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Aulas 2013.1 Profª. Dra. Aparecida Tiemi Nagao Dias Msc. Luciana Mabel Vasconcelos Msc. Alba Fabíola C. Torres Compliado por Rayra Lima. Sumário Aula 1 – Introdução à Imunologia Básica ..................................................................................... 1 Aula 2 – Células e Órgãos do Sistema Imune ............................................................................... 2 Aula 3 – O Sistema do Complemento ........................................................................................... 9 Aula 4 – Imunidade Inata e Inflamação ........................................................................................ 16 Aula 5 – Apresentação de Antígenos a Linfócitos ........................................................................ 24 Aula 6 – Estrutura e Função das Imunoglobulinas ....................................................................... 34 Aula 7 – Parâmetros de Validação de Testes Sorológicos ............................................................. 42 Aula 8 – Princípio de Métodos de Aglutinação e Precipitação ..................................................... 45 Aula 9 – Mecanismos Imunológicos das Doenças Infecciosas ..................................................... 48 Aula 10 – Reações de Hipersensibilidade ..................................................................................... 54 Aula 11 – Imunologia dos Tumores .............................................................................................. 64 Aula 12 – Mecanismos de Rejeição de Transplantes .................................................................... 71 Aula 13 – Vacinas .......................................................................................................................... 76 Aula 1 Introdução à Imunologia Básica Profª Dra. Aparecida. Introdução Conceito: Ciência que estuda a resposta imune. Histórico: Varíola (Orthopoxvirus variolae) – Edward Jenner, o pai da Imunologia, 1796 – Em um experimento, verificou que humanos saudáveis que eram vacinados/inoculados com extrato de linfa de bezerro que havia sido infectado com o vírus da varíola bovina, não adquiriam a doença. Um dos primeiros a ser inoculado foi seu próprio filho. Reconheceu que o indivíduo tornava-se protegido contra a varíola humana, e então percebeu que havia algo no organismo humano capaz de reconhecer e se defender. – A este processo chamou de vacinação, que vem de “vaca”. Com isso, a varíola foi declarada como erradicada em 1980 pela OMS. Sistema Imune Conceito: Conjunto de células, moléculas e órgãos que atuam de forma a colaborar entre si e coordenada para reconhecer aquilo que é próprio dele (tolerância imunológica) e não reagir e responder apenas ao que é estranho a ele. Doenças auto-imunes: Fatores individuais e ambientais que desencadeiam a quebra da tolerância. Imunidade: Latim – Immunitas. Células, moléculas e órgãos levam a um conjunto de processos fisiológicos que permite então reconhecer agentes infecciosos e não infecciosos e responder contra eles. Agentes Infecciosos Vírus, bactérias, protozoários, fungos, helmintos. Porta de entrada: mucosas (oral, intestinal, nasal, vias urinárias – maior área de contato com meio externo), sangue, lesões na pele. Agentes Não Infecciosos Toxinas (alimentares, bacterianas, ambientais) Proteínas inócuas (alérgenos) Proteínas alteradas Proteínas de microrganismos Outras moléculas (polissacarídeos, lipopolissacarídeos, ácidos nucléicos) Imunidade Inata e Adaptativa Imunidade inata é o mecanismo de proteção que o organismo tem logo que entra em contato com microorganismo/agente infeccioso, já nas primeiras horas de vida. Barreiras, células do sistema imune que participam da imunidade inata (ex. neutrófilos, macrófagos, células dendríticas, linfócitos natural killer, mastócitos, linfócitos B-1, linfócitos T intra-epiteliais), moléculas, fatores do complemento, citocinas, proteínas com ação enzimática (lisozima), proteínas que competem com Fe, por exemplo (lactoferrina) etc. Na maioria dos casos consegue-se debelar infecções nas primeiras horas, senão os indivíduos seriam fonte de inflamação. Quando isso não ocorre, se estabelece a imunidade adaptativa, que depende basicamente de dois tipos de linfócitos – B e T. Linfócitos B e T Células com alta capacidade de especificidade no reconhecimento de agentes infecciosos. Usando a lisozima como exemplo, esta possui certa especificidade, clivando apenas a ligação entre N- acetilmurâmico e N-acetilglicosamina na parede celular dos patógenos. Na imunidade adaptativa, os linfócitos B ou T podem reconhecer especificamente sequências pequenas variadas, caracterizando uma diversidade muito maior que na imunidade inata. Outra característica importante é a memória, evidenciada no experimento de Edward Jenner, em que 1 2 o indivíduo foi exposto à varíola bovina e em seguida exposto à varíola humana, mas não adquiriu a doença, pois de algum modo o sistema imune conseguiu reconhecer moléculas na vacina e especificamente agir contra elas. Algumas células permanecem viáveis, então quando o indivíduo entra em contato com o agente pela segunda vez, elas rapidamente se proliferam e efetuam a resposta. Etapas: Reconhecimento Ativação e proliferação Efetuação de resposta. A partir do momento que o linfócito T reconhece, é ativado e prolifera, na efetuação da resposta este produz anticorpos que vão interagir com estas moléculas e de alguma forma debelar a infecção, existindo uma colaboração estreita entre a imunidade adptativa e inata. Os linfócitos T, dependendo do caso, podem produzir citocinas, que agirão em receptores na célula alvo ou agir por citotoxicidade associada. Imunidade Inata Composta de barreiras fisiológicas e anatômicas, barreira fagocítica, barreira inflamatória, fatores solúveis (lisozima, lactoferrina, citocinas, quimiocinas, proteínas do Complemento, proteínas de fase aguda) e células (já citadas). Citocinas Moléculas protéicas que podem ser produzidas tanto por células do sistema imune como não, podem ser produzidas pelas células epiteliais da mucosa, endoteliais, etc. Tem como função principal mediar a interação entre células. Podem agir sobre a célula produtora (autócrina), sobre uma célula próxima (parácrina) ou agir como hormônio sobre um órgão distante (endócrina). Para poderem agir, necessitam que haja um receptor para estas na célula alvo. Quimiocinas Moléculas que atraem células para que estas saiam do endotélio e alcancem o sítio inflamatório – Quimiotaxia. A inflamação é um processo inicialmente benéfico, pois leva ao extermínio do agente infeccioso. Processo Inflamatório Por exemplo, se um tecido é lesionado e infectado, inicia-se o processo inflamatório, a partir do vaso sanguíneo. Inicia-se com vasodilatação, onde as células que teriam fluxo no centro do vaso começam a diminuir sua velocidade, se lateralizar e parar, principalmente nas vênulas. Em seguida, há um aumento da permeabilidade vascular, pois é importante que o fluido endotelial alcance o sítio inflamatório, carreando moléculas como complemento, citocinas, e outra que auxiliarão no processo. Por quimiotaxia, células chegam neste local e iniciam o processo de fagocitose, digerindo os agentes infecciosos. Processo de Fagocitose Células fagocíticas: neutrófilos,macrófagos, monócitos, células dendríticas. Possuem capacidade de emitir pseodópodes e englobar o microorganismo, formando o fagossoma, que se ume a um lisossomo contendo grânulos enzimáticos, forma um fagolisossomo onde ocorre digestão e eliminação. “Fagos” = comer, ingestão (grego). 3 Processo de fagocitose é facilitado se o microorganismo estiver opsonizado. Opsonofagocitose “Opsono” = facilitar deglutição/englobamento, preparar alimento (grego) Opsoninas: Moléculas que se ligam ao microorganismo e facilitam sua fagocitose. Têm como função o processo da opsonização, no qual o microorganismo é recoberto por anticorpos, complemento ou outros fatores, facilitando sua fagocitose. Imunidade Adaptativa Principais células: linfócitos B e T. Características: memória, especificidade e diversidade para n microorganismo, moléculas, proteínas que o organismo entra em contato e outros, este tem um repertório amplo que consegue reconhecer estas pequenas particularidades. Aula 2 Células e Órgãos do Sistema Imune Profª Dra. Aparecida. Introdução A medula óssea é onde ocorre a hematopoese, processo no qual a partir de uma célula totipotente (stem cell) pode-se obter a linhagem linfóide ou mielóide. As stem cell são abundantes no fígado fetal e cordão umbilical e chega a 0,01% na medula óssea em adultos. A medula óssea está presente nos ossos longos e contém uma rede de fibras onde macrófagos e células em desenvolvimento se ancoram. Neste local da medula óssea não há vasos linfáticos. As células totipotentes são autorenováveis e sua diferenciação em cada uma das linhagens depende de fatores de transcrição e citocinas. Hematopoese Durante o processo inflamatório, as próprias células (linfócitos T, macgófagos ativados, etc) podem produzir citocinas