celular e em membranas intracelulares, sendo portando capazes de reconhecer micróbios em diferentes localizações. A partir do momento em que reconhecem determinado padrão, eles ativam uma entre diversas vias de sinalização (dependendo do antígeno) que leva, `a ativação de fatores de transcrição, resultando, em última instância, na expressão de genes importantes para respostas imunes naturais (genes que codificam citocinas, quimiocinas e moléculas de adesão, por exemplo) Lectinas tipo C: Reconhecem estruturas de carboidratos encontradas nas paredes celulares dos microorganismos, mas não de células de mamíferos. O Receptor de Manose é a mais conhecida,que desempenha um papel na fagocitose de micróbios. Receptores Scavenger (Depuradores ou Varredores): Responsáveis pela captação de lipoproteínas oxidadas para dentro das células. Eles desempenham papel patológico na geração de células de espuma carregadas de colesterol na Aterosclerose. Receptores a N-Formil Met-Leu-Phe: Reconhecem peptídeos curtos que contem resíduos N-formilmetionil, presentes em proteínas bacterianas. FPR é expresso por macrófagos e pertence a classe de receptores que atravessa 7 vezes a membrana, sendo então ligado a uma proteína G. NLRs: Moléculas citoplasmáticas que servem como sensores intercelulares de infecção bacteriana. Receptores de FC: Reconhecem a região FC de um anticorpo que está possivelmente revestindo o microorganismo (Opsonização). Se esse for o caso, os macrófagos o fagocitam. 14. Desenvolvimento dos Linfócitos: 15.1 Repertório Imunológico: É a coleção individual de elementos do sistema imune adaptativo que permite reconhecimento e resposta específica contra os mais diversos tipos de antígenos presentes na natureza. É o conjunto dos receptores e, consequentemente, de especificidades dos linfócitos B e T. A Imunocompetência depende de um repertório imunológico amplo e funcional 15.2 Propriedades da Resposta imune Adaptativa: • Especificidade. Falha: febre reumática, Scarlatina • Diversidade. Falha:imunodeficiência • Tolerância. Falha: Doença Auto-Imune • Memória. Falha: Resposta mais lenta e não tão eficiente • Auto-Limitação: o sistema imune, eliminado o patógeno, é adequadamente desligado, ou seja, no tempo e na potência certos. Falha: citocinas e outros mediadores perpetuam, gerando alergia, asma, etc. 15.3 Geral sobre o desenvolvimento dos linfócitos: Células tronco pluripotenciais na medula (HSC) amadurecem e, eventualmente, tornam-se progenitores linfóides comuns (CLPs), as quais podem dar origem a Células B, T, NK e algumas Dendríticas. Células B se desenvolvem principalmente na Medula e Células T, no Timo. A opção por uma das duas linhagens depende de instruções recebidas da superfície celular, seguida da indução de regladores específicos da transcrição que estimulam o CLP a assumir um caminho determinado. ! Inicialmente, ocorre uma grande proliferação dos progenitores, estimulada principalmente pela Citocina Interleucina-7 (IL-7), de modo que um repertório diverso de 12 linfócitos possa ser criado. Esse repertório diverso depende diretamente de um receptor de antígeno que é único e específico Com esse propósito, genes funcionais dos receptores são produzidos nas células B e T imaturas por um processo de Rearranjo Gênico, o qual gera um grande número de éxons que codificam a região variável do TCR. Ou seja, antes da transcrição do segmento variável do TCR, as bases são embaralhadas, gerando uma enorme diversidade de RNAm e, consequentemente, de porções de TCR (10ˆ15). ! Esse processo de desenvolvimento, até mesmo por envolver rearranjo de bases, é bastante suceptível a erros. Para corrigi-los, existem os sistemas de Seleção. ! Precursores de Linfócitos T, no caso, chegam ao Timo pela orientação de quimiocinas. Eles chegam na forma de Linfócito DN (Duplo Negativo; não possui receptores nem CD4, nem CD8) e se instalam na porção cortical do órgão. Por ação de citocinas produzidas por Células Epiteliais, os Timócitos entram em mitose, recombinação gênica, e começam a expressar receptores TCR e Reeptores CD4 ou CD8, tornando-se Linfócitos DP (Duplo Positivo) 15.4 Seleção Positiva: Por interações com as Células Epitelias do Timo, os Timócitos tem sua estrutura, função e seu MHC checados. Esses, por ação quimiotática, percorrem o córtex, interagindo com células epiteliais que lhes apresentam vários peptídeos próprios, via MHC I e II, e, os que os reconhecem de forma adequada, são selecionados. ! Quando a célula apresenta um antígeno via MHC I, o linfócito usa seu receptor CD8; estará destinado a se diferenciar em Citotóxico, caso selecionado. Ao contrário, quando a Célula Epitelial utiliza o MHC II, o Linfócito DP utiliza os receptores CD4, e, portanto, se tornará um Linfócito T-Helper. Em ambos os casos os Linfócitos deixam de ser DP e passam a ser um Linfócito SP (CD4+ ou CD8+); eles adquirem identidade imunológica e se tornam capazes de reconhecer o Próprio. 