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IMUNOLOGIA Curso de Ciências Biológicas FE/UNESP-Campus de Ilha Solteira Departamento de Biologia e Zootecnia Profa. Wilma A. Starke Buzetti starke@bio.feis.unesp.b Assuntos Abordados • 1. Introdução • 2. Conceitos em imunologia • 3. Imunidade inata e adquirida • 4. Células imunes • 5. Antígenos INTRODUÇÃO AMBIENTE Altamente contaminado!!! AGENTES INFECCIOSOS: VÍRUS, BACTÉRIAS, FUNGOS E PARASITAS UNICELULARES E MULTICELULARES PODEM CAUSAR DOENÇAS E MATAR O HOSPEDEIRO -Poucos indivíduos morrem!!! - GRANDE MAIORIA DOS AGENTES INFECCIOSOS APRESENTA CURTO PERÍODO DE VIDA E CAUSA POUCA LESÃO SISTEMA DE DEFESA IMUNOLÓGICO (altamente eficiente) Conceito do Sistema Imunológico Sistema Imunológico ou Imune Sistema complexo composto por órgãos, tecidos, células e moléculas TRABALHANDO EM CONJUNTO Caracteriza-se pela mobilidade de seus elementos IMUNIDADE ou DEFESA AO INDIVÍDUO contra agentes estranhos e nocivos proporcionar Capacidade do sistema imunológico de reconhecer substâncias que considera “estranhas” e nocivas e armar ou efetuar uma resposta. Reconhecimento da molécula Ativação do mecanismo Síntese e secreção de moléculas efetoras Neutralização Metabolização Eliminação “Resposta imune protetora do organismo” Conceito de Imunidade Defende contra agressões físicas, moléculas/corpos estranhos e infecções, Defende contra alguns tumores Barreira para transplantes Causa imunopatologias: auto-imunidades e alergias O QUE O SISTEMA IMUNE FAZ? Desfavorável Favorável Imunopatologia Conceito de Imunopatologia É o estudo das alterações não apropriadas da imunidade Alergias Auto-imunidades Imunodeficiências Tolerância Três importantes fases: 1) Reconhecimento do invasor (inimigo – antígeno). 2) Arma uma resposta imune efetora: seleciona estratégias de combate. 3) Consolida a resposta imune. Defesa do organismo Sistema Imune Falhas do sistema imune Imunidade Dois tipos de Imunidade INATA ADQUIRIDA OU ADAPTATIVA Nasce com o indivíduo Adquire após o nascimento IMUNIDADE INATA • NÃO É ESPECÍFICA • - Células envolvidas: monócitos, macrófagos, neutrófilos, mastócitos, basófilos, células dendríticas, natural killer, • - Primeira linha de defesa contra a infecção ou moléculas estranhas, • - Sem memória, • - Não se altera após repetidas exposições com o patógeno, • - Inflamação, • - Ativação do complemento, • - Barreiras naturais. Barreiras naturais e externas • 1) Enzimas lisozomais nas lágrimas e em outras secreções, • 2) Remoção de partículas pela passagem pelas narinas, • 3) Mucos e cílios, • 4) Ácidos estomacal e vaginal, • 5) Trato urinário, • 6) Comensais. Imunidade Inata Barreiras Naturais Pele Barreira física Espessura, regeneração e descamação Barreiras químicas - pH ácido: ácido lático (sudoríparas) - Lisozima - Ácidos graxos insaturados (sebáceas). Barreira biológica microorganismos Imunidade inata Barreiras Naturais Trato Respiratório - Cílios e muco - Células Fagocitárias Imunidade inata Barreiras Naturais Trato Digestório -Saliva -pH baixo -Comensais - Flora bacteriana normal -Peristaltismo intestinal - Muco Imunidade inata Barreiras Naturais Trato Genito-Urinário -pH ácido - Fluxo de urina -Flora bacteriana FEMININO MASCULINO Imunidade inata Barreiras Naturais Conjuntiva dos Olhos Lisozima Imunidade inata BARREIRAS NATURAIS Imunidade inata IMUNIDADE ADQUIRIDA OU ADAPTATIVA • - Altamente específica, • - Com memória, • - Desenvolve após o nascimento após o contato com o invasor, • - Células envolvidas: linfócitos T e B Principais mecanismos da imunidade inata e adaptativa Imunidade Inata: sempre presente (pronta para o ataque); muitos microorganismos patogênicos resistem à imunidade inata. Imunidade