que induzem que esta célula totipotente se diferencie em linhagem linfóide, mielóide ou ambas. Células do Sistema Imune Imunidade Inata Neutrófilos Fagócitos ávidos de vida curta (12-24h), estão ausentes nos tecidos, mas diante de um processo inflamatório são os primeiros a chegar. Sua presença no sítio inflamatório caracteriza inflamação aguda. Pus: resulta da batalha entre neutrófilos e microorganismos, sendo composto destas células mortas (de 12 a 24h os neutrófilos entram em apoptose). Macrófagos Fagócitos com vida média de dois meses, que chegam ao sítio inflamatório após os neutrófilos. Diferentemente dos neutrófilos, estes chegam no sítio como monócitos, se diferenciam em macrófagos e ainda vivem nos tecidos 4 por dois meses, dependendo da localidade podem receber nomenclaturas diferentes. SNC: células da micróglia Fígado: célula de Kupffer Pulmão: macrófago alveolar Ossos: osteoclasto Possuem capacidade metabolítica muito maior que os monócitos. São capazes de produzir e secretar uma variedade de citocinas e outras moléculas. Células Dendríticas Tem origem de uma progenitora mielóide comum, podendo derivar de célula dendrítica de Langerhans imatura (célula dendrítica de Langerhans, de tecido epitelial – a principal), derivar a partir do monócito (célula dendrítica derivada de monócito), derivar a partir de célula dendrítica precursora plasmocitóide (célula dendrítica derivada de plasmocitóides) ou derivar de célula dendrítica intersticial imatura (célula dendrítica intersticial). Todas possuem a mesma função, com moléculas diferentes na superfície. Funções: Alojam-se nos órgãos sob a forma imatura (normalmente em processos inflamatórios, algo as torna maduras). Fagocitam. Apresentam antígenos para linfócitos T. Produzem citocinas. Constituem elo entre imunidade inata e adaptativa. Células Dendríticas Foliculares Não são de origem hematopoiética, e sim mesenquimal. Não possuem moléculas de MHC II (complexo histocompatibilidade principal II). Não apresentam antígenos para linfócitos T. Possuem uma grande quantidade de receptores para imunoglobulinas. Interagem com células B e não com T. Estão presentes nos linfonodos. Fagocitose Realizada por neutrófilos, macrófagos e células dendríticas. Facilitado por opsonização, a partir do fragmento C3b, do complemento, e anticorpos. A célula alvo deve possuir receptor para ambos. Linfócitos Natural Killer Matadores ativados por lifocinas, são derivados da linhagem linfóide e fazem parte da imunidade inata. Linfócito granular, não fagocítico, presente no sangue (5- 10% em adultos) e tecidos. Não produzem imunoglobulinas, não possuem especificidade imunológica nem memória e não precisa de sensibilização prévia para exercer sua função. Função: Atividade citotóxica – ao interagir, libera grânulos contendo moléculas que induzem a célula alvo a apoptose, principalmente células tumorais e/ou infectadas por vírus. 5 Necrose x Apoptose Necrose: Célula incha e expele seu conteúdo, devido a trauma, stress, etc. Apoptose: Processo fisiológico que ocorre com o auxílio de uma cascata de pró-enzimas, que vão se ativar e levar à clivagem do DNA, proteínas estruturais e culminando na formação de corpos apoptóticos que serão fagocitados, de forma que provoque o mínimo de inflamação possível. Mastócitos Podem fazer parte da imunidade inata, são extremamente importantes na inflamação, sendo uma das primeiras células a ser ativada, localizam-se ao redor de vasos sanguíneos (de pele, membranas, mucosas) e contém grânulos constituídos de histamina, serotonina e triptase. A histamina é um dos primeiros mediadores inflamatórios e induz vasodilatação, aumento de permeabilidade vascular, contração de músculo liso e hipersecreção de fluidos. Importante em processos alérgicos (ex. Anafilaxia, em alérgicos a amendoim). Basófilos Estão presentes no interior dos vasos sanguíneos, possuem grânulos contendo histamina e heparina e também são importantes em processos alérgicos. Imunidade Adquirida Línfócitos T e B Ambos são produzidos, após o nascimento, na medula óssea, com diferentes locais de amadurecimento. Linfócitos B amadurecem na medula óssea (bone marrow) e os linfócitos T amadurecem no timo. A especificidade destas células deve-se a características que as diferem de outras células. Linfócitos B Linfócitos T Receptor BCR – receptor de antígeno de célula B. TCR – receptor de antígeno de célula T. Reconhecimento Antígenos livres ou ligados a células e tecidos. Antígenos ligados a moléculas MHC classe I ou II), e não livres Resultado Ativa-se a diferencia-se em plasmócitos e células de memória. Expansão clonal: linfócitos B ativados se multiplicam e só depois se diferenciam. Plasmócitos: células efetoras de vida curta, produzem muitas Igs e estes anticorpos levarão à resposta. TH = Linfócito T Helper, CD4. TC = Linfócito T Citotóxico, CD8. CD = Cluster of differentiation, moléculas que caracterizam as células. As duas células são fenotipicamente diferentes com funções diferentes. Reconhecimento de Antígenos por Linfócitos T A célula alvo deve conter a molécula de MHC classe I ou II e o linfócito T tem seu receptor TCR, que reconhecerá o peptídeode MHC. O linfócito T citotóxico ou CD8 reconhece o peptídeo da molécula de MHC classe I e o linfócito T helper ou CD4 reconhece o peptídeoda molécula de MHC classe II. 6 Efetuação da Resposta por Linfócitos T Linfócito T CD4 ou Helper (auxiliar) reconhece microorganismo através da ligação de seu receptor TCR ao antígeno ligado a MHC classe II de uma célula apresentadora de antígeno. Após o reconhecimento o CD4 se ativa, sofre expansão clonal e produz citocinas que poderão ativar macrófagos, induzir a produção e ativação de células inflamatórias/neutrófilos e/ou induz a ativação de células B e mais células T. Linfócito T CD8 ou Citotóxico reconhece antígeno ligado ao MHC classe I, presente em células tumorais ou infectadas por vírus. Efetua sua resposta, levando a célula à apoptose (semelhante ao NK, também granular). Órgãos do Sistema Imune Órgãos linfóides primários (timo e medula óssea): órgãos de amadurecimento. Órgãos linfóides secundários (linfonodos, baço, tecidos linfóides associados às mucosas – placas de Peyer, tonsilas palatinas, adenóides): Linfócitos maduros povoam estes, quando já prontos para reconhecer os antígenos, se ativar e efetuar a resposta. Órgãos Linfóides Primários Timo Responsável pela maturação de diferenciação dos linfócitos T, l ocaliza-se na parte ântero-superior da cavidade torácica, sob o esterno, atrás do coração e constitui-se de dois lóbulos, cada um contendo córtex e medula, possuindo também uma cápsula protetora. No córtex, predominam timócitos (linfócitos T em amadurecimento), macrófagos e células epiteliais do córtex. Na medula, temos corpúsculos de Hassal (células epiteliais em degeração), macrófagos e linfócitos T maduros. Da medula, os linfócitos T maduros migram para povoar os órgãos linfóides secundários. Não possui vasos linfáticos aferentes, apenas alguns poucos eferentes, portanto as células chegam ao timo pelo vasos sanguíneos endoteliais. Os capilares presentes são contínuos, de modo a formar a barreira sangue-timo, para evitar a entrada de proteínas e antígenos provenientes do vaso endotelial. DN (amarelo) = Timócitos. Passam por 3 estágios de amadurecimento, para o qual são necessários fatores de transcrição, hormônios e citocinas, produzidos pelas células epiteliais tímicas. As células vão migrando do córtex em direção à medula. SP (rosa esuro) = Quando amadurecidos, saem como linfócitos T CD4 ou CD8 positivos (CD4+ ou CD8+). Seguem para os órgãos linfóides secundários. DC (marrom) = Células dendríticas. CEC (turquesa) = Células epiteliais tímicas. MEC (lilás e roxo) = célula epitelial medular. Macrófagos (rosa claro). Órgãos Linfóides Secundários Linfonodos: Em vários locais do corpo, interligados por vasos linfáticos. Baço: Não se comunica com vasos linfáticos, apenas com vasos sanguíneos. Tem como função reconhecer antígenos derivados do próprio sangue. Tecidos linfóides associados às mucosas (placas de Peyer, tonsilas, adenóides) Tecido cutâneo não possui órgão organizado, apenas células soltas (O.L. terciário). 