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1 SEBENTA DE IMUNOLOGIA ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA E SAÚDE DE LISBOA LICENCIATURA DE DIETÉTICA E NUTRIÇÃO DOCENTE RESPONSÁVEL: Luís Borrego 2º ANO – 2º Semestre 2 1. O Sistema Imunitário como um todo O Sistema Imunitário compreende células, tecidos e/ou órgãos produzidos pelo próprio sistema que funcionam como barreira à entrada de microrganismos estranhos. o Trata-se, por isso, de um sistema sujeito a perturbações. o É o sistema que nos protege e através dele consegue-se evitar a morte. Todos os dias produzimos células malignas e o nosso sistema imunitário tem a capacidade de as reconhecer e destruir. Quando isso não funciona gera-se um cancro. Sistemas de Primeira Linha e Sistemas Nobres Os Sistemas de Primeira Linha atuam contra pequenas agressões. Apenas contactam com os Sistemas Nobres (cuja localização é nos gânglios linfáticos) quando é necessário, isto é, quando os sistemas de primeira linha não conseguem destruir os microrganismos estranhos. Imunologia = Futuro Até ao século XX as pessoas morriam de doenças infecto-contagiosas, tendo como esperança média de vida trinta anos. Graças ao desenvolvimento das vacinas conseguiu-se controlar essas doenças e até erradicar algumas delas, como a varíola. o Considera-se que uma doença está erradicada quando não existe notificação de qualquer caso no mundo há pelo menos 5 anos. Sendo a vacina a administração de algo estranho para o nosso organismo, pode provocar efeitos secundários, podendo mesmo levar à morte. → Por exemplo, uma em cada 100 milhões de pessoas vacinadas contra o sarampo desenvolvem uma doença auto-imune, em que o organismo produz anticorpos contra o sistema nervoso central, levando até à morte. → As vacinas apenas funcionam se administradas em todo o grupo de pessoas susceptíveis de terem uma certa doença. Isto porque as pessoas mesmo estando vacinadas podem contrair uma forma menos agressiva da doença. → Contudo, a manipulação precoce do sistema imune pode levar ao aparecimento de doenças autoimunes como lúpus. 3 Tipos de células sanguíneas Nome Descrição Funções Imagem S A N G U E Fração Celular Hemácias, Glóbulos Vermelhos ou Eritrócitos Células em forma de discos bicôncavos, o que lhes proporciona uma maior área superficial e lhes permite dobrarem pelo centro facilitando a sua passagem. Não possuem núcleo nem organelos citoplasmáticos e contêm hemoglobina (2 cadeias α e 2 β) e ferro que conferem cor vermelha ao sangue, lípidos, ATP e enzima anidrase carbónica; estão em circulação 110 a 120 dias e depois são destruídos por macrófagos. Transporta o oxigénio dos pulmões aos tecidos e o dióxido de carbono dos tecidos aos pulmões. Leucócitos ou Glóbulos Brancos Células claras ou um pouco brancas, de grandes dimensões e nucleadas Agranulócitos Não se observam grânulos no citoplasma com as técnicas tradicionais de microscopia. Monócitos - Núcleo geralmente em forma de rim; citoplasma moderadamente abundante; são os maiores leucócitos; permanecem em circulação 3 dias, depois abandonam-na, transformam-se em macrófagos e migram para os vários tecidos. Linfócitos - Núcleo grande e mais ou menos esférico; citoplasma escasso (células pequenas); migram, através do sangue, da medula para os tecidos linfáticos onde proliferam e produzem mais linfócitos. Defesa do organismo Fagocitose no sangue; “General das tropas” Papel fundamental na imunidade: produz anticorpos e outros mediadores químicos responsáveis pela destruição de microrganismos; contribui para as reações alérgicas, rejeição de enxertos, controlo de tumores e regulação do sistema imunitário. Granulócitos Possuem núcleo multilobado e grânulos citoplasmáticos específicos. São designados com base na reação desses grânulos a determinados corantes. Acidófilos ou Eosinófilos - Coram com a eosina em meios ácidos; núcleo bilobado. Nos seus grânulos existe uma proteína catiónica do eosinófilo (proteína tóxica) que mata os parasitas; Neutrófilos - Coram em meios neutros; núcleo multilobado, normalmente trilobado; permanecem em circulação 10 a 12h e depois migram para outros tecidos onde sobrevivem 1 a 2 dias; é o tipo mais comum de leucócitos no sangue; Basófilos - Coram em meios básicos; núcleo multilobado; são os leucócitos menos numerosos. Defesa do organismo Fagocitose de parasitas internos; libertam