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Arlindo Ugulino Netto –IMUNOLOGIA I – MEDICINA P3 – 2008.2 1 FAMENE NETTO, Arlindo Ugulino. IMUNOLOGIA ATIVAÇÃO DE CÉLULAS B E PRODUÇÃO DE ANTICORPOS (Professora Karina Karla) J sabemos que, na resposta humoral, os linfcitos B tm uma participao essencial, pois so eles que, quanto ativados, se diferenciam em plasmcitos e produzem anticorpos. Sabemos tamb m que a funo fisiolgica dos anticorpos neutralizar e eliminar os antgenos que induziram sua formao. O sistema imune humoral s possui a capacidade de responder a diferentes tipos de antgenos por meio da produo de diferentes classes de anticorpos. Progenitor Linfóide Pro B Precoce Pro B Tardia Pré B B Imatura B madura CD10 (LLA) CD19 CD19 CD19 CD19 CD19 CD19 CD45R CD45R CD45R CD45R CD45R CD45R MHCII MHC II MHCII MHCII MHCII MHCII CD38 CD38 CD38 CD38 CD40 CD40 CD40 CD40 CD40 CD20 CD20 CD20 CD21 CD21 CD21 IgM IgM,IgD (BCR) Desde a medula ssea, com a presena da precursora Steam cell, tem-se a origem e maturao dos linfcitos B: esta steam cell dar origem a duas linhagens: a linhagem mielide e linfide. Esta linhagem linfide dar origem aos LB, LT e c lulas NK. A designao dos LB assim dada devido a sua origem e maturao ser realizada em nvel de medula ssea. O progenitor linfóide uma c lula tronco menos diferenciada que apresenta, assim como as demais fases de maturao das c lulas B, marcadores especficos que caracterizam esta fase: CD10, CD19, CD45R, MHCII e CD38. Todos estes esto ancorados na membrana dos LB ainda nessa fase progenitora, mas alguns desses marcadores direcionam a diferenciao para a c lula B. Em leucemias, comum a presena de c lulas CD10 no plasma, o que caracteriza a presena de c lulas imaturas na corrente sangunea. O progenitor linfide ento passa para um outro estgio de evoluo, perde o marcador CD10 e ganha um marcador CD40, passando a se chamar pro B precoce, diferenciando-se fenotipicamente da primeira c lula. Esta se diferencia do pro B tardio apenas por uma questo de tempo, e no por marcadores fenotpicos. O pro B tardio, ao receber dois marcadores (o CD20 e o CD21), passa a ser designado como Pré B, sendo praticamente uma c lula B quase madura, diferenciando-se desta devido a presena do marcador CD38. Ao passo que o Pr B perde este marcador CD38 e ganha o como primeiro isotipo o IgM, passa a ser designado como Célula B imatura. Quando esta c lula recebe o isotipo IgD que, juntamente ao IgM (e s imunoglobulinas α e β), entraro na composio do marcador prprio do LB – o BCR – diz-se que a c lula B imatura evoluiu para a Célula B madura, que j pode ser designada como linfócito B, sendo capaz de responder a antgenos. Arlindo Ugulino Netto –IMUNOLOGIA I – MEDICINA P3 – 2008.2 2 TEORIA DA SELEO CLONAL (EXPANSO CLONAL) Os linfcitos, de uma forma geral, devido a presena de seus marcadores tpicos (o BCR para os LB e o TCR para os LT), so c lulas altamente capacitadas em reconhecer peptdeos, sendo justificada esta capacidade pela teoria da seleção clonal: existe um clone de linfcitos responsvel por pinar determinadas sequencias de aminocidos antignicos e se proliferar. Isso acontece devido grande variedade (ou clone) de conformaes espaciais apresentadas pelas fendas dos receptores dos linfcitos (BCR e TCR). Este variado repertrio de receptores de extrema importncia para a especificidade da resposta imune humoral, uma vez que, por meio deles, os linfcitos sero capazes de reconhecer qualquer tipo de aminocido antignico. A expanso clonal , portanto, a proliferao de linfcitos que reconheceram uma determinada seqncia de aminocidos e sero responsveis de responder apenas a ela e, para cada seqncia estranha de aminocidos, haver uma expanso clonal especfica. FASES DA RESPOSTA IMUNE HUMORAL As respostas imunes humorais, iniciadas nos rgos linfides perif ricos (como o bao ou linfonodos), apresentam uma participao bastante significante do LB. O processo de ativao das c lulas B e a gerao de c lulas produtoras de anticorpos consiste de distintas fases seqenciais. A fase de reconhecimento iniciada pela interao