7 Linfa Formado pelo líquido reabsorvido nos tecidos conjuntivos, servem de transporte de macromoléculas/antígenos e células (dendríticas, macrófagos, etc). Em determinado ponto, há uma conexão dos vasos linfáticos com os vasos sanguíneos (veia subclávia esquerda) – ducto torácico – que drena todo seu conteúdo para a veia. Recirculação Linfocitária Os linfócitos devem estar circulando no sangue a fim de encontrar com as células apresentadoras de antígenos específicas, através da linfa e do sangue. Então, estes saem do sangue, seguem para os linfonodos ou tecidos linfóides de mucosa e cutâneos, destes voltam ao sangue, seguem para o baço, etc. Por exemplo, permanecem cerca de 30 minutos no sangue, seguem para os linfonodos pelos vasos aferentes, saem pelos vasos eferentes e uma porcentagem volta para o sangue, o restante segue pelos vasos endoteliais até o baço e continuam seu trajeto, podendo passar também pelos tecidos linfóides associados às mucosas. Uma pequena parte retorna à medula e não circula mais. Linfonodos Também chamados de gânglios linfáticos, são bem organizados e encapsulados, irrigados pela linfa, contendo vasos aferentes e eferentes. Locais onde ocorrem as respostas imunes contra antígenos provenientes da linfa. Região de contínua recirculação linfocitária. Possuem vasos aferentes e eferentes, e regiões chamadas córtex, paracórtex, medula e também os folículos. Folículos primários contém linfócitos B maduros em repouso (que ainda não encontraram o antígeno), macrófagos, células dendríticas foliculares e alguns linfócitos T. Folículos secundários contém o centro germinativo (células B em ativação, que reconheceram antígeno e iniciam expansão clonal, por isso o aumento do linfonodo). Quando estas células são ativadas, e após a expansão clonal, diferenciam-se em plasmócitos e linfócitos B ativados, que seguem pelos vasos eferentes para efetuarem a resposta. Devido a esse processo demorado, a imunidade adaptativa leva alguns dias para se estabelecer. Paracórtex: Rico em linfócitos T e macrófagos. Interagem com outras áreas circunvizinhas, pois em algumas circunstâncias o linfócito B precisa do T. Há situações em que a célula dendrítica apresenta o antígeno direto para o linfócito T. Medula: Rico em linfócitos B ativados e plasmócitos. 8 Baço Localiza-se na região abdominal esquerda superior e está envolvido na resposta a antígeno proveniente da circulação sanguínea, enquanto os linfonodos são responsáveis pela circulação linfática. Também participa da eliminação das células sanguíneas senescentes ou lesadas. Divide-se em duas regiões: a polpa vermelha (rica em sinusóides, estruturas vasculares, macrófagos e hemácias sendo destruídas) e a polpa branca (responsável pela resposta imunológica – bainha periarteriolar rica em linfócitos T e há também o nódulo/folículo que é rico em linfócitos B, contendo centro germinativo se estiverem em ativação). Sistema Imune Associado às Mucosas As mucosas constituem a maior área de contato com o meio externo. Devido a este fato, o sistema imune associado precisa ser bastante eficaz. Possuem área 200 vezes maior do que a da pele, com 400m2 de superfície. Mais de 90 % dos linfócitos desta área são direcionados a produção de IgA, em cada metro há cerca de 1010 destas células e mais de 40 mg/kg de IgA são excretados por dia. Tecido Linfóide Associado às Mucosas (MALT) Trato gastro-intestinal (GALT): Placas de Peyer (íleo, intestino grosso e apêndice) e lâmina própria. Nasofaringe (NALT): Tonsilas e adenóides. Trato genito-urinário Lâmina própria das glândulas exócrinas (mamárias, lacrimais, salivares) Brônquios (BALT) Placas de Peyer: Organização celular linfóide não encapsulada. Possui região mais rica em linfócitos B maduros em repouso, outras regiões paracorticais mais ricas em células T e uma região central mais ligada ao centro germinativo (linfócitos B e plasmócitos prontos para serem liberados). No epitélio próximo às placas de Peyer, há algumas células epiteliais modificadas intercalando-se entre os vilos intestinais, chamadas células M, que não apresentam microvilosidades. Estas funcionam como um bolsão para células linfóides. Microbiota: Microorganismos não-patogênicos (lactobacilos – amamentação) necessários para o correto desenvolvimento das placas de Peyer (cross-talk). Tecido Linfóide Associado ao Cutâneo Não constitui tecidoorganizado, nem encapsulado, são apenas células linfóides dispersas na derme e epiderme. Queratinócitos: Produzem citocinas, quimiocinas que promovem e auxiliam a resposta imune. Células dendríticas de Langerhans: A partir do contato com antígeno, migram rapidamente para os linfonodos, onde apresentam aos linfócitos T. 9 Aula 3 O Sistema do Complemento Msc. Luciana Mabel. Introdução Componente da imunidade inata, portanto com baixa especificidade, mas também contribui na imunidade adquirida. Foi descoberto em 1985 por Charles Bordet, em um experimento no qual estudava a lise de bactérias no sangue. No experimento, imunizavam (exposição gera resposta e memória imunológica) o animal, retiravam o soro e expunha-o a bactérias, em tubos de ensaio – houve aglutinação (anticorpos – proteínas) e lise das bactérias (???). O cientista repetiu o procedimento, desta vez aquecendo a 56°C por alguns minutos, e misturou com as bactérias – as bactérias foram aglutinadas mas não foram lisadas. Quando ele aqueceu o soro a 60°C e misturou às bactérias, estas não sofreram aglutinação nem lise. Chegou a conclusão que haviam componentes termolábeis responsáveis por este efeito, um que era degradado a 56°C e outro a 60°C. Percebeu-se que havia algo além dos anticorpos, ou seja, um complemento que ajudava a lisar as bactérias. Para concluir, fez mais um experimento: ao soro aquecido a 56°C contendo as bactérias aglutinadas, adicionou soro fresco não imunizado, verficando a ocorrência de lise – provando que este complemento dos anticorpos não era específico, basta estar presente que causa a lise das bactérias. CONCLUSÃO: Soro tem um componente termolábil inespecífico que complementa a ação do anticorpo. O Sistema Complemento Existem quatro tipos de barreiras da imunidade inata: anatômica, fisiológica, resposta inflamatória e fagocítica. O Complemento é um dos fatores solúveis que compõem a barreira fisiológica, juntamente com a lisozima e o interferon. Definição: Sistema formado por mais de 30 proteínas que são ativadas pelos microorganismos e promovem a destruição destes microorganismos e a inflamação (amplificação). São proteínas e glicoproteínas sintetizadas nos hepatócitos, macrófagos e células epiteliais, constituem 5% da fração globulínica do soro e a maioria circula no soro em sua forma inativa (zimógenos – inativos até a clivagem proteolítica, que remove um fragmento inibitório e expõe o sítio ativo). Geralmente estas proteínas são formadas de duas partes, sendo uma o inibidor e o outro que expõe seu sítio ativo quando clivado, continuando a cascata do complemento. Os componentes do complemento são designados por números (C1 – C9), por letras (fator D e B) ou por nomes triviais (fator de restição homólogo). Geralmente o fator inibidor é designado de “a” (C3a, C4a, C5a, etc), sendo este normalmente o menor, responsáveis por auxiliar as respostas inflamatórias (anafilatoxinas). O fragmento b, geralmente maior, (C3b, C4b, C5b, etc) expõe seu sítio ativo quando clivado e liga-se ao alvo, sendo responsável pela efetuação. Os fragmentos interagem entre si com o objetivo de formar complexos funcionais (ativos), que são designados com um travessão/barra sobre o número ou símbolo, significando que estão ativos. O complemento pode ser ativado através de três vias, gerando respostas como: recrutamento das células inflamatórias, opsonização de patógenos e morte dos patógenos (através do complexo de ataque à membrabna ou MAC). Ativação do Sistema Complemento O principal local de ativação do complemento, das três vias, é na superfície da membrana do patógeno. Cada uma das vias dependem de diferentes moléculas para seu início. A via clássica depende de reação antígeno-anticorpo, ou seja, o anticorpo liga-se à bactéria e ativa o complemento. A via alternativa independe da reação antígeno-anticorpo, e sim da ligação do fragmento C3b, que está solúvel no plasma (C3 hidrolisa-se espontaneamente em C3a e C3b), a ácidos teicóicos, LPS, etc na membrana dos patógenos. A via das lectinas é ativada pela proteína ligadora de manose e fucose (MBL, um fator solúvel), quando encontra algum destes 10 açúcares na membrana do patógeno (inespecífico, pois este açúcar está na membrana de várias bactérias). Os anticorpos são parte da imunidade adaptativa, pois são altamente específicos aos diversos microorganismos, portanto a via clássica, que é ativada por anticorpo, faz parte da imunidade adaptativa. Além das funções convencionais, os anticorpos podem neutralizar, ativar o complemento, dentre outras. Todas as vias convergem para a geração do mesmo grupo de proteínas efetoras, as quais são responsáveis pela formação e deposição do COMPLEXO DE ATAQUE À MEMBRANA (MAC), o qual promove lise celular. Vias de Ativação do Complemento A via clássica é formada por C1, C4, C2 e C3. C1 é formado por 3 subunidades, C1q, C1r e C1s, que culminam com a formação da MAC (C9). A via alternativa começa com C3b na superfície dos patógenos, depois aparecem o fator B, o fator D e a properdina, que iniciam a formação da MAC. A via das lectinas inicia-se com a MBL reconhecendo a manose ou fucose na membrana dos microorganismos, a exposição da MASP-1 e MASP-2, que clivam C2 e C4 e estes dão continuidade, até a formação da MAC. Estas vias podem ocorrer ao mesmo tempo, se intercomunicam a partir de C5 até C9, onde várias moléculas destas formam a MAC, que é responsável por criar poros na membrana do microorganismo, causando sua morte por desequilíbrio osmótico. Os dois pontos principais nas três vias é a formação da C3 convertase e da C5 convertase, que clivam/ativam a C3 (C3a + C3b) e a C5 (C5a + C5b), respectivamente. Via Clássica O microorganismo