Adaptativa: estimulada pela exposição ao microorganismo; mais potente. Células do Sistema Imune Células do Sistema Imune Células imunes no sangue (Giemsa) Neutrófilos Eosinófilos Basófilos Linfócitos Monócito Células Polimorfonuleares (PMN) granulocíticas Células Mononucleares } } 50% - 70% 20% - 40% 1% – 3% < 1% 1 %– 6% CÉLULAS DO SISTEMA IMUNE • Linfócitos: células da imunidade adquirida (adaptativa); reconhecem antígenos e desenvolvem-se (diferenciam- se) em células que irão efetuar as funções de defesa. • Células apresentadoras de antígenos (APC): células da imunidade inata que capturam antígenos e os apresentam aos linfócitos. • Células efetoras: leucócitos (glóbulos brancos) e outras células auxiliares que agem ou batalham na luta contra os invasores (antígenos). LINFÓCITOS (20 – 40%) -FUNCÕES -RECONHECIMENTO IMUNE ESPECÍFICO -COORDENADOR E EFETOR DAS RESPOSTAS IMUNE ADQUIRIDAS São células pequenas (7 a 15 µm de diâmetro), arredondadas, com núcleo arredondado e grande, ocupando quase todo o citoplasma. - Encontradas, principalmente, no sangue e órgãos linfóides, como o timo, baço, linfonodos e outros tecidos. Linfócitos • Há diferentes tipos de linfócitos, com diferentes funções: • Linfócito B: Medula óssea • Linfócito T auxiliar 1 ou “helper” (Ta1 ou Th1), T auxiliar 2 (Ta2 ou Th2) e T auxiliar 17 (Th17 ou Ta 17): Timo • Linfócito T citotóxico (CTL ou Tc): Timo • Treg: Linfócito regulatório: Timo • Natural killer”(NK) ou exterminador natural: Não matura no timo LINFÓCITOS CD4+ :Linfócito auxiliar (Th) CD8+: Linfócito citotóxico (CTL) Linfócito Intra-Epitelial (IEL): Citotóxico: CD4 ou CD8 Linfócito B Produção de anticorpos. Linfócito T Th2 Th1 Th17 Treg: Linfócito regulatório (CD4, CD8, CD25, FoxP3). Linfócitos B • LB = Células produtoras de anticorpos (Ac) – Plasmócitos ©Elsevier2005. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 5e www.studentconsult.com •Plasmócitos LB Linfócitos T – LTa ou LTh – linfócito T auxiliar (helper) (CD4+) – CTL ou LTc – linfócito T citotóxico (CD8+) – Treg: Regulatório ©Elsevier2005. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 5e www.studentconsult.com Linfócito CTL/Célula cancerígena Moléculas de Superfície de Células Imunes (Receptores) - São moléculas glicoprotéicas ligadas na superfície externa da membrana plasmática das célula (receptores). • Cada molécula recebe uma designação como CD (designação de grupo ou “cluster designation”). • A cada molécula é dado um número, por exemplo, CD4, CD8, CD16. Além disso, um nome comum da molécula é adicionado, que na maioria das vezes descreve a sua função. Exemplo: FcR (CD89), IL- 6R (CD126) e L-seletin (CD62L). RECEPTORES DE LINFÓCITOS • Linfócitos reconhecem antígenos (Ag) de maneira específica através de receptores. • LT – TCR (T Cell Receptor) • LB – BCR - Ig (Imunoglobulinas) ©Elsevier2005. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 5e www.studentconsult.com BCR (B-Cell Receptor Complex) B C R B C R C D 79 B b C D7 9A a C D7 9A a S S S S S S S S S S S S S S S SS S S S S S Iga/Igb Iga/Igb NH2NH2 NH2 NH2mIgM L chains NH2 NH2 NH2 NH2 H c h a in s H c h a in s B-Cell Receptor B-Cell Receptor Complex C D 79 B b 2009 ProteinLounge.com C IgD ou IgM Moléculas de Superfície de Linfócitos • Moléculas que fazem parte do Complexo Receptor de Antígenosde Linfócitos: • TCR (receptor específico para antígenos do linfócito T). • • CD3 é o nome dado a um complexo de polipeptídeos associado com o TCR que atua como tradutor de sinais. • CD4 encontrado somente sobre o linfócito TLh e é receptor para as moléculas MHC classe II. • CD8 encontrado sobre TLc e é receptor para MHC classe I. TCR TCR = “T Cell Receptor” TCR Interação do antígeno