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CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS PRINCIPAIS AGENTES BIOLÓGICOS BACTÉRIAS Na classificação de cinco reinos, as bactérias pertencem ao reino Monera (do grego moneres, "solitário") que engloba os seres procariontes. As células dos procariontes não possuem organelas membranosas, como cloroplastos, núcleo e mitocôndrias. A despeito da sua relativa simplicidade estrutural, cada célula bacteriana realiza todas as funções vitais como nutrição, obtenção de energia, reprodução, etc. As bactérias constituem um grupo de seres vivos muito antigo. Foram encontrados fósseis de cerca de 3,5 bilhões de anos. Existem evidências de que os organismos procariontes primitivos foram os ancestrais de todas as formas que encontramos hoje na Terra, incluindo os procariontes atuais e os eucariontes, seres que têm células complexas e com organelas membranosas no citoplasma. A investigação sobre a natureza e funcionamento molecular dos ácidos nucléicos das bactérias nos permite dividi-las em dois grandes grupos: as arqueobactérias e as eubactérias. Estas denominações derivam dos elementos gregos arqueo, "antigo", e eu, "verdadeiro". Estudos mostram que há três bilhões de anos houve a formação de duas linhagens de bactérias, a partir de um grupo comum: surgiu uma linhagem que originou as eubactérias e uma outra linhagem que originou as arqueobactérias. MORFOLOGIA BACTERIANA A célula bacteriana é envolvida por até três camadas (dependendo da espécie), que são a cápsula, a parede celular e a membrana celular. No interior do citoplasma encontram-se ribossomos dispersos e o material genético formado por um único e longo cromossomo disperso pelo citoplasma, podendo ainda haver um cromossomo circular secundário denominado plasmídeo. A célula bacteriana possui ainda invaginações da membrana plasmática, os mesossomos, e outras estruturas ligadas à movimentação (flagelo), à aderência (pili ou fímbria) e reprodução sexuada (pili sexual). Cápsula A cápsula bacteriana é um invólucro celular formado por uma rede densa de polissacarídeos ou de ácido hialurônico, que muitas vezes pode parecer estar solto da parede celular, o que não é verdade. Nem todas as bactérias possuem uma cápsula envolvendo a célula. Esta estrutura aparece numa grande diversidade de espécies, e sua função está associada à virulência (poder de infecção) e resistência bacteriana contra fármacos, além de dificultar a fagocitose por parte das células do sistema imunológico do hospedeiro. A presença ou ausência desta cápsula é determinada geneticamente, e a quantidade de material excretado depende de condições ambientais. Parede celular Debaixo das substâncias extracelulares, como a cápsula, e na periferia de uma membrana delicada que está em contato direto com o citoplasma, se encontra a parede celular, uma estrutura rígida que dá forma à célula. A rigidez da parede celular é facilmente demonstrada, quando se submetem as bactérias a condições físicas rigorosas, tais como pressões osmótica quer muito baixas quer elevadas, ou temperaturas inferiores à de congelamento, seguido de descongelamento rápido, apesar disto conservando a sua forma original As paredes celulares podem ser destruídas, no entanto em condições especiais. A espessura da parede celular tem sido calculada como sendo de 10 a 25/um, ou seja, 100 a 250. Parece que a resistência da parede celular é essencial para o desenvolvimento e divisão da bactéria. Alguns constituintes importantes das paredes celulares são os aminoácidos açúcares e lipídios. As proteínas, carboidratos e lipídios formam um polímero complexo que constitui a parede celular. Nas paredes celulares das bactérias, foram encontradas substâncias antes desconhecidas. Pode-se supor que a função da parede celular seja a de uma armação rígida que retenha e proteja os protoplasmáticos das perturbações osmóticas. Membrana plasmática A membrana plasmática (m. citoplasmática) é formada por fosfolipídeos e proteínas, assim como ocorre nas células eucariontes, porém as células bacterianas não sintetizam esteróides. É esta membrana que controla o fluxo das partículas que deverão entrar ou sair da célula, a isto é dado o nome de permeabilidade seletiva, e pode ocorrer de forma passiva por difusão ou de forma ativa, por meio de bombas que agem contra o gradiente de concentração do meio externo. A membrana ainda é responsável por transporte de elétrons e pela fosforilação oxidativa, associados à respiração celular e aquisição de energia, bem como ocorre nas mitocôndrias das células eucarióticas. Este fato é um dos argumentos que levam os cientistas a acreditarem que as mitocôndrias surgiram dentro das células a partir de transformações ocorridas em certas espécies de bactérias. Para permitir o crescimento celular bacteriano, a membrana plasmática está 50% em estado semilíquido. Mesossomos Este termo se refere a invaginações da membrana celular, que tanto podem ser simples dobras como estruturas tubulares ou vesiculares. Diversas funções têm sido atribuídas aos mesossomos, na divisão celular e na respiração. E também é ao mesossomo que se fixa o cromossomo bacteriano para que não fique “nadando” pelo citoplasma da célula. Citoplasma Material celular contido no interior da membrana citoplasmática pode ser dividido da seguinte maneira: região citoplasmática, de aparência granular, a qual é rica em DNA; a parte líquida que contém os elementos nutritivos dissolvidos. O RNA, combinando-se com proteínas, formam partículas ou corpúsculos macromoleculares de uns 200A de diâmetro, que formam uma massa densa e compacta em todo citoplasma. As partículas de RNA-proteína são denominados ribossomos. A fração ribossômica das células bacterianas contém numerosas enzimas, principalmente aqueles envolvidos na síntese das proteínas. Em muitas bactérias se encontram grânulos metacromáticos. Muitas bactérias contêm também gotas de lipídios, que aparecem como glóbulos muito refringentes. Também podem ser encontrados grânulos de polissacarídeos como o amido e glicogênio. Ribossomos Os ribossomos acham-se espalhados no interior da célula e conferem uma aparência granular ao citoplasma. São constituídos por duas subunidades, 30S e 50S, que ao iniciar a síntese protéica reúnem-se formando a partícula ribossômica completa de 70S. Apesar do mecanismo geral da síntese protéica das células procariontes e eucariontes seja o mesmo, existem algumas diferenças em relação a biossíntese e a estrutura dos ribossomos. Grânulos de reserva As células procarióticas não apresentam vacúolos, porém podem acumular substâncias de reserva sob a forma de grânulos constituídos de polímeros insolúveis. São comuns polímeros de glicose (amido e glicogênio), ácido beta-hidroxibutírico e fosfato. Estes grânulos podem ser evidenciados pela microscopia óptica, utilizando colorações específicas. Material genético A bactéria apresenta um cromossomo circular constituído por uma única molécula de DNA, tendo sido também chamado de corpo cromatínico. é possível às vezes, evidenciar mais de um cromossomo numa bactéria em fase de crescimento uma vez que a sua divisão precede a divisão celular. O cromossomo bacteriano contém todas as informações necessárias à sobrevivência da célula e é capaz de auto-replicação. Plasmídeo Existe ainda no citoplasma de muitas bactérias, moléculas menores de DNA, também circulares, cujos genes não codificam características essenciais, porém muitas vezes conferem vantagens seletivas à bactéria que as possui. Estes elementos extracromossômicos, denominados plasmídeos são autônomos, isto é, são capazes de autoduplicação independente da replicação do cromossomo e podem existirem número variável no citoplasma bacteriano. Pili (Fímbria) Muitas bactérias possuem apêndices filamentos diferentes dos flagelos. Estes apêndices, denominados fímbrias, são menores, mais curtos e mais numerosos que os flagelos. As fímbrias só podem ser vistas com o auxílio do microscópio eletrônico. Estas são encontradas tanto em bactérias como também naquelas que não possuem movimento, portanto