está sendo carreado pela corrente sanguínea. Os anticorpos são produzidos pelos linfócitos B, específicos para aquele patógeno, produzidos a partir de memória imunológica (exposição prévia), são lançados na corrente sanguínea para encontrar os microorganismos. Os anticorpos possuem configuração espacial semelhante a um “Y”, formado por duas cadeias pesadas e duas cadeias leves. É dividido em duas porções: Fc (inferior, única) e Fab (superior, dupla). O anticorpo IgM é o principal anticorpo responsável pela ativação da via clássica, devido ao fato de ser pentamérico (formado por 5 unidades de anticorpo). Este possui várias porções Fc, onde ocorre a ligação com o C1. Quando solúvel, não consegue ativar o complemento, pois seu sítio ativo não encontra-se exposto (configuração planar), mas quando ligada ao antígeno (forma básica/”grampo”), suas porções Fc são expostas, possibilitando sua ligação com C1. Portanto, 11 basta uma IgM para ativar o complemento (mínimo 2 porções Fc para ativar). Devido a este fato, a IgG, formada por apenas uma unidade de anticorpo, necessita estar em dupla para possibilitar a ativação do complemento (cada molécula possui apenas uma porção Fc), fazendo com que esta ativação por IgG possua uma baixa probabilidade. O C1 é formado por 3 subunidades: C1q, formada por seis “hastes”, cada uma composta de três subunidades (A, B e C), totalizando 18 cadeias polipeptídicas em seis tríplets, responsáveis pela ligação com IgM ou IgG; C1r e C1s estão unidos em um complexo mantido por cálcio, chamado C1r2s2, pois é formado por 2 unidades de C1r e 2 unidades de C1s, sendo que cada um destes é formado por uma porção catalítica(Cr/Cs) e uma porção de interação (Ir/Is) – que obtém a forma de “8”, encaixando-se sobre o C1q. O C1q liga-se à porção Fc do anticorpo (mín. 2), permitindo a autoativação de C1r, que irá clivar/ativar C1s (ação das porções catalíticas) em protease. A C1s será responsável por clivar C4 (C4a + C4b), que se fixará à membrana do microorganismo e posteriormente se ligará ao C2 (C2a + C2b) e este será clivado também por C1s, gerando o complexo C4b2a, a C3 convertase da via clássica (clivará C3 em C3a e C3b). As porções C4a, C3a e C5a, cronologicamente formadas, são chamadas de anafilatoxinas, amplificam a resposta inflamatória. Formada a C3 convertase, haverá a clivagem de C3 em C3a e C3b, momento chamado de amplificação, pois há muito C3a e C3b sendo liberado (C3b atuará na via alternativa e facilitando a fagocitose). Além da função de principal opsonina e de outras funções, o C3b liberado é capaz de ligar-se à C3 convertase, formando um complexo diferente (C4b2a3b) – a C5 convertase da via clássica, que tem como função clivar o C5 em C5a e C5b. C5b inicia a montagem do complexo de ataque à membrana, ligando-se a C6, C7, C8 e à medida que estes se ligam vão expondo sítios hidrofóbicos, que possibilita C1qr2s2 C1r2s2 12 sua penetração na membrana. Em seguida este complexo C5b678 liga-se a várias moléculas de C9 que irão formar o poro na membrana do patógeno. Via Alternativa A fase inicial envolve C3, fator B, fator D e a properdina. Não são necessários componentes específicos para sua ativação, sendo, portanto, componente da imunidade inata. Pode ser iniciada com a ligação espontânea de C3b (proveniente de hidrólise espontânea e constante) na superfície do patógeno (reconhece estruturas padrão na membrana – ácido teicóico, lipopolissacarídeos, parasitas, fungos, vírus – e liga-se). As células de microorganismos possuem baixo nível de ácido siálico, tem-se manose e fucose, o ácido siálico impede que a C3b permaneça ligada e dê continuidade à cascata do complemento, atuando com fator protetor. C3b tem curta vida, então deve ligar-se logo ao patógeno. O fator B ligar-se-á ao C3b, tornando-se susceptível (alteração conformacional) à clivagem pelo fator D, resultando em Ba e Bb. O fragmento Ba é liberado, gerando o complexo C3bBb, que é a C3 convertase da via alternativa – a properdina tem como função estabilizar o complexo C3bBb (C3 convertase), possibilitando meia vida de 30 minutos, em vez de 5 minutos – se não houver properdina a C3 convertase não será ativada. A C3 convertase (C3bBb) cliva C3 em C3a e C3b. Esta C3b que está sendo produzida, liga-se ao complexo C3bBb, resultando em um complexo diferente, C3bBb3b, sendo esta a C5 convertase da via alternativa, que clivará C5 em C5a e C5b. Este é outro momento de amplificação, por haver bastante liberação de C3a (anafilatoxina) e C3b (opsonina). Via das Lectinas Via de ativação bastante semelhante à via clássica, com diferenças apenas na maneira de iniciação. Inicia-se com o reconhecimento de manose e fucose na membrana dos microorganismos pela proteína ligadora de manose (MBL, proteína de face aguda). Sua ligação à manose causa a exposição dos sítios ativos para MASP-1 e MASP-2 (semelhantes a C1r e C1s, respectivamente), e estas ligam-se à MBL. C5 convertase 13 A MASP-1 cliva/ativa a MASP-2, e esta clivará C4 e C2, assim como na via clássica. A via das lectinas continua idêntica à via clássica. As células humanas são recobertas por ácido siálico, que inibe a ação da MBL, por isso não causa danos às células humanas. Etapa Final das Vias O fragmento C5b, clivado pela C5 convertase, está disponível na membrana. A este, liga-se o C6, expondo sítio ativo para C7 e gerando sítios hidrofóbicos para inserção na membrana. Este se liga, expondo sítio ativo para o C8. Várias moléculas de C9 ligam-se lado a lado para formar um poro na membrana do microorganismo, provocando desequilíbrio osmótico (vários poros). Os objetivos finais do complemento são a formação da MAC (C5b6789), opsonização de patógenos (C3b), produção de anafilatoxinas/amplificação da resposta inflamatória (anafilatoxinas C3a e C5a, principalmente). Outra função do C3b é a remoção dos complexos imunes, pois estes ao se acumularem em determinado órgão causam inflamações – o C3b atua como “opsonina” também nesse caso, ligando-se ao complexo imune e sinalizando para o eritrócito que deve transportá-lo. No caso do lúpus, o indivíduo tem uma deficiência de C1, C4 e/ou C2, dificultando a formação de C3 convertase – o que impede a formação de C3b suficiente para depurar os complexos imunes, estes se acumulam em diversos lugares, gerando os sintomas característicos. Regulação do Sistema Complemento Objetivos: Evitar a ativação do complemento em células normais do hospedeiro e limitar a duração da atividade do complemento, mesmo em microorganismos, quando estes já foram mortos. Mediada por várias proteínas circulantes e da membrana celular. Principais Alvos da Regulação C1 – Formação da C3 convertase. A atividade proteolítica de C1r e C1s é inibida por uma proteína do complemento chamada inibidor de C1 (C1 inh), este liga- se a C1r e C1s, fazendo-os desligarem de C1q, inibindo a clivagem de C2 e C4. C3 convertase – Gera opsoninas (C3b) e mediadores inflamatórios (C3a). Na via clássica e na via das lectinas, a reunião dos componentes da C3 convertase é inibida pela ligação de três proteínas reguladoras ao C4b – proteína ligadora de C4 (C4bBP), receptor de complemento tipo I (CR1) e proteína do cofator de membrana (MCP). Outro fator que inibe esta etapa é a clivagem do C4b em C4c e C4d pelo Fator I. Já na via alternativa, a inibição é realizada por CR1, MCP e Fator H que se ligam ao C3b, para impedir que o C3b se 14 ligue ao Bb, e o Fator I que cliva o C3b em fragmentos menores. - Os componentes que estiverem ligados não vão se ligar aos próximos porque o sítio ativo está ocupado pelas proteínas ligantes e os que estiverem livres serão quebrados pelo Fator I. A dissociação dos componentes da C3 convertase das três vias é realizada por C4bBP, CR1, Fator H e o Fator de aceleração de desintegração (DAF), que liberam o C2a do C4b e o Bb do C3b. Formação da MAC – Formação do poro na membrana do microorganismo. Protege células vizinhas “espectadoras inocentes”, através da ligação da proteína S (originária destas células saudáveis – sentinela) ao complexo C5b67 livre, impedindo sua inserção nestas células e a formação da MAC. - As células saudáveis humanas não sofrem o início do processo quanto à ligação de C1, MBL ou C3b, devido ao ácido siálico, mas fragmentos posteriores, se liberados, podem ocasionar danos a estas células, se não forem desativados satisfatoriamente. Outro meio de evitar a formação da MAC é a ligação de proteínas do complemento provenientes das células humanas ao C5b67, como o fator de restrição homólogo (HRF) e o inibidor de membrana de lise reativa (MIRL), impedindo sua inserção nas células vizinhas. O componente CD59 impede a polimerização de C9, também impedindo a formação da MAC. Outras Funções do Complemento C3b/C4b É liberado constantemente pela C3 convertase, liga-se ao microorganismo como opsonina, emitindo sinais às células fagocíticas, que possuem receptor de C3b. - Receptor do complemento tipo I (CR1): receptor de alta afinidade para C3b presente em células sanguíneas (eritrócitos,neutrófilos, monócitos, eosinófilos e linfócitos T e B e células dendríticas), que funciona como ponte para que a célula fagocítica fagocite o que foi sinalizado pelo C3b (microorganismos, complexos imunes, etc). C3a, C4a e C5a São as chamadas anafilatoxinas, que têm como função a amplificação da resposta inflamatória, com o objetivo principal de recrutar mais células de defesa para o local da infecção. Estes fragmentos são quimiotáticos para outras células inflamatórias, como neutrófilo, macrófagos, etc – aumentam também a expressão de moléculas de adesão para que estas possam rolar pela parede do vaso e chegar ao local. Há também um aumento da permeabilidade vascular para possibilitar um extravasamento destas células dos vasos sanguíneos para o sítio inflamatório, além de imunoglobulinas e moléculas do complemento. Os componentes terminais do complemento formam um poro na membrana – MAC. CD59 impede a montagem da MAC no estágio entre C8 e C9. 