mediadores químicos que reduzem a inflamação; reduzem a resposta inflamatória, produzindo enzimas que destroem mediadores químicos como a histamina; Fagocitose de microrganismos e outras substâncias; Não se sabe bem a sua função, mas podem estar envolvidos na resposta alérgica. Plaquetas Sanguíneas ou Trombócitos Corpúsculos celulares muito pequenos resultantes da fragmentação de grandes células da medula óssea chamadas megacariócitos, sem núcleo, rodeados por membrana plasmática e contendo grânulos; têm cerca de 5 a 9 dias de vida Formam agregados plaquetários importantes para a coagulação do sangue, pela transformação da fibrina em fibrinogénio. Fração Líquida Plasma Sanguíneo É a parte líquida do sangue e é constituído por água e substâncias dissolvidas ou em suspensão: glícidos, lípidos, proteínas, vitaminas, sais minerais, dióxido de carbono e outros produtos resultantes da atividade celular. Trocas com os líquidos intracelular das células sanguíneas e intersticiais. --- 4 Produção e diferenciação de células sanguíneas As células sanguíneas são produzidas na medula óssea vermelha, que existe no interior dos grandes ossos (fémur, úmero, entre outros). As células percursoras das células sanguíneas são as stem cells ou células pluripotenciais - células indiferenciadas com poder de diferenciação em qualquer tipo de célula/tecido. o Trata-se de uma célula que por excelência pode originar qualquer uma das outras. o A stem cell origina 2 células filhas: uma dá a linhagem linfóide e a outra dá a linhagem mielóide. o Ou seja, a stem cell progride, por ação de interleucinas e fatores de crescimento, na direção de uma determinada linhagem e dá origem a uma determinada célula. 5 Célula Pluripotencial Percursor Linfóide Comum (CLP) Linfócito B - Possuem imunoglobulinas de superfície que funcionam como receptores específicos de um dado antigénio (BCR); - A ligação dos receptores ao antigénio activa o linfócito B, que se diferencia em plasmócitos produtores de anticorpos específicos. Linfócito T Possuem receptores de superfície específicos para um dado antigénio (TCR). Helper (responsável pela ativação de células imunitárias). Citotóxico (responsável pela eliminação de células infectadas com vírus). Célula NK (Natural Killers) Promovem a morte celular natural de todo o tipo de antigénio. Possuem dois receptores não- específicos: KAR (para ativação da célula) e KIR (para inibição da célula).A célula NK liga- se à célula alvo e mata-a ou inibi-a. Percursor Mielóide Comum (CMP) Percursor de granulócitos e monócitos Granulócitos Monócitos Percursor de megacariócitos e eritroblastos Megacariócitos Plaquetas Eritroblastos Eritrócitos 6 As células dendríticas derivam tanto de um percursor de linhagem linfóide como mielóide. o Na sua forma imatura captam antigénios; o Na sua forma madura apresentam os antigénios aos linfócitos. Existem dois tipos major de linfócitos: os linfócitos B, que saem da corrente sanguínea para os tecidos e passam a plasmócitos, que produzem anticorpos; os linfócitos T, que se dividem em duas classes: linfócitos T helper, cuja função é estimular a atividade dos linfócitos B e dos macrófagos; e linfócitos T citotóxicos, que destroem as células infetadas por vírus. São os Recetores de comunicação presentes nas membranas dos linfócitos que lhes permite desempenhar o seu papel. Os linfócitos B têm o BCR ou imunoglobulina de superfície que permite receber ordens dos linfócitos T, transformar-se em plasmócitos e produzir anticorpos, ou apenas reconhecer antigénios estranhos. Os linfócitos T têm o TCR, que permite reconhecer antigénios estranhos que se apoderaram de células do nosso organismo. Há ainda uma outra classe de linfócitos, os linfócitos Natural Killer que, não possuindo Recetores específicos, apenas Recetores KAR (ativação) e KIR (inibição), atacam tudo o que seja estranho, não recebendo ordens de nenhuma célula. Como é que distinguem os linfócitos B dos linfócitos T? E ainda dos linfócitos NK, que não possuem Recetores específicos? Cada um destes tipos de linfócitos, assim como as restantes células do organismo, têm CD’s (cluster of diferenciation - marcadores de superfície) que os tornam fenotipicamente diferentes entre si. Linfócitos TH - CD3 + CD4 + CD8 - Linfócitos TC - CD3 + CD8 + CD4 - Linfócito NK - CD3 - CD16 + CD56 + Linfócito B - CD19 + CD20 + CD21 + CD40 + - Por exemplo, em