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Imunologia Médica 1°/2012 Tássia Micheli Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 2 Imunidade ao Transplante Transplantes é o processo de retirada de células, tecidos ou órgãos chamados de enxerto, de um indivíduo (doador) e sua inserção em outro indivíduo (receptor). Se o enxerto é inserido em sua localização anatômica habitual o procedimento é chamado de ORTÓPICO. Mas se é inserido em um local diferente, o procedimento é chamado de transplante HETEROTÓPICO. A transfusão é um transplante de células sanguíneas circulantes e plasma. Uma grande limitação para o transplante é a resposta imunológica do receptor ao tecido doando. E um grande desafio é entender o porquê das fortes reações imunológicas montadas contra as células do transplante. A rejeição é o resultado de uma resposta inflamatória adquirida, isso porque a rejeição apresenta características como: especificidade, montagem de memória imunológica e resposta imunológica mediada por células B sensibilizadas, que só são observadas nas respostas imunológicas associadas a linfócitos. Enxerto autólogo um enxerto transplantado de um indivíduo para si mesmo. Enxerto Singênico Um enxerto transplantado de um doador idêntico ao receptor geneticamente. É o que ocorre entre gêmeos univitelínicos. Enxerto alogênico um enxerto transplantado entre dois indivíduos geneticamente diferentes, mas da mesma espécie. No aloenxerto as moléculas reconhecidas como estranhas são denominadas de aloantígenos, e os linfócitos que reagem com essas moléculas são chamados de alorreativos. Enxerto Xenogênico um enxerto transplantado entre duas espécies diferentes. No xenoenxertos as moléculas reconhecidas como estranhas são chamadas de xenoantígenos, e os linfócitos que reagem com essas moléculas recebem o nome de xenorreativos. Aloenxertos O reconhecimento de células transplantadas como próprias ou estranhas é determinado por genes polimórficos herdados de ambos os pais e expressos de maneira co-dominante. Moléculas do complexo de histocompatibilidae (MHC) são responsáveis por quase todas as reações de rejeição forte (Rápida). Reconhecimento Direto de Aloantígenos. A vai de apresentação direta, envolve o reconhecimento de uma molécula de MHC intacta exibida por células apresentadoras de antígeno (APCs) do doador no enxerto e é uma conseqüências da similaridade entre as estruturas de uma molécula de MHC estranha (alogênica) intacta e as moléculas de MHC próprios. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 3 O reconhecimento direto de uma molécula do MHC estranha é uma reação cruzada de um receptor da célula T normal (TCR), que foi selecionado para reconhecer uma molécula de MHC próprio com um antígeno estranho (peptídeo), com uma molécula de MHC alogênica e um peptídeo. Uma molécula de MHC alogênica com uma peptídeo ligado pode imitar o determinante formado por uma molécula do MHC próprio mais um peptídeo estranho particular. Células T específicas para peptídeos próprios mais MCH alogênico não são removidas do organismo e permanecem disponíveis para responder a aloenxertos. O fato de que cada molécula do MCH alogênica é reconhecida por tantos TCRs diferentes, cada qual selecionado para diferentes peptídeos estranhos, pode ser devido a diversos fatores: pode ser atribuído a diferenças nas seqüências de aas entre moléculas de MHC próprias e alogênicas, e o peptídeo ligado serve apenas para garantir a expressão estável da molécula de MCH alogênica; muito diferentes peptídeos podem se combinar a um produto de gene do MHC alogênico, produzindo determinantes que são reconhecidos por diferentes células T por reação cruzada, e como são necessárias somente algumas poucas centenas de complexos peptídeo-MHC para ativar um clone particular de célula T, muitos clones diferentes podem ser ativado pela mesma célula alogênica; e também todas as moléculas de MHC em uma APC são estranhas para um receptor, e podem, portanto, ser reconhecidas por células T, assim a abundancias de moléculas do MHC alogênicas reconhecíveis pode permitir a ativação de células T com pouca afinidade pelo determinante, desta forma aumentando o número de células T que podem responder; e por fim a resposta inicial contra aloantígenos é mediada, em parte, por clones já expandidos de células T de memória. Devido à alta freqüência de células T alorreativas, as respostas primárias contra os aloantígenos são as únicas respostas que podem ser rapidamente detectadas in vitro. Apresentação indireta de aloantígenos Moléculas do MHC alogências podem ser processadas e apresentadas por APCs do receptor que penetram nos enxertos, e as moléculas do MHC processadas são reconhecidas por células T como antígenos protéicos estranhos convencionais. A molécula do MHC do doador é processada pelas APC através da via endossômica e apresentada através do MHC de classe II do receptor para as células TCD4+. Contudo, alguns antígenos de células do enxerto fagocitados parecem adentrar a via de apresentação de antígenos do MHC de classe I e são indiretamente reconhecidos por células TCD8+. (Fenômeno de apresentação cruzada ou crossing priming). Assim, como as moléculas de MHC são as mais polimórficas do genoma, cada molécula do MHC alogênica pode gerar múltiplos peptídeos estranhos, cada um sendo reconhecido por células T diferentes. Esse tipo de reconhecimento pode contribuir principalmente para a rejeição tardia do aloenxerto. Pode haver outros antígenos polimórficos além de moléculas do MHC que diferem entre doador e receptor. Esses antígenos induzem reações de rejeição fracas ou mais lentas (mais Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 4 graduais) que as moléculas do MHC e são chamados de antígenos de histocompatibilidade secundário. Estes são processados e apresentados pelas APCS do receptor. Ativação dos Linfócitos Alorreativos Células T alorreativas no receptor podem ser ativadas por ambas as vias, e estas células T migram para os enxertos e causam a sua rejeição. Células TCD4+ auxiliares alorreativas se diferenciam em células efetoras produtoras de citocinas que lesam os enxertos mediante reações que se parecem com a hipersensibilidade retardada (DTH). As células CTLs TCD8+ induzidas pelo reconhecimento direto do aloantígeno são mais importantes na rejeição aguda dos enxertos. Já as células TCD4+ efetoras quando estimuladas desempenham papel mais importantes nas rejeições crônicas. Cultura mista de linfócitos (MLR) é um modelo de reconhecimento direto pelas células T de moléculas do MHC e é usada como um teste preditivo de rejeição do enxerto mediada por células T. A MRL é induzida pelo cultivo de leucócitos mononucleados (que incluem células T, células B, células NK, fagócitos mononucleados e células dendríticas) de um indivíduo com leucócitos mononucleares derivados de outro indivíduo. Destaque para o reconhecimento do MHC alogênico através da via direta. A rejeição aguda de aloenxertos e a estimulação de células T alorreativas podem ser inibidas por agentes que se ligam e bloqueiam as moléculas B7 quando esta ocorre pela via direta. Contudo, a rejeição crônica e a ativação de células T alorreativas pela via indireta o bloqueio das moléculas B7 são ineficientes. Fetos podem ser considerados semi-alogenico para o organismo materno. Mecanismos efetores da rejeição de aloenxertos A rejeição de enxertos é classificada com base nas características histopatológicas ou no curso temporal da rejeição após o transplante, e não nos mecanismos imunológicos efetores. Os padrões histopatológicos são: Hiperagudo A rejeição hiperaguda se caracteriza pela oclusão temporária da vasculatura doenxerto que se inicia minutos ou horas após a anastomose entre os vasos sanguíneos do hospedeiro e do enxerto, e é mediada por anticorpos preexistentes na circulação do hospedeiro que se ligam aos antígenos endoteliais do doador. A ligação de anticorpos ao endotélio ativa o complemento. A ativação do complemento leva à lesão celular endotelial e à exposição de ptns de membrana basal subendotelial que ativam as plaquetas. As células endoteliais por sua vez passam a liberar fatores que medeiam a ativação plaquetária. Levando a uma trombose intravascular e por fim uma oclusão vascular, assim o órgão enxertado acaba por sofrer uma lesão isquêmica irreversível. É freqüentemente mediada por IgM pré-existentes, nos primeiros dias após o transplante. É a maior barreira para o xenotransplante. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 5 Atualmente esta rejeição quando ocorre é mediada por IgG dirigidos contra aloantígenos protéicos. Tais anticorpos geralmente surgem como resultado de uma exposição prévia a aloantígenos mediante transfusão sanguínea, transplante prévio ou gestações múltiplas. Geralmente se desenvolvem em minutos ou horas após o transplante. Aguda A rejeição aguda é um processo de lesão vascular e parenquimatosa mediada por células T e anticorpos que geralmente se inicia após a primeira semana de transplante. Linfócitos T desenvolvem um papel central na rejeição por responderem a aloantígenos, incluindo moléculas do MHC presentes na vasculatura endotelial e células parenquimatosas. As células T ativadas causam destruição direta das células do enxerto ou produzem citocinas que recrutam e ativam células inflamatórias, que lesam o enxerto. A endotelite endovascular é um achado precoce freqüente em episódios de rejeição aguda. A endotelite ou arterite da intima em artérias de médio calibre – também ocorre em um estágio precoce da rejeição celular aguda e indica rejeição grave. Pode resultar em falência do enxerto. A destruição de células do enxerto por CTLs CD8+ alorreativos são mecanismos importantes da rejeição aguda. Esta destruição é altamente específica para as células do aloenxerto. Células TCD4+ podem ser importantes na medição da rejeição do enxerto por secretarem citocinas e induzirem reações similares a DTH em enxertos, e algumas evidencias indicam que as células CD4+ são suficientes para mediar a rejeição aguda. Anticorpos também podem mediar a rejeição aguda se um receptor de enxerto montar uma resposta imunológica humoral contra antígenos de parede de vasos sanguíneos e se os anticorpos que forem produzidos se ligarem à parede dos vasos e ativarem o complemento. Padrão histológico: Necrose transmural da parede dos vasos. A identificação imunohistoquímica do fragmento C4d do complemento nos capilares dos aloenxertos renais é usada clinicamente como um indicador da ativação da via clássica do complemento e rejeição humoral. O resultado final da lesão parenquimatosa causada por episódios da rejeição aguda é a fibrose nos enxertos mais antigos. Vasculopatia de Enxerto e Rejeição Crônica Os enxertos vascularizados que sobrevivem durante mais de 6 meses desenvolvem lentamente oclusão arterial como resultado da proliferação das células musculares lisas da intima, e eventualmente entraram em insuficiência devido a lesão isquêmica. As alterações nos vasos recebem o nome de vasculopatias do enxerto ou arteriosclerose acelerada do enxerto. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 6 O acúmulo de células musculares lisas na intima arterial do enxerto parece ser estimulado por fatores de crescimento e quimiocinas secretados pelas células entoteliais, células musculares lisas e macrófagos, em resposta a interferon-γ e fator de necrose tumoral (TNF) produzido pelas células T alorreativas. A DTH está envolvida na formação da lesão. Destaque para a atuação das células TCD4+ e linfócitos B. O parênquima é lentamente substituído por tecido fibroso não funcionante. Citocinas implicadas na fibrose do enxerto: fator de crescimento dos fibroblastos, fator de crescimento transformante-β (TGB-β) e interleucina-13 (IL-13). A rejeição crônica dos diversos transplantes está associado a alterações patológicas distintas. A rejeição crônica é mais insidiosa que a aguda, e muito menos reversível pela imunossupressão. Prevenção e Tratamento da Rejeição de Aloenxertos Se o receptor de um aloenxerto apresenta um sistema imunológico plenamente funcional, o transplante quase sempre em algum tipo de rejeição. Imunossupressão para prevenir ou tratar a rejeição de aloenxertos Drogas imunossupressoras que inibem ou destroem os linfócitos T são o principal regime de tratamento para a rejeição de enxertos. Os mais importantes agentes imunossupressores são os inibidores da calcineurina, incluindo a ciclosporina e FK-506(tacrolimo). A principal ação dessas drogas é inibir transcrição de certos genes que nas células T, principalmente aqueles que codificam citocinas tais como a IL2. A ciclosporina é um peptídeo cíclico, que se liga com alta afinidade a uma PTN celular universalmente presente, chamada ciclofilina. O complexo da ciclosporina e da ciclofilina se liga e inibe a atividade enzimática da proteína fosfatase calcineurina ativada por cálcio/calmodulina. Como a calcineurina é necessária para ativar a transcriçãoi de Il2 e outros genes de citocinas. O resultado final é que a ciclosporina bloqueia o crescimento dependente de Il2 e a diferenciação das células T. FK-506 é um macrolídeo e que funciona como a ciclosporina. O FK-506 e sua ptn ligante , chamada de FKBP, compartilham com o complexo ciclosporina-ciclofilina a atividade de ligar a calcineurina e inibir sua atividade. Outra classe de imunossupressores que são usados com freqüência para o controle da rejeição do aloenxerto são os inibidores da enzima celular chamada de alvo da rapamicina em mamíferos (m TOR). A primeira droga descoberta nessa classe é a rapamicina, cujo principal efeito é inibir a proliferação de células T. A rapamicina também se liga a FBKP, o complexo se liga a mTOR, que é uma ptn cinase serina/treonina necessária para a tradução de ptns que promovem a proliferação celular. Interações do complexo rapamicina-FKB com a mTOR inibem a função da MTOR e bloqueiam o ciclo celular. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 7 Toxinas metabólicas que destroem as células T em proliferação também são usadas para tratar a rejeição de enxertos. Estes agentes inibem a maturação de linfócitos de precursores imaturos e também podem destruir células T maduras em proliferação que foram estimuladas por aloantígenos. Ex: Azatioprina – é tóxica para os precursores de leucócitos na medula óssea e nos enterócitos no intestino. / micofenolato mofetil (MMF) – Anticorpos que reagem com estruturas de superfície das células T e depletam ou inibem as células T são usadas para tratar episódios de rejeição aguda. O anticorpo monoclonal OKT3 age como um anticorpo lítico por ativar o sistema complemento para eliminar células T ou opsonizar as células T para fagocitose. Outro anticorpo atualmente utilizado é especifico para CD25, a subunidade α do receptor de IL23. Este reagente, que é administrado no momento do transplante, pode prevenir a ativação de células T por bloquear a ligação de IL2 a células T ativadas, ou pode depletar as células T ativadas que expressam CD25 por mecanismos semelhantes aos descritos para OKT3. Drogas que bloqueiam as vias co-estimuladoras das células T agora são usadas para prevenir a rejeição aguda de aloenxerto. Agentes antiinflamatórios também são usados rotineiramente para a prevenção e o tratamento da rejeição de enxertos. Destaquepara os corticóides. O mecanismo de ação se baseia no bloqueio da síntese e secreção de citicinas, incluindo o TNF e a Il1, e outros mediadores inflamatórios pelos macrófagos. A ausência de síntese de TNF e IL1 reduz a ativação celular endotelial do enxerto e o recrutamento de leucócitos inflamatórios. Os protocolos imunossupressores atuais melhoraram muito a sobrevida de enxertos. Métodos para reduzir a imunogenicidade de aloenxertos. No transplante humano a principal estratégia para reduzir a imunogenicidade de enxertos tem sido minimizar as diferenças aloantigenicas entre doador e receptor. O receptor tem suas células testadas para saber se já possuem anticorpos contra as células do doador. Esse tipo de teste é chamado de compatibilidade cruzada e envolve mesclar o plasma do receptor com leucócitos de possíveis doadores. O complemento é adicionado para promover a lise das células do doador mediado pela via clássica. Métodos para induzir a tolerância especifica ao doador A rejeição do enxerto pode ser prevenida tornando-se o hospedeiro tolerante aos aloantigenos do enxerto. A tolerância é desejável nos transplantes porque é específica contra aloantígenos e, portanto, evita o principal problema associada à imunossupressão inespecífica, que é a susceptibilidade aumentada a infecção e tumores induzidos por vírus. Transplante Xenogênico A limitação dos aloenxertos por conta do reduzido número de doadores, tem feito com que o transplante xenogênico ganhe destaque, buscando transplantes entre mamíferos de espécies diferentes. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 8 Uma grande barreira imunológica para o transplante xenogênico é a presença de anticorpos naturais que causam rejeição hiperaguda. Combinações de espécies que geram anticorpos naturais uma contra a outra são chamadas de discordantes. Anticorpos naturais são raramente produzidos contra determinantes de carboidratos de espécies concordantes, relacionadas proximamente, tais como o ser humano e o chipanzé. Rejeição retardada do enxerto, rejeição aguda acelerada ou rejeição vascular aguda: Ocorre entre 2 e 3dias após o transplante, e caracteriza-se por trombose intravascular e necrose fibrinóide da parede dos vasos. Provavelmente essa rejeição é mediada por anticorpos naturais contra vários antígenos endoteliais e por ativação das células T e lesão endotelial mediada por citocinas. Os xenoenxertos também podem ser rejeitados por respostas imunológicas contra xenoantígenos mediadas por células T. Como a imunossupressão não é suficiente para controlar a rejeição do xenoenxerto, as pesquisas focam no desenvolvimento da tolerância imunológica nos receptores. Os métodos de indução de tolerância específica são os mesmo estudados para os transplantes alogênicos: quimerismo hematopoiético misto, bloqueio de co-estimulação, e administração de peptídeos de moléculas do MHC xenogênicas. Transfusão Sanguínea A transfusão sanguínea é uma forma de transplante na qual o sangue total ou células sanguíneas de um ou mais indivíduos são transferidos por via endovenosa para a circulação de um receptor. IgM naturais produzidas pelo receptor contra o sistema ABO podem atacar as células do doador. Este sistema expõe suas moléculas principalmente em hemácias e nas células do endotélio. A lisa das hemácias estranhas resulta em reações transfusionais – pode resultar em insuficiência renal, febre alta, choque e coagulação intravascular disseminada sugestivo de liberação maciça de citocinas. Reações hemolíticas a um sistema menor levam a icterícia e anemia devido a perda gradual das células transfundidas e uma sobrecarga no fígado com pigmentos derivados da hemoglobina. A tipagem do sistema ABO é importante para evitar a rejeição hiperaguda em enxertos de órgãos sólidos. Sistema Rh – as reações transfusionais ocorrem geralmente após a segunda transfusão. O que esblica a eritroblastose fetal (doença hemolítica do recém nascido) ocorrer apenas em uma segunda gravidez de uma mãe RH- e dois filhos RH+. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 9 Transplante de Medula Óssea É o transplante de células tronco hematopoiéticas pluripotentes, mais comumente em um inoculo de células da medula óssea coletadas por aspiração. Após o transplante, as células tronco repovoam a medula óssea do receptor e as diferenciam em todas as linhagens hematopoiéticas. O transplante de medula óssea pode ser usado para tratamento de defeitos adquiridos apresentados pelo sistema hematopoiético ou pelo sistema imunológico, uma vez que células sanguíneas e linfócitos se desenvolvem de uma célula tronco comum. Foi também proposto como um meio de corrigir deficiências hereditárias ou anormalidades de enzimas ou de outras ptns, pelo fornecimento de uma fonte auto-renovável de células tronco normais. O transplante alogênico de medula óssea pode ser usado como parte do tratamento para doenças malignas da medula óssea (ex: leucemias) e tumores sólidos disseminados. Ele resgata o paciente dos efeitos colaterais da quimioterapia. Existe o transplante autólogo, que não apresenta as reações de rejeição que ocorre em outros tipos de transplante. Resistência híbrida é causada palas células NK. Doença do Enxerto –versus- Hospedeiro (GVHD) É causada pela reação de células T maduras no inoculo da medula com aloantígeno do hospedeiro. Ela ocorre quando o hospedeiro é imunocompetido e, portanto, incapaz de rejeitar as células alogenicas do enxerto. Na maioria dos casos a reação é digerida contra antígenos de histocompatibilidade de menores do hospedeiro porque o transplante de medula óssea não é realizado quando o doador e o receptor têm diferenças em suas moléculas de MHC. A GVHD também pode ocorrer quando órgãos sólidos que contem grande numero de células T são transplantados, tais como intestino delgado, pulmão ou fígado. É a principal limitação para o transplante de medula óssea. Em órgão sólidos pode ser classificada em aguda ou crônica. A GVHD aguda é caracterizada por morte de células epiteliais na pele, no fígado (sobretudo o epitélio biliar) e no trato gastrointestinal. Manifesta-se clinicamente por exantema, icterícia, diarréia e hemorragia gastrointestinal. A GVHD crônica é caracterizada por fibrose e atrofia de um ou mais órgãos, sem evidencias de morte celular aguda. Pode envolver os pulmões, produzindo pequenas obstruções nas vias aéreas. Pode induzir a completa disfunção do órgão rejeitado. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 10 A eliminação das células T maduras do doador pode evitar a GVHD. Contudo, a eliminação dessas células diminui a eficiência do repovoamento das células tronco. As células NK se encontram freqüentemente ligadas às células epiteliais moribundas, sugerindo que as células NK são importantes células efetoras da GVHC aguda. CTLs CD8+ e citocinas também parecem estar envolvidos na lesão tecidual da GVHC aguda. Tanto a GVHD aguda e crônica são tratadas com imunossupressão intensa. Imunodeficiência Após o transplante de Medula óssea Os receptores de medula óssea podem ser incapazer de gerar um repertório novo de linfócitos completo. Pode ser necessário um longo tempo para regenerar as populações de células de defesa. Os receptores ficam suscetíveis a infecções virais, principalmente por citomegalovírus, infecções bacterianas, linfomas de células B provocados pelo vírus Epstein- Barr. As imunodeficiências após o transplante de medula óssea deixam o paciente mais suscetível do que os pacientes imunossuprimidos. E estes precisam de terapia profilática antes do transplante. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 11Hipersensibilidade Imediata Vária doenças humanas são causadas por respostas imunes a antígenos ambientais que levam a diferenciação CD4+ Th2 e produção de anticorpos do tipo IgE, estes são específicos para os antígenos e se ligam aos receptores Fc nos mastócitos e basófilos. Quando o antígeno faz ligação cruzada com esses anticorpos IgE associados a células , estas são ativadas para liberar rapidamente vário mediadores. Estes causam coletivamente aumento da permeabilidade vascular, vasodilatação e broncoconstrição da musculatura lisa visceral. Esta reação é chamada de hipersensibilidade imediata porque começa rapidamente, a minutos da estimulação pelo antígeno, e tem grandes consequências patológicas. Essas reações são chamadas de alergia ou atopia, e as doenças associadas recebem a denominação de doenças alérgicas ou de hipersensibilidade imediata. Essas reações possuem um importante componente inflamatório, que é desencadeado pelas citocinas liberadas pelos mastócitos e pelas células CD4+ Th2, bem como pelos mediadores lipídicos associados aos mastócitos. Características Gerais das Reações de Hipersensibilidade Imediata Todas as reações de hipersensibilidade imediata compartilham características comuns, embora difiram muito nos tipos de antígenos que desencadeiam as reações e em suas manifestações clínicas. As reações de HI se manifestam de modos diferentes, incluindo alergias na pele e nas mucosas, alergias alimentares, asma e anafilaxia sistêmica. Na ultima, que é a forma mais estrema os mediadores derivados dos mastócitos podem restringir as vias aéreas até o ponto de asfixia e provocar colapso cardiovascular, levando à morte. As marcas de autenticidade das doenças alérgicas são a ativação das células Th2 e produção de IgE, que em indivíduos que as possuem ocorrem de maneira intensa. A sequência de eventos típicos da hipersensibilidade imediata consiste em exposição a um antígeno, ativação de células Th2 e linfócitos B específicos para o antígeno, produção de anticorpos IgE, ligação do anticorpo a receptores Fc dos mastócitos ( sensibilização – porque os mastócitos revestidos por IgE estão prontos para serem ativados) , e estímulo dos mastócitos por reexposição ao antígeno, resultando em liberação de mediadores dos mastócitos e na subsequente reação patológica. Para o desenvolvimento da hipersensibilidade imediata deve haver uma predisposição genética. Os antígenos que desencadeiam a hipersensibilidade imediata, também chamados de alérgenos, geralmente são ptns e substâncias químicas ambientais comuns. As citocinas produzidas pelas células Th2 são responsáveis por muitas das características da hipersensibilidade imediata. E difere da hipersensibilidade tardia que é mediada pelas células CD4+ Th1. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 12 As manifestações clínicas e patológicas, como faladas anteriormente, consistem em reação vascular e da musculatura lisa que se desenvolve rapidamente após a exposição repetida ao alérgeno (a reação imediata) e uma reação de fase tardia, consiste principalmente em inflamação. Essas reações podem ser desencadeadas pela ativação de mastócitos mediada por IgE. Os locais mais comuns para que a HI ocorra são: tecidos conjuntivos e epitélios. Produção de IgE O anticorpo IgE é responsável por sensibilizar os mastócitos e proporciona o reconhecimento do antígeno para as reações de hipersensibilidade imediata. A IgE, é o anticorpo de cadeia pesada ε, e é o mais eficiente na ligação aos receptores Fc dos mastócitos e na ativação dessas células. Os indivíduos atópicos produzem altos níveis de IgE, quanto que indivíduos normais, em geral, sintetizam mais IgM e IgG e somente poucas quantidades de IgE. A regulação da síntese de IgE depende da propensão de um indivíduo para montar resposta com Th2 aos alérgenos, porque as citocinas produzidas por eles estimulam a mudança de isotipo de cadeia pesada para a classe IgE dos linfócitos B. A natureza dos alérgenos Antígenos que desencadeiam reações de hipersensibilidade imediata são ptns ou substâncias químicas ligadas a ptns às quais o indivíduo atópico é cronicamente exposto. Os alérgenos típicos incluem ptns de pólen, ácaros da poeira doméstica, epitélio de animais, alimentos e sustâncias químicas como o antibiótico penicilina. Umas das características mais importantes do alérgenos é que eles não estimulam as respostas imunes inatas, que promoveriam a ativação dos macrófagos e secreção de citocinas indutoras de Th1 como a IL12 e IL8. A ativação crônica ou repetida dos linfócitos T, na ausência de imunidade inata, pode impulsionar os linfócitos TCD4+ para a via Th2, pois os próprios linfócitos T fabricam IL4, a principal citocina indutora de Th2. As características mais comuns dos alérgenos são: baixo peso molecular, glicosilação (protegem o antígeno da desnaturação e degradação no trato gastrointestinal) e alta solubilidade nos líquidos corporais. Ativação das células Th2 A síntese de IgE é dependente da ativação de células T CD4+ do subgrupo Th2 e sua secreção de IL4 e IL13. As células Th2 estão envolvidas em outros componentes da HI além de promover mudanças para IgE. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 13 A IL5 secretada pelas células Th2 ativa os eosinófilos. A IL13 estimula as células epiteliais a secretar quantidades aumentadas de muco. E as células Th2 contribuem para a inflamação na reação de fase tardia. Os indivíduos atópicos possuem maior quantidade de células T secretoras de IL4 específicas para alérgenos em sua circulação e as células T produzem mais IL4, quando comparados com indivíduos normais. As células Th2 são atraídas para o local da reação por quimiocinas produzidas por diversos tipos celulares, essas células possuem receptores para quimiocinas CCR3 e CCR4. Ativação de Linfócitos B e Troca para IgE Os linfócitos B específicos para alérgenos são ativados pelas células Th2 com em outras respostas de linfócitos B dependentes de células T. Sob a influencia do ligante CD40 e de citocinas, principalmente IL4, produzida pelas células Th2, os linfócitos B sofrem troca do isotipo de cadeia pesada e produzem IgE. A IgE se encontra elevada em infecções helmínticas ou em indivíduos alérgicos. Ligação da IgE aos Mastócitos e Basófilos Os mastócitos e basófilos expressam um receptor Fc especifico de alta afinidade por cadeias pesadas ε, o chamado FcεRI, que se liga a IgE. Os mastócitos teciduais em todos os indivíduos são normalmente revestidos com IgE, devido a alta afinidade desta molécula com seu receptor. Cada molécula FcεRI é composta por uma cadeia α que medeia a união do ligante e uma cadeia β e duas cadeia γ que são responsáveis pela sensibilização. A fosforilação da tirosina dos ITAMs das cadeia β e γ inicia os sinais provenientes do receptor que são necessários para a ativação dos mastócitos. A expressão de FcεRI na superfície dos mastócitos e basófilos é regulada para cima pela IgE, proporcionando um mecanismo para a amplificação de reações mediadas por IgE. Outro receptor de IgE chamado de FcεRII, também conhecido como CD23, é uma ptn relacionada às lectinas tipo C dos mamíferos e tem afinidade muito inferior pela IgE. Papel de Mastócitos, Basófilos e Eosionófilos na Hipersensibilidade Imediata Os mastócitos, basófilos e eosinófilos são as células efetoras das reações de hipersensibilidade imediata e doença alérgica. Todos essas três células contém grânulos citoplasmáticos cujos conteúdos são os principais mediadores da resposta HI, e produzem citocinas e mediadores lipídicos que induzem a inflamação. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 14 Osmastócitos são o principais mediadores da HI. Propriedades dos mastócitos e basófilos Normalmente não são encontrados mastócitos maduros na circulação (os progenitores eles saem da medula óssea e migram para os tecidos periféricos como células maduras onde passam por diferenciação in situ), já os mastócitos maduros são encontrados no corpo todo, principalmente próximos aos vasos sanguíneos e nervos, abaixo dos epitélios e nos órgãos linfoides. Os mastócitos humanos variam em sua forma e têm núcleos arredondados, e o citoplasma contém grânulos ligados a membrana e corpos lipídicos. Os grânulos contêm proteoglicanos ácidos que se ligam a corantes básicos. Há dois subgrupos maiores de mastócitos que diferem em suas localizações anatômicas, conteúdo granular e atividades. Característica Mastócitos no tecido conjuntivo Mastócitos das mucosas Localização Pele, submucosa intestinal Alvéolos, mucosa intestinal Dependência dos linfócitos T para desenvolvimento do fenótipo nos tecidos Não Sim (dependem da IL3 produzidas pelas células T) Conteúdo dos grânulos Proteases neutras principais: triptase, quimase, carboxipeptidase, catepsinaG O principal proteoglicano de seus grânulos é a heparina, e produzem também grande quantidade de histamina. Protease neutra principlas: triptase É provável que os mastócitos de mucosa estejam envolvidos em doenças de HI dependentes de células T e de IgE envolvendo as vias aéreas, como a asma brônquica e outros tecidos de mucosa. Inversamente, os mastócitos do tecido conjuntivo medeiam as reações de HI na pele. O fenótipo de um mastócito não é fixo e pode variar em resposta a citocinas e fatores de crescimento. Os basófilos são granulócitos sanguíneos com semelhanças estruturais e funcionais com os mastócitos. São derivados de progenitores da medula óssea, e na medulo óssea mesmo amadurecem e vão para a circulação. Os basófilos podem ser recrutados para alguns pontos de reações inflamatórias, e para onde estão presentes os antígenos da reação HI. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 15 Ativação dos Mastócitos Os mastócitos são ativados por ligação cruzada de moléculas de FcεRI, o que ocorre por ligação de antígenos multivalentes às moléculas de IgE que estão fixadas aos receptores Fc. Contudo, nenhum antígeno isolado promoverá ligações cruzadas suficientes das moléculas de IgE para causar ativação dos mastócitos. Essa ligação cruzada gera uma cascata de sinalização nos mastócitos, envolvendo tirosinas cinases proteicas. Essa cascata de sinalização é semelhante aos eventos de sinalização proximais iniciados por ligação de antígeno aos linfócitos. A ativação dos mastócitos resulta em três tipos de resposta biológica: secreção de conteúdo pré formado de seus grânulos por um processo regulado exocitose, síntese e secreção de mediadores lipídicos, e síntese e secreção de citocinas. Porém, este não é um evento de tudo ou nada, e tipos ou níveis diferentes de estímulos podem desencadear respostas parciais, com produção de alguns mediadores, mas não de outros. Tais variações na ativação e na liberação de mediadores podem ser responsáveis pelas apresentações clínicas variáveis. A tirosina cinase Lyn se associa constitutivamente a cauda citoplasmática da cadeia FcεRI. Com a ligação cruzada de moléculas FcεRI pelo antígeno, a tirosina cinase Lyn fosforila os ITAMs nod domínios citoplasmáticos de FcεRI e cadeias β e γ. A tirosina cinase Syk é então recrutada para os ITAMs de cadeia γ, tona-se ativada e fosforila e ativa outras ptns da cascata de sinalizaçã, incluindo varias moléculas adaptadoras e enzimas que participam do complexo de sinalização com múltiplos componentes, como descrito para as células T. O ligador para ativação das células T (LAT) é uma das ptns adaptadoras essenciais envolvidas na ativação dos mastócitos, e uma das enzimas recrutadas pelo LAT é a isoforma γ de uma fosofolipase Cespecífica do fosfatidilinositol (PLCγ). uma vez ligada ao LAT, PLCγ é fosforilada e então cataliza a degradação do biofosfato de fosfatatidilinositol para produzir trifosfato de inositol (IP³) e diacilglicerol(DAG). IP³ causa elevação dos níveis citoplasmáticos de cálcio, e DAG ativa ptn cinase C(PKC). Outra ptn adaptadora essencial para a degranulação dos mastócitos é a ptn 2 semelhante ao ligador e associada a Grb-2 (Gab2). A fosforilação de Gab2 pela tirosina cinase Fyn leva à ligação e ativação de fosfoinositida 3 (PI3) cinase, que também leva a ativação de PKC. A fosforilação das cadeias leves de miosina ptn cinase C ativada leva è separação dos complexos actina-miosina abaixo da membrana plasmática, permitindo assim que os grânulos entrem em contato com a membrana plasmática. A fusão da membrana com grânulos de mastócitos e a membrana plasmática é mediada por membros da família de ptns SNARE. Diferentes ptns SNARE presentes nos grânulos e nas membranas plasmáticas interagem para formar um complexo multimétrico que catalisa a fusão. A formação do complexo SNARE é regulada por várias moléculas acessórias, incluindo Rab3 guanosina trifosfatase, e cinases e fosfatases associadas a Rab. Nos mastócitos em repouso, estas moléculas reguladoras inibem a fusão da membrana granular dos mastócitos com a membrana plasmática. Com as ligações cruzadas de FcεRI, o resultante aumento das concentrações citoplasmáticas de cálcio e ativação de PKC bloqueiam as funções reguladoras das moléculas acessórias. Até mesmo porque, as ptns sensoras para cálcio, as Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 16 chamadas sinaptotagminas, respondem a concentrações elevadas de cálcio por promoção da formação do complexo SNARE e fusão das membranas. A síntese de mediadores lipídicos é controlada por ativação enzimática citosólica fosfolipase A² (PLA²). Esta enzima é ativada por dois sinais: elevação do cálcio citoplasmático e fosforilação catalisada por uma ptn cinase ativada por mitógeno (MAP) tal como cinase ativada por receptor extracelular (ERK). ERK é ativada em decorrência de uma cascata de cinases iniciada através dos receptores ITAMs, provavelmente usando os mesmos intermediários que nas células T. Uma vez ativada, PLA² hidrolisa os fosfolipídeos da membrana para liberarem substratos que são convertidos pelas cascatas enzimáticas em mediadores finais. O principal substrato é o acido araquidônico, que é convertido pela ciclooxigenase ou lipoxigenase em diferentes mediadores já falados anteriormente. A produção de citocinas por mastócitos ativados é consequência de transcrição genética de citocinas recém-induzida. Os eventos bioquímicos que regulam a transcrição genética de citocinas nos mastócitos parecem ser semelhantes aos eventos que ocorrem nas células T. O recrutamento e ativação de varias moléculas adaptadoras e cinases em respostas as ligações cruzadas de FcεRIlevam a translocação nuclear do fator nuclear das células T ativados (NFAT) e do fator nuclear κβ (NF κβ), bem como à ativação da ptn 1 de ativação (AP-1) por ptns cinases como c-Jun N-terminal cinase. Estes fatores de transcrição estimulam a transcrição de várias citocinas (IL4, IL5, IL5, IL6, IL13 e fator de necrose tumoral –TNF, entre outros), mas em contraposição aos linfócitos T, não de IL2. A ativação dos mastócitos através da via FcεRI é regulada por vários receptores inibitórios, os quais contêm um motivo de inibição de imunorreceptores baseado em tirosina (ITIM) em suas caudas citoplasmáticas. Um desses receptores inibitórios é o FcγRIIb, que