15 Neutralização Viral e Bacteriana As partículas virais podem ser recobertas por componentes do complemento e anticorpos, sendo então neutralizados, devido à ocultação dos receptores virais para as células hospedeiras. O envelope viral é constituído basicamente de membrana da célula hospedeira, estando susceptível a perfuração pela MAC. A maioria dos vírus estão susceptíveis à lise, como os parvovírus, herpesvírus, retrovírus, dentre outros. Além dos vírus, a maioria das bactérias Gram-negativas também estão susceptíveis à lise pela MAC, mas algumas possuem mecanismos de defesa, como LPS longo, elastase que inibe anafilatoxinas (Pseudomonas), dentre outros. As Gram-positivas geralmente não são susceptíveis à MAC, devido a espessura do seu peptideoglicano e presença de cápsula. Solubilização de Complexos Imunes Após sua ação estar completada, os complexos imunes podem se acumular em determinados locais, gerando inflamação e lesões teciduais. Para evitar isso, estes devem ser depurados. - Pequenos complexos antígeno-anticorpo se formam na circulação, a ativação do complemento leva a deposição de várias moléculas de C3b na superfície do complexo, funcionando como opsonina. Estes complexos serão levados aos eritrócitos, que possuem receptor para C3b (CR1), transportando os complexos ao baço e ao fígado, onde os fagócitos os depurarão. Deficiências do Complemento e Doenças Via Clássica Inibidor de C1 (C1INH): Superprodução de C2b, uma pró- cinina (proteínas solúveis da imunidade inata, que são pró-inflamatórias, e em excesso causa uma exacerbação das características da inflamação, como edema, etc), com consequente angioedema hereditário. C1, C2 e/ou C4: Predisposição ao lúpus eritematoso sistêmico (SLE), doença auto-imune com aumento da quantidade de complexos imunes na circulação, estes se depositam causando inflamação (vasculite, artrite, glomerulonefrite, etc). Isso ocorre devido a ausência de opsonização dos complexos imunes para serem transportados para o baço e o fígado, resultante da deficiência de C1, C2 e C4 e consequente deficiência da opsonina C3b. Via das Lectinas MBL: Susceptibilidade a infecções bacterianas em bebês ou imunodeprimidos, simplesmente por não poder iniciar a via das lectinas. Via Alternativa Fator B ou D: Susceptibilidade a infecções bacterianas piogênicas (pus), por insuficiência de opsonização da bactéria, devido à inabilidade de formar a C3 convertase e, consequentemente, a opsonina C3b. C3: Susceptibilidade a infecções bacterianas, devido a ausência de opsonização e inabilidade de formar a MAC. C5, C6, C7, C8 e C9: Susceptibilidade a infecções Gram- negativas, devido a incapacidade de atacar a membrana destas com a MAC. Properdina (ligada ao X): Susceptibilidade a meningite meningocóccica, devido a impossibilidade de estabilizar a C3 convertase, com consequente ausência de C3b e opsonização. Fatores H ou I: Deficiência de C3 e susceptibilidade a infecções, por ativação descontrolada de C3 pela via alternativa, sem regulação, ocasionando depleção de C3 até esgotar os estoques. 16 Aula 4 Imunidade Inata e Inflamação Profª Drª Aparecida. Introdução A imunidade inata é constituída de barreiras, células e fatores especializados, responsáveis por conter as infecções nas primeiras horas. Barreiras Fisiológicas e Anatômicas Pele: constituída de queratinócitos vivos na parte mais interna e mortos na parte mais externa, eles têm como função principal a produção de queratina, mas também são capazes de secretar citocinas. Os queratinócitos mortos são ricos em queratina, que possui um arranjo molecular tridimensional que favorece a impermeabilidade à água, mas se a pele estiver lesionada, os microorganismos são capazes de penetrar. Há também os mastócitos e células dendríticas de Langerhans. Os ácidos graxos presentes na pele ocasiona uma redução do pH, tornando-se inibidor de crescimento de alguns microorganismos. Mucosas: maior área de interação com o meio externo, contendo a microbiota normal, muco, cílios, peristaltismo, fluxo (salivar, lacrimal) e o pH (gástrico, salivar, urinário). Epitélio pseudo-estratificado cilíndrico ciliado: barreira anatômica presente no trato respiratório, da traquéia aos bronquíolos, que apresentam certa movimentação, responsável por eliminar a maioria dos alérgenos, toxinas e outros fatores que os indivíduos entram em contato diariamente. Em temperaturas mais baixas, há uma diminuição desta movimentação dos cílios, favorecendo o aparecimento de infecções respiratórias. Muco do trato gastrointestinal: produzido pelas células caliciformes, que se situam entre os enterócitos, nos vilos intestinais. A presença da microbiota normal estimula a produção de muco, que funciona como proteção, tendo visto que na ausência deste é facilitada a aderência de bactérias patogênicas e toxinas. Algumas patologias e irritações crônicas da mucosa intestinal podem ocasionar a chamada “mucosa careca”, com diminuição dos vilos e, consequentemente, da produção de muco. Fatores Solúveis Lactoferrina: proteína presente em glândulas exócrinas mamárias, lacrimais e salivares, também em grânulos em neutrófilos. Possui uma alta afinidade por ferro (aceptora), acabando por competir com os microorganismos que utilizam ferro no seu metabolismo essencial. Lisozima: enzima capaz de clivar ligações entre N- acetilmurâmico e N-acetilglicosamina da cama de peptideoglicano da parede celular de microorganismos, presente em leite, lágrimas, saliva e grânulos de neutrófilos. Sistema Complemento: composto por mais de 30 proteínas, a maioria na forma inativa (zimógenos ou pró- enzimas). Quando na forma ativada, são representadas com um travessão sobre o nome ou símbolo. Podem ser ativadas por 3 vias (clássica, alternativa e lectinas). Há fatores termolábeis, como C2, fatores B e D, possuindo uma faixa de temperatura ideal para pesquisas e experimentos. São produzidas no fígado, em macrófagos ativados e em células epiteliais do trato gastrointestinal e genito-urinário. Possuem funções como: lise osmótica (C5b, C6, C7, C8 e C9 – MAC), opsonização (C3b e C4b inativados), quimiotaxia (atração dos células inflamatórias ao sítio de inflamação – C3a e C5a), anafilatoxia (C3a e C5a – atuam em mastócitos e basófilos, causando a liberação de histamina,citocinas e mediadores lipídicos, responsáveis 17 pelo aumento da permeabilidade vascular, vasodilatação, contração da musculatura lisa e hipersecreção de fluidos – é uma contra-proteção) e eliminação dos imunocomplexos da circulação (C3b – liga-se covalentemente à IgG do complexo Ag-Ac, impedindo a formação de grandes agregados e favorecendo o transporte pelos eritrócitos para o baço e fígado – imunocomplexos depositando-se em vasos tem- se recrutamento de células inflamatórias, causando lesões endoteliais, como no lúpus). Interação das Células do Hospedeiro com o Microorganismo Ocorre através de receptores na célula do hospedeiro (PRR, receptor relacionado a patógenos) e moléculas na superfície dos microorganismos (PAMPs, padrões moleculares associados a patógenos). Um dos tipos de PRR mais estudados atualmente são os receptores Toll-Like, e foram descritos cerca de 10 tipos em humanos, estes podem estar presente em diversas células como: células dendríticas, linfócitos B e T, neutrófilos, macrófagos e células epiteliais. Foram descritos, inicialmente, receptores Toll em drosófilas e, devido as similaridades filogenéticas, denominaram os resceptores humanos Toll-Like. O LPS (lipopolisacarídeo) presente em membrana externa de bactérias Gram-negativas, interagem com o receptor Toll-Like 4 (ex, em macrófagos). Receptores Toll-Like Estes receptores podem se associar em hetero ou homodímeros para reconhecer determinado componente. Heterodímero TLR1 + TLR2: reconhece lipopeptídeos (PAMP) em parede celular de bactérias (G+, mycobacterium) e o GPI (glicosilfosfatidilinositol) na superfície de parasitos como o tripanossoma. Presente na membrana plasmática de monócitos, células dendríticas, eosinófilos, basófilos e mastócitos. Heterodímero TLR2 + TLR6: reconhece o ácido lipoteicóico na superfície de bactérias Gram-positivas e o zimosan (glicídio) na parede de fungos, como as leveduras. Presente nos mesmos locais que o TLR1 + TLR2. TRL3: reconhece RNA viral de fita dupla, como