não tem função motora, e sim servem como órgãos de aderência. Tem-se observado que algumas espécies bacterianas possuem fímbrias com propriedades adesivas para células animais e vegetais, como também para superfície inertes, como o vidro ou a celulose. Esta capacidade de aderência das fímbrias pode ser importante para a ecologia bacteriana em seu meio natural, porque permite a fixação da bactéria ao tecidos de que extraem elementos nutritivos. Pili sexual (Fímbria sexual) Esta organela está presente em algumas espécies de bactérias que têm em seu ciclo de vida a reprodução sexuada. O material genético de uma bactéria de linhagem dita masculina (F+ - fator de fertilização) passa para outra de linhagem F- por meio da pili sexual, num processo dito conjugação bacteriana. A pili sexual é um pouco maior que a convencional, porém com a mesma flexibilidade. Pode ser encontrada em algumas espécies de Escherichia coli. Flagelo O flagelo, um filamento formado por um único tipo de proteína chamada flagelina, apresenta-se ancorado a membrana plasmática e a parede celular por uma estrutura denominada corpo basal, composta por dois anéis (S e M), em bactérias gram-positivas e por quatro (S, M, L e P) nas gram-negativas, de onde saem uma peça intermediária em forma de gancho que se continua com o filamento. As bactérias que apresentam um único flagelo são denominadas monotríquias e bactérias com inúmeros flagelos são denominadas peritríquias. Via de regra, a maioria das espécies de bacilos (p.ex.: Bacillus anthracis) e espirilos (p. ex.: Leptospira sp.) podem ser flagelados, enquanto cocos, em geral, não o são. O flagelo é responsável pela mobilidade da bactéria, mas apesar disso consome menos de 1% da energia produzida pela célula. Isto é possível, pois o movimento flagelar é acionado por uma bomba de prótons, que capta estes prótons do meio externo, fazendo com que eles passem por um motor que gira em sentido aleatório o filamento externo do flagelo. Veja como é feita esta passagem nos esquemas a seguir : Esporos O endosporo é uma célula, formada no interior da célula vegetativa, altamente resistente ao calor, dessecação e outros agentes físicos e químicos, capaz de permanecer em estado latente por longos períodos e de germinar dando início à nova célula vegetativa. A esporulação tem início quando os nutrientes bacterianos se tornam escassos, geralmente pela falta de fontes de carbono e nitrogênio. Na figura a seguir podemos ver as etapas de formação de um endósporo, no interior de uma célula vegetativa de uma bactéria. CLASSIFICAÇÃO DAS BACTÉRIAS Não existe uma classificação universalmente aceita para as bactérias. Estes microrganismos são agrupados filogeneticamente, ou seja, conforme a origem genética (ancestrais) – bactérias com características genéticas iguais são agrupadas no mesmo gênero; os gêneros comuns em uma mesma família e assim por diante. Existe nos Estados Unidos o Manual de Bergey de Bacteriologia Sistemática (Williams & Wikins, 1984) que já está em sua 9ª edição com mudanças radicais em relação à edição original, de 1923. Porém, para efeito prático, as bactérias podem ser classificadas por várias outras características como, por exemplo: características da parede celular, forma, respiração e nutrição. A seguir algumas das formas de classificação das bactérias. Classificação quanto às características da parede celular: As bactérias podem ser associadas conforme à estrutura de sua parede celular quando coradas por determinadas metodologias. Isto se deve ao fato de algumas espécies ter sua parede celular formada por uma única e espessa camada formada principalmente por peptídeoglicanos que se entrelaçam formando uma única e enorme molécula. O outro grupo de espécies possui duas camadas mais delgadas na parede celular, uma formada por lipopolissacarídeos e outra por peptídeoglicanos. De acordo com a característica da parede celular as bactérias podem ser divididas em dois grandes grupos. As Gram + e as Gram - METABOLISMO E NUTRIÇÃO DA CÉLULA BACTERIANA Como todos os seres unicelulares, as bactérias reproduzem-se muito rapidamente, dando origem a um número muito grande de descendentes em apenas algumas horas. A reprodução ocorre por divisão binária (ou cissiparidade), na qual a bactéria divide-se em duas, exatamente iguais à primeira. No entanto, para ocorrer esse processo é necessário que haja uma fonte de energia e a matéria-prima necessária para a formação de proteínas e estruturas que compõe a célula bacteriana. É fundamental para o desenvolvimento da bactéria a existência de carbono, água, nitrogênio, íons e energia. Embora o oxigênio seja primordial para o crescimento de diversas bactérias, para algumas espécies ele pode ser tóxico. As bactérias em relação a atmosfera podem ser classificadas como: • aeróbias: necessitam de oxigênio para viver; • anaeróbias: não necessitam de oxigênio; • anaeróbias facultativas: podem viver em ambientes com ou sem oxigênio; • micro aeróbias: necessitam de oxigênio, não supotando alta concentração do mesmo; • capnofilicas: não suportam oxigênio e necessitam de gás carbônico. Fatores que interferem na multiplicação microbiana Em condições favoráveis, os microrganismos iniciam seu processo de multiplicação e crescimento, passando por diversas fases. Esse processo vai desde a fase de adaptação do microrganismo até a fase de morte ou declínio. A primeira fase, denominada de fase de latência ou Lag, é a fase na qual o microrganismo está adaptando-se ao novo meio. Nesse período não ocorre multiplicação das células microbianas, podendo ocorrer, em alguns casos, a diminuição do número de microrganismos. A duração dessa fase tem influência de diversos fatores, como, por exemplo, pH, oxigênio, temperatura, tipo de microrganismo, tempo de geração e quantidade de inóculo. A segunda fase, denominada de fase logarítmica ou Log, é a fase na qual ocorre a intensa e constante multiplicação dos microrganismos. Essa fase se finaliza por diversos motivos, entre os quais estão a utilização de todos os nutrientes e a produção de metabólitos tóxicos pelo próprio microrganismo. A terceira fase, denominada de fase estacionária, é a fase na qual a produção de células microbianas permanece constante, devido à falta de nutrientes que ocorre na fase logarítmica. Por fim, na quarta fase, denominada de fase da morte, o número de células decresce constantemente, devido às condições adversas do meio. FUNGOS IMPORTÂNCIA E CARACTERÍSTICA GERAIS DOS FUNGOS Os fungos normalmente são conhecidos por serem causadores de um número bastante significativo de doenças tanto em pacientes imunocompetentes quanto em pacientes imunocomprometidos, o que muitos esquecem, no entanto é que os fungos também são organismos extremamente importantes para o meio ambiente e para a indústria de uma maneira geral. Sobre as características patogênicas dos fungos trataremos mais adiante, no momento tratemos de suas características gerais e do seu papel benéfico para a população. Os fungos são organismos eucariontes, portanto apresentam uma organização típica destes organismos, compreendida essencialmente pela sua organização celular, presença de núcleo e de membrananuclear envolvendo-o. Fungos foram durante muito tempo classificados como sendo integrantes do reino Plantae, no entanto hoje estão classificados separadamente no chamado Reino Fungi. Os fatores que fizeram com que os fungos fossem agrupados no Reino Fungi, são basicamente aqueles que os diferenciam das plantas, inicialmente pode-se citar a incapacidade dos mesmos em produzir pigmento fotossintético como a clorofila, não apresentarem celulose como constituinte de sua parede celular e não armazenarem amido ao contrário a maior parte apresenta a propriedade de armazenar glicogênio o que os coloca muito mais próximos neste sentido das células animais que de células vegetais. São organismos heterotróficos, ou seja, não são capazes de produzir seu próprio alimento e se alimentam da matéria orgânica. Matéria orgânica normalmente que serve para nutrir esses microrganismos pode ser em sua maioria