se co- agrega com FcεRI durante a ativação dos mastócitos, e o ITIM é fosforilado por Lyn. Isto leva ao recrutamento da fosfatase chamada inositol 5-fosfatase contendodomínio SH2(SHIP) e à inibição da sinalização de FcεRI. Os mastócitos podem ser ativados diretamente por diversas substancias biológicas independentes das ligações cruzadas de FcεRI mediadas por alérgenos, incluindo compostos polibásicos, peptídeos, quimiocinas e anafilatoxinas derivadas do complemento.Estas modalidades adicionais de ativação dos mastócitos podem ser importantes nas reações de hipersensibilidade imediata sem mediação do sistema imune ou podem amplificar as reações mediadas por IgE. Certos tipos de mastócitos e basófilos podem responder as quimiocinas derivadas de fagócitos mononucleares, como a ptn 1α inflamatória dos macrófagos (MIP-1α), produzida como parte da imunidade inata, e a quimicinas derivadas de células T, produzidas como parte da imunidade celular adaptativa. As anafilatoxinas derivadas do complemento, especialmente C5a, ligam-se a receptores específicos nos mastócitos e estimulam a desgranulção. Portanto, a ativação dos mastócitos e a liberação de mediadores podem amplificar ate as reações independentes da IgE. Muitos neuropeptídeos, inclusive a substancia P, a somatostatina e o peptídeo intestinal vasoativo, induzem a liberação de histamina dos mastócitos e podem mediar a ativação de mastócitos ligada ao sistema neuroendócrino. Sabe-se que o sistema nervoso modula as reações de HI, e os neuropeptídeos podem estar envolvidos neste efeito. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 17 Os mastócitos também possuem receptores Fc ativadores para cadeias pesadas de IgG, e estas células também podem ser ativadas por IgG unida por ligações cruzadas. Mediadores Derivados dos Mastócitos As funções efetoras dos mastócitos são mediadas por moléculas solúveis liberadas das células em ativação. Estes mediadores podem ser classificados em mediadores pré formados, que incluem amina biogênica e macro moléculas dos grânulos, e mediadores recém sintetizados, que incluem os mediadores derivados de lipídeos e citocinas. Tipo de Célula Categoria Mediador Função/Efeitos Patológicos Mastócitos e Basífilos Armazenado pré- formado nos grânulos citoplasmáticos Histamina Aumenta a permeabilidade vascular; estimula a contração do músculo liso Enzimas: proteases neutras (triptase e/ou quimase), hidrolases ácidas, catepsina G, carboxipeptidase Degradam estruturas microbianas; dano/remodelamento de tecidos Principais mediadores lipídicos produzidos na ativação Prostaglandina D² Vasodilatação, broncoconstrição, quimiotaxia dos neutrófilos Leucotrienos C4, D4, E4 Broncocontrição prolongada, secreção de muco, aumento da permeabilidade vascular Fator ativador de plaquetas Quimiotaxia e ativação de leucócitos, bronconstrição, aumento da permeabilidade vascular Citocinas produzidas na ativação IL3 Proliferação de mastócitos TNF, MIP-1α Inflamação/reação de fase tardia IL4, IL3 Produção de IgE, secreção de muco IL5 Produção e ativação de esosinófilos Eosinófilos Armazenado pré- formado nos grânulos citoplasmáticos Proteína básica maior, ptn catiônica dos eosinófilos Tóxicas para helmintos, bactérias, células do hopedeiro Peroxidase dos eosinófilos, hidrosilases lipossômicas, lisofosfolipase Degradam as paredes celulares de helmintos e protozoários; dano/remodelação de tecidos Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 18 Principais mediadores lipídicos produzidos na ativação Leucotrienos C4, D4, E4 Broncocontrição prolongada; secreção de muco, aumento da permeabilidade vascular Citocinas produzidas na ativação IL3, IL5, GM-CSF Produção e ativação de eosinófilos IL8, IL10, RANTES, MIP- 1α, eotaxina Quimiotaxia dos leucócitos Aminas Biogênicas Muitos dos efeitos biológicos de ativação dos mastócitos são mediados por aminas biogênicas (aminas vasoativas) que são armazenadas e liberadas dos grânulos citoplasmáticos. São compostos de baixo peso molecular com um grupo amina. Nos seres humanos a principal é a histamina. A histamina atua por ligação a receptores das células- alvo, e diferentes tipos de células expressam classes distintas de receptores de histamina. As ações de histamina são de curta duração. Com a ligação aos receptores celulares, a histamina inicia eventos intracelulares, e os produtos causam diferentes alterações em diferentes tipos de células. A ligação da histamina ao endolélio promove aumento da permeabilidade vascular e vazamento de plasma para os tecidos, ela também estimula a produção de moléculas relaxantes (prostaciclina PGI² e óxido nítrico) da musculatura lisa pelas células endoteliais, que causam a vasodilatação. As ações dessa substancia produzem a pápula e halo eritrematoso da HI. Os antagonistas H¹ (anti-histamínicos) podem inibir essas manifestações. A histamina também causa constrição da musculatura lisa intestinal e brônquica. Enzimas e Proteoglicanos dos Grânulos As proteases neutras da serina, incluindo a triptase e a quimase são constituintes proteicos mais abundantes dos grânulos secretores de mastócitos e contribuem para a lesão tecidual nas reações de HI. A presença da triptase nos líquidos biológicos humanos é interpretada como um marcador de ativação dos mastócitos, já que esta está presente apenas nos mastócitos. A quimase é encontrada em alguns mastócitos, e sua presença ou ausência é um critério para caracterizar o subgrupo dos mastócitos envolvidos nas respostas. A triptase pode causar lesão tecidual, enquanto a quimase pode converter angiotensina I em angiotensina II, degradar a membrana basal e estimular a secreção de muco. Os grânulos dos basófilos contem algumas enzimas iguais as dos mastócitos (proteases neutras) e outras iguais as dos eosinófilos (ptn básica maior e lisofosfolipase). Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 19 Os proteoglicanos, incluindo heparina e sulfato de condroitina, também constituem os grânulos dos mastócitos e basófilos. Essas moléculas possuem carga negativa, e por isso dentro dos grânulos servem como matrizes de armazenamento para as aminas biogênicas que possuem carga positiva, proteases e outros mediadores, o que impede seu acesso ao restante da célula. Há variação na liberação das moléculas associadas aos proteoglicanos, e pois isso estes podem controlar a cinética das reações de HI. Mediadores Lipídicos A ativação dos mastócitos resulta na síntese de novo e rápida liberação de mediadores derivados de lipídeos que têm vários efeitos sobre vasos, o músculo liso brônquico e os leucócitos. O mais importante desses mediadores são os metabólitos do ácido araquidônico gerados pele ação das clicooxigenase e lipoxigenase. O principal mediador derivado do ácido araquidônico ( prod pela via da ciclooxigenase) é a prostaglandina D2 (PGD2). Ao se ligar a receptores nas células musculares lisas atua como vasodilatador e broncoconstritor, além da quimiotaxia de neutrófilos e seu acúmulo em locais inflamatórios. O principal mediador derivado do ácido araquidônico (prod pela via da lipoxigenase) são os leucotrienos, especialmente o LTC4 e os produtos de sua degradação: LTD4 e LTE4. Essas moléculas são prod pelos mastócitos e basófilos das mucosas. Ao se ligarem a receptores das células musculares lisas causam broncoespasmo prolongado. São as substancias de reação lenta da anafilaxia (SRS-A). O fator de ativação de plaquetas (PAF) também é um importante mediador lipídico. É um derivado da hidrolise dos fosfolipídeos da membrana mediada por PLA. Ele tem ações diretas de broncoconstrição e também causa retração das célulasendoteliais e pode relaxar a musculatura lisa vascular. É hidrofóbico, e modulado pela enzima PAF hidrolase. Pode ativar leucócitos inflamatórios e portanto apresentam importância nas reações tardias, e neste caso as principais células que o libera podem ser os basófilos ou células endoteliais vasculares (estimuladas por histamina e leucotrienos), e não os mastócitos. Citocinas Os mastócitos e basófilos produzem muitas citocinas diferentes que contribuem para a inflamação alérgica ( a reação de fase tardia).A ativação dos mastócitos induz transcrição e síntese destas citocinas, mas o TNF pré-formado também pode ser armazenado em grânulos e rapidamente liberado com a ligação cruzada de FcεRI. As citocinas que são liberadas com ativação de mastócitos ou basófilos mediada por IgE são os principais responsáveis pela reação de fase tardia. Além da inflamação alérgica, as citocinas dos mastócitos também contribuem aparentemente para as respostas imunes inatas e infecções. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 20 Propriedades dos Eosinófilos Os eosinófilos são granulócitos que são abundantes nos infiltrados inflamatórios das reações de fase tardia e contribuem para muitos dos processos patológicos e doenças alérgicas. Eles se encontram circulando no sangue após sua maturação na medula óssea (GM- CSF, IL3 e IL5 – promovem esse processo a partir de precursores da medula óssea), estão principalmente presentes nos tecidos periféricos, especialmente nos revestimentos de mucosa dos tratos respiratório, gastrointestinal e genitourinário, e seu numero pode aumentar em resposta a um processo inflamatório. Seus grânulos contem ptns básicas, ex eosina. As citocinas produzidas pelas células Th2 promovem ativação dos eosinófilos e o seu recrutamento (através de quimiocinas e moléculas de adesão) para locais inflamatórios da reação de fase tardia, assim como para pontos de infecções helmínticas. A IL5 é uma potente citocina ativadora de eosinófilos. Os eosinófilos se ligam a células endoteliais que expressam E-selectina e o ligante para a integrina VLA-4. A IL4 pode aumentar a expressão das moléculas de adesão para os eosinófilos. Os produtos do complemento C5a e os mediadores lipídicos PAF e LBT4, também funcionam como qumioatrativos para os eosinófilos. Os eosinófilos liberam ptns dos grânulos que são toxicas para os organismos parasitários e podem lesar o tecido normal. O conteúdo dos grânulos dos eosinófilos inclui hidrolases lisossômicas encontradas em outros granulócitos, ptn básica maior e ptn catiônica, que são toxicas para helmintos, bactérias e tecido normal. Há catalisação da produção do ácido hipocloro e hipobromoso, que são tóxicos para helmintos, protozoários e células normais. Os eosinófilos ativados também liberam mediadore lipídicos. Reações de Hipersensibilidade Imediata Na reação imediata são dominantes as respostas vasculares e do músculo liso aos mediadores, e a reação de fase tardia, caracteriza-se pelo recrutamento de leucócitos e inflamação. A reação Imediata As alterações vasculares precoces que ocorrem durante as reações de hipersensibilidade imediata são demonstradas pela reação de pápula e halo eritematoso após injeção intradérmica de um alérgeno. Os vasos ficam localmente dilatados dando a aparência eritematosa, pois se encontram congestionados de hemácias. O local então incha rapidamente pelo extravasamento do plasma. A reação completa de pápula e halo eritematoso pode aparecer de 5 a 10 mins após a administração do antígeno, e geralmente desaparece em menos de uma hora. A reação de pápula e halo eritematoso é dependente de IgE e mastócitos. A IgE pode ser usada para transferir a HI. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 21 As reações de HI podem ser simuladas pela injeção de outros agentes que ativam diretamente os mastócitos: fragmentos do complemento (C5a, C4a e C3a), ou por trauma local, que também provocam a degranulação dos mastócitos. A reação da pápula e eritema resulta da sensibilização de mastócitos dérmicos por IgE ligada a FcεRI, com ligação cruzada de IgE pelo antígeno, e ativação dos mastócitos, com liberação de mediadores, notavelmente a histamina. Esta se liga aos receptores de histamina nas células endoteliais venulares; as células endoteliais sintetizam e liberam PGI2, óxido nítrico e PAF; e estes mediadores causam vasodilatação e aumento da permeabilidade vascular. A reação de fase tardia A reação de pápula e eritema imediata é seguida, 2 a 4 horas mais tarde, por uma reação de fase tardia, consistindo no acúmulo de leucócitos inflamatórios, incluindo neutrófilos, eosinófilos, basófilos e células Th2. A inflamação é máxima em cerca de 24 horas e depois desaparece gradualmente. Os mastócitos produzem citocinas, incluindo TNF, que podem regular para cima a expressão endotelial das moléculas de adesão aos leucócitos, como a E-selectina e a molécula de adesão intercelular-1 (ICAM-1), e as quimiocinas que recrutam os leucócitos do sangue. Os tipos de leucócitos que são típicos dessa reação são os eosinófilos e as células Th2. A reação de fase tardia difere das reações de hipersensibilidade tardia, nas quais os macrófagos e as células Th1 são dominantes. A reação de fase tardia pode ocorrer sem a reação imediata precedente ter sido detectável. Ex na asma brônquica onde estas reações ocorrem mais pela ação dos linfócitos T do que pela ativação dos mastócitos. Suscetibilidade Genética à Hipersensibilidade Imediata A propensão para produzir IgE é influenciada pela herança de vários genes. Desse modo, rinite alérgica, asma e eczema podem estar presentes em graus variáveis em diferentes membros de uma família, isso porque o alérgeno pode ser distinto para diferentes membros da família. Polimorfismos ou mutações em genes que resultam em diminuição das respostas inatas a organismos infecciosos comuns podem aumentar o risco de desenvolvimento de atopia. Localização cromossômica Genes candidatos Suposto papel dos produtos genéticos na doença 5q Agrupamentos de genes de citocinas (IL4, IL5, IL13), CD14, receptor β²-adrenérgico IL4, IL3 promovem troca para IgE, IL5 promove crescimento e ativação de eosinófilos; CD14 é um componente do receptor LPS que, através de interação com TLR4, pode influenciar o equilíbrio entre respostas cm Th1 X Th2 aos antígenos; o receptor β-adrenérgico regula a contração da musculatura lisa brônquica. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 22 6p MHC de classe II Alguns alelos podem regular as respostas dos linfócitos T aos alérgenos 11q Cadeia β do FcεRI Medeiam a ativação dos mastócitos 12q Fator das células tronco, IFNγ, STAT6 O fator de células tronco regula o crescimento e a diferenciação dos mastócitos; o IFNγ opõe-se às ações de IL4; STAT6 medeiam a transdução de sinal de IL4 16 Cadeia α do receptor de IL4 Subunidade dos receptores de IL4 e de IL13 20p ADAM33 Metaloproteinase envolvida no remodelamento das vias aéreas 2q DPP10 Peptidase que regula a atividade de citocinas e quimiocinas 13q PHF11 Regulador transcricional envolvidona expansão clonal de linfócitos b e na expressão de Ig Doenças Alérgicas no Homem: Patogênese e Terapia A desgranulação dos mastócitos é um componente central de todas as doenças alérgicas, e as manifestações clínicas e patológicas das doenças dependem dos tecidos em que os mediadores dos mastócitos têm efeitos, bem como da cronicidade do processo inflamatório. O ponto de contato com o alérgeno determina os órgãos ou tecidos que serão envolvidas nas respostas alérgicas. EX: Os antígenos inalados causam rinite ou asma; antígenosingeridos costumam causar vômitos ou diarreia; e antígenos injetados costumam causas efeitos sistêmicos na circulação. As concentrações de mastócitos influenciam na intensidade da resposta que será desenvolvida. E o seu fenótipo também influenciam no tipo de resposta que será montada. Anafilaxia Sistêmica A anafilaxia é uma HI sistêmica que se caracteriza por edema em muitos tecidos e uma queda da pressão arterial – ou choque anafilático, ambos secundários a uma vasodilatação. Além disso, há constrição das vias aéreas superiores e inferiores, edema de glote, hipermoblidade intestinal, extravasamento de muco no intestino e trato respiratório e lesões urticariformes na pele. Esses efeitos ocorrem geralmente por antígeno introduzido por injeção, picada de inseto ou absorção através de uma superfície epitelial como a pele e mucosas. O pilar de tratamento para a anafilaxia é a epinefrina sistêmica, que reverte os efeitos brônquicos e vasodilatadores. Os anti-histamínicos também podem ser usados no tratamento. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 23 Asma brônquica A asma é uma doença inflamatória causada por repetidas reações de HI e tardia no pulmão, levando a tríade clínico patológica de obstrução intermitente e reversível das vias aéreas, inflamação brônquica crônica com eosinófilos, e hipertrofia das células musculares lisas brônquicas e hiper-reatividade aos broncoconstritores ( LTC4 e os seus produtos de degradação: LTD4 , LTE4 e PAF). Há também aumento da prod e liberação de muco espesso (por ação de IL3 nas células epiteliais brônquicas) HIPOTESE HIGIÊNICA – reduzir o numero de infecções, aumenta o número de atópicos. A atual terapia para asma tem dois alvos principais: prevenção e reversão da inflamação e relaxamento do músculo liso das vias aéreas. Anti-histamínicos não são úteis no tratamento. Reações de Hipersensibilidade Imediata no Trato Respiratório Superior, Trato Gatrointestinal e Pele Rinite alérgica ou “febre do feno”, doença de HI mais comum. Trata-se com anti- histamínicos. Conjuntivite alérgica. Tratamento semelhante ao da rinite alérgica. Alergias alimentares. Pode dar alem dos sintomas do trato gastrointestinais: diarreia e vômitos, pode aparecer urticárias e ocasionalmente evoluir para uma anafilaxia sistêmica. Na pele aparecem urticária (aguda – melhora com anti-histamínicos, isso porque é mediada por mediadores liberados pelos mastócitos) e eczema (crônico- reação de fase tardia / não melhora com anti-histamínicos, pois é mediada por citocinas derivadas de linfócitos Th2). Imunoterapia para doenças alérgicas Além do tratamento visar diminuir as consequências após a HI, tenta-se também diminuir a concentração de IgE presente no indivíduo para diminuir as respostas de HI (dessensibilização). Existem duas formas de dessensibilização sendo usadas: uma administrando pequenas quantidades de alérgenos a indivíduos atópico, levando a diminuição de IgE para esse alérgeno e aumentando a prod de IgG para ele, que também irá diminuir a ação das IgEs; e a utilização de anticorpos anti-IgE monoclonais humanizados também já está sendo mencionada como forma de diminuir a concentração de IgE em indivíduos atópicos. Os papéis protetores das reações imunes mediadas por IgE e mastócitos Uma função protetora maior das reações imunes iniciadas pela IgE é a erradicação de parasitas. A destruição de helmintos mediada por eosinófilos é uma defesa eficaz contra esses organismos. A atividade de Il4, Il5 e IL13 na prod de IgE e ativação de eosinófilos contribuem para uma defesa coordenada contra helmintos. A ativação de mastócitos também dependente Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 24 de IgE no trato gastrointestinal promove a expulsão dos parasitas por aumento do peristaltismo e por um extravasamento de muco. IL4 estimula a prod de IgE IL5 ativa os eosinófilos Os mastócitos desempenham um importante papel protetor como parte da resposta imune inata a infecções bacterianas. Eles podem ser ativados por mecanismos independentes de IgE ( ativação do complemento pela via alternativa ou ativação da via clássica por anticorpos naturais – que são produzidos por linfócitos B do tipo B-1 e que reconhece patógenos comuns, levando a liberação de C5a, que desencadeiam diretamente a desgranulação dos mastócitos) na evolução de uma infecção bacteriana e que os mediadores que liberam são críticos para a resolução da infecção ( principalmente o TNF – estimula o influxo de neutrófilos para o local da infecção). Algumas proteases dos mastócitos destroem alguns venenos de cobras e de insetos (em camundongos). Esta é uma forma incomum de “imunidade inata”. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 25 Imunidade aos Microrganismos Os eventos fundamentais durante a infecção incluem a entrada do microrganismo, a invasão e colonização dos tecidos do hospedeiro, a evasão da imunidade do hospedeiro, e a lesão tecidual ou prejuízo funcional. Características Gerais das Respostas Imunológicas aos microrganismos A defesa contra os microrganismos é mediada pelos mecanismos efetores da imunidade natural e adquirida. O sistema imunológico natural proporciona a defesa inicial, e o sistema imunológico adquirido proporciona uma resposta mais sustentada e mais forte. O sistema imunológico responde de modos distintos e especializados a diferentes tipos de microrganismos para combater de modo mais eficaz estes agentes infecciosos. A sobrevivência e a patogenicidade dos microrganismos em um hospedeiro são criticamente influenciadas pela capacidade dos microrganismos de evadir ou resistir aos mecanismos efetores da imunidade. O equilíbrio entre as respostas imunológicas do hospedeiro e as estratégias microbianas para resistir à imunidade frequentemente determina o prognóstico da infecção. Em muitas infecções, a lesão tecidual e a doença podem ser causadas pela resposta do hospedeiro ao microrganismo e aos seus produtos, mais do que pelo microrganismo em si. Imunidade as Bactérias Extracelulares As bactérias extracelulares são capazes de se replicar fora das células do hospedeiro (na circulação, nos tecidos conjuntivos e em espaços teciduais tais como lumens das vias aéreas e trato gastrointestinal). Causam doença por dois mecanismos principais: essas bactérias induzem a inflamação, que resulta na destruição do tecido no local da infecção – causa pela qual os cocos piogênicos causam grande número de infecções supurativas no homem; e muitas dessas bactérias produzem toxinas (endo e exotoxinas), e estas possuem efeitos patológicos diversos. As endotoxinas (LPS – lipopolissacarídeo) das bactérias Gram- negativas são ativadoras potentes de macrófagos. Já as exotoxinas, algumas possuem a função de citotoxicidade, outras interferem diretamente nas funções celulares normais sem eliminar as células, e ainda existem aquelas que estimulam a produção de citocinas que causam doenças. Imunidade Natural às bactérias extracelulares Os principais mecanismos da imunidade natural contra as bactérias extracelulares são a ativação do complemento, a fagocitose e a resposta inflamatória. Gram-positivas possuem um peptideoglicano em suas paredes celulares que ativa a via alternativa do complemento por promover a formação da C3 convertase da via alternativa. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 26 Gram-negativas O LPS também ativa a via alternativa do complemento na ausência de anticorpos. Bactérias que expressam MANOSE em sua superfície podem se ligar a lectina de ligação a manose, levando a ativação do complemento da via da lectina. O resultado da ativação do complemento é a opsionizaçãoe a fagocitose acentuada das bactérias. Além disso, o complexo de ataque à membrana lisa asas bactérias e os subprodutos do complemento participam das respostas inflamatórias recrutando e ativando leucócitos. Os fagócitos utilizam vários receptores de superfície: receptores de manose receptores de scavenger receptores Fc receptores do complemento para reconhecer bactérias opsonizadas receptores tipo Toll participam na ativação dos fagócitos como resultado do encontro com os microrganismo Esses receptores promovem a fagocitose dos microrganismos e estimulam as atividades microbicidas dos fagócitos. E os fagócitos ativados secretam citocinas, as quais induzem a infiltração de leucócitos nos locais da infecção (inflamação). Pode haver lesão dos tecidos sadios pela ação do sistema imunológico As citocinas também induzem as manifestações sistêmicas da infecção: TNF – estimula a febre; e a síntese de ptns da fase aguda. Imunidade adquirida às bactérias extracelulares A imunidade humoral é a principal resposta imunológica protetora contra bactérias extracelulares, e atua no bloqueio da infecção, na eliminação dos microrganismos e na neutralização de suas toxinas. Anticorpos contra antígenos da parede celular e toxinas secretadas e associadas à célula (podem ser polissacarídeos ou ptns). o Atuam: Na neutralização: é mediada pelos isotipos IgG e IgA de alta afinidade; Na opsonização: é mediada por algumas subclasses de IgG; Na ativação do complemento pela via clássica: mediada pela IgM e subclasses de IgG. Células TCD4+ os antígenos proteicos das bactérias extracelulares ativam essas células e elas liberam citocinas que aumentam a produção de anticorpos, induzem a inflamação local (TNF e linfotoxina) e acentuam a atividade fagocítica e microbicida dos macrófagos (interferon γ) e neutrófilos (IL17 produzida pelas células Th17 – inflamação rica em neutrófilos e defesa contra algumas infecções bacterianas). Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 27 Efeitos lesivos das respostas imunológicas Os principais efeitos são a inflamação e o choque séptico. As mesmas reações dos neutrófilos e macrófagos que funcionam para erradicar a infecção também causam dano tecidual pela produção local de espécies de oxigênio reativo e enzimas lisossômicas. Essas reações inflamatórias são normalmente autolimitadas e controladas. Choque séptico é uma síndrome caracterizada por colapso circulatório e coagulação intravascular disseminada. Tríade clínica de DIC, hipoglicemia e insuficiência cardiovascular. o Fase inicial – causada por citocinas produzidas pelos macrófagos que são ativadas por componentes microbianos, particularmente LPS. o O TNF é o principal mediador o INFγ + IL12 também podem contribuir. o “tempestade de citocinas” o respostas imunológicas defeituosas relacionas a deleção de células T. o Algumas toxinas bacterianas (são chamadas de superantígenos) estimulam todas as células T em um indivíduo que expressa uma família particular de genes do receptor de célula T Vβ, como consequência há produção de grande quantidade de citocinas. Reação cruzada – uma complicação tardia das respostas imunológicas humorais a infecções bacterianas pode ser a geração de anticorpos produtores de doença. Ex: febre reumática. Deposição de imunocomplexos Evasão Imunológica pelas Bactérias Extracelulares Mecanismos antifagocíticos Inibição do Complemento ou inativação dos produtos do complemento (ex: presença de ácido salicílico nas cápsulas inibem a ativação da via alternativa) Variação genética dos antígenos de superfícies Mecanismo de Evasão Imunológica Exemplos Variação antigênica Neisseria gonorrhoeae; Escherichia coli; Salmonella typhimurium Inibição da ativação do complemento Muitas Bactérias Resistência à fagocitose Pneumococo Remoção de intermediários de oxigênio reativo Estafilococos catalase – positivos Imunidade às Bactérias Intracelulares Uma característica das bactérias intracelulares facultativas é a sua capacidade de sobreviver e mesmo de se replicar dentro dos fagócitos. Geralmente requer os mecanismos da imunidade mediada por células. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 28 Imunidade Natural às bactérias intracelulares A resposta imunológica natural a bactérias intracelulares consiste principalmente em fagócitos e células NK. As bactérias patogênicas intracelulares são resistentes à degradação dentro dos fagócitos. As bactérias intracelulares ativam as células NK pela expressão de indução de ligantes ativadores da célula NK ou pela estimulação das células dendríticas e macrófagos pela produção de IL12, uma potente citocina ativadora de célula NK. As células NK produzem INFγ, o qual, por sua vez, ativa os macrófagos e promove a destruição das bactérias fagocitadas. Imunidade Adquirida às bactérias intracelulares A principal resposta imunológica protetora contra bactérias intracelulares é a imunidade mediada por células, que tem dois tipos de ações diferentes: ativação dos macrófagos pelos sinais ligantes do CD40 e INFγ derivados das células T, que resulta na morte dos microrganismos fagocitados; lise de células infectadas por meio de linfócitos T citotóxicos (CTLs). A ativação dos macrófagos que ocorre em resposta a microrganismos intracelulares também podem causar lesão tecidual. E essas lesões podem se manifestar como reação de hipersensibilidade tardia (DTH) a antígenos proteicos microbianos. Persistem por longos períodos e estimulando as células T provocam a formação de granulomas – inflamação granulomatosa. Esse tipo de reação serve para impedir a disseminação microbiana, mas está associado a dano tecidual grave e causa necrose e fibrose. As diferenças clínicas entre os indivíduos