do vírus do Oeste do Nilo. Presente em endossomas em células NK. Homodímero TLR4 + TLR4: reconhece LPS na membrana exterior de bactérias Gram-negativas, a partir da ligação deste com CD14. Presente na membrana plasmática de macrófagos, células dendríticas, mastócitos e eosinófilos. TLR5: reconhece a flagelina em bactérias móveis flageladas. Presente na membrana plasmática do epitélio intestinal. TLR7: reconhece RNA virais de fita simples, como do HIV. Presente em endossomas em células dendríticas plasmocitóides, células NK, eosinófilos e linfócitos B. TLR8: reconhece RNA virais de fita simples, como no Influenzae. Presente em endossomas de células NK. TLR9: reconhece DNA rico em CpGs (regiões onde há citosina ligada a guanina) não metilados, em algumas bactérias e vírus (herpes vírus). Presente em Endossomas de células dendríticas plasmocitóides, células B, eosinófilos e basófilos. TLR10 (homo e heterodímeros com TLR1 e TLR2): Função desconhecida. Presente em células dendríticas plasmocitóides, células B, eosinófilos e basófilos. Interações TLR – PAMP De acordo com o exposto acima, pode-se inferir que cada tipo de patógeno pode ter mais uma possibilidade de ligação com receptor Toll-Likem dependendo de quais e quantos PAMPs este possua. Uma bactéria Gram-negativa, por exemplo, possui LPS, lipoproteína e flagelina, capazes de se ligar a TLR4-TLR4, TLR2-TLR6 e TLR5, respectivamente. O objetivo principal da ativação destes receptores Toll- Like é a ativação do NFB, que é um fator nuclear de transcrição, responsável pela transcrição de citocinas (p.ex. TNF, interferon). 18 Situações Fisiológicas x Inflamação Os mesmos receptores Toll-Like atuam de maneira diferente em cada situação. No intestino normal, o LPS interage com TLR4 e estimula o macrófago a produzir a citocina IL-10 (anti-inflamatória, assim como o TGF-, modula a inflamação, mantém a homeostase imunológica). No intestino inflamado, a mesma interação LPS – TLR4 resulta na produção de IL-12 e IL-23 (inflamatórias, sinérgicas), mostrando que uma série de fatores desencadeia esta quebra da homeostase. Ex.: Doença de Crohn, inflamação intestinal crônica, com alta concentração de IL-12 e IL-23. Sepse/Choque séptico: Resposta inflamatória à presença do microorganismo disseminado no organismo, devido à produção excessiva de citocinas (ex. TNF, IL-12 e IL-23). Sepse-like: dengue hemorrágica, pois leva a um aumento de permeabilidade vascular exagerado. Interação com TLR de Neutrófilos Esta interação causa aumento da atividade fagocítica, aumento da capacidade de produção de mediadores lipídicos, aumento do metabolismo oxidativo, aumenta a capacidade de produção de quimiocinas (CXCL-8, que atrai neutrófilos; MIP-1, que atrai monócitos e linfócitos NK; MIP-3, que atrai células dendríticas imaturas) e o aumento da produção de citocina IL-1. Interação com TLR de Macrófagos Esta interação causa aumento da atividade fagocítica, aumento da capacidade de produção de mediadores lipídicos, aumento da produção de citocinas (IL-1, IL-6, IL-12, IL-10, TNF-) e MHC classe II (ausente em neutrófilos). Receptores que Levam à Fagocitose Receptores que ao interagirem com determinadas moléculas, induzem a fagocitose (opsonofagocitose). Receptores tipo scavenger (limpeza), interagem com moléculas carregadas negativamente, como ácidos nucléicos, polissacarídeos sulfatados, ácido lipoteicóico sulfatado. Receptores de manose. Receptores de Complemento (C3b e C3bi). Receptores de Imunoglobulinas G e A (IgG e IgA). Opsoninas: moléculas que revestem o microorganismo e facilita a fagocitose. Ex.: C3b, C3bi, C4b, proteína C reativa, MBL, IgG e IgA. Na ausência de opsonização, são utilizados os receptores scavenger e de manose; quando há opsonização são utilizados os receptores para opsoninas. O macrófago não possui receptor para IgM, portanto não é viável opsonizar um microorganismo com esta Ig se o objetivo é que esta seja fagocitada por um macrófago. O papel da IgM é ativar o complemento, que gera C3b, uma real opsonina. Quanto mais opsoninas atuarem ao mesmo tempo, mais fácil será a fagocitose do microorganismo. 19 Receptores: CR1 – C3b e C4b; CR2 e CR3 – C3bi; FcR IgG – IgG. Crianças que sofrem com infecção de repetição por bactérias encapsuladas possuem deficiência de IgG – há IgM e complemento funcionais, mas está faltando a opsonofagocitose. Fagocitose Inicia-se com o englobamento de partículas, formando o fagossoma. Este se une ao lisossoma, formando o fagolisossoma. No interior do fagolisossomo ocorre digestão por mecanismos dependentes e independentes de O2. Após este processo digestivo, há a liberação dos produtos da digestão. Os macrófagos também são capazes de produzir citocinas, quimiocinas e mediadores lipídicos. Mecanimos Dependentes de O2 Cascata oxidativa: no interior dos fagolisossomas se forma o complexo NADPH oxidase (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato oxidase), que converte o oxigênio em ânion superóxido (2 O2- - íons reativos). Este é espontaneamente convertido em H2O2 (tóxicos). A enzima mieloperoxidase catalisa a reação de transformação de H2O2 em ácido hipocloroso, que reage espontaneamente com as aminas do microorganismo, gerando as cloraminas. NADPH é um complexo de cerca de 100 subunidades. Defeitos genéticos podem ocasionar a máformação de uma dessas subunidades, impedindo a cascata oxidativa. Além da NADPH oxidase, há também a óxido nítrico sintetase, cuja expressão pode ser induzida por TNF em macrófagos, que vai utilizar o ânion superóxido e a arginina, transformando-o em óxido nítrico, que reage com o O2 do microorganismo, gerando o peroxidonitrito (OONO), que é altamente tóxico. Mecanismos Independentes de O2 Presença de lisozima, lactoferrina, defensinas (peptídeos de 29 a 35aa – lise osmótica), enzimas hidrolíticas, mediadores lipídicos e/ou citocinas nos grânulos ou fagolisossomos. Mediadores lipídicos: a partir dos fosfolipídios de membrana celular, clivado pela fosfolipase A2, é gerado o ácido araquidônico, que pode seguir duas vias – ciclooxigenase e lipooxigenase – gerando, respectivamente, prostaglandinas e leucotrienos. Leucotrienos LTC4, LTD4 e LTE4 são chamadas substâncias lentas da anafilaxia – ao contrário da histamina, que tem ação rápida, estes têm ação lenta mas prolongam os efeitos (aumento de contração de musculatura lisa, de permeabilidade vascular e vasodilatação), por isso estão presentes também na inflamação (facilita a chegada das células ao foco inflamatório). A prostaglandina PGD2 e o leucotrieno LTB4 são substâncias quimiotáticas para neutrófilos, contribuindo para a resposta inflamatória. Mecanismos Independentes de O2 - Citocinas: Interferon tipo I ( de macrófagos e de fibroblastos): produzidos pela maioria das células humanas infectadas por vírus, com a finalidade de interferir na replicação viral na célula infectada (autócrina) e nas células vizinhas ainda não infectadas (parácrina). Podem ativar os linfócitos NK, induzir a produção de MHC classe I nas células infectadas (apresenta antígenos para TCD8 – citotóxico – semelhante a NK) e nas células vizinhas induzir a síntese de RNAses e a síntese de fatores que inibem a síntese de proteínas virais. As células dendríticas plasmocitóides 20 produzem mil vezes mais IFN tipo I que as demais células, contribuindo muito na imunidade inata. Interferon tipo II (): produzidos por células NK, com principal função de ativar macrófagos. Mecanismos de Colaboração na Imunidade Inata: um microorganismo Gram-negativo através do LPS interage com uma molécula de CD14 e com TLR4, induz a ativação do fator NFB, o macrófago passa a produzir citocinas como TNF e IL-12. IL-12 ativa NK (IFN tipo I também ativa NK), este produz IFN , que ativa macrófago. Além disso, TNF é quimiotático para neutrófilos, é produzido por macrófagos e células dendríticas. IL-1, TNF e IL-6: são citocinas pró-inflamatórias produzidas por macrófagos. São pirógenos endógenos da febre, induzem a produção de proteínas de fase aguda (p.ex.: fatores do complemento), podem promover a quimiotaxia de neutrófilos, podem induzir o aumento de permeabilidade vascular e induzem o aumento das moléculas de adesão nas células endoteliais (TNF, IL-1). Proteínas de Fase Aguda São produzidas no fígado, induzido por IL-1, TNF e IL-6, em resposta inflamatória. Uma delas é a Lectina Ligadora de Manose (MBL), que ativa o complemento através da via das lectinas. A proteína C reativa, o fibrinogênio, os fatores do complemento, a haptoglobina e a ceruloplasmina são outros exemplos de proteínas de fase aguda. Lectina ligadora de Manose: a MBL não constitui enzima, mas encontra-se ligada a duas serina proteinases associadas a MBL (MASP-1 e MASP-2), que possuem função enzimática. A MBL é bastante semelhante ao fragmento C1q, liga-se a resíduos de manose e fucose em bactérias, vírus e parasitas. Ao ligar-se, há uma alteração conformacional expondo os sítios ativos para MASP-1 e MASP-2 e estas clivam C4 e C2. Com essa clivagem, pode iniciar-se também a via alternativa, se houver fator B no meio, para ligar-se ao C3b. Pode também atuar como opsonina, pois os macrófagos