a matéria orgânica em decomposição, normalmente de cadáveres e restos de animais e plantas, por isso é comum nos referirmos aos fungos como seres saprófitas e em conjunto com bactérias são responsáveis pela reciclagem de nutrientes na natureza e de acúmulo de resíduo orgânico Os fungos podem ser encontrados colonizando seres vivos de qualquer espécie, humana vegetal e animal, são encontrados em grande proporção no solo colaborando nos ciclos dos elementos e sendo facilmente dispersos pelo ambiente através do ar, poeira, insetos, água, homem, animais e vetores de toda espécie. Os fungos podem se constituir de uma única célula constituída, portanto por um único núcleo, desta forma caracterizando o que chamamos de levedura ou a partir de uma formação multicelular, multinuclear como base para a formação de hifas e micélios que constituem os fungos filamentosos ou também conhecidos como bolores. Dentre os constituintes celulares mais importantes destacam-se ; a) Parede Celular, b) Membrana Citoplasmática; c) Citoplasma ; d) Núcleo; e) Ribossomos; f) Mitocôndrias, ; g) Reticulo Endoplasmático; h) Aparelho de Golgi (complexo de golgi) A parede celular é notoriamente reconhecida por sua característica rígida, formada por substâncias diversas como mananas, glucanas e quitina, esta especialmente reconhecida por fazer parte do exoesqueleto de invertebrados, na estrutura dos fungos encontra-se em maior quantidade constituindo bolores e em menor nas leveduras. A membrana citoplasmática é estrutura responsável por atuar como uma barreira semipermeável além de atuar no transporte de substâncias quer seja de forma ativa ou passiva para o ambiente intra e extracelular. Formada basicamente por lipídeos e proteínas os lipídeos se revelam sua verdadeira fonte estrutural e as proteínas conferem ao fungo inúmeras enzimas responsáveis por suas atividades metabólicas. O núcleo abriga o material genético fúngico, encerrado dentro do nucléolo constituído por DNA de fita dupla, RNA e proteínas. Os ribossomos são responsáveis pela síntese de proteínas e é nas mitocôndrias, presente no citoplasma celular que ocorre os processos de fosforilação oxidativa, importantes para a síntese de ATP. O retículo endoplasmático encontra-se distribuído por toda célula ligados sobretudo a membrana plasmática, abrigam grandes quantidades de ribossomos responsáveis pela síntese de proteínas. O aparelho ou complexo de golgi assim descrito é uma organela responsável pelo armazenamento de substâncias que serão secretadas pela célula bem como pelo transporte de substâncias até a membrana. As leveduras são reconhecidas por serem microscópicas, ovaladas e podem ser visualizadas sob microscopia óptica comum, podendo ser vistas isoladas, formando blastoconídeos ou pseudohifas. Coram- se por técnica de Gram como Gram positivas, suas colônias normalmente tem aspecto mucóide, de consistência cremosa e ou pastosas. Sua reprodução ocorre basicamente de forma assexuada por divisão binária e ou brotamento-fissão. Na divisão binária a célula mãe se divide ao meio formando duas leveduras idênticas uma a outra, na reprodução por brotamento-fissão a partir de uma célula mãe forma-se brotos os quais podem se separar por processo de fissão ou permanecer integrados a célula mãe, neste caso dando origem a formação do que considera-se uma pseudohifa, cujo conjunto forma o que pode ser denominado de pseudomicélio CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS VÍRUS Desconhece-se a origem dos vírus, no entanto, foram aventadas duas hipóteses ou teorias prováveis a primeira afirma que os vírus podem derivar de componentes de células hospedeiras que se tornaram autônomos, para comprovar tal teoria alguns pesquisadores afirmam que algumas sequências virais estão relacionadas a porções de genes celulares que codificam domínios funcionais proteicos. A segunda que os vírus evoluíram a partir de bactérias ou de outras células de vida livre como exemplo pode-se citar os poxvírus, os quais por serem grandes e complexos e podem representar evolução de algum ancestral celular. Os vírus são os menores agentes infecciosos existentes, sendo formados basicamente por proteínas e ácidos nucléicos (DNA ou RNA). São considerados inertes fora das células hospedeiras; replicando-se apenas em células vivas, sendo parasitas ao nível genético. A gama de hospedeiros para determinado vírus pode ser grande ou extremamente limitada, desde microrganismos unicelulares como bactérias e algas, bem como plantas e animais superiores. Estruturalmente vírus são bastante simples quando comparados a microrganismos ditos superiores como bactérias, fungos e parasitas. Os vírus são constituídos basicamente por Capsídio o qual se trata do envoltório protéico ou camada que envolve o ácido nucléico. Os capsômeros são as unidades estruturais do capsídio formados por aglomerados de polipeptídio. Alguns vírus podem ser formados por um invólucro, também chamado de envoltório ou envelope, formado por uma membrana contendo lipídios, proteínas e glicoproteínas que circundam algumas partículas virais. Ao conjunto do capsídeo com o ácido nucléico denominados de Nucleocapsídio. O material genético do vírus pode ser constituído de DNA ou RNA, podendo ser formado por um único segmento ou como são chamados fita simples ou dois segmentos, fita dupla. Além disso, inúmeros vírus apresentam um arsenal próprio de enzimas responsáveis por facilitar os processos de infecção e replicação viral, o exemplo mais conhecido é o da transcriptase reversa, enzima está presente no vírus da imunodeficiência humana (HIV) e responsável pela conversão do RNA viral em DNA, o que facilita o processo de replicação em células pelas quais o vírus apresenta tropismo. Os vírus podem classificados segundo alguns critérios tais como (em ordem de importância): 1) Tipo de ácido nucléico 2)Tamanho, Morfologia e Simetria 3) Susceptibilidade a agentes físicos e Químicos 4) Presença de enzimas específicas 5) Propriedades Imunológicas 6) Métodos de transmissão 7) Tropismo 8) Patologia 9) Sintomatologia REPLICAÇÃO E INFECÇÃO VIRAL Porque dizemos que vírus se replicam e não se multiplicam, a resposta é simples, diferente de outros microrganismos que apresentam formas variadas de reprodução, como divisão binária, esporogonia, fusão de gametas etc... vírus fazem cópias de seu material genético utilizando para tal a maquinaria por assim dizer da célula hospedeira. O processo de replicação pode resumidamente ser dividido em cinco etapas distintas sendo elas 1) Adsorção viral; 2) Penetração; 3) Síntese dos componentes virais; 4) maturação da partícula viral ; 5) liberação. A adsorção refere-se a etapa onde ocorre o contato da partícula viral com a célula hospedeira. De início entende-seque este contato possa ser revertido, no entanto evolui rapidamente para um contato cada vez mais íntimo chegando ao ponto de se tornar irreversível. A adsorção é a condição fundamental para que possa haver a penetração do material genético do vírus sem o qual a replicação viral não ocorre. Para que a adsorção ocorra é muito importante o papel de receptores presentes nas membranas das células hospedeiras as quais poderão fornecer ou não uma situação ideal para a ancoragem do vírus com subsequente penetração do material genético. Após a ligação se tornar irreversível é introduzida parte ou em sua totalidade o capsídeo viral contendo internamente o material genético viral. Para que o material genético seja introduzido, Penetração, no interior da células hospedeira são reconhecidos ao menos 4 mecanismos. O primeiro ocorre pela injeção do ácido nucléico diretamente no citoplasma da célula hospedeira sem a penetração do capsídeo viral, este mecanismo é utilizado por vírus como os bacteriófagos capazes de infectar bactérias. Outra forma de penetração do material genético é por endocitose mediada por receptores. Neste processo após a adsorção do vírus a membrana da célula os mesmos acabam sendo englobados pela membrana plasmática. A fusão do envelope viral é o terceiro mecanismo e que ocorre unicamente para vírus