dos antgenos com um pequeno nmero de linfcitos B maduros expressando IgM e IgD especficas para cada antgeno. Os linfcitos B maduros responsivos a antgenos desenvolvem-se na medula ssea antes da estimulao antignica. Essas c lulas entram nos tecidos linfides perif ricos, que so os stios de interao com os antgenos estranhos. O antgeno, via APC, liga-se IgM e IgD de membrana nas c lulas B especficas (ou por meio da ativao de sinais via LT auxiliares) e assim se inicia a fase de ativação. A ativao da c lula B consiste de uma s rie de respostas que induzem a proliferação, resultando na expanso clonal das c lulas, e em diferenciação, resultando na produo de c lulas efetoras que secretam anticorpos ativamente e c lulas B de memria. A funo dos plasmcitos oriundos da diferenciao dos LB so responsveis, ento, por produzir e secretar anticorpos; mudar o isotipo do anticorpo (como por exemplo, alternar IgM em IgE); promover um amadurecimento da afinidade; produo de c lulas de memria (c lulas que no secretaram anticorpos). OBS1: Uma c lula que produziu anticorpo no poder se tornar uma c lula de memria: ou o LB efetor ou de memria. RECEPTOR DA CLULA B (BCR) A ativao dos linfcitos B antgeno-especficos iniciada pelo contato do antgeno com as mol culas Ig de membrana, que so os receptores de antgenos das c lulas B maduras (BCR). A IgM e a IgD de membrana na superfcie das c lulas B maduras esto associadas a mol culas invariveis de Igα e Igβ, que cont m ITAMs (immunoreceptor tyrosine-based activation motif = motivos de ativao de imunoreceptores baseado em tirosina) nas suas caudas citoplasmticas e que medeiam as funes citoplasmticas de sinalizao. Arlindo Ugulino Netto –IMUNOLOGIA I – MEDICINA P3 – 2008.2 3 Esses pequenos complexos transmembranares (o Igα e o Igβ) associados ao BCR so os reais transdutores de sinal para as regies mais internas da c lula: o BCR reconhece o antgeno, interage com estes pequenos complexos e eles, por sua vez, transduzem o sinal transmembranamente por meio das ITAMs, domnios ancorados na cauda citoplasmtica das Igα e Igβ. A Igα e a Igβ s so capazes de transduzirem o sinal devido a presena de uma cauda citoplasmtica considervel, diferentemente da BCR (Lis, Val, Lis). Os receptores de antgenos dos LB exercem dois pap is importantssimos na ativao da c lula B: (1) a agregao de receptores induzida pelo antgeno libera sinais bioqumicos para as c lulas B, que do incio ao processo de ativao; (2) o receptor liga-se ao antgeno e o internaliza nas vesculas endossmicas, e, se uma protena, o antgeno ser degradado em peptdeos a serem apresentados na superfcie da c lula B para reconhecimento pelas c lulas T auxiliares. TRANSDUO DE SINAL PELO COMPLEXO RECEPTOR DE ANTGENO DO LINF CITO B Estudaremos agora o mecanismo pelo qual o complexo antgeno-receptor de linfcito B se torna capaz de ativar esta c lula. O receptor de antgenos da c lula B (BCR) libera sinais de ativao para a c lula quando duas ou mais mol culas receptoras so postas em conjunto ou estabelecem uma ligao cruzada por antgenos multivalentes. A IgM e a IgD de membrana, que so os receptores de LB em repouso, possuem curtas caudas citoplasmticas consistindo de apenas trs aminocidos (lisina, valina e lisina). Essas caudas so pequenas demais para a transduo de sinais gerados pela agregao da Ig. Os sinais mediados pela Ig so realmente transduzidos por duas outras mol culas, designadas Igα e Igβ que so ligadas no covalentemente Ig de membrana. Desse modo, Igα e Igβ exercem nas c lulas B as mesmas funes que as protenas CD3 e ζ (zeta) tm nos linfcitos T (o que veremos no prximo captulo). Os domnios citoplasmticos da Igα e Igβ contm motivos ricos em tirosinas (j conhecidos por ns e chamados de ITAMs), que tamb m so encontrados nas protenas CD3 e ζ e so necessrios para a transduo de sinais. A ligao cruzada da Ig de membrana mant m vrios ITAMs em proximidade, e este fato desencadeia subseqentes eventos de sinalizao. Minutos aps a ligao cruzada da Ig de membrana, a tirosina dos ITAMs da Igα e Igβ fosforilada, provavelmente pela ao das protenas