possuem receptores para C1q e, por similaridade, utilizam o mesmo receptor. Proteína C Reativa: possui conformação pentamérica e liga-se a resíduos de fosfocolina em bactérias, fungos e vírus. Seus níveis séricos podem se elevar até cem vezes em infecções bacterianas, necrose tecidual ou após cirurgias – indicando infecção, precedendo em até 12 horas os outros marcadores, como leucocitose, aumento de VHS e febre. Também pode estar presente em infecções virais, pois os fatores que induzem a síntese de proteínas de fase aguda são IL-1, IL-6 e TNF, produzidos pelos macrófagos. Atua como opsonina por ligar-se a receptores para C1q em fagócitos – ativando outra via semelhante à via clássica independentemente de anticorpos, através da ligação do C1q à PCR ligada a fosfocolina na superfície do patógeno. Linfócitos NK Componente da imunidade inata que auxilia na adaptativa, de origem linfóide, porém com receptores diferentes aos linfócitos T e B. Sua produção pode ser induzida pela presença de citocina IL-15, secretada por macrófagos, com ativação prévia por IL-12 e IFN tipo I. 21 São também denominados “matadores ativados por linfocinas” (LAK), não são células fagocíticas, são células granulares (perforinas e granzimas – citotoxicidade), produzem IFN e representam 5-10% dos linfócitos do sangue periférico. Possuem atividade contra células infectadas por vírus ou bactérias intracelulares e células tumorais, causando sua apoptose (morte programada). As perforinas possuem estrutura semelhante a C9 do complemento, formam um poro na membrana do microorganismo ocasionando lise osmótica. As granzimas penetram na célula alvo por vesículas ou pelos poros das perforinas (dependente de perforina) e ativam a Caspase-8 e esta, a Caspase-3. A Caspase-3 promove a clivagem do in ibidor da DNAse (degradação do DNA) e a degradação de proteínas estruturais, ambos resultando na formação dos corpos apoptóticos e na eliminação por fagocitose. Ação dos Linfócitos NK: os NK não levam qualquer célula à apoptose, e sim células específicas, contendo certos receptores. Uma célula que preserve seu MHC classe I é impedida de morrer, pois este é reconhecido pelo receptor do NK (inibidor de morte) e envia sinal negativo para o receptor responsável pela ativação (ativador de morte). Na ausência do MHC classe I normal, não há envio de sinal negativo para o receptor ativador, ativando a célula NK. Vírus oncogênicos e células tumorais inibem a expressão de MHC classe I, impedindo sua apresentação para TCD8, sendo este um mecanismo de escape. Linfócitos Semelhantes aos Inatos (LIL) Linfócitos NK T: Os linfócitos NK T são completamente diferente dos NK, por apresentarem um receptor de célula T (TCR), apesar de não receonhecer grande diversidade antigênica como os linfócitos T propriamente ditos, tem maior especificidade por lipídios. Estes linfócitos podem produzir IFN e IL-4, citocinas com ações opostas, que se regulam. São citotóxicos, não possuem memória e ainda podem ter moléculas de CD8 e CD4, que são próprias de TCD4 e TCD8. Em vez de antígenos/peptídeos serem apresentados ao seu TCR por MHC, são apresentados por receptor CD1 (molécula não-MHC clássica). Linfócitos T Intra-epiteliais: localizados entre os enterócitos (1:7, função importante, desconhecida), também são parte da imunidade inata e podem ou não apredentar moléculas CD4 ou CD8. Estes linfócitos reconhecem fosfolipídeos microbianos ligados a moléculas de CD1d em células epiteliais, o mesmo acontececom o NK T. Podem produzir IFN e TNF. O receptor TCR é formado por duas subunidades – e – mas alguns podem ser constituídos de subunidades , que é o caso da maioria destas células. Estes receptores , possuem uma menor diversidade de reconhecimento de antígenos, por isso é mais provável que esteja ligado à imunidade inata. Linfócitos B-1: diferentemente dos linfócitos B-2 (B convencionais), estes fazem parte da imunidade inata. Como todo linfócito B, depois de ativado este transforma-se em plasmócitos produtores e secretores de Ig. Seus receptores são constituídos da Ig produzida, na forma monomérica. Reconhece principalmente polissacarídeos presente na cápsula bacteriana (grandes cadeias repetitivas de oligossacarídeos) e, com a presença do IL-5, é induzido a se diferenciar e passa a produzir uma molécula de IgM contra o polissacarídeo (ativar complemento – via clássica). Estão presentes na cavidade pleural e peritoneal, não induzem memória e são auto-renováveis. 22 Possuem uma molécula de caracterização (cluster of differentiation) chamada CD5+. Inflamação Dando endotelial vasodilatação aumento da permeabilidade vascular entrada de fluido para o sítio inflamatório influxo de células fagocitárias para o sítio inflamatório digestão dos microorganismos por fagocitose. Aumento de Permeabilidade Vascular Tem, como principais objetivos, favorecer a chegada de componentes plasmáticos, diluir o efeito das toxinas e aumentar a drenagem linfática de antígenos – vasos linfáticos iniciam nos tecidos e seguem para os órgãos linfóides, carreando os antígenos. Quando ocorre um dano endotelial, o fator XII é ativado e com ele três cascatas importantes: a cascata da coagulação, das cininas e depois o sistema fibrinolítico. A bradicinina é importante por induzir o aumento de permeabilidade vascular e vasodilatação, que são os primeiros mecanismos que compõem a resposta inflamatória. Atua também como quimiotático para neutrófilos e induz a entrada de fluido no interstício (edema), além de atuar em receptores para dor. O fator XIIa ativa a cascata da coagulação, que culmina na formação das fibrinas, que juntamente com as plaquetas, formarão o coágulo. A calicreína, um intermediário, ativa o sistema fibrinolítico, culminando com a plasmina, que clivará a fibrina em fibrinopeptídeo, que são quimiotáticos para neutrófilos e induzem o aumento da permeabilidade vascular. A plasmina pode ativar o complemento por clivar C3 em C3a e C3b, assim como a calicreína pode clivar C5 em C5a e C5b. Células da Inflamação A diapedese das células inflamatórias ocorre nas vênulas pós-capilares, onde as células endoteliais se contraem, permitindo sua passagem, mediada por moléculas no endotélio e nas células. Mastócitos: umas das primeiras células a aparecer, devido a ativação do complemento e a liberação de anafilatoxinas, que levam à liberação de histamina (mediador pré-formado) e podem culminar na geração dos mediadores lipídicos. Além das anafilatoxinas, IgE, trauma mecânico, frio, calor e neuropeptídeos podem estimular o mastócito a liberar histamina. Estão presentes em mucosas nasal, tratos genito-urinário e gastrointestinal, pele e suas camadas, alvéolos pulmonares e próximos a pequenos vasos. A histamina também pode estar presente em grânulos de basófilos e plaquetas. A serotonina é sinérgica com a histamina, mas em humanos não é produzida nos mastócitos, apenas em plaquetas, na mucosa intestinal e no SNC. Neutrófilos: são as primeiras células a chegar no sítio inflamatório – permanecem por cerca de 5 dias na medula óssea e são liberados para a circulação, sendo encontrados em tecidos apenas em resposta inflamatória. Possuem vida bastante curta, em cerca de 12h já entram em apoptose, compondo o pus juntamente com microorganismos mortos. São atraídos ao sítio inflamatório por quimiocinas (CXCL-8/IL-8, TNF, C3a e C5a); apresentam receptores para porção Fc de IgG e IgA, C3b, C3bi, C3a, C5a, C1q; apresentam grânulos ricos em proteases, fosfolipases, elastases, colagenases, lisozima, lactoferrina, defesinas e produzem espécies reativas de oxigênio (mecanismo dependente de O2) e mediadores lipídicos. Monócitos/Macrófagos: circulam na corrente sanguínea como monócitos e se diferenciam em diferentes tipos de macrófagos ao chegar nos diferentes tecidos. Demoram cerca de 5h para chegar no sítio inflamatório, onde terminam sua diferenciação e possuem vida média em torno de dois meses. Apresentam MHC classe I e classe II, que apresenta antígenos para linfócitos TCD8 e TCD4, respectivamente – apenas as células dendríticas, macrófagos e linfócitos B possuem MHC classe II, são células apresentadoras de antígenos “profissionais”, algumas outras células podem passar a expressar MHC classe II, sendo chamadas de apresentadoras “não- profissionais”. Apresentam lisozima, hidrolases, lipases, 23 fosfatases, elastases e colagenases em seus lisossomas; podem produzir IFN tipo I, TGF-b, citocinas (IL-1, IL-6, IL- 8, IL-10 e IL-12), componentes do complemento, fatores coadjuvantes do complemento (ativação e regulação), alguns fatores de coagulação e espécies reativas de O2. Células Endoteliais: as moléculas quimiotáticas para neutrófilos (IL-1, TNF, C3a e C5a, PGD2, LTB4 e fibrinopeptídeo) também induzem à expressão de moléculas de adesão intercelular (ICAM), moléculas de Selectina P e E e CXCL-8/IL-8. Influxo de Neutrófilos para o Sítio Inflamatório Ocorre em quatro etapas: rolamento, ativação, adesão e a migração transendotelial. Em condições fisiológicas, estas células migram dentro dos vasos, à medida que recebem estímulo inflamatório diminuem sua velocidade e iniciam