15.5 Seleção Negativa: Após passarem pela seleção Positiva, os Linfócitos SP migram para a Medula e lá sofrem um processo de Seleção Negativa (Células Dendríticas), no qual os Linfócitos auto-reativos (aderem-se ao próprio com ligações estáveis) são eliminados. Garante a Tolerância Central • A ausencia de seleção positiva leva a morte (ela impede a apoptose das células que promovem ligações fracas). A propria Seleção Negativa elimina algumas céluas. • Após passarem pelas duas seleções, os Linfócitos SP são jogados na corrente sangüínea e se dirigem para os Linfonodos e Baço para a ativação de suas funções efetoras. Essa ativação de da, basicamente, pela APC de Células Dendríticas, além de exposição a moléculas co-estimuladoras e citocinas. Os Linfócitos TCD4 podem se diferenciar em vários tipos de Linfócitos, estando o Th1 e o Th2 entre eles; os TCD8 se diferenciam em Citotóxicos. Com a AOC, eles se proliferam e migram, ativos, para o local da infecçnao; após o combate, sofrem apoptose. 15.6 Perda do Repertório Imunolágico: Se dá por processos fisiológicos (envelhecimento) ou Patológicos (quimioterapia, transplante de MO, HIV) 15.7 HIV: Afeta, em ordem: T-efetoras, T-memória, T-regulatória, Naive periférica, Naive do Timo 16. Células Dendríticas: • Características: Originam-se da l inhagem Monocítica; possuem vários prolongamentos citoplasmáticos. Expressam diversos receptores de membrana. Residem em órgãos linfóides primários e secundários, apitélio da pele, TGI,... • Função: Desempenham papel importante na imunidade Natural, na captura de antígenos e seu transporte para órgãos linfóides periféricos; lá, atuam como APCs (são as principais APCs, únicas que ativam células T Naive), sendo, então, uma ligação com a imunidade adquirida. Induzem a ativação, proliferação e funcionalidade de células T. Atuam ainda no 13 desenvolvimento de Linfócitos, induzindo tolerância aos antígenos próprios na Seleção Negativa (transferem antígenos periféricos a medula) e eliminando os auto-reativos. • Tanto células dendríticas portadoras de microorganismo, quando células T, expressam receptor de quimiocinas CCR7. Consequentemente, migram para o mesmo local no órgão linfóide, e podem entrar em contato. • Células Dendríticas também podem ingerir células infectadas e apresentá-las aos linfócitos TCD8+. 17. Anticorpos: 17.1 Definição: São glicoproteínas produzidas por plasmócitos em respostaa um determinado estímulo. São agentes da imunidade Humoral, visando combater microorganismos extracelulares e toxinas microbianas. Eles podem existir ligados `a superfície celular de Células B, atuando como Receptores BCR, ou livres na circulação, nos tecidos e nas mucosas. 17.2 Funções: Os anticorpos secretados atuam na fase efetora da imunidade humoral ligando-se aos antígenos e desencadeando vários mecanismos efetores que os eliminam. Neutralizam micróbios e toxinas, bloqueando sua habilidade de se ligar, infectar e danificar células do hospedeiro; ativam o Sistema Complemento; opsonizam patógenos; entre outras. 17.3 Origem: Linfócitos B são as únicas células que produzem anticorpos. Sob estímulo, eles se diferenciam em Plasmócito nos órgãos linfóides e na medula óssea e passam a secretar anticorpos. Os anticorpos agem não exclusivamente nos locais emq ue são produzidos. 1 7. 4 E s t r u t u r a : Cada imunoglobulina é composta por quat ro cade i s polipeptídicas, sendo duas pesadas identicas (H) e duas leves identicas (L); As cadeias leves são ligadas entre si e com as Pesadas por meio de Pontes dissulfeto; assim como as pesada s . A cade ia l e ve é composta por uma região constante C e uma variável V; a pesada, por uma variável V e três constantes C. Cada cadeia dessas se dobra em Domínios de Imunoglobulina, mantidos também por pontes dissulfeto. Além disso, existe uma região de dobradiça que confere flexibilidade `a molécula. Regiões Fab e Fc: As regiões Fab são identicas entre si, mas apresentam uma região variável entre moléculas diferentes, que confere a