pessoas com HIV os níveis de CD4 baixos → CD4 - Célula com marcadores CD3 + é uma célula T. 7 Morte Celular: tipos e genes As células podem morrer por dois processos diferentes: Necrose - ocorrem alterações ou erros, no interior da célula, que levam à morte; morte por explosão. Apoptose - considerada a morte celular programada por alguns genes e que ocorre em situações normais; autodestruição; morte por implosão. Genes Função bcl-2 e bcl-XL Previnem a apoptose bcl-XS Inibe o bcl-XL → Promove a apoptose fas Promove a apoptose 8 2. Sistema Imunitário como um todo Órgãos primários Órgãos secundários Timo Medula óssea Baço Gânglios linfáticos Sistemas de mucosas Apêndice Anel de Waldeyer Os órgãos comunicam um com os outros e a circulação linfática comunica diretamente com a grande circulação, que desemboca na aurícula direita. Gânglio linfático Constituído por uma cápsula de tecido conjuntivo fibroso Emite trabéculas para o seu interior 2 tipos de canais: aferentes (interior do gânglio) e eferentes (saem do gânglio) Tem 3 zonas: o Cortical: centros germinativos – proliferam e aumentam o tamanho em situações de infeção. o Paracortical: células T o Medular: células B e macrófagos 9 Baço Ógão de volémia, pois é um reservatório de sangue Situa-se no hipocôndrio esquerdo Constituído por popa branca e popa vermelha. A artéria passa pela popa branca. Ao longo da arteríola encontram-se linfócitos T, denominados por PALS (Per Arteriolar Linfoid Sistem). (imagem do slide importante) Timo Situa-se no mediastino anterior, em frente dos pulmões Diminui o seu tamanho com a idade Os timócitos, saem da medula óssea e vão para o Timo. É aqui que sofrem o processo de maturação Tem 2 zonas Cortical o Emite cápsulas para o interior o Constituída por linfócitos T, que quando necessário, se deslocam para a zona medular 10 Medular o Corpúsculos de Hassal Placas de Peyer’s Organizações de tecido linfóide Situa-se na submucosa do aparelho gastrointestinal No lúmen (intestinal) temos células M – agarram antigénios De um lado e do outro - células T Quase a contactar com o aparelho gastrointestinal temos - células B Tecidos linfóides Estão associados às superfícies mucosas do trato gastrointestinal, vias respiratórias e trato urogenital. Permite a migração selectiva dos linfócitos para os órgãos linfóides subjacentes ao epitélio. MALT Mucosal- associated lymphoid tissue Agregados de tecido linfóide não capsulado Encontram-se na submucosa do trato gastrointestinal, vias respiratórias e trato urogenital É neste tecido que ocorrem as respostas imunes aos antigénios que conseguem ultrapassar as barreiras. GALT Gut-associated lymphoid tissues Incluem folículos linfóides isolados e o apêndice cecal, assim como estruturas especializadas do intestino delgado - placas de Peyer Protegem o trato gastrointestinal 11 BALT Bronchial-associated lymphoid tissue Agregados de tecido linfóide organizados difusamente (apresentam também folículos mucosos) Protegem o epitélio respiratório Outros tecidos linfóides NALT – tecido linfóide associado aos tecidos nasais e faríngeos SALT - tecido linfóide associado à pele DALT - tecido linfóide associado aos ductos glandulares Anel de Waldeyer Constituído pelos adenóides e pelas amígdalas APC Porteiros do Sistema Imunitário Antigen Presenting Cells Podem ser de 3 tipos de células Dendriticas o Macropinocitose – detetam o antigénio e deslocam-se pelos canais linfáticos até ao gânglio Macrófago o Fagocitose Células B o Endocitose O Sistema Imunitário perante um agente infeccioso: Se responder – tenho imunidade Se não responder – tenho infeções de repetição Sistema imunitário desregulado, começa a reagir, por exemplo: Contra ácaros – alergias 12 Contra o próprio – auto-imunidade (doenças auto-imunes, podem resultar de um vírus, que desregula o equilíbrio e bom funcionamento do sistema. Este, altera o seu funcionamento, levando a reagir contra o próprio) Ou ainda, não reage contra células malignas e surge o cancro 3. Imunidade Inata: Barreiras Fisiológicas, Fagocitose e Resposta à Agressão Resposta Inata: Constituintes: o Macrófagos (fagocitose). o Células NK (muito importantes numa infeção viral). Os recetores reconhecem padrões (PRR que reconhecem os PAMPs – padrões moleculares associados aos antigénios). Reage sempre da mesma maneira e não guarda memória. Fagócitos: Tecidos: Macrófagos. Sangue: Monócitos (macrófagos adolescentes), neutrófilos. Resposta Adaptativa: Imunidade Inata NK Fagócitos Sistema complemento Células dendríticas Adaptativa/ Adquirida Linfócitos T B 13 Os linfócitos são as estrelas da resposta adaptativa. Grande especificidade porque cada linfócitotem um recetor diferente o que implica que cada linfócito reconhece um antigénio diferente. Cartão do cidadão do linfócito: o Célula da resposta adaptativa. o Recetores específicos. Com a repetição do contacto com o agressor a resposta é mais rápida e eficiente. o Há geração de células de memória (ex: quando somos vacinados). o É adaptativa porque vai evoluindo ao longo da vida. Imunidade Inata Imunidade Adquirida Está no genoma É adquirida ao longo da vida, adaptativa Primeira linha de defesa Segunda linha de defesa Não tem memória imunológica Tem memória imunológica Resposta rápida e imediata (minutos/ horas) Responde lentamente (dias) Reconhecem padrões Reconhecem recetores com especificidade (antigénios) Específico para moléculas e padrões moleculares associados com patogénicos Altamente específico, discrimina até pequenas diferenças na estrutura molecular Discriminação self/não self perfeita Discriminação assenta na especificidade (por vezes podem existir doenças autoimunes) Constituintes: Barreiras, Células NK, Fagócitos (monócitos, macrófagos e neutrófilos), Mastócitos/Basófilos, Eosinófilos (infeções a parasitas), Células dendríticas; Interferão, Cininas, Bradicinas, Sistema complemento. Constituintes: Linfócitos T; Linfócitos B. 14 1. Elementos da resposta imunitária inata: Moléculas: Lisozima. o Antimicrobiano. Proteínas de fase aguda. o Avisam que estamos com uma inflamação. MBL. Interferons. Células: Monócito (sangue) / Macrófago (tecidos) Fagócito mais importante. Células Dendríticas Correm para avisar os linfócitos. Neutrófilo (soldados rasos) Fagocitose e inflamação. Primeira célula a entrar nos tecidos infetados (primeira linha de defesa) Eosinófilo Libertam substâncias químicas que inibem a inflamação. Muito associados a infeções por parasitas. Basófilo (sangue periférico) Tem histamina e podem gerar choques anafiláticos. Reações alérgicas. Mastócito (tecido conjuntivo) Tem histamina e podem gerar choques anafiláticos. Reações alérgicas. Células NK Matam. Produzem citocinas. Ativador e inibidor reconhecem o invasor Não mata. Apenas o ativador reconhece o invasor Mata. 15 2. Barreiras: FÍSICAS/ MECÂNICAS: o Pele, mucosas, lágrimas, saliva, o Tosse e espirro removem os microrganismos das vias aéreas. QUÍMICAS: o pH do estômago, péptidos antibacterianos. Leucócitos Granulócitos Neutrófilos Basófilos Eosinófilos Agranulócitos Linfócitos T B Monócitos 16 MICROBIOLÓGICAS: o Flora comensal. A nossa flora comensal para além de competir (por nutrientes, por exemplo) com os agentes patogénicos também produzem péptidos antibacterianos. 3. Resposta à Infeção: Após a picada de um mosquito a barreira da pele é quebrada e nesta zona onde o microrganismo teve capacidade de entrar temos células dendríticas e macrófagos. As células dendríticas vão dirigir-se a correr aos órgãos linfóides secundários. Os macrófagos vão sofrer alterações metabólicas, vão começar a segregar compostos que vão fazer com que os vasos sanguíneos desta zona se alterem e permitam a passagem a mediadores inflamatórios e outras células Zona vai ficar inflamada. 17 Sinais da inflamação (5 sinais do processo inflamatório): Calor; Dor; Rubor (vermelhidão); Tumor/Edema; Perda de função do membro. Barreira foi invadida Produção de mediadores Alteração dos vasos Aumento da permeabilidade (edema) Vasodilatação (rubor e calor) 18 4. Macrófagos: Estão presentes nos tecidos. Têm recetores PRR (reconhecimento de padrões - pattern recognition receptors). o Mediador da fagocitose. Os processos acontecem todos simultaneamente, o macrófago está a fagocitar, está a destruir (processos dependentes ou independentes do oxigénio) e simultaneamente está a produzir citocinas (mediadores; ex: TNF-α). São ativados e começam a segregar mediadores que estão envolvidos com as alterações dos endotélios. o Aumentam as moléculas de adesão. o Vasodilatação. o Aumento da permeabilidade vascular. Fagocitose: o Os PRR fazem o reconhecimento do padrão do invasor, há a emissão de pseudópodes incluindo o invasor dentro do fagócito formando-se uma vesícula fagocítica onde se vai fundir um lisossoma, havendo destruição do invasor. o A ativação dos macrófagos acontece após a fagocitose. 