sua lateralização, na adesão ela para de migrar – se algum mecanismo falhar, a célula se solta e continua a circular nos vasos. Rolamento e Ativação: ocorre uma lesão leve, o neutrófilo continua a migrar, mas com velocidade reduzida. O endotélio ativado expressando a selectina E, liga-se levemente a resíduos de ácido siálico (sialil de Lewis) presente em mucinas (proteínas bastante glicosiladas). Adesão: o endotélio ativado pode produzir CXCL-8, uma quimiocina atraente de neutrófilos, cuja ação neste caso é ligar-se ao seu receptor na célula e induz um sinal que provoca uma alteração conformacional em uma molécula de integrina (CD11/CD18), que se posiciona de uma maneira a permitir que ele se ligue com afinidade maior a esta molécula de adesão, então a célula pára de migrar. Em indivíduos com defeito no gene que sintetiza a CD18, impossibilitando a adesão dos neutrófilos, o que causa neutrofilia sistêmica com ausência de neutrófilos no sítio inflamatório. Migração Transepitelial: consiste na contração da célula endotelial e a saída da célula através de um gradiente de quimiocinas criado no local. Mediadores Químicos da Inflamação Nas primeiras horas tem-se principalmente a histamina e a serotonina, o complemento está presente todo o tempo; a seguir as cininas e prostaglandinas, respectivamente. Pode-se concluir que os mastócitos são as células mais importantes neste primeiro momento. Os principais mediadores são: proteínas do complemento, histamina, fatores de coagulação, fatores do sistema fibrinolítico, quimiocinas, citocinas, mediadores lipídicos (prostaglandinas, leucotrienos, fator ativador de plaquetas) e proteínas de fase aguda (PCR, MBL). Interação entre Imunidade Inata e Adaptativa As células apresentadorasde antígenos, como os macrófagos e as células dendríticas, constituem um um elo entre os tipos de imunidade, devido a presença do MHC classe II, responsável pela apresentação de antígenos ao TCD4. A célula dendrítica parece ser a célula primordial, por ser a célula a interagir realmente com a imunidade inata e adaptativa. Essa célula guarda a capacidade de processamento, fagocitose e também pode apresentar antígenos. Seus pseudópodes são uma vantagem com relação ao macrófago, pois ao capturar um antígeno rapidamente migra para os linfonodos. Além disso, a presença antígenos microbianos estimulam sua maturação e é bastante rica em moléculas de MHC classe II. 24 Aula 5 Apresentação de Antígenos a Linfócitos Profª Drª Aparecida. Definições Determinante antigênico ou Epítopo: Porção do antígeno que interage com receptores de linfócitos T, B ou anticorpos. Imunógeno: Antígeno capaz de induzir resposta imunológica. Nem todo antígeno é imunógeno, pois alguns interagem mas não induzem resposta (p.ex. um fármaco por si só não é imunógeno, mas interage, e por algum mecanismo pode produzir alergia a fármacos). Hapteno: Molécula que não é capaz de induzir resposta imune. Normalmente possui baixo peso molecular e, por si mesma, é incapaz de induzir resposta. Carreador: Molécula com a qual o hapteno pode se associar, tornando-se capaz de induzir uma resposta. Ex.: Penicilina quando entra no organismo, abre o anel - lactâmico e associa-se a albumina, tornando-se pronta para induzir resposta. Reconhecimento Antigênico por T e B O reconhecimento ocorre por receptores de membrana – no linfócito B (B-2, B convencional) é a imunoglobulina que este produz (BCR ou receptor ligante de antígeno), e nos linfócitos T CD4+ e CD8+ há receptores de célula T ou TCR, que são estruturalmente iguais entre as duas populações. Fases Fase de reconhecimento: reconhecer o antígeno através da molécula de MHC classe I ou II. Fase de ativação: passa a se chamar linfoblasto. Fase de expansão clonal Fase de diferenciação: algumas tornam-se efetoras e outras tornam-se células de memória. Funções efetoras: As células TCD8 efetoras possuem grânulos, diferentemente da TCD4, e terão função citotóxica. As TCD4 liberam citocinas que ativarão macrófagos, células B (produzir Igs) e outras, concluindo que o TCD4 não produz resposta por si mesmo, mas por um produto, por isso chamado de T helper. Fase de resposta: Linfócitos TCD8 interagem com antígenos/epítopos ligados a MHC classe I (presente em qualquer célula nucleada), ocasionando a morte da célula – importante para patógenos citosólicos, como bactérias intracelulares, vírus, etc, e para células tumorais. Linfócitos TCD4 interagem com antígenos ligados a MHC classe II (presente em algumas células apresentadoras de antígeno profissionais – APC, como os macrófagos), ativando o mecanismo de destruição de microorganismos intravesiculares – importante para patógenos dentro de vesículas, como os endo/fagolisossomos (p.ex. M. leprae, M. tuberculosis, Leishmania sp.). Linfócitos B possuem função de produzir imunoglobulinas, quando diferenciados a plasmócitos, com o objetivo de eliminar patógenos extracelulares (algumas bactérias, vírus em período extracelular – anticorpo reconhece epítopos importantes para o vírus, impedindo que este se ligue ao receptor da célula a ser infectada) e toxinas. Principais Conceitos Células apresentadoras de antígenos profissionais: células que originalmente apresentam MHC classe II (macrófagos, células B e células dendríticas), há também células que podem tornar a apresentar MHC classe II em situações muito específicas (inflamação crônica), sendo estas apresentadoras de antígenos não profissionais. Pode-se concluir que a função destas células é 25 apresentar antígenos via MHC classe II para o linfócito TCD4. Resposta imune humoral: mediada por imunoglobulinas e colaboradores. Resposta imune celular: mediada por linfócitos TCD8, NK, macrófagos e/ou outros. A célula T helper, quando colabora com imunoglobulinas, está fazendo parte da imunidade humoral, e quando está colaborando com TCD8/NK/macrófagos, está fazendo parte da imunidade celular. Linfócito T reconhece apenas peptídeo (com exceção dos linfócitos NKT e T intra-epiteliais, que podem reconhecer moléculas que contenham fragmentos fosfolipídeos), já o linfócito B reconhece antígenos solúveis, ligados a células/tecidos, ácidos nucléicos, lipopolissacarídeo, polissacarídeo ou proteína. Desenvolvimento dos Linfócitos B O ser humano tem a capacidade de reconhecer cerca de 109 determinantes antigênicos – a especificidade relaciona-se aos receptores, pois este é o ponto de interação. Ao contrário do que se pensava, o linfócito B já é específico antes de encontrar o antígeno, em vez de tornar-se específico no momento do encontro. Fase Independente de Antígeno: Os linfócitos B são produzidos e maturados na medula óssea onde, na região gênica que codifica o receptor, para um número de genes codificadores há um número determinado de sequências de aminoácidos, que serão responsáveis por gerar a diversidade e especificidade antigênica – isso chama-se “rearranjo gênico nos receptores”, que ocorre em regiões/domínios varáveis, nos quais a troca de um único aminoácido já é capaz de gerar uma proteína com conformação tridimensional diferente, de forma aleatória. Esta especificidade é gerada nos órgãos linfóides primários, no momento da maturação destas células. As regiões que não sofrem esse rearranjo são chamadas “zonas conservadas”, que se localizam na base do receptor (não há interação). A todo esse processo, chama-se “seleção clonal de Burnet”. Fase Dependente de Antígeno: Os linfócitos já maduros passam a circular pela corrente sanguínea, processo chamado de recirculação. Nesta rota, ele buscará o determinante antigênico para o qual é específico – ao reconhecer, sofre expansão clonal (alta velocidade) e efetua a resposta. Esta fase ocorre nos órgãos linfóides secundários. Recirculação Linfocitária Na maioria dos órgãos linfóides secundários (exceto baço), há a comunicação da via linfática e nas mucosas há apenas vasos linfáticos eferentes. Os linfócitos circulam nas vias linfática e sanguínea, indo e voltando dos linfonodos, baço, mucosas e outros tecidos, e também para locais de reserva. Estas células podem utilizar a circulação linfática, passeando pelos nódulos linfáticos, chegando através do ducto torácico à circulação sanguínea; podem utilizar a circulação sanguínea para chegar ao baço e às mucosas; podem vir das mucosas, passar pelos nódulos linfáticos, passar pelo baço e voltar para as mucosas. Devido a essa recirculação, independente do local onde foi ativado, podem atuar em outros locais mais distantes. Placas de Peyer (GALT) No caso das placas de Peyer, a bactéria (PAMPs) pode interagir com célula dendrítica (TLR), que é ativada e comunica-se com os linfócitos e estes seguem para os gânglios mesentéricos, e em seguida para a lâmina própria, onde se encontram essas placas. Estes linfócitos, com a recirculação, percorrem todo o organismo. 26 Recirculação Linfocitária direcionada às Mucosas Independente de onde os linfócitos tenham sido estimulados, podem ser encontrados em diversos locais, p.ex. um linfócito estimulado pelas placas de Peyer pode aparecer nas glândulas mamárias, por isso diz-se que na
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