envelopado. Por este mecanismo proteínas de fusão presentes no envelope do vírus são ativadas quando da ligação com receptores celulares específicos. A partir deste momento a penetração pode ocorrer então por mecanismo de endocitose. O último mecanismo é o de translocação onde a partícula viral inteira é transportada para dentro da célula através da membrana citoplasmática, mecanismo este raro e ainda incerto, sendo tema de inúmeras pesquisas. Após a penetração do material genético inicia-se a síntese dos componentes virais que levará a produção de centenas de milhares de cópias da partícula viral original. Este processo é marcado basicamente por dois processos distintos mas ao mesmo tempo complementares a replicação do ácido nucléico viral e a produção do capsídeo necessário para abrigar e portanto envolver o material genético produzido. E por fim após terem sido sintetizados todos os novos componentes que constituem uma partícula viral, proteínas e ácidos nucléicos devem ser reunidos afim de estabelecerem de fato uma partícula viral madura, também chamada de partícula viral completa, processo esse denominado de maturação viral. A última e derradeira etapa do processo de replicação viral é a liberação das partículas virais, normalmente este processo ocorre a partir do momento em que o número de partículas virais de certa forma excede o limite que pode ser acumulado por uma célula hospedeira. A liberação dos vírus pode ocorrer basicamente por dois processos seja ele o de lise celular, processo este característico de vírus de replicação rápida e não envelopados ou por brotamento através da membrana celular característico de vírus normalmente de replicação lenta, e envelopados. A replicação viral é constituída, portanto de mecanismos que possibilitem a formação de novas cópias virais as quais tem como objetivo se estabelecer e disseminar pelo organismo do hospedeiro. Dentro deste contexto faz-se importante entender as etapas do mecanismo de infecção viral que acabam por determinar o aparecimento ou não das doenças de etiologia viral. Podemos dividir o processo de infecção viral em 5 etapas, sendo o primeiro deles a penetração e replicação primária na qual os vírus devem fixar-se inicialmente às células de uma das superfícies corporais, pele, trato respiratório, gastrintestinal, urogenital, conjuntiva e então iniciar o processo de penetração, é neste local de entrada que ocorre a replicação primária. Na sequência ocorre a etapa de propagação viral e tropismos Celulares neste momento vírus propagam-se no hospedeiro através da corrente sanguínea (viremia) ou via linfática, a órgãos e células específicas determinado pelo tropismo com os receptores celulares característicos. A destruição das células infectadas por vírus nos tecidos alvos e as alterações produzidas pela destruição tecidual no hospedeiro são em parte as responsáveis pelo surgimento da doença e marcam a terceira fase do processo conhecida como de Lesão celular e Doença. A partir deste momento espera-se que o indivíduo evolua de forma satisfatória, o que determinaria a sua capacidade de Recuperação a qual é dependente de mecanismos de resposta imunidade humoral e celular, interferons e linfocinas entre outros. O último estágio consiste na disseminação do vírus infeccioso no ambiente PROPRIEDADES DO SISTEMA DE DEFESA E ÓRGÃOS LINFOIDES A função fisiológica do sistema imunológico é a defesa contra microrganismos infecciosos. Entretanto, até mesmo substâncias estranhas (não infecciosas) podem desencadear respostas imunológicas. Portanto, uma definição mais abrangente da resposta imunológica consiste em uma reação a componentes de microrganismos, bem como, macromoléculas, como proteínas e lipopolissacarídeos e a pequenas substâncias químicas que são conhecidas como elementos estranhos, independentemente das consequências fisiológicas ou patológicas dessa reação. Em algumas situações, até mesmo moléculas próprias podem desencadear uma resposta imunológica (denominadas respostas auto-imunes). A imunologia é o estudo da resposta imune nessa acepção mais ampla e dos eventos celulares e moleculares que ocorrem após um microrganismo entrar em contato com microrganismos e outras moléculas estranhas. A defesa contra microrganismos é mediada por reações iniciais da imunidade inata e por respostas tardias da imunidade adaptativa. A imunidade inata é também conhecida como natural que proporciona a linha de defesa inicial contra microrganismos que já existem até mesmo antes da infecção e que estão prontos para responder rapidamente a infecção. Os principais componentes da imunidade inata são: • Barreiras físicas e químicas, como os epitélios e as substâncias químicas antimicrobianas produzidas nas superfícies epiteliais. • Células fagocitárias, neutrófilos, macrófagos, células dendríticas e células naturais killer. • Proteínas do sangue, incluindo membros do sistema complemento e outros mediadores inflamatórios. • Proteínas denominadas citocinas, que regulam e coordenam muita das atividades das células da imunidade natural. A imunidade adaptativa consiste em sua notável especificidade para moléculas distintas e sua capacidade de “lembrar” e responder com mais intensidade em exposições repetidas ao mesmo microrganismo. O sistema imune adaptativo é capaz de reconhecer e reagir a um grande número de substâncias microbianas e não microbianas. Os principais componentes da imunidade adaptativa são: linfócitos e seus produtos secretados, tais como, anticorpos. Tipo de reposta imune adaptativa: Imunidade humoral e celular. Imunidade humoral: é composta por anticorpos que reconhecem antígenos microbianos, neutralizam a capacidade dos microrganismos de infectar e promovem a sua eliminação através de diversos mecanismos efetores. A imunidade humoral é o principal mecanismo de defesa contra microrganismos extracelulares e suas toxinas, visto que os anticorpos podem se ligar a eles e ajudar na sua eliminação. Diferentes tipos de anticorpos podem promover a ingestão de microrganismos por células do hospedeiro (fagocitose), ligam-se as células de defesa e desencadeiam a liberação de mediadores inflamatórios por essas células, e são ativamentetransportadas para o lúmen de órgãos que possuem mucosas e através da placenta para fornecer uma defesa contra microrganismos ingeridos ou inalados e contra infecções do recém-nascido, respectivamente. Imunidade celular: Também denominada imunidade mediada por células, é mediada principalmente por linfócitos T. Os microrganismos intracelulares, como vírus e algumas bactérias sobrevivem e proliferam no interior dos fagócitos e de outras células do hospedeiro, onde são inacessíveis aos anticorpos circulantes. A defesa contra infecções constitui uma função da imunidade celular, que promove a destruição das células infectadas para eliminar o reservatório das infecções. A forma de imunidade que é induzida pela exposição a um antígeno é denominada imunidade ativa, visto que o indivíduo imunizado desempenha um papel ativo na resposta ao antígeno. Os indivíduos e os linfócitos que não tiveram exposição a determinado antígeno são denominados virgens e o que significa imunologicamente inexperiente. Os indivíduos que já respondem a um antígeno microbiano e que estão protegidos contra exposição subsequente aqueles microrganismos são considerados imunes. A imunidade também pode ser transferida do soro ou de linfócitos de um indivíduo especificamente imunizado, constituindo um processo conhecido como, transferência adotiva. O receptor dessa transferência torna-se imune ao antígeno específico sem nunca ser exposto ou ter respondido a ele, por conseguinte, esta resposta é denominada de imunidade passiva. Antígenos são substâncias que se ligam aos receptores de linfócitos específicos independentemente de estimularem ou não a resposta imunológica. As substâncias que estimulam a reposta imunológica são denominadas imunógenos. Principais características das respostas imunes adaptativas. Especificidade: assegura que a resposta imunológica a determinado microrganismo seja dirigida contra esse microrganismo. Diversidade: permite ao sistema imunológico a responder a uma grande variedade de antígenos. Memória: aumenta a capacidade de combate infecções repetidas pelo mesmo microrganismo. Expansão clonal: aumenta o número de linfócitos específicos para determinado antígeno para fazer frente à capacidade replicativa dos microrganismos. Especialização: gera respostas que são ideais para a defesa contra diferentes tipos de microrganismos. Contração e homestosia: permite aos sistema imunológico recuperar-se de uma resposta, de modo que possa responder efetivamente a novos antígenos que encontre. Não reatividade ao próprio: impede a lesão do hospedeiro durante as respostas a antígenos estranhos. Tolerância: ausência da resposta imunológica. Classes de linfócitos As células T e B inativas são linfócitos maduros que ainda não foram estimulados pelos antígenos para se tornarem linfócitos diferenciados. Quando elas encontram os antígenos, elas se diferenciam em linfócitos efetores que atuam nas respostas imunológicas protetoras. Os linfócitos B efetores são células plasmáticas secretoras de anticorpos (plasmócitos). As células T efetores incluem células T auxiliares CD4+ que secretam citocinas e células T citotóxicas CD8+ (CTLs). Uma parte da prole dos linfócitos B e T ativados por antígenos se diferencia em células de memória que sobrevive por longo tempo em repouso. Em células de memória são responsáveis pelas repostas rápidas e mais poderosas as exposição posteriores ao antígeno. A organização anatômica das células e dos tecidos do sistema imunológico tem importância crítica para geração das respostas imunológicas. Essa organização permite que um pequeno número de linfócitos específicos para um antígeno localize e responda efetivamente aqueles antígenos independentemente do local em que ele é introduzido no corpo. Órgãos Linfoides Os órgãos do sistema imunológico podem ser divididos em órgãos linfoides geradores, que são a medula óssea e o timo e órgãos linfoides periféricos, que são os gânglios linfáticos, baço e tecido linfoide cutâneo e das mucosas. Os linfócitos B e T derivam de um precursor comum na medula óssea. O desenvolvimento das células B continua na medula óssea enquanto os precursores das células T migram para o timo, onde se desenvolvem. Após completar o seu desenvolvimento, as células T e B deixam a medula óssea e o timo, entram na circulação sanguínea e vão semear os órgãos linfoides periféricos. A medula óssea contém células-tronco para todas as células sanguíneas, incluindo os linfócitos, sendo o local de desenvolvimento de todas as células, exceto as células T, que se desenvolvem no timo. Os linfonodos são os locais onde as células T e B respondem aos antígenos que são coletados pela linfa que drenam os tecidos periféricos. O baço é o órgão no qual os linfócitos respondem a antígenos presentes no sangue. Tanto os linfonodos quanto o baço são divididos em zona de células B (folículos) e zona de células T. As zonas de células T são também o local em que se encontram as células dendríticas maduras, que são células apresentadoras de antígenos (APC) especializadas para ativação das células T inativas. As células dendríticas foliculares estão localizadas nas zonas de células B e ativam essas células durante a reposta humoral a antígenos proteicos. Vias de recirculação dos linfócitos As células T inativas deixam a corrente sanguínea e entram nos linfonodos através das vênulas especializadas de endotélio alto (HEV). Células dendríticas transportando antígenos entram no linfonodo pelos vasos linfáticos. Se as células T reconhecem o antígeno, elas são ativadas e retornam à circulação pelos vasos linfáticos eferentes e do ducto torácico, que drena para a veia cava superior, depois para o coração e finalmente ganham a circulação arterial. Células T efetoras e de memória saem do sangue e entram nos tecidos periféricos através de vênulas nos locais de inflamação. O processo de recirculação dos linfócitos é regulado pelas moléculas de adesão, chamadas de receptores homing, e seus ligantes nas células endoteliais, as adressinas. As células endoteliais expressam ligantes diferentes que promovem a migração linfocitária específica para aquele tecido. Os diversos tipos de linfócitos exibem padrões de migração distintos. As células T inativas migram preferencialmente para os linfonodos, esse processo é mediado principalmente pela ligação da L-selectina nas células T nas vênulas especializadas de endotélio alto dos linfonodos. As células T efetoras e de memória que são geradas pela estimulação antigênica deixam os linfonodos. A sua expressão de L-selectina diminui mas a de integrinas e dos ligantes das selectinas E e P aumenta, e essas moléculas são intermediárias na ligação dessas células ao endotélio nos locais de inflamação periférica. IMUNIDADE INATA A imunidade inata é a primeira resposta aos microrganismos que previne, controle ou elimina a infecções do hospedeiro por muitos patógenos. Os mecanismos da imunidade inata reconhecem os produtos de células danificadas e mortas do hospedeiro e servem para eliminar tais células, iniciando o processo de reparo tecidual. A imunidade inata aos microrganismos estimula as respostas imunológicas adaptativas e pode influenciar a natureza das respostas específicas, tornando-se mais eficazes contra diferentes tipos de patógenos. Os 2 tipos principais de respostas do sistema imune inato que nos protegem contra os microrganismos são a inflamação e a defesa antiviral. Fagócitos Macrófagos e neutrófilos são as células centrais da imunidade inata. Na medula óssea, células precursoras da linhagemmielóide se diferenciam nas linhagens granulocítica e monocítica, amadurecem e vão para circulação sanguínea. Os neutrófilos originam-se da linhagem granulocítica e são produzidos em grande número na medula óssea, parte fica na medula óssea de reserva e parte vai para a circulação. Eles tem vida média curta, sobrevivendo apenas algumas horas na circulação. Eles migram rapidamente para os tecidos inflamados ou infectados, onde ficam ativos por um tempo maior e depois morrem por apoptose e são fagocitados pelos macrófagos. Os macrófagos também se originam de células precursoras da medula óssea que se diferenciam em pró-monócitos. Estes vão para o sangue, onde são chamados de monócitos, e daí migram para os diferentes tecidos onde se transformam em macrófagos. Essas células, ao contrário dos neutrófilos, sobrevivem nos tecidos por longo período de tempo. Dependente do tecido onde se instalam, os macrófagos adquirem funções e característica fenotípicas distintas. Macrófagos no baço e nos linfonodos são chamados de macrófagos imaturos ou maduros, no fígado são as células de Kupffer, em cavidades corporais, tais como, a sinovial, peritoneal e pleural, nas mucosas gastrointestinais e respiratória são chamados de macrófagos alveolares, no cérebro, são chamados de micróglia e nos ossos de osteoclastos. As células dendríticas mielóides (DCm), assim são chamadas para diferencia-las de um outro grupo de células dendríticas presentes nos linfonodos e no timo e que tem origem de precurssores linfoides. As DCm depois de fagocitarem antígenos dos tecidos, migram para os linfonodos, onde os apresentam para os linfócitos T, iniciando a resposta imune adquirida. Na infecção, o número de macrófagos no tecido aumenta muito em virtude da migração de monócitos do sangue para o local. Essa migração se dá mais tardiamente que os neutrófilos. Além de fagocitar e matar os microrganismos, os macrófagos removem células mortas, restos celulares e resíduos provenientes de tecidos lesados., sendo essenciais para o reparo tecidual. Reconhecimento de microrganismos pelos fagócitos O sistema imune inato reconhece estruturas moleculares que são características de patógenos microbianos, denominadas de padrões moleculares associados a patógenos (PAMPS), exemplo: LPS, RNA, DNA.... O sistema imune inato também reconhece moléculas endógenas que são produzidas ou liberadas por células danificadas ou mortas. Essas substâncias são denominadas Padrões Moleculares Associados a Danos (DAMP), exemplo: toxinas químicas, queimaduras, traumas. Os DAMPs não são liberados por células mortas por apoptose. O sistema imune inato usa diversos tipos de receptores celulares, presentes em diferentes localizações nas células e moléculas solúveis no sangue e nas secreções de mucosa para reconhecer PAMPs e DAMPs denominados de Receptores de Reconhecimento de Padrões (PPR). Os Toll Like Receptors (TLR – receptores do tipo toll), pertencem uma família evolutivamente conservada de receptores de reconhecimento de padrões, são expressos em muitos tipos celulares e reconhecem produtos de uma ampla variedade de microrganismo. Existe 9 TLRs, os TLR1, 2, 4, 5 e 6 são expressos na membrana plasmática e os TLR 3, 7, 8 e 9 são expressos no interior das célula. Exemplos, TLR 2 reconhecem lipoproteínas presentes em bactérias, TLR 3 reconhece o RNA de dupla hélice presente nos vírus, o TLR4 reconhecem LPS, presentes em bactérias gram-negativas, o TLR5 reconhece a flagelina presentes em várias bactérias flageladas, TLR9 reconhece o DNA presentes em bactérias e protozoários. Receptores de manose: atua na fagocitose de microrganismos, reconhecem certos açucares terminas presentes em carboidratos da superfície microbiana, incluindo D-manose, L-flucosa e N-acetil-D- glucosamina. Receptores Scavenger: formam um grupo de protéinas de membrana celular de estrutura e função diversa, que foram agrupados com base em características comuns relacionados a ingestão de lipoproteínas oxidadas pelas células. São expressos em macrófagos e medeiam a fagocitose. Receptores N-Formil-Met-Leu-Phe: expressos por neutrófilos e macrófagos, reconhecem peptídios bacterianos contendo resíduos de metionina N-formilados. Fagocitose e destruição de microrganismos Após a adesão dos microrganismos aos receptores de fagócitos, estes emitem pseudópodos que envolvem microrganismo, formando um vacúolo fagocitário. Este se funde a lisossomos e outros grânulos citoplasmáticos. O microrganismo pode ser degradado pelas várias proteínas contidas nos grânulos. No caso dos neutrófilos, os lisossomos (grânulos primários) contêm lisozimas, fosfatase ácida, elastases, mieloperoxidase e proteínas catiônicas. Os grânulos secundários, além da lisozima, contêm lactoferrina, um quelante de ferro que impede o crescimento de várias bactérias que dependem desse elemento para usa multiplicação, colagenase, cininogênese e ativador de plasminogênio, entre outros. A atividade microbicida envolve a ação conjunta das proteínas presentes nos lisossomos e grânulos com a produção de metabólitos do oxigênio, como o ânion superóxido, peróxido de hidrogênio, o ácido hipocloroso e o radical hidroxila. A produção destas espécies de oxigênio (ROIS) ocorre pela ativação de um complexo enzimático denominado de NADPH-oxidase. A ativação desse sistema é acompanhada por grande aumento no consumo de oxigênio pelos fagócitos, que é conhecida pela explosão respiratória. Células Natural Killer (células NK): são células especialmente envolvidas na morte de células tumorais e infectadas por vírus. Ao matar essas células, são também eliminados os reservatórios de vírus, contribuindo para a resolução da infecção. Estas células NK tem papel essencial no início das infecções virais, antes da atuação da imunidade adquirida e também produzem IFN-y, que inibe a replicação dos vírus. Além disso, o IFN-y ativa os fagócitos, aumentando sua capacidade microbicida e tumoricida. A ativação do Sistema complemento, que pode levar à lise de microrganismos. Existem 3 vias do sistema complemento, a via clássica, a via alternativa e a via das lectinas, que serão discutidos nas próximas aulas. Barreiras epiteliais: superfícies epiteliais intactas formam barreiras físicas entre os microrganismos no ambiente externo e os tecidos do hospedeiro. Os epitélios produzem peptídios que possuem uma função de antibiótico natural, sendo o mais conhecido as defensinas. Inflamação A inflamação ocorre sempre que há dano ou lesão, independente da presença de um agente infeccioso. No caso da agressão ser infecciosa, o microrganismo precisa ser eliminado para que a integridade seja restabelecida. A inflamação inicia-se com uma série de eventos que ocorrem na microcirculação, começando por alterações no calibre das arteríolas, devidas à contração ou ao relaxamento dos músculos lisos que envolvem esses vasos, com consequente modificação do fluxo sanguíneo local. A vasodilatação é responsável pelo maior aporte de sangue na área inflamada, causando CALOR e RUBOR. Seguem as alterações de permeabilidade das vênulas em consequência da abertura das junções entre as células endoteliais. Tanto as alterações que ocorrem nas arteríolas como a contração das células endoteliais das vênulas são causadas por substâncias liberadas no local da inflamação, chamadas de mediadores inflamatórios. Esses mediadores são produzidos em consequência da ativação dos mastócitos e macrófagos presentes no local da inflamação. Os mastócitos, células presentes no tecido conjuntivo ao redor dos vasos sanguíneos, quando ativados, desgranulam e consequentemente liberam a histamina entre outras substancias contidas em seus grânulos. A desgranulação podeser mecânica ou induzida por ativação de alguns receptores nessas células, entre eles o receptor para o fragmento C5a do sistema complemento. A histamina induz contração das células endoteliais das vênulas, aumentando assim a permeabilidade vascular. A ativação de mastócitos e macrófagos induz, ainda, s síntese de mediadores lipídicos, como prostaglandinas, leucotrienos e PAF (Fator de ativação das plaquetas), os quais também atuam nesta fase inicial da inflamação. Citocinas da imunidade inata Citocinas são moléculas protéicas de baixo peso molecular que regulam a imunidade inata e adaptativa. São sintetizadas por vários tipos celulares e se ligam em receptores específicos, induzindo uma ativação celular. Elas podem atuar em receptores na própria células que as produziu (ação autócrina) ou em outras células próximas (ações parácrinas), ou, se forem para circulação, podem atuar a distância de sua produção (ação endócrina). Entre as citocinas produzidas durante a imunidade inata temos a interleucina (IL-1β), o TNF-α, o interferon tipo I (IFN-α e IFN-β), a IL-6 e as quimiocinas. O TNF-α é produzido por macrófagos, células NK e mastócitos e age localmente no recrutamento de neutrófilos e na sua ativação. A IL-1 é produzida por macrófagos e juntamente com o TNF-α, atua no aumento da permeabilidade vascular na fase inicial da inflamação. Nas infecções virais os macrófagos e outras células podem produzir interferons do tipo 1 que inibem a replicação viral nas células e ativam as células NK capazes de controlar as infecções. Além destas, os macrófagos produzem também IL-12 e IL-18, citocinas importantes na imunidade inata por induzirem a produção de IFN-y, um importante ativador das funções dos macrófagos, pelas células NK. Um grupo de citocinas fundamental para o recrutamento de leucócitos para o foco inflamatório/infeccioso são as quimiocinas. Existem duas principais famílias de quimiocinas, CC, que apresenta resíduos de cisteina adjacentes e a CXC, na qual os resíduos de cisteína estão separados por um aa. Na inflamação, as quimiocinas CXC atuam principalmente em neutrófilos enquanto que as quimiocinas CC atuam principalmente em monócitos e linfócitos. IMUNIDADE HUMORAL Imunidade Humoral A imunidade adaptativa se desenvolve por meio de uma série de eventos que se iniciam pela ativação dos linfócitos T e B após o reconhecimento de antígenos. Enquanto os linfócitos T são as células responsáveis pela especificidade da imunidade celular, os linfócitos B respondem aos estímulos antigênicos com a produção de anticorpos, que são os mediadores da imunidade humoral, importante mecanismo imune para a proteção contra microrganismos extracelulares e a neutralização de toxinas microbianas. A ativação das células B é iniciada pelo reconhecimento específico dos antígenos pelos receptores de membrana (Ig) destas células. O antígeno e outros