19 O macrófago também é uma célula apresentadora de antigénios. o Os fragmentos dos invasores fagocitados podem ser usados para fazer apresentação dos mesmos aos linfócitos. o Após o reconhecimento dos agentes invasores e da sua ingestão, ocorre a formação digestão dos mesmos. No entanto, nem tudo é digerido e algumas partes dos agentes migram para a membrana para que os linfócitos T possam reconhecer (os linfócitos T só reconhecem sequências peptídicas). TNF-α (Fatores de necrose tumoral): o Citocina. o Mediador que promove a quimiotaxia (processo de locomoção de células em direção a um gradiente químico). o Promove a expressão de moléculas de adesão (ex: selectinas) pelas células do endotélio. Citocinas segregadas pelos macrófagos: Sms do macrófago para o hipotálamo aumentar a temperatura Estimula a produção de proteínas de fase aguda no fígado 20 PCR é uma proteína de fase aguda porque assim que entramos num processo inflamatório, a IL6 segregada pelo macrófago induz o fígado a produzir grandes quantidades de PCR. Opsoninas: o Agarram-se aos microrganismos e facilitam o processo de fagocitose. o Algumas são proteínas de fase aguda. No sistema monócito/macrófago deve existir: 21 5. Resposta de Fase Aguda: Sinais e sintomas da resposta de fase aguda: o Febre; o Sonolência; o Perda de apetite. 6. Destruição do conteúdo das vesículas fagocíticas: No interior dos fagos, os grânulos lá existentes, promovem a destruição do invasor. Essa destruição dá-se através da ação: Da acidificação (pH Z 3,5 – 4.0 é bacteriostático ou bactericida), Da temperatura, Do consumo energético, De enzimas (por exemplo a NADPH oxidase), De radicais livres de O2 (tóxicos) Competidores (sistema de inibição de nutrientes). NADPH-oxidase: o Produção de radicais livres de oxigénio. o Produção de óxido nítrico. 22 Nos fagos ocorre aquilo a que se chama burst oxidativo, que é o processo metabólico intracelular dependente de oxigénio e da produção de radicais livres de oxigénio, a partir do qual é possível destruir os invasores fagocitados. A NADPH oxidase (existente nos grânulos dos fagos) é uma enzima responsável pela redução do O2 formando o composto tóxico O2-. Este ião conduz a uma alteração do pH do meio. Assim, a fagocitose de uma das bactérias conduz à alteração do pH, baixando-o, o que impede a manutenção e multiplicação das bactérias. A NADPH oxidase destrói os microrganismos capturados por fagocitose e aprisionados nos fagolisossomas.Processos de destruição Independentes do oxigénio Enzimas hidrolíticas e Proteases Proteínas sequestradoras de Zn e Fe Proteínas e péptidos antimicrobianos Células dendríticas Dependentes do oxigénio Burst Respiratório Metabolismo oxidativo Atividade do óxido nítrico 23 7. Células Dendríticas: Corre para chamar a resposta adaptativa. Célula dendrítica nos tecidos (imatura) Sinalização pelos TLR Matura Migra para os órgãos linfóides secundários (com linfócitos) Pomove a diferenciação dos linfócitos T e B 24 8. Recetores da Imunidade Inata: PRR Recetores dos linfócitos Imunidade inata Imunidade Adaptativa Fagócitos Linfócitos Reconhece padrões (lipopolissacáridos) Reconhecem porções específicas (antigénios específicos) Se reconhecerem a manose os PRR não vão reconhecer a manose nas nossas células porque o padrão não é o mesmo. Reconhecerem microrganismos diferentes desde que partilhem o mesmo padrão. Toll-like receptors (TLR): Parecidos com os recetores Toll da mosca da fruta. Existem em macrófagos e células dendríticas. Reconhecem padrões específicos. o Ajudam o macrófago a saber como vai direcionar a sua resposta. o Identificam o tipo de invasor (sem ir ao detalhe dos recetores para antigénios). o Adequação da resposta ao invasor. 25 TLR à superfície da célula TLR dentro da célula 26 9. Infeção Viral: Os vírus vivem dentro das células, assim tempo de atuar contra as células que ficaram infetadas com os vírus através de Linfócitos T (que reconhecem a célula porque esta produz MHC) e células NK (produzidas através do interferon tipo I). A própria célula infetada tem um processo através do qual protege as células vizinhas. 