especificidade para a ligação com uma Antígeno. as regiões Fab são, portanto, regiões especializadas na identificação dos Antígenos e em sua ligação, bloqueando seus efeitos. Já as regiões Fc são constantes e compostas exclusivamente por cadeia pesada. Elas são responsáveis pale maior parte da função efetora dos anticorpos, além de conterem a região de ligação com os receptores de anticorpos. Dentro das Regiões Variáveis, tanto de cadeias H quanto L, existem regiões denominadas Regiões de Complementaridade (CRDs), as quais são regiões hipervariáveis que contribuem para gerar diferentes especificidades para ligação com antígenos. ! Com releção as Cadeias Leves, são elas que determinam a variedade da ligação com antígenos e podem ser do tipo Kappa ou do tipo Lambda, sendo que elas não diferem em sua funcionalidade. 14 ! Já as cadeias pesadas, sendo as únicas componentes da Região Fc, determinam a classe (Isótipo) e a subclasse da molécula de Imunoglobulina. Isótipos e subtipos desempenham funções efetoras diferentes, o que significa que as cadeia pesadas é que, em última instância, determinam a função efetora e ser realizada pela molécula e sua distribuição tecidual. 17.5 As Imunoglobulinas: • Imunoglobulina G: Estrutura monomérica presente em grandes quantidades no soro e nos espaços extra-vasculares (encontra receptores FcRB na superfície do endotélio). Funcões:".Bloqueio da ligação dos microorganismos e das toxinas microbianas a receptores celulares via ligação desses com a Região Fab. Eles inibem, ou neutralizam a infectividade dos Patógenos. ! ! .Opsonização da bactéria: Anticorpos IgG recobrem microorganismos. Os fagócitos mononucleares apresentam receptores para porcões Fc das Imunoglobulinas, de modo que as IgG facilitam a fagocitose e a morte intra-celular. ! ! .Ativação do Sistema Complemento: O Sistema Complemento consiste em proteínas circulantes e de superfície celular que interagem umas com as outras como uma reação em cascata, e com outras moléculas do sistema imune para gerar produtos que eliminem o patógeno. A imunoglobulina atua ativando o primeiro elemento desse sistema; esse, então, adquira atividade enzimática e ativa o segundo elemento; e assim sucessivamente, o que permite uma ativação basatnte rápida e ampla. ! ! .Citotoxicidade Celular Dependente de Anticorpo (ADCC): Células NK reconhecem células recobertas por anticorpos por meio da interação com a região Fc e destroem-nas. ! ! .Remoção de Helmintos: IgG se liga e ativa facócitos; como eles não são capazes de destruir os helmintos, os Linfócitos T sinalizam para os Linfócitos B, que passam a produzir IgG, IgA ou IgE. A ligação dos eosinófilos com essas imunoglobulinas ativa sua degranulação, que lesa o helminto. ! ! .Imunidade neonatal através da passagem pela barreira placentária (Receptor FcRM) • Imunoglobulina A: Predominam nas secreções; dímeros. É a Ig mais importante nas mucosas Funções:! .Neutralização da microorganismos e toxinas, assim como a IgG • Imunoglobulina M: Secretada na forma pentamérica; monômeros ligados por cadeia J. Sua forma monomérica está presenta na superfície de Linfócitos B, como Receptores BCR. Sob um estímulo qualquer, ela é a primeira a ser secretada, já específica para tal antígeno. Funções:! .Receptor BCR ! ! .Ativação do Sistema Complemento; de forma mais eficiente que a IgG, por possuir cinco regiões Fc • Imunoglobulina D: Em baixos níveis no soro e com papel ainda incerto. Funções:! .Remoção de Helmintos ! ! .Receptor BCR ! ! .Não ativa sistema complemento • Imunoglobulina E: Em baixos níveis no soro, são estruturas monoméricas. Funções:! .Remoção de Helmintos ! ! .Reações alérgicas: liga-se a receptores de mastócitos e eosinófilos (Fc), induzindo a liberação de mediadores inflamatórios ! ! .Não ativa sistema Complemento. • O sistema imunologico humoral é especializado de modo que diferentes exposições a microorganismos ou antigenos estimulam a troca das células B para os isótipos Ig que 15 melhor combatem esses microorganismos. Essas alterações determinam como e quando essas respostas irão agir para erradicar o antigeno. Tal processo se chama Recombinação de troca, pelo qual ocorre a mudança do tipo e região Ch e , consequentemente, do isotipo; regiãos V não sao alteradas. • Todas as funções dos anticorpos são desencadeadas pela ligação dos antígenos as regiões variáveis. 16 Barbara Ribeiro Bárbara Ribeiro XLVIII Barbara Ribeiro
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