quanto aos padrões de resposta de células T a microrganismos intracelulares são determinantes importantes da progressão da doença e do prognóstico clínico. Evasão Imunológica pelas bactérias intracelulares Resistência a eliminação por fagócitos: o Inibir a fusão de fagolisossomos o Escapar para o citosol o Remover diretamente ou inativar substancias microbicidas o Levam a infecções crônicas o Geralmente reaparecem após uma cura aparente o São difíceis de erradicar. Mecanismo de Evasão Imunológica Exemplos Inibição da formação do fagolisossomo Mycobacterium tuberculosis, Ligionella pneumophilla Inativação de espécies de oxigênio e de nitrogênio reativos Mycobacterium leprae (glicolipídeo fenólico) Ruptura da membrana dos fagolisossomos, escape para o citoplasma Listeria monocytogenes (PTN hemolisina) Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 29 Imunidade aos Fungos A infecção fúngica, são importantes causas de morbidade e mortalidade no homem. Contudo, elas estão mais presentes em indivíduos imunossuprimidos que não são capazes de montar uma resposta imunológica contra esses microrganismos. Frequentemente indivíduos que possuem uma deficiência na produção de neutrófilos são mais acometidos pelas micoses. Os fungos podem se encontrar nos espaços extracelulares ou intracelulares, e acredita-se que as resposta imunológicas contra eles tenha a mesma essência que as que são montadas contra as bactérias extra ou intracelulares. Mas pouco se sabe sobre o mecanismo da imunidade antifúngica. As infecções fungicas podem ser: Oportunistas Endêmicas Imunidade Natural e Adquirida aos fungos Os principais mediadores da imunidade natural são os neutrófilos e os macrófagos. Os neutrófilos presumivelmente liberam substancias fungicidas, tais como as espécies reativas de oxigênio e enzimas lisossômicas, e fagocitamos fungos para a morta intracelular. A imunidade mediada por células é o principal mecanismo da imunidade adquirida contra as infecções fúngicas. Em muitas infecções as respostas Th1 são protetoras e as respostas Th2 são prejudiciais para o hospedeiro. Os fungos também podem desencadear a resposta de anticorpos específicos que dão valor protetor. A citotoxicidade dependente de anticorpos, mediada por receptores Fc podem ser um importante mecanismo de remoção de alguns fungos. Imunidade aos Vírus Os vírus são microrganismos intracelulares obrigatórios , usam os ácidos nucleicos e a maquinaria da síntese de ptns do hospedeiro para a replicação viral. Entram em muitas células utilizando os receptores normais das superfícies das células. Podem causar lesão tecidual e outros mecanismos que geram a doença. A replicação viral interfere na produção e função de ptns normais que leva a lesão, e por fim, a morte da célula infectada. Algumas infecções virais podem provocar diretamente a lise celular ou ser latente dentro das células do hospedeiro. No ultimo tipo de infecção quando o sistema imunológico não é eficiente a infecção pode se tornar lítica. Imunidade natural ao Vírus Os principais mecanismos da imunidade natural contra os vírus são a inibição da infecção pelos IFNs tipo I e a morte das células infectadas mediada pelas células NK. Os IFNs tipo I atuam inibindo a replicação viral em ambas as células, as infectadas e as não infectadas, por indução de um “estado antiviral”. Umas das moléculas chave induzidas pelo IFN é a PKR, uma PTN cinase que tem que se ligar ao dsRNA para que seja ativada, e Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 30 portanto é funcional somente em celulas infectadas por vírus. A PKR ativa fecha a síntese de ptns, causando a morte das células infectadas. AS células NK reconhecem as células infectadas nas quais o vírus bloqueou a expressão do MHC de classe I, elas saem de um estado normal de inibição quando isso ocorre. Imunidade Adquirida aos Vírus A imunidade adquirida contra infecções virais é mediada por anticorpos (que podem ser considerados como neutralizantes), que só são eficazes contras esse microrganismos na sua fase extracelular, eles atuam se ligando ao envelope viral ou ao antígeno do capsídeo (IgA tem uma importante função nas mucosas respiratória e intestinal)e bloqueiam a ligação do vírus com as células do hospedeiro evitando assim que esses entrem nessas células, mas também pode funcionar opsonizando as partículas virais e facilitando sua fagocitose, alem disso também pode ajudar na ativação do complemento que irá resultar na fagocitose ou na lise direta dos vírus com envelopes lipídicos. Já a eliminação dos vírus que se encontram dentro das células do hospedeiro é realizada por CTLs, os quais eliminam a infecção destruindo as células infectadas. A maioria dos CTLs vírus-específicos são células TCD8+ que reconhecem antígenos virais citosólicos, geralmente sintetizados endógenamente, em associação a MHC de classe I em qualquer célula nucleada. Os vírus citopáticos de RNA tendem a provocar a ativação das células TCD8+ sem as citocinas produzidas pela TCD4+ por provocarem uma forte reação imunológica natural. Enquanto que as infecções latentes não citopáticas, frequentemente por vírus DNA, usualmente provocam respostas de CTLS apenas na presença de células TCD4+. Com a ativação as células TCD8+ sofrem proliferação maciça durante uma infecção viral, e a maioria das células são especificas para alguns porcos peptídeos virais. Os efeitos antivirais dos CTLs são principalmente devidos à morte das células infectadas, mas outros mecanismos incluem a ativação de nucleases dentro das células infectadas, que degradam os genomas virais, e a secreção de citocinas tais como o INFγ o qual possui ação antiviral. Muitos vírus são capazes de alterar seus antígenos de superfície, como glicoptns do invólucro, e assim escapam da imunidade mediada por anticorpos. Entretanto, as células infectadas produzem ptns virais que frequentemente não variam, de modo que a defesa mediada por CTLS permanece eficaz contra esses vírus. Em algumas infecções virais, principalmente por vírus não-citopáticos, os CTLs podem ser responsáveis pela lesão tecidual.As resposta imunológicas à infecções virais podem causas danos ao hospedeiro de diversas formas: no ataque das células T às células infectadas do hospedeiro ocorre uma grande lesão tecidual, consequentemente uma grande perda de células levando a inflamação; assim como consequência a uma infecção persistente de alguns vírus pode levar a produção de complexos imunes que irão se depositar nos vasos sanguíneos e levam a vasculite sistêmica; e para terminar alguns antígenos virais possuem sequencias de aas que também estão presentes em alguns antígenos próprios e devido a esse “mimetismo molecular”, a imunidade antiviral pode levar a respostas imunológicas contras antígenos próprios. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 31 Evasão Imunológica pelo Vírus Os vírus desenvolveram muitos mecanismos para escapar da imunidade do hospedeiro: eles podem alterar seus antígenos ( mais comummente glicoptns de superfície, mas também epítopos de células T também podem sofrer variação) e assim não serem mais alvos da resposta imunológica. Os principais mecanismos de variação antigênica são mutações pontuais e redistribuições dos genomas de RNA (nos vírus de RNA). alguns vírus inibem a apresentação de antígenos proteicos citosólicos associados ao MHC classe I. Como resultado, células infectadas não podem ser reconhecidas ou mortas por células CTLs TCD8+. As células NK podem ser uma adaptação a essa estratégia de evasão viral, pois elas são ativadas pelas células infectadas, em especial na ausência de moléculas de MHC de classe I. Alguns vírus produzem moléculas que inibem a imunidade natural e adquirida.Os poxvírus codificam moléculas que são secretadas pelas células infectadas e se ligam as varias citocinas, incluindo IFNγ, TNF, IL1 e IL18 e quimiocinas. As ptns de ligação à citocina secretadas podem atuar como antagonistas competitivos das citocinas. Alguns citomegalovírus produzem uma molécula que é homóloga ao MHC de classe I e podem competir pela ligação e apresentação de peptídeos antigênicos. O vírus Episten-Barr produz uma PTN que é homóloga a citocina IL10, que inibe a ativação do macrófago e células dendríticas e pode suprimir a imunidade mediada por células. Algumas infecções virais crônicas são associadas a falha das respostas de CTL. Esse déficit pode resultar da ativaçãodas vias inibidoras das células T, como a via PD-1, que normalmente funciona para manter a tolerância das células T aos antígenos próprios. Os vírus podem infectar e destruir ou inativar células imunocompetentes. Mecanismos de Evasão Imunológica Exemplos Variação antigênica Gripe, rinovírus e HIV Inibição do processamento antigênico I. Bloqueio do transportador TAP (transp. associado ao processamento de antígeno) II. Remoção de moléculas de classe I do RE I. Herpes vírus II. Citomegalovírus Produção de Homólogos dos receptores a citocinas Vacina poxvírus (IL1, IFNγ) Citomegalovírus (quimiocina) Produção de citocinas imunossupressoras Vírus Epstein-Barr (IL10) Infecção das células imunocompetentes HIV Imunidade aos Parasitas Infecções parasitárias ocorrem com protozoários, helmintos e ectoparasitas. Imunologia Médica – Tássia Micheli Página 32 A maioria dos parasitas possuem ciclos de vida complexos, dos quais parte ocorre no homem e parte ocorre em hospedeiros intermediários. A maioria da infecções parasitárias é crônica devido a fraca
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