estímulos, incluindo os originados das células T auxiliares, estimulam a proliferação e a diferenciação de clones de linfócitos B específicos. A progênie desses clones pode produzir IgM ou outros isótipos de Ig (por ex. IgG), sofrem a maturação da afinidade ou ainda podem persistir como células de memória. Cinética da resposta imune humoral primária e secundária Na resposta imune primária, as células B naive são estimuladas pelo antígeno, tornam-se ativadas e diferenciadas em células secretoras de anticorpos que produzem anticorpos específicos para o antígeno que iniciou esse processo. Alguns plasmócitos secretores de anticorpos sobrevivem na medula óssea e continuam a produzir anticorpos por longos períodos. As células B de memória também são geradas durante a resposta primária. A resposta imune secundária acontece quando o mesmo antígeno estimula as células B de memória, levando a uma rápida proliferação e diferenciação, resultando na produção de grande quantidade de anticorpos, maior ainda que a produzida durante a resposta primária. Receptores dos linfócitos B Os receptores do antígeno das células B presentes na membrana dos linfócitos B emitem sinais ativadores para a célula quando duas ou mais moléculas dos receptores se ligam aos antígenos multivalentes. As moléculas de membrana IgM e IgD, que são os receptores para o antígeno nas células B, não comprometidas com o antígeno, apresentam uma cauda citoplasmática curta, consistindo em somente três aminoácidos (lisina, valina e lisina). Essas caudas são muito pequenas para levar a transdução de sinais gerados pela agregação das imunoglobulinas de membrana. Os sinais gerados pelas imunoglobulinas são na verdade acionados por duas outras moléculas, conhecidas como Igα e Igβ, que são ligadas uma à outra por pontes de dissulfeto e estão expressas nas células B associadas, de forma não –covalente. As moléculas Igα e Igβ juntamente com a IgM formam o complexo do receptor de linfócitos B para o antígeno (BCR). Ativação dos linfócitos B Os eventos sinalizadores iniciados pelo complexo BCR são similares aos eventos descritos para sinalização pelo complexo TCR no tópico de imunidade celular. O antígeno induz a aglutinação das Ig de membrana nas células B e leva a junção das moléculas Igα e Igβ e a fosforilação da tirosina dos ITAMs na cauda citoplasmáticas dessas moléculas. Com isso, a molécula Syk é ancorada, com isso acontece a fosforilação das tirosinas e desencadeia uma cascata de sinalização que leva à ativação de vários fatores de transcrição, tais como, NFAT, NF-kB e AP1, os quais induzem a expressão de genes cujos produtos são essenciais para ativação funcional dos linfócitos B. Segundo sinal fornecido para célula B pelos receptores do complemento A ativação das células B requer, além da ligação com o antígeno, sinais que são fornecidos pelas proteínas do complemento. A ativação do complemento resulta na clivagem proteolítica das proteínas do complemento. O componente principal deste sistema é a proteína C3, e a sua clivagem resulta na produção de moléculas chamadas C3b, que se ligam covalentemente ao microrganismo ou ao complexo antígeno- anticorpo. O C3b é eventualmente degradado em um fragmento chamado de C3d, que permanece ligado à superfície do microrganismo. Os linfócitos B expressam um receptor para o C3b que é chamado de receptor do complemento do tipo 2 (CR2 ou CD21). O complexo C3d e o antígeno ou C3d e o complexo antígeno- anticorpo ligam-se ás células B, com a Ig de membrana reconhecendo o antígeno e o CR2 reconhecendo o C3d. O CR2 é expresso nas células B maduras como um complexo com outras duas proteínas de membrana, o CD19 e o CD81. O complexo CR2-CD19-CD81 é conhecido como complexo co-receptor de célula B. Respostas funcionais induzidas pela agregação do antígeno e o complexo BCR A agregação do receptor para o antígeno nas células B, mediada pelo antígeno, induz várias repostas celulares, incluindo aumento da sobrevida, mitoses, aumento da expressão de B7-1/B7-2, aumento da expressão dos receptores de citocinas (por ex: receptores de IL-2 e IL-4) e migração dos folículos linfoides para áreas ricas em células T. Eventos iniciais e tardios na resposta imune humoral para antígenos dependentes de linfócitos T. As respostas imunes são iniciadas pelo reconhecimento do antígeno pelas células B e T auxiliares. Os linfócitos T ativados migram em direção um ao outro e interagem, resultando na proliferação e diferenciação de células B em células produtoras de anticorpos, com a mudança de isótipo inicial. Os eventos finais ocorrem nos centros germinativos e incluem a maturação da afinidade da resposta e adicional mudança de isótipo. Antígenos protéicos são reconhecidospor células T e B nos órgãos linfoides periféricos, e as populações celulares ativadas ficam retidas nesses órgãos para dar início à resposta imune humoral. O antígeno nativo se liga as Ig de membrana dos linfócitos B antígeno-específico, é internalizado e processado nas vesículas endossômicas e apresentado na superfície celular como peptídios, associados às moléculas de MHC de classe II. As células T aux ativadas pelo antígeno (sinal 1 ) e pelas moléculas coestimuladoras (sinal 2) passa a expressar um molécula chamada de CD40 ligante (CD40L), que se liga ao seu receptor CD40, expresso nas células B, que estão apresentando o antígeno, e essa interação estimula a proliferação e diferenciação das células B. As células T aux ativadas secretam citocinas que atuam em colaboração com o CD40L para estimular a proliferação de células B e a produção de diferentes anticorpos. A células B podem secretar anticorpos IgM que tem como função efetora ativar o sistema complemento, IgG e suas subclasses, tais como, IgG1, IgG3 que tem como função na fagocitose dependente do receptor Fc, ativação do complemento e imunidade neonatal (passagem pela placenta), IgE importante para imunidade contra helmintos e desgranulação dos mastócitos e IgA, sendo importante na imunidade das mucosas. As mudanças de classes de isótipos iniciam na transcrição da linhagem germinativa por meio do locus y e ε. Os genes proximais CHsão eliminados em um círculo de DNA, levando à recombinação do complexo VDJ com os genes Cε ou Cy, depois ocorre a transcrição e quebra do RNA, em seguida a tradução da proteína e junção das cadeias leve e pesada formando o anticorpo, no caso descrito IgE ou IgG. Muitos antígenos não-protéicos, como os polissacarídeos e os lipídios, estimulam a produção de anticorpos na ausência de células T aux, e por isso são denominadas de antígenos timo-independente ou t- independente. Anticorpos secretados inibem a ativação continuada das células B mediante a formação de complexos antígeno-anticorpo que se ligam simultaneamente aos receptores de antígeno e aos receptores de FcyRIIb nas células B antígenos-específicos, este fenômeno se chama feedback dos anticorpos. IMUNIDADE CELULAR: TH1 E TH2 Imunidade celular As células responsáveis pela especificidade da imunidade celular são os linfócitos T. De maneira geral, estes linfócitos T, após reconhecerem os antígenos, causam a ativação de outros tipos celulares, que serão, então, os efetores da imunidade celular, causando a eliminação dos microrganismos ou células que apresentam os antígenos que desencadearam a resposta. Fase de reconhecimento da resposta imune celular Da fase de reconhecimento da imunidade celular participam caracteristicamente os linfócitos T e as células apresentadoras de antígenos (APC). Embora a interação dessas duas células possa acontecer nos diversos tecidos do organismo, ela ocorre, fundamentalmente, nos órgãos linfoides secundários. Processamento e apresentação de antígenos O processamento e a apresentação de antígenos foram descritos no capítulo de reconhecimento, captura e processamento do antígeno. Lembrando que Linfócitos T CD4+ reconhecem moléculas de MHC do tipo II + peptídios processados, enquanto que linfócitos TCD8+ reconhecem moléculas de MHC do tipo I + peptídios. Ativação dos linfócitos T Embora seja necessário que um antígeno seja processado e exposto na membrana da célula associado a moléculas do MHC, isso não é suficiente para ativação do linfócito Th. Para que um linfócito seja ativado é necessário que ocorra a interação de diversas moléculas de superfície com ligantes específicos das mesmas na membrana das APCs. A interação do TCR com um antígeno no contexto da molécula codificada pelo MHC é o primeiro sinal de ativação, sendo ainda necessário um segundo sinal. As moléculas ao capazes de fornecer o segundo sinal são chamadas de moléculas acessórias ou moléculas co-estimuladoras. A via co-estimuladora mais bem caracterizada na ativação da célula T envolve o CD28, uma molécula de superfície das células T que se liga à moléculas co-estimuladoras B7-1 (CD80) e B7-2 (CD86), expressas nas APCs ativadas. O CD28 libera sinais que aumentam muitas respostas das células T ao antígeno, incluindo a sobrevivência da célula, a produção de citocinas, tais como a IL-2, e a diferenciação das células T naive em células efetoras e de memória. Uma vez ativado, o linfócito T passa a expressar em sua membrana outra molécula, denominado CTLA-4, capaz de ligar as moléculas B7 com afinidade muitas vezes superior à de CD28. Entretanto, a molécula CTLA-4 transmite sinais inativadores ao linfócito T, participando assim da auto- regulação da resposta imune. O reconhecimento do antígeno pelo TCR inicia uma sequência de sinais bioquímicos nas células T que resultam na ativação transcricional de genes específicos e a entrada das células no ciclo celular. A resposta bioquímica inicial ao reconhecimento do antígeno consiste no agrupamento de receptores de membrana, fosforilação de tirosinas de várias proteínas, e no recrutamento e ativação de proteínas adaptadoras. A molécula ZAP-70 ativada fosforila várias proteínas adaptadoras que são capazes de se ligar em moléculas sinalizadoras. As vias de sinalização envolvidas na ativação dos linfócitos T são as vias da Ras- MAP cinase, induzindo ativação de cinases como ERK e a JNK, a via PCLy1-Ca2+ dependente, induzindo ativação de calcineurina e a via PCLy1-DGA dependente, induzindo ativação de PKC. Cada uma dessas vias contribui para a expressão de genes que codificam proteínas necessárias para expansão clonal, diferenciação e funções efetoras das células T. Estas vias de sinalização ativam fatores de transcrição tais como, NFAT, um fator de transcrição necessário para expressão dos genes da IL-2, IL-4, do TNF-a e outras citocinas, o AP-1 e o NF-kB também essenciais para síntese de citocinas. Tipos de reações imunes mediadas por células Diferentes tipos de microrganismos desencadeiam respostas protetoras de células T distintas. 1) Células Th1 CD4+ e Células T CD8+ reconhecem peptídios antigênicos de microrganismos fagocitados, associados a MHC de classe II ou MHC de classe I, respectivamente, e produzem citocinas que ativam os fagócitos a destruir os microrganismos e estimulam a inflamação. 2)Linfócitos T citolíticos (CTLs) CD8+ reconhecem peptídios antigênicos de microrganismos que são residindo no citoplasma de células infectadas, associados a MHC da classe I, e destroem as células. As fases de indução efetora da imunidade mediada por células. Indução da resposta: as células T CD4+ e as células T CD8+ reconhecem peptídios que são derivados de antígenos protéicos e exibidos por células apresentadoras de antígenos profissionais nos órgãos linfoides periféricos. Os linfócitos T são estimulados a proliferar e se diferenciar, e as células efetoras entram na circulação. Migração das células T efetoras e outros leucócitos para o local do antígeno: as células T efetoras e outros leucócitos migram pelos vasos sanguíneos nos tecidos periféricos por ligação às células endoteliais que foram ativadas pelas citocinas produzidas em resposta à infecção nesses tecidos. Funções efetoras das células T: as células T efetoras reconhecem o antígeno nos tecidos e respondem secretando citocinas que ativam os fagócitos para erradicarem a infecção. As citocinas derivadas das células T também estimulam a inflamação. As subpopulação mais bem definidas de células T efetoras da linhagem auxiliar CD4+ são as células Th1 e Th2. Desenvolvimento das subpopulações TH1 e TH2: As citocinas produzidas na resposta imuneinata a microrganismos ou no início das respostas imunes adaptativas influenciam a diferenciação das células T CD4+ naive em células Th1 ou Th2. A IL-12, fabricada por macrófagos ativados e células dendríticas, induz o desenvolvimento de células Th1, por uma via dependente de STAT-4. A IL-4, que pode ser produzida principalmente pelas próprias células T, favorece a indução de células Th2 por uma via dependente de STAT- 6. O Fator de transcrição T-bet, produzido em resposta ao IFN-y, amplifica as respostas Th1, e o GATA-3 é crítico para diferenciação de Th2. As células TH17 que produzem a citocina IL-17 (IL-17A e IL-17F) e IL-22, importantes na inflamação monocítica e neutrofílica importante na defesa do hospedeiro contra bactérias extracelulares e fungos e tem um papel fundamental na autoimunidade em um órgão específico. As células apresentadoras de antígeno secretam IL-12 em resposta aos produtos microbianos, tais como LPS, ao IFN-y produzido por células NK e células T e ao acoplamento do CD40 pelo CD40L na célula T. A IL-12 estimula a diferenciação de células T auxiliares CD4+ em efetoras Th1, as quais produzem IFN-y. Este então, ativa os macrófagos a eliminar microrganismos fagocitados ( e a secretar mais IL-12). Funções efetoras das células Th1 As células T CD4+ que se diferenciam em células Th1 secretam IFN-y, linfotoxina, TNF e IL-2. O IFN-y age nos macrófagos para aumentar a fagocitose e a destruição de microrganismos nos fagolisossomos e nos linfócitos B para estimular a produção de anticorpos IgG que opsonizam microrganismos para fagocitose. Linfotoxina e TNF ativam os neutrófilos e estimulam a inflamação. A IL-2 é o fator de crescimento autócrino fabricado por essa subpopulação de células T. As células T CD4+ que se diferenciam em células Th2 secretam IL-4 e IL-13. A IL-4 age nas células B para estimular a produção de anticorpos que se ligam aos mastócitos, tais como IgE. A IL-4 é também uma citocina autócrina de crescimento e diferenciação para células Th2. A IL-5 ativa os eosinófilos, uma resposta que é importante para a defesa contra infecções helmínticas. As citocinas das células Th2 também inibem a ativação dos macrófagos e as reações mediadas por Th1. Ativação e funções dos macrófagos na imunidade mediada por células Na imunidade mediada por células, os macrófagos são ativados pelas interações CD40L-CD40 e pelo IFN-y, e desempenham várias funções que destroem microrganismos, estimulam a inflamação e acentuam a capacidade apresentadora de antígeno das células. Os macrófagos também são ativados durante as reações da imunidade inata e desempenham as mesmas funções. Mecanismos de morte de células infectadas mediadas por CTLs Microrganismos intracelulares que encontram refúgio fora dos fagossomos e em células não fagocíticas não podem ser eliminados por ativação de fagócitos mediada por células T. O único modo de erradicar infecções estabelecidas por tais microrganismos é eliminar as células infectadas, e esta é a função dos CTLs. A morte celular por CTLs é antígeno específica e dependente de contato. Um CTLs reconhece a células-alvo expressando o antígeno e é ativado. A ativação resulta na liberação do conteúdo dos grânulos do CTLs, o qual libera um tiro letal para o alvo. O CTL pode ser desligar e destruir outra célula-alvo, enquanto o primeiro alvo sofre o processo de morte. Os CTLS destroem as células alvo por dois mecanismos principais. 1) a perforina é exocitada nos grânulos do CTL e se polímera na membrana plasmática da célula-alvo para formar poros. As granzimas também são exocitadas nos grânulos do CTL, penetram nas células-alvo através dos poros da perforina e induzem a apoptose da célula-alvo. 2) O ligante de Fas (FasL) é expresso em CTLs ativados, se acopla ao Faz na superfície das células-alvo e induz a apoptose.
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