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Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● IMUNOLOGIA 1 www.medresumos.com.br IMUNIDADE ADQUIRIDA – RESPOSTA IMUNE HUMORAL A resposta imune é didaticamente dividida em resposta imune inata (resposta mais ampla e abrangente, sendo, portanto, inespecífica) e resposta imune adquirida. Esta, por sua vez, é mediada por anticorpos secretados e sua função fisiológica é a defesa contra microrganismos extracelulares e toxinas microbianas, sendo, portanto, solicitada previamente para agir de maneira mais específica. A resposta imune adquirida é dividida ainda em dois subtipos de resposta: resposta imune adquirida humoral (o conteúdo da resposta – os anticorpos – localizam-se livres no plasma) e celular. Este capítulo trata-se de enfatizar o primeiro subtipo. A resposta imune adquirida (adaptativa), como já foi visto, é mediada pelos linfócitos T e linfócitos B, sendo este responsável pela produção de anticorpos e aquele, após ser apresentado ao antígeno por uma APC, se prolifera e desempenha a sua função (produção de citocinas). As funções efetoras dos anticorpos são as de neutralização e eliminação dos microrganismos infecciosos e das toxinas microbianas. Esta resposta imune adquirida apresenta algumas particularidades que a difere da resposta imune inata: especificidade (devido à presença de receptores específicos dos linfócitos como o TCR e o BCR), diversidade (presença de inúmeros tipos de anticorpos), tolerância (capacidade da resposta imune de não responder contra proteínas do próprio), autolimitação (todas as respostas imunes desaparecem com o decorrer do tempo após cada estimulação antigênica), especialização e memória (presença de células que foram expostas ao peptídeo antigênico, mas não respondem a ele, deixando a fase madura para serem classificadas como células de memória). É importante lembrar também que a resposta imune adquirida é divida em fases: fase de reconhecimento, fase de ativação (proliferação dos linfócitos), fase efetora (diferenciação dos linfócitos B e produção de anticorpos pelos mesmos; auxílio dos linfócitos T com a produção de citocinas) e o fim da resposta (declínio ou homeostase), na qual resta apenas células de memória. Arlindo Ugulino Netto. IMUNOLOGIA 2016 Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● IMUNOLOGIA 2 www.medresumos.com.br Na fase efetora da imunidade adquirida divide-se, como já visto, as repostas imune humoral e celular. A imunidade humoral acontece, portanto, quando o microrganismo apresenta uma natureza de ação extracelular (microrganismos extracelulares), sendo esta resposta mediada pelos linfócitos B. Já a resposta imune celular, a qual apresenta uma participação muito intensa dos linfócitos T com a secreção de citocinas, está relacionada com a defesa do corpo contra microrganismos intracelulares (vírus e bactérias). A função, portanto, da resposta imune humoral é a mesma função desempenhada pelos anticorpos: neutralização dos antígenos (ligação íntima do anticorpo com o antígeno fazendo com que este perca sua constituição espacial elementar, eliminando a sua antiga afinidade por um receptor alvo), opsonização (facilitação da fagocitose), citotoxicidade dependente de anticorpo e ativação do sistema complemento (responsável por realizar a lise de microrganismos, fagocitose de microrganismos opsonizados com fragmentos do complemento e inflamação), sendo este ativado mediante o anticorpo ou não. NEUTRALIZAÇÃO DOS MICRORGANISMOS E DAS TOXINAS MICROBIANAS Os anticorpos contra microrganismo e toxinas microbianas bloqueiam a ligação destes aos receptores celulares, impedindo a ação patogênica dos mesmos. Dessa forma, os anticorpos inibem ou neutralizam a infecciosidade dos microrganismos, bem como os efeitos lesivos potenciais da infecção. Os anticorpos se ligam a estruturas específicas microbianas e interferem com a sua capacidade de interagir com os receptores celulares: desse ponto de vista, as anticorpos agem como obstáculo estérico. Em alguns casos, poucas moléculas do anticorpo podem se ligar a um microrganismo e induzir alterações de conformação nas moléculas de superfície que impedem o microrganismo de interagir com os receptores celulares; essas interações são exemplos de efeitos alóstéricos. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● IMUNOLOGIA 3 www.medresumos.com.br OPSONIZAÇÃO E FAGOCITOSE MEDIADA POR ANTICORPO É por meio da ligação do microrganismo ao anticorpo que os receptores Fc dos fagócitos são capazes de reconhecê-los e destruí-los. Os anticorpos do isotipo IgG revestem (osponizam), por exemplo, os microrganismos e promovem a sua fagocitose pela ligação aos receptores Fc nos fagócitos. Os microrganismos podem também ser opsonizados por um produto da ativação do sistema complemento chamado C3b e são fagocitados pela ligação a um receptor leucocitário para o C3b. Os receptores Fc dos leucócitos promovem a fagocitose das partículas opsonizadas e liberam sinais que estimulam as atividades microbicidas dos leucócitos. Dentre esses receptores Fc, os que são mais importantes para a fagocitose das partículas opsonizadas são os receptores para as cadeias pesadas dos anticorpos IgG, designados receptores Fcγ. O principal receptor Fcγ de fagócito de alta afinidade é chamado FcγRI (CD64). A fagocitose das partículas revestidas de IgG é mediada pela ligação das porções Fc dos anticorpos opsonizantes aos receptores Fcγ nos fagócitos. Já os microrganismos opsonizados com IgE, são facilmente fagocitados pelo FcεRI, presente nos mastócitos, basófilos e eosinófilos, com a função principal de ativação celular (degranulação). Em resumo, temos: FcεRI (reconhece microrganismo opsonizado por IgE): presente nos eosinofilos, mastócitos, basófilos. Tem a função de ativação celular (degranulação). FcγRI (reconhece microrganismo opsonizado por IgG): presente nos neutrófilos e macrófagos. Tem a função de estabelecer a fagocitose e ativação de fagócitos. CITOTOXICIDADE CELULAR DEPENDENTE DE ANTICORPOS – ADCC O receptor Fc das células NK, chamado FcγRIII (CD16), liga-se aos anticorpos IgG ligados às células, e o resultado é a lise das células revestidas do anticorpo. Esse processo é designado citotoxicidade celular dependente de anticorpo (ADCC). O fato da FcγRIII ser um receptor de baixa afinidade que se liga a moléculas de IgG, a ADCC só ocorre quando a célula-alvo está revestida de anticorpo, e a IgG livre do plasma não ativa as células NK, nem compete efetivamente com a IgG ligada à célula pela ligação com o FcγRIII. A incorporação do FcγRIII por células alvo revestidas de anticorpos ativa as células NK para sintetizarem e secretarem citocinas, tais como o IFN-γ, bem como descarregarem o conteúdo dos seus grânulos, que são mediadores da função citotóxica desse tipo de células. Essa função citotóxica destroi as células previamente infectadas (por vírus ou tumorais) por apoptose. Os eosinófilos medeiam um tipo especial de ADCC dirigido contra alguns parasitas helmínticos. Os helmintos são muito grandes para serem engolfados pelos fagócitos, e seu tegumento é relativamente resistente aos produtos microbicidas dos neutrófilos e dos macrófagos, mas eles podem ser mortos por uma proteína básica principal presente nos grânulos dos eosinófilos. A IgE reveste os helmintos, e os eosinófilos podem então se ligar à IgE pelo seu FcεRI. Os eosinófilos são ativados por sinais emitidos pelo FcγRI e liberam o conteúdo de seus grânulos, o que resulta na morte dos helmintos. SISTEMA COMPLEMENTO O sistema complemento é um dos principais efetores da imunidade humoral e é também um importante mecanismo efetor da imunidade inata. Consiste em um grupo de proteínas plasmáticas que quando ativadas atuam como enzimas (proteases) de uma maneira altamente regulada. Estas proteínas interagem entre si e com outras células do sistema imune de modo balanceado. O sistemacomplemento, em resumo, é responsável pelas seguintes funções: opsonização e fagocitose; lise do micro-organismo; participação na inflamação. Várias características da ativação do complemento são essenciais para sua função normal: Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● IMUNOLOGIA 4 www.medresumos.com.br A ativação do complemento envolve a