com o receptor TCR do linfócito T • Linfócito T reconhece antígeno somente quando este está associado com a molécula MHC: – MHC (maior complexo de hiscompatibilidade) presente na célula apresentadora de antígeno (APC) ou sobre células parasitadas com vírus, células cancerígenas ou em enxertos. MHC “Major Histocompatibility Complex” (MHC I e MHC II) Molécula de Histocompatibilidade MHC I e MHC II Célula MHC I Membrana da célula APC Apresentação antigênica Linfócitos T citotóxicos e T auxiliares NÃO reconhecem antígenos livres Necessitam de células apresentadoras de antígenos para serem ativados (APC) Com auxílio das moléculas de MHC das APCs Linfócitos T citotóxicos e T auxiliares são “células MHC restritas” Ativação de linfócitos Linfócito T citotóxico Linfócito T auxiliar APC Ag MHC Classe I APC Ag MHC Classe II Ativação de linfócitos T citotóxicos e T auxiliares Fagócitos (antígeno morto) Célula infectada (antígeno vivo) Células Apresentadoras de Ag -APCs • APCs (Antigen Presenting Cells) – Células dendríticas (DCs) – Macrófagos (M) – LB ©Elsevier2005. Abbas & Lichtman: Cellular and Molecular Immunology 5e www.studentconsult.com Interação do antígeno com o receptor TCR do linfócito T • Os linfócitos auxiliares TH (CD4+) proliferam extensivamente após o reconhecimento do antígeno apresentado na superfície de uma célula associada com o complexo MHC-II e produzem citocinas. • Os linfócitos citotóxico TC (CD8+) são ativados pela interação do antígeno com a molécula MHC-I sobre uma célula, geralmente parasitada com um vírus, na presença das citocinas apropriadas. Desta interação ocorre a morte da célula infectada. Resposta Endógena Resposta Exógena MHC I MHC II Comunicação bilateral entre APC (macrófago) e linfócitos CD3 TCR H CD4 Célula T CD4+ Peptídeo TCR Antígeno Lisossomo MHC IIEndossomo APC CÉLULA APRESENTADORA - LINFÓCITO CD4+ CÉLULA APRESENTADORA - LINFÓCITO CD4+ PERFURINA POLIMERIZADA PERFURINA RECEPTOR P/ Fc NK ou OUTRA CÉLULA T CITOTÓXICA NUCLEASES TCR-CD3 CD8 MHC CLASSE I ANTÍGENO ESTRANHO CÉLULA ALVO NK CC9 POLIMERIZADO CÉLULA ALVO E MECANISMOS CITOTÓXICOS CD8 CD3 TCR Peptídeo Célula Tc MHC I FASE EFETORA DA RESPOSTA IMUNE CELULAR Natural killer (NK) EXTERMINADOR NATURAL •NK origina do mesmo ramo dos linfócitos T, mas não sofre uma diferenciação no timo. Não tem receptor específico para antígenos •Imunidade Inata •Ele é encontrado em pequeno número no sangue, mas amplamente distribuído nos órgãos linfóides. Relativamente grandes e com muitos gânulos citoplasmáticos •Citotóxico: Estas células reconhecem e matam certas células tumorais, parasitas e células parasitadas com vírus e bactérias. •Elas liberam interferon- e outras citocinas quando ativadas. •São capazes de destruir células com anticorpos ligados aos seus receptores. •Receptor para antígenos (inespecífico) Linfócito NK/célula infectada Macrófagos ▪ Células derivadas dos monócitos sanguíneos ▪ Células grandes localizadas nos tecidos: - Micróglia: SNC - Células de Kuppfer: fígado - Macrófagos alveolares: pulmão - Células dendríticas: região subcortical dos linfonodos - Macrófagos sinusais do baço: polpa vermelha - Macrófagos das serosas: peritônio, pericárdio e pleura; - Células de Langerhans: pele Macrófagos MACRÓFAGOS MORFOLOGIA: - Macrófagos assumem uma ampla variedade de formas em resposta ao seu ambiente. Em suspensão, as células são arredondadas (cerca de 15 µm), com abundante citoplasma e um núcleo que pode ser arredondado, denteado ou em forma de feijão. Macrófagos - Funções: • - Fagocitose, • - Secretam substâncias inflamatórias como as enzimas hidrolíticas, lisozimas e complemento, • - Ativam linfócitos T e B, • - Expressam MHC-II, funcionando como APC, • - Produzem