27 IMUNIDADE INATA: O Processo Inflamatório PARTE I Resolução de uma ficha formativa 1. Identifique quatro diferenças entre imunidade inata e adquirida. Imunidade Inata Imunidade Adaptativa É mais rápida e imediata (pode demorar minutos ou horas); Tem uma resposta universal e repetida; É inespecífica, sendo o reconhecimento dos antigénios realizado através de padrões moleculares; Baixa diversidade de recetores; Não confere memória imunológica; Discriminação self/não self perfeita; Principais células constituintes da imunidade inata: Barreiras anatómicas e químicas; Células fagocíticas; Sistema de complemento; Células NK. Responde mais lentamente (pode demorar dias); A resposta não é universal, aumenta com a reexposição; é adquirida ao longo da vida e vai sofrendo sucessivas adaptações; Apresenta elevada especificidade, discrimina mínimas diferenças na estrutura molecular, existindo um linfócito que reconhece um único antigénio; Elevada diversidade, um número muito grande de recetores derivam de recombinação genética entre genes de recetores; Confere memória imunológica, com uma resposta adaptativa de adequada magnitude numa infeção subsequente; Discriminação self/ não self muito boa, podendo ocorrer falhas na discriminação resultando de doenças autoimunes; Principais células constituintes da imunidade adaptativa: Linfócitos T; Linfócitos B; APC’s (células apresentadoras de antigénios) 2. Descreva as barreiras fisiológicas químicas do organismo. 28 Péptido antibacterianos presentes ao nível da pele, sistema gastrointestinal e pulmões; Ácidos gordos da pele; pH gástrico e enzimas gástricas (pepsina); Enzimas presentes nas lágrimas (lisozima). 3. Explique o processo de fagocitose. 4. Identifique os recetores da membrana do macrófago para Bactérias Gram negativas (–). A bactéria é “atacada” pelos pseudópodes do macrófago. Ocorre ingestão da bactéria, formando-se o fagossoma. O fagossoma funde-se com o lisossoma. As enzimas lisossomais dige- rem o material capturado. Os produtos digeridos são libertados pelas células. Os recetores da membrana do macrófago para bactérias Gram negativas são os TLR-4. As TLR-4 em conjugação com as CD-14 ativam a LPS. 29 5. Identifique os recetores do macrófago para estruturas flageladas e peptidoglicano. 6. Identifique e explique as características universais da inflamação. As características universais da inflamação incluem 5 sinais e sintomas cardinais: Tumor (edema) Δ; Rubor*; Calor*; Dor (estiramento dos Recetores)Δ; Perda de função (Functia laeser); * Quando o sistema de complemento é ativado chega ao local de infeção exsudado (líquido) antibacteriano e células fagocíticas, que são responsáveis pelo rubor e calor característicos de um processo inflamatório. Δ O edema e dor são resultantes da vasodilatação que ocorre por conversão do cianogénio em bradicinina, que tem propriedades de vasodilatação e aumenta a permeabilidade da membrana, resultando na irritação das fibras musculares. Os recetores da membrana do macrófago para bactérias flageladas e peptidoglicano correspondem aos TLR-5. 30 PARTE II O Sistema do Complemento (TP) Em 1895, Jules Borlet, provou que eram necessários dois elementos séricos para a lise de bactérias: ANTICORPOS (em animais imunizados); ELEXINA ou COMPLEMENTO (em animais imunizados e não imunizados). O sistema de complemento desempenha um papel essencial nos mecanismos de defesa do organismo, participando de uma forma decisiva no processo inflamatório e, consequentemente, nos mecanismos de imunidade inata. Contudo, e a despeito do caráter inespecífico dos seus mecanismos de ação, constitui um elo de ligação fundamental para o estabelecimento da imunidade adquirida, favorecendo o seu desenvolvimento e, de certa forma, antecipando-lhe, pela sua capacidade de distinguir o self (próprio) do não-self (alheiro). O sistema do complemento é constituído por uma série complexa de proteínas plasmáticas e de membrana (frações ou fragmentos do complemento) que, no processo de ativação do sistema, são responsáveis pela produção de vários efeitos biológicos associados com a resposta imune humoral. Que funções desempenha o Complemento? Estes efeitos biológicos incluem, nomeadamente: Opsonização dos agentes patogénicos (encapsulamento das bactérias) para promoção da neutralização do agente ou mesmo ativação da fagocitose; Ativação da resposta inflamatória: - Aumento da permeabilidade dos vasos sanguíneos (vasodilatação); - Quimiotaxia (migração dos neutrófilos e outros leucócitos ao local de inflamação); Imunoaderência (com aumento da apresentação de antigénios); Remoção de complexos imunes e células apoptóticas O que é afinal o complemento? Componente normal do plasma, que potencia a fagocitose e a destruição de bactérias, não resistentes ao calor; Complementa a atividade antibacteriana dos anticorpos. 