proteólise sequencial de proteínas para gerar enzimas com atividade proteolítica. Os produtos de ativação do complemento inserem-se covalentemente às superfícies celulares dos microrganismos e a outros antígenos. A ativação do complemento é inibida pelas proteínas regulatórias que estão presentes nas células normais do hospedeiro e ausente nos microrganismos. As duas principais vias de ativação do complemento são via clássica (necessita da presença do antígeno e do anticorpo), que é ativada por certos isótipos de anticorpos ligados a antígenos, e a via alternativa (necessita apenas da presença do antígeno), que é ativada nas superfícies das células dos microrganismos na ausência de anticorpo. Outra via menos conhecida é a via da lectina, ativada quando a lectina presente no plasma se liga à manose da membrana do microrganismo. As vias alternativas (e a da lectina) são mecanismos efetores da imunidade inata, enquanto que a via clássica é um mecanismo da imunidade humoral. O evento central na ativação do complemento é a proteólise da proteína C3 para gerar produtos biologicamente ativos e a subsequente inserção covalente de um produto da C3, chamado C3b, às superfícies das células microbianas ou de um anticorpo ligado a um antígeno. Os passos iniciais da ativação, que diferem entre as vias, geram uma enzima chamada C3 convertase, que cliva a C3 e dá origem a dois produtos proteolíticos, C3a (a=fragmento menor) e C3b (b=fragmento maior). A reunião das proteínas do complemento na C3b resulta na formação de outra enzima chamada C5 convertase, que cliva C5 e inicia os passos tardios da ativação do complemento. As vias clássica e alternativa diferem no modo pelo qual a C3b é produzida, isto é, nos primeiros passos, porém compartilham os mesmo passos tardios. Os componentes terminais do sistema complemento, cuja ativação é dependente da C3b, geram um complexo proteico lipossolúvel macromolecular, designado complexo de ataque à membrana (MAC), que causa lise osmótica das células. Os peptídeos produzidos pela proteólise de C3 (e de outras proteínas do complemento) estimulam a inflamação. VIA ALTERNATIVA A via alternativa de ativação do complemento resulta na proteólise de C3 e na inserção estável do seu produto de degradação C3b às superfícies microbianas, sem um papel para o anticorpo. Normalmente, a C3 no plasma esta inativa quando apresenta um grupo tioéster oculto em sua estrutura. Na presença do microrganismo, o C3 é clivado em dois fragmentos: C3a (com menor peso molecular) e C3b (com um maior peso molecular), de modo que este apresentará a exposição do grupo tioéster, o qual é instável. O C3b, portanto, torna-se ativo quando esse grupo tioéster se liga à hidroxilas ou grupos amino expostas na membrana de microrganismos (pois essas moléculas não estão disponíveis nas membranas das células do hospedeiro) para formar pontes de amido ou de éster. Caso essas pontes não se formarem, o C3b persiste na fase fluida, seu tioéster é rapidamente hidrolisado, tornando-se inativo e detém a ativação do complemento. O C3a parte para o fluido plasmático para participar do processo inflamatório, funcionando como a primeira anáfilo-toxina. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● IMUNOLOGIA 5 www.medresumos.com.br O C3b ligado une-se a uma proteína plasmática chamada Fator B e, depois que está ligado, o fator B é clivado por uma protease de serina do plasma, o fator D, para gerar um fragmento, o Bb, que permanece inserido ao C3b (e libera um pequeno fragmento chamado Ba). O complexo formado C3bBb é a convertase C3 da via alternativa, responsável por clivar mais moléculas C3, desse modo determinando uma ampliação da sequência. Assim, a convertase C3 da via alternativa aumenta a ativação do complemento quando iniciada pela via alternativa ou pela via clássica. Ocorre ativação estável da via alternativa apenas nas superfícies celulares microbianas e não nas do hospedeiro. Algumas das moléculas C3b geradas pela convertase C3 da via alternativa ligam-se à própria convertase. Isto resulta na formação de um complexo C3bBb3b, que atua como a convertase C5 da via alternativa, que cliva a C5 e iniciar os passos tardios do complemento. VIA CLÁSSICA A via clássica é iniciada pela ligação da proteína C1 do complemento aos domínios constantes CH2 das moléculas IgG ou dos domínios CH3 das moléculas IgM que fixaram antígenos. C1 é um grande complexo proteico multimérico, que consiste de seis subunidades idênticas arranjadas formando um núcleo central com braços radiais projetados simetricamente, sendo composto das subunidades C1q, C1r e C1s: C1q liga-se ao anticorpo, e C1r e C1s são as proteases. Esse hexâmero executa a função de reconhecimento da molécula e liga-se especificamente com as regiões Fc das cadeias pesadas μ e com algumas da γ. Cada região Fc da imunoglobulina tem um único sítio de ligação de C1q, e cada molécula C1q deve ligar-se a duas cadeias pesadas adjacentes de Ig para ativar a C1r e C1s, ativando, assim, a parte funcional da molécula. C1r e C1s são esterases da serina que funcionam como um tetrâmero contendo duas moléculas de cada. A ligação de duas ou mais cabeças globulosas da C1q às regiões Fc da IgG ou da IgM induz ativação enzimática da C1r associada, que cliva e ativa a C1s. Esta ativada cliva a próxima proteína da cascata, a C4, para formar C4b e C4a (este é liberado e tem atividades biológicas que serão descritas mais adiante). A C4 é homóloga de C3, e C4b também tem uma ponte tioéster interna, assim como na C3b, que forma ligações covalentes com amidas ou ésteres com o complexo antígeno-anticorpo ou com a superfície adjacente de uma célula à qual está ligado o anticorpo. Essa ligação de C4b assegura que a via clássica de ativação processa-se em uma superfície celular ou em um complexo imune. A próxima proteína do complemento, C2, forma então um complexo com C4b ligada à superfície celular e é clivada por uma molécula C1s da vizinhança, para gerar um fragmento C2b solúvel de importância desconhecida, e um fragmento maior, C2a, que permanece fisicamente associado à C4b na superfície da célula (note que, por motivos históricos, na C2, o fragmento menor é chamado de C2b e o maior de C2a – uma exceção a regra). O complexo resultante C4b2a é a convertase C3 da via clássica e tem a capacidade de se ligar e de clivar proteoliticamente a C3. A clivagem de C3 resulta na remoção de um pequeno fragmento C3a, que sai de C3b; a C3b é então hidrolisada ou forma pontes covalentes com as superfícies celulares ou com o anticorpo na qual foi iniciada a ação do complemento. Uma vez depositada a C3b, poderá ligar-se ao Fator B e gerar mais convertase C3 pela via alternativa. O efeito final desses múltiplos passos enzimáticos e de amplificação é que uma única molécula de convertase C3 poderá induzir a deposição de centenas ou milhares de moléculas de C3b na superfície celular onde o complemento é ativado. Os passos-chaves iniciais da via alternativa e da clássica são análogos: C3 da via alternativa é homóloga à C4 da via clássica, e o fator B é homólogo a C2. Algumas das moléculas C3b geradas pela convertase C3 da via clássica ligam-se à convertase (como na via alternativa) e formam um complexo C4b2a3b. Esse complexo funciona como a convertase C5 da via clássica, que cliva C5 e inicia os passos tardios da ativação do complemento. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● IMUNOLOGIA 6 www.medresumos.com.br OBS 1 : A via da lectina de ativação do complemento é desencadeada na ausênciade anticorpo pela ligação dos polissacarídeos microbianos às lectinas circulantes, tais como a MBL plasmática. A MBL liga-se aos resíduos de manose dos polissacarídeos e, como é estruturalmente semelhante ao C1q, desencadeia o sistema complemento pela ativação do complexo enzimático C1r-C1s (tal como o C1q) ou pela associação com a serina esterase associada à proteína de ligação de manose, que cliva C4. Fora o fato de ser ativada na ausência de anticorpo, o restante dessa via é o mesmo que o da via clássica. PASSOS TARDIOS DA ATIVAÇÃO DO COMPLEMENTO As convertases C5 geradas pela via alternativa ou pela clássica iniciam a ativação dos componentes tardios do sistema complemento, que culmina na formação da MAC citorcida. As convertases C5 clivam a C5 em um pequeno fragmento C5a (exerce potentes efeitos biológicos em várias células), que é liberado, e um fragmento C5b de duas cadeias que permanece ligado à superfície celular. O C5b, gradativamente, atrai outras proteínas do complemento: C6, C7, C8 e C9, de modo que C5b se une a C6 (formando o complexo inicial C5b,6), para se ligar, em seguida, a C7 e a C8, em que estas duas últimas se inserem na bicamada lipídica da membrana. Forma-se o complexo C5b,6,7,8 (C5b-8) estavelmente inserido na membrana, com capacidade ainda limitada para lisar células. A formação de um MAC (Complexo de Ataque a Membrana) completamente ativa é obtida pela ligação de C9, componente final da cascata do complemento, ao complexo C5b-8. Esta proteína C9 é uma proteína sérica que se polimeriza no local da C5b-8 formando poros nas membranas plasmáticas que permitem a entrada de água (resultando na tumefação osmótica) e íons (causando apoptose) no microrganismo. FUNÇÃO DO SISTEMA COMPLEMENTO Após ativado, o sistema complemento exerce funções complexas como: Opsonização e fagocitose do microrganismo Estimulação das reações inflamatórias: as anáfilotoxinas liberadas nas reações durante a ativação do complemento vão se ligar a células polimorfonucleares participando do processo inflamatório ativando estas células (as quais passam a exercer a degranulação). Citólise mediada pelo complemento: formação do MAC e apoptose direta do microrganismo. REGULAÇÃO DA ATIVAÇÃO DO COMPLEMENTO A ativação da cascata do complemento e a estabilidade dos produtos ativos do complemento são rigidamente reguladas para evitar a ativação do complemento nas células normais do hospedeiro e limitar a duração da ativação do complemento mesmo nas células microbianas e nos complexos antígeno-anticorpo. A regulação do complemento é mediada por diversas proteínas circulantes e de membrana celular pertencentes a uma família chamada “reguladores da atividade do complemento” (RCA) e são codificadas por genes homólogos adjacentes. Paciente com inibição desses inibidores podem desenvolver certas patologias. Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● IMUNOLOGIA 7 www.medresumos.com.br A atividade proteolítica de C1r e C1s é inibida por uma proteína plasmática chamada inibidor C1 (C1 INH). A reunião dos componentes das convertases C3 e C5 é inibida pela ligação das proteínas reguladoras a C3 e C4 depositadas nas superfícies celulares. A C3b (e a C4b) associadas à célula são proteoliticamente degradadas por uma serina protease do plasma chamada Fator I, que é ativa somente na presença de proteínas reguladoras (MCP e CR1, que atuam como co- fatores para a clivagem proteolítica de C3b), produzindo iC3b e C3f. As proteínas DAF (proteína de membrana expressa nas células endoteliais e eritrócitos), MCP, CR1 são inibidores da C4b2a (C3 convertase da via clássica), pois deslocam C2a de C4b. DAF e CR1 inibem a C3bBb (convertase C3 da via alternativa), pois deslocam Bb de C3b. A formação da MAC é inibida por uma proteína de membrana chamada CD59, inibindo a adesão de moléculas C9 na membrana. A proteína S inibe a inserção de C5b-C7 na membrana, influenciando diretamente na inserção futura do complexo C9. Deficiência de C1INH gera edema angioneurótico hereditário, que consiste no acúmulo intermitente de edema fluido na pele e nas mucosas, causando dor abdominal, vômitos, diarreia e obstrução das vias áreas, potencialmente ameaçadora para vida. Deficiência na enzima que liga tais inibidores (DAF, MCP e CR1) causa Hemoglobinúria Paroxística Noturna, caracterizada por crises recidivantes de hemólise intravascular, atribuível, pelo menos parcialmente, a uma ativação desregulada do complemento na superfície dos eritrócitos. A hemólise intravascular recorrente, por sua vez, induz anemia hemolítica e trombose venosa. OBS 2 : Com base nesses estudos, é admitida uma hierarquia de importância para a inibição da ativação do complemento como sendo CD59 > DAF > MCP, e essa hierarquia pode refletir a relativa abundância dessas proteínas nas superfícies celulares.
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