tirosina-quinases da famlia Src, tais como Lyn, Blk e Fyn, que so associadas ao BCR citoplasmaticamente e facilitam a transduo de sinal. A tirosina-quinase Syk liga-se, em seguida, via seus domnios Src de homologia-2 (SH2) aos resduos de fosfotirosina da Igα e da Igβ (equivalente ao ZAP-70 do LT). A Syk ativada somente quando fosforilada em um resduo de tirosina em particular; esta fosforilao pode ser catalisada por quinases associadas ao receptor de antgenos da c lula B (como o caso da prpria Lyn, Blk ou da Fyn). Os ITAMs, fosforilados pelas protenas tirosina-quinases, esto ativados e so capazes agora de desencadear uma s rie de sinais que recrutam novas protenas tirosina-quinases clssicas na ativao do LB. Syk, e talves ouras tirosina-quinases associadas ao receptor da c lula B, por sua vez, ativam vrias mol culas de sinalizao consecutivamente. Uma dessas ativaes a da fosfolipase C-γ (PLCγ), que degrada bifosfato de fosfatidilinositol (PIP2) para gerar trifosfato de inositol (IP3) e diacilglicerol (DAG). O IP3 mobiliza o Ca 2+ inico das reservas intracelulares, induzindo uma rpida elevao de Ca2+ citoplasmtico, que poder ser ainda aumentado pelo influxo deste mesmo on originrio do meio extracelular. Outra ativao que ocorre concomitantemente a pr -citada, a ativao da Grb-2Sos, responsvel pela produo de outros intermedirios bioqumicos (MAP-quinases) indispensveis para a transduo do sinal. H tamb m a ativao da SLP-65, protena adaptadora que, quando ativada, responsvel por ativar cada vez mais protenas transdutoras de sinal (inclusive a PLCγ e a Grb-2Sos), formando uma rede de Arlindo Ugulino Netto –IMUNOLOGIA I – MEDICINA P3 – 2008.2 4 comunicaes que, mesmo localizadas rente membrana plasmtica, sero responsveis por atingir o ncleo da c lula por meio de fatores de transcrio, ativando, de fato, o LB. Essas cascatas de sinalizao finalmente ativam os fatores de transcrio (NF-κB, NFAT e AP-1) que induzem a expresso de genes cujos produtos so necessrios para a ativao funcional das c lulas B. SEGUNDO SINAL DA ATIVA O DOS LB – RECEPTORES DO COMPLEMENTO A ativao das c lulas B requer, al m do contato com o antgeno, a emisso de um segundo sinal, que pode ser fornecido pelas protenas do complemento. Um produto de degradao do complemento liga-se ao receptor do complemento tipo 2 (CR2) das c lulas B e serve como importante segundo sinal para ativao do LB. O CR2 um receptor para a protena C3d do complemento, que gerada pela protelise do componente principal do complemento, o C3b. O complexo formado de C3d e antgeno liga-se s c lulas B, com a membrana Ig reconhecendo o antgeno e o CR2 reconhecendo o C3d ligado. O CR2 expresso nas c lulas B maduras como um complexo composto de trs protenas integrais de membrana (CR2, CD19 e o CD81), servindo como um co-receptor (co-estimuladoes) da c lula. A ligao do C3d ao receptor do complemento da c lula B recruta o CD19 para o complexo, e a cauda citoplasmtica do CD19 (que tamb m apresenta ITAM) torna-se rapidamente fosforilada pelas protenas tirosina- quinase associadas ao complexo receptor de antgenos das c lulas B. Essa fosforilao ativa outra protena, a PI-3 quinase. Isso induz aumento das vias de sinalizao iniciadas pela ligao do antgeno Ig de membrana, e a resposta da c lula B grandemente facilitada. CONSEQUNCIAS FUNCIONAIS DA SINALIZA O PELO COMPLEXO RECEPTOR DE ANTGENOS DOS LB Os eventos celulares iniciais, que so induzidos pela ligao cruzada do complexo receptor da c lula B mediada pelo antgeno, preparam as c lulas B para a subseqente proliferao e diferenciao. Esses eventos so: Entrada de c lulas, previamente em repouso, no estgio G1 do ciclo celular; Aumento de tamanho da c lula, do RNA citoplasmtico e da biossntese de organelas; Favorecimento da sobrevivncia dos LB como resultado da induo de vrios genes antiapoptcos; Aumento da expresso das mol culas de MHC de classe II e dos co-estimuladores, primeiro o CD86 (B7-2) e mais tarde o B7-1. Aumento da expresso dos receptores para diversas citocinas derivadas das c lulas T, que capacitam os linfcitos B antgeno-especficos a responderem s c lulas T auxiliares. EVENTOS DA RESPOSTA IMUNE HUMORAL PARA ANTGENOS PROTEICOS (TD) A resposta de anticorpo aos antgenos proticos requer o reconhecimento do antgenos pelas c lulas T auxiliares e a cooperao entre os linfcitos B antgeno- especficos e os LT. Quando o antgeno apresenta uma natureza de carboidrato ou lipdica, o LB pode resolver por si s, mas quando se tratar de antgenos prot icos, deve haver uma resposta mais qualificada, sendo necessria a interao LB e LT auxiliar (sendo este o responsvel por ativar o LB). A interao das c lulas T com os linfcitos B envolve seqencialmente a apresentao do antgeno aos LT auxiliares diferenciados, ativao dos mesmos e expresso das mol culas de membrana e secretadas pelos LT auxiliares que se ligam aos LB. O resultado final a estimulao da expanso clonal das c lulas B, troca de istipos, maturao da afinidade e diferenciao em c lulas B de memria. No folculo primrio dos linfonodos (poro onde se concentra mais LB), o LB reconhece peptdeos ancorados na superfcie do antgeno. Fora do folculo (regio onde se concentra mais LT), o LT auxiliar apresentado ao mesmo peptdeo por uma APC. Depois dessas apresentaes, acontece uma interao entre as c lulas T e B nos limites entre os folculos linfides e as zonas de LT. Aps essa interao, o LB se torna capaz de se diferenciar em plasmcito e de produzir Ig, terminando assim, os eventos iniciais. Na fase mais tardia, que acontece dentro do folculo, acontece a troca de isotipo e o amadurecimento de afinidade do anticorpo. Arlindo Ugulino Netto –IMUNOLOGIA I – MEDICINA P3 – 2008.2 5 Os eventos seqenciais nas interaes c lulas B-T e os mecanismos pelos quais as c lulas T auxiliares estimulam os linfcitos B so os que seguem: Interação LTa x LB (1ª etapa): os linfcitos B antgeno-especficos ligam o antgeno nativo s mol culas de Ig de membrana, interiorizam e processam o antgeno nas vescula endossmicas e apresentam fragmentos peptdicos do antgeno associados s mol culas do MHC de classe II nas suas superfcies. Assim, as prprias c lulas B funcionam como APCs. Isso acontece para o LT produza citocinas que induzem a proliferao dos LB. Dessa forma, os dois linfcitos cooperantes reconhecem o diferentes eptopos do mesmo complexo antignico. o Participação dos Co-estimuladores: a ligao do antgeno Ig de membrana favorece a expresso dos co-estimuladores que aumentam a capacidade do linfcito B para ativar as c lulas T. Os principais co-estimuladores que so expressos nas c lulas B ativadas so o B7-2 e B7-1, ambos ligando-se ao CD28 na c lulas T. As c lulas T auxiliares podem ento reconhecer os complexos peptdeo-MHC (sinal 1) e os co-estimuladores (sinal 2, como o que ocorre com o CD40 do LB com o CD40L do LT), sendo assim estimuladas para executar a sua funo efetora, que a de promover o crescimento e diferenciaodo LB. Diferenciação de células B em células secretoras de anticorpos (2ª Etapa): os anticorpos secretados so as mol culas efetoras da imunidade humoral, e a diferenciao das c lulas B, desde o reconhecimento do antgeno at a condio de c lula efetora, envolve uma mudana na expresso da Ig de membrana para a forma secretada. As mol culas de Ig de membrana e as secretadas diferem no seu carboxiterminal. A transio da Ig de membrana para a Ig secretada reflete uma mudana no processamento do RNAm da cadeia pesada. O que acontece uma no expresso da seqncia TM (transmembranar) do gene produtor das Ig. Uma vez carente da sua poro hidrofbica transmembranar, o anticorpo passa de uma forma membranar para uma forma secretora. Mudança de Isótipo (classe) de cadeia pesada (3ª etapa): em resposta ao comprometimento com o CD40 e com as citocinas, algumas c lulas B ativadas expressando IgM e IgD passam pelo processo de troca de isotipos (classe) das cadeias pesadas, induzindo a produo de anticorpos com cadeias pesadas de diferentes classes, tais como γ, α e ε. Os mecanismos pelos quais os sinais do CD40 induzem a troca de isotipos no esto bem definidos. As diferentes citocinas que regulam a troca de isotipos das cadeias pesadas so constitudas de diferentes subpopulaes de c lulas T auxiliares que so geradas em resposta a distintos tipos de microrganismos. Para que haja alterao no isotipo mediante citocinas (e natureza do antgeno), deve haver uma alterao na cadeia pesada (Fc), ocorrendo a chamada recombinação de troca, processo no qual um segmento do gene VDJ rearranjado recombina-se com um gene da regio C e o DNA interposto deletado. RESPOSTA PRIMRIA X RESPOSTA SECUNDRIA Primeiramente, na resposta primria, h uma grande produo de IgM, o qual vai sendo gradativamente trocado por IgG, sendo predominante da resposta secundria. Isso acontece porque na resposta primria h uma secreo basal de IgM. J na resposta secundria, devido ao grande nmero de c lulas de memria que reagiram mas no secretaram anticorpos durante a resposta imune, h uma grande produo de IgG por estas c lulas. Arlindo Ugulino Netto –IMUNOLOGIA I – MEDICINA P3 – 2008.2 6 EVENTOS TARDIOS DA RESPOSTA IMUNE DEPENDENTE DE CLULAS T Os eventos tardios nas respostas anticorpos dependentes de células T auxiliar, incluindo a maturação da afinidade e a geração de células B de memória, ocorrem nos centros germinativos dos órgãos linfóides. O centro germinativo é uma região levemente corada no folículo determinada por uma região em que há grande proliferação de LB. O tempo de duplicação dessas células B em proliferação no centro germinativo é estimado em 6 a 12 horas, de modo que dentro de 5 dias um único linfócito poderá dar origem a uma progênio de quase 5000. A formação dos centros germinativos depende da presença de células T auxiliares e das interações CD40 com o CD40L, e por isso é observada apenas nas respostas de anticorpo aos antígenos protéicos dependentes de células T auxiliares. Nessa fase tardia, acontece dois eventos fundamentais para uma efetiva resposta humoral: Maturação da afinidade dos anticorpos: ocorre mutações somáticas nos genes da Ig e seleção de células de alta afinidade. Esta maturação é o processo que induz o aumento da afinidade dos anticorpos para um antígeno particular à medida que a resposta humoral T-dependente progride e é resultado da mutação somática dos genes de Ig, seguida da sobrevivência seletiva de células B que estão produzindo anticorpos com a mais alta afinidade. Geração de células B de memória e respostas imunes humorais secundárias: algumas das células B ativadas por antígenos não se desenvolvem em célula secretoras de anticorpos. Em vez disso, adquirem a capacidade de sobreviver durante longos períodos aparentemente sem estimulação antigênica, formando as células de memória. É possível dizer que as células de memória sejam continuamente geradas e mantidas por um baixo nível de estimulação pelos antígenos, que são exibidos pelas células dendríticas foliculares durante meses ou anos. RESPOSTA DE ANTICORPOS PARA ANTGENOS T-INDEPENDENTES Todos os mecanismos estudados neste capítulo até agora se tratava de respostas a antígenos dependentes de células T, sendo estes antígenos de natureza protéica. Porém, muitos antígenos não protéicos, tais como polissacarídeos e lipídeos, estimulam a produção de anticorpos na ausência de células T auxiliares, esses antígenos são designados timo-independentes ou T-independentes. Ao contrário das repostas descritas anteriormente, os anticorpos que são produzidos na ausência das células T auxiliares são em geral de baixa afinidade, consistem principalmente de IgM, com limitada troca de isotipos para alguns subtipos de IgG, e têm pouca memória nas situações experimentais. A resposta aos antígenos protéicos é uma resposta mais qualificada. Já os antígenos constituídos de natureza não-protéica são menos patogênicos, de tal modo que o LB sozinho é capaz de destruí-los. Os mais importantes antígenos TI são polissacarídeos, glicolipídeos e ácidos nucléicos. Ag TIMO DEPENDENTE Ag TIMO INDEPENDENTE NATUREZA QUIMICA Proteínas Polissacarídeos, Glicolipídios MUDANÇA DE ISOTOPO SIM ( Ig M, IgG, IgE, IgA) POUCO (IgM) MATURAÇAO DA AFINIDADE SIM POUCO RESPOSTA SECUNDARIA SIM POUCOS CASOS
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