31 Lise de bactérias e células infetadas (morte dos antigénios através da destruição da sua parede); Interação com outros sistemas através da formação de péptidos “quimioatrativos” e reguladores (cininas, coagulação, fibrinólise). Oscomponentes do complemento estão normalmente presentes no plasma de uma forma inativa (zimogénios). Quando o sistema é ativado, as moléculas proteicas inativas que constituem os seus componentes são convertidas por proteólise em enzimas ativas (proteases) que adquirem assim, capacidade de, por sua vez, se clivarem e ativarem o componente seguinte da cadeia da cadeia, estabelecendo-se, deste modo, uma cascata de ativação semelhante à dos fatores da coagulação. Aspetos a ter em conta: Nomenclatura 1. Cada componente do complemento é designado por “C”. Como são nove, para os distinguir atribui-se a cada um deles um número (de 1 a 9): C1, C2, C3, C4, C5, etc… Estes números não indicam, exatamente, a ordem de intervenção de 32 cada componente na cascata de ativação, mas sim aquela por que foram descobertos e caracterizados. 2. As cadeias peptídicas de cada componente são designados por letras gregas: C3 e C4β, etc… 3. Os péptidos resultantes da clivagem/cisão enzimática de cada componente são identificados por letras minúsculas: a para o fragmento menor e b para o fragmento maior. 4. Um traço horizontal sobre o símbolo de um componente é uma indicação de que esse componente adquiriu atividade enzimática (ex: ) e um traço idêntico sobre um complexo de componentes pretende significar igualmente um estado activado (ex: ) 5. Alguns dos componentes que intervêm na ativação da via alternativa são designados por letras maiúsculas, por exemplo: fator B, fator D, etc… Vias de Ativação do Complemento A ativação do complemento pode processar-se por três vias: 1. VIA CLÁSSICA: iniciada pelo anticorpo complexado/ ligado a um antigénio, por raros vírus e micoplasmas; 2. VIA DA LECTINA: Iniciada pela ligação do complexo MBL-MASP-2 a estruturas carbohidratadas repetitivas da parede de agentes bacterianos; 33 3. VIA ALTERNATIVA: Iniciada por certos produtos e componentes bacterianos, alguns vírus e enzimas proteolíticas. Destas a via clássica tem uma menor importância na resposta imunitária inata, pois tem uma ação tardia, já que está dependente da formação do complexo antigénio- anticorpo e, portanto, depende de uma resposta adaptativa mais específica. Em qualquer uma destas vias consideram-se três fases: Fase de iniciação: com particularidades diferentes de acordo com a via de ativação; Fase de amplificação: terminando na ativação da C3, mas com diferenças para cada via do complemento; Fase de ataque à membrana: fase de ativação comum a qualquer uma das vias, terminando com a lise celular. 34 As três vias dependem de diferentes moléculas para a sua ativação, no entanto todas convergem para gerar as mesmas moléculas efectores com um mesmo objetivo comum: a LISE CELULAR! 1. ATIVAÇÃO PELA VIA CLÁSSICA Esta forma de ativação pressupõe a existência própria de uma reação imunológica adaptativa, visto ser, classicamente, desencadeada por um complexo antigénio – anticorpo ou imunocomplexo. A sequência de ativação da via clássica é a seguinte: C1→ C4→ C2→ C3→ C5→ C6→ C7→ C8 → C9. O complexo C1 é pentamolecular constituído por: - 1 molécula de C1q ( por sua vez, constituída por 3 subunidades em forma de Y, cada uma formada por 6 cadeias polipeptídicas, unidas pelo ramo mais longo do Y e terminando em 2 domínios globulares) - 2 moléculas de C1r - 2 moléculas de C1s No seu conjunto o complexo C1 forma um ramo “florido” co m 6 botões, botões estes que se dispõem em círculo! Como se processa a fase de iniciação do complemento pela via clássica? Dispõem-se entre as hastes deste “ramo” 35 2. ATIVAÇÃO PELA VIA DA LECTINA Uma outra via de ativação do complemento designa-se por via da lectina. Nesta via de ativação, ao contrário Cq1 na via clássica, a MBL (Mannan-Binding Lectin ou Mannose- Bindind Lectin), também designada por lectina de ligação ao manano ou à manose é a grande protagonista. A MBL apresenta uma notável semelhança estrutural com a C1q, apresentando na sua constituição: - Subunidades, correspondendo a cada uma delas 3 cadeias polipéptidicas que terminam num domínio globular de ligação aos hidratos de carbono designado CRD (Carbohydrate Recognition Domain); A C3b Pode ligar-se ao complexo , Formando , que corresponde à C5-convertase da via alternativa, que é capaz de clivar a C5 em C5a (anafilotoxina) e C5b (que se vai ligar a outras moléculas e iniciam o ataque à membrana). 