citocinas e fatores de crescimento de outras células (IL-1, IFN-a, TNF-a, IL-6), ▪ - Atividades microbicidas e citotóxicas, ▪ - Atividades pró e anti-inflamatórias, ▪ - Cicatrização e reparo dos tecidos lesados. Macrófago alveolar Bactéria Macrófago aderindo bactérias E. coli Macrófago peritoneal e E. coli Fagocitose O que acontecerá com a bactéria dentro da célula fagocitária? CÉLULAS GRANULOCÍTICAS • Neutrófilos, eosinófilos, basófilos e mastócitos • OU POLIMORFONUCLEARES NEUTRÓFILOS (50 – 70%) -ATIVIDADE MICROBICIDA E FAGOCITÁRIA - Vivem por apenas 3 dias em média. - Células móveis e as primeiras a chegarem no local da infecção: infecção aguda. Citoplasma granulado que cora com corantes básicos e ácidos. •Grânulos primários e secundários com substâncias bactericidas e enzimas líticas. Neutrófilo NEUTRÓFILOS (50 – 70%) -ATIVIDADE MICROBICIDA E FAGOCITÁRIA - Vivem por apenas 3 dias em média. - Células móveis e as primeiras a chegarem no local da infecção: infecção aguda. Citoplasma granulado que cora com corantes básicos e ácidos. •Grânulos primários e secundários com substâncias bactericidas e enzimas líticas. Neutrófilo Neutrófilo: fagocítica e microbicida Grânulos primários Grânulos secundários Defensinas Mieloperoxidase Hidrolases Lisozima Lactoferrina Colagenase Mata bactérias Gram positivas Destrói parede Bacteriana Gram positiva Queima respiratória Degrada produtos bacterianos Degrada tecido conjuntivo Liga a ferro Tizard, 2000 (Veterinary Immunology) Neutrófilo: explosão respiratória (aumento do consumo de O2 em 100x): geração de produtos bactericidas (peróxido de hidrogênio e íons hipoclorito). Y CD32 ativação NADPH NADP+ H2O2 Superóxido dismutase OCL_ CL _ 2H2O2 Mieloperoxidase bactéria Célula neutrófilo NADPH oxidase NADPH +2O2 2.O2 - 2e- (H+) Tizard, 2000 (Veterinary Immunology) explosão respiratória Eosinófilos Representam de 1 a 6% dos leucócitos circulantes no sangue. Apresentam núcleo bilobado e citoplasma contendo grânulos de tamanhos uniformes corados em avermelhado 12 m de diâmetro Eosinófilos • Funções: •São células fagocitárias. • São móveis e podem migrar do sangue para os espaços teciduais. • Controle de grandes parasitas circulantes como as larvas de helmintos. • Hipersensibilidades. Eosinófilos Grânulos pequenos contém enzimas hidrolíticas, incluindo arilsulfatase, histaminases, peroxidases, fosfolipases B e outras. • Grânulos cristalóides com aspecto de disco. • Contém principalmente proteínas básicas (MBP – proteína básica principal). Larva de Schistosoma atacada por eosinófilos BASÓFILOS (<1%) -SECRETAR MEDIADORES INFLAMATÓRIOS -RESPOSTAS ALÉRGICAS BASÓFILOS - Núcleo bilobado e o citoplasma altamente granulado que cora- se com corantes básicos, como o azul de metileno. - Histamina Mastócitos • Formados na medula óssea, são liberados para a circulação como precursores indiferenciados até deixarem o sangue e entrarem nos tecidos. • Pele, tecido conjuntivo de vários órgãos ,mucosa do trato genito-urinário, digestório e pulmonar. Mastócitos: Tecidos • Apresentam grandes grânulos contendo histaminas e outras substâncias farmacologicamente ativas nos processos inflamatórios. • Mastócitos tem um papel muito importante nas infecções parasitárias e nas hipersensibilidades. Mastócitos Mastócitos Tumor de mastócitos em cães Células Dendríticas • São células que apresentam longos filamentos citoplasmáticos. Estas células expressam altos níveis de MHC-II em suas membranas e funcionam como importantes células APC para TCR. Células Dendríticas Mielóides (não linfoides) • As células não linfóides (mielóides) incluem as de Langerhans da epiderme e as células dendríticas intersticiais que estão em vários órgãos. Células Dendríticas Linfóides • Incluem as dendríticas interdigitais encontradas em regiões ricas em linfócitos T do baço, linfonodos e timo. • As dendríticas foliculares estão organizadas em estruturas foliculares dos linfonodos ricos em linfócitos B. Célula dendrítica: DC Célula dendrítica Migração de Linfócitos Diapedese MIGRAÇÃO DE LEUCÓCITOS ANTÍGENOS Antígenos (“antibody generation”) Características dos Antígenos • Antígenos são moléculas (solúveis ou particuladas) ou células estranhas ao corpo que são capazes de serem reconhecidas pelo sistema imune (antigênicas) e de induzirem uma resposta imune protetora (imunogênicas). • Bom antígeno deve: – a) ser molécula estranha; b) ter alto peso molecular; c) ter complexidade química e d) ter capacidade de ser degradada. Antígenos 1- Proteínas mais complexas e com maior peso molecular (melhores antígenos) 2- Carboidratos mais complexos, principalmente associados com proteínas (glicoproteínas). Antígenos 3- Lipídeo não é um bom antígeno devido a ampla distribuição, simplicidade e instabilidade estrutural e o rápido metabolismo. Mas lipoproteínas ou lipopolisacarídeos podem ser antigênicos. 4- Ácidos nucléicos são pobres antígenos devido a sua relativa simplicidade, flexibilidade e a sua facilidade em serem degradados. Tipos de respostas imunes aos antígenos • Imunogenicidade: É a abilidade de induzir uma resposta imune protetora, seja ela celular ou humoral com memória. Neste contexto o antígeno é chamado de imunógeno. • Antigenicidade: É a abilidade do antígeno de apenas combinar-se especificamente com anticorpos ou com receptores de superfície de linfócito T (TCR) ou B (BCR). Neste caso os antígenos são apenas antigênicos. • Alerogenicidade: É a abilidade do antígeno induzir uma resposta alérgica. • Tolerogenicidade: Quando o antígeno não é reconhecido pelo sistema imune e incapaz de induzir uma resposta imune específica. EPíTOPOS – Pontos moleculares ou determinantes antigênicos do antígeno que se ligam especificamente ao anticorpo ou ao receptor do linfócito. – Cada ponto molecular de ligação do antígeno é chamado de epítopo. • Em uma molécula de antígeno podem haver numerosos epítopos. – Quanto maior e mais complexa é a molécula mais pontos de ligação ela terá e várias respostas imunes poderão ser desencadeadas. – Há usualmente cerca de um epitopo para cada 5 kDa de proteína. HAPTENO – É uma pequena molécula (hapteno) com um só epítopo (monovalente) que por si só não estimula o sistema imune. – Mas quando esta molécula é ligada a uma macromolécula (carregador) ela estará acessível ao sistema imune. • Ex: Peptídeos hormonais, hormônios esteróides podem funcionar como haptenos quando ligados a macromoléculas (albumina do soro) como carregadores podem induzir o sistema imune para produzir anticorpos específicos. ADJUVANTES (VACINAS) Substâncias que, administradas junto com o antígeno, potencializam inespecificamente a resposta imune ao antígeno. ❖ADJUVANTES = “AJUDANTES” ❖ Eles aumentam a resposta imune contra imunógenos, mas não conferem imunogenicidade a haptenos. EXEMPLOS DE VÁRIAS CLASSES DE ADJUVANTES > Emulsões oleosas. Ex: Freund. > Compostos minerais. Ex: Fosfato ou Hidróxido de Alumínio (Alúmen). > Produto bacteriano. Ex: Mycobacterium inativado (BCG), Salmonella atenuada, toxóide da cólera (mucosas). > Saponinas. Ex: Quil A: derivada da casca de árvore Sul-americana (Quillaja saponaria) ) e seus derivados. > ISCOMS (Complexos Imunoestimulantes). > Lipossomas: Partículas feitas de camadas concêntricas de lipídeos separadas por compartimentos aquosos (vesículas). > Micropartículas. Ex. polímeros PLG (polilactide/poliglicoide) > Citocina
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