7 36 - Os CRDs da MBL são capazes de se ligar a hidratos de carbono como a manose ou N-acetilglucosamina, que são componentes estruturais da parede celular da maior parte dos microrganismos; Como se processa a fase de ativação do complemento pela via da lectina? A MBL forma, no plasma, complexos com 3 pró-enzimas, com potencial atividade proteásica: MASP-1, MASP-2 e MASP-3. MASP-Mannan/Mannose-Bindind Lectin-Associated Serin Protease, isto é, protease serínica associada à lectina de ligação à manose/manano MASP-2 tem uma estrutura e características homólogas de C1r e C1s 3. ATIVAÇÃO PELA VIA ALTERNATIVA Esta forma de ativação, tal como a via da lectina, não querer a presença de C1, C4 e C2, nem a intervenção do anticorpo, sendo considerada, pela forma como desencadeia a ativação e pelas consequências que daí advêm, como um mecanismo de defesa primitivo. As substâncias capazes de ativar a via alternativa incluem: Polissacarídeos de origem bacteriana: - Lipopolissacáridos das bactérias Gram-negativas; - Ácidos teicoicos de algumas bactérias Gram-positivas; Zimosan das paredes de alguns parasitas; Algumas proteases (como a plasmina). A MBL (integrada no complexo MBL- MASP-2) liga-se à superfície de um agente patogénico, devido à afinidade aos resíduos de manose. 1 A MASP-2 é ativada adquirindo natureza de uma protease serínica, o que lhe permite clivar a C4 e C2. 2 Forma-se a C3-convertase idêntica à via clássica ( , processando-se a clivagem da C3 da mesma forma. 3 37 Como se processa a fase de ativação do complemento pela via alternativa? L Pode liga-se… A regra básica para a ativação pela via alternativa é a presença de C3 (mais concretamente C3b), que está constantemente a ser formado e libertado por clivagem enzimática de C3! C3b Superfícies não ativadoras (também designada por protegida) Sobre ação de fatores reguladores (fatores H e I) que inativam a C3b ou dissociam a C3 convertase, bloqueando o processo de ativação Superfícies ativadoras (ou não protegidas) CÉLULAS NUCLEADAS (nosso organismo) PAREDES DE BACTÉRIAS, LEVEDURAS e PARASITAS Pensa-se que os polissacarídeos protegem a C3b da ação de fatores reguladores (Fator H e Fator I), ocorrendo fixação da C3b e que sem impedimentos ativa a via alternativa 38 39 4. VIA COMUM – Complexo de Ataque à Membrana (MAC) Um dos efeitos importantes na ativação sido complemento é a montagem de componentes terminais do complemento, para formar um complexo de ataque à membrana - o MAC. Este complexo resulta num poro na bicamada lipídica da membrana que destrói a integridade celular através da destruição do gradiente de concentração de protões.A adição de C9 completa o complexo de taque à membrana: C5b6789 ou MAC (Membrane-Attack Complex). Na presença de iões de cálcio, magnésio ou zinco da interação de C8 e C9 resulta uma modificação da forma e polimerização das moléculas de C9, que se inserem na membrana, aí estabelecendo poros ou canais, os quais acabam por criar crateras na superfície da célula que fazem com que haja entrada de água e electrólitos através da membrana, determinando assim, a lise osmótica da célula-alvo. C5b liga-se ao C6 e ao C7 Forma-se o complexo C5b67 que é inserido na membrana C8 liga-se ao comple- xo C5b67, estando já fixado na membrana Ligam-se moléculas de C9 e polimerizam 10 a 16 moléculas de C9 ligam-se para formar o poro Lesões na membrana (formam anéis) Lesões na membrana (poros) Representação esquemática do complexo de ataque à membrana (poro) 40 NOTA: Este mesmo efeito pode ser alcançado só por efeito do complexo C5b678, mas a adição de C9 acelera o processo de formação de poros. Em suma… Recetores do Complemento Muitos dos fragmentos resultantes da ativação do complemento ligam-se a recetores específicos existentes à superfície das células imunitárias. Esta ligação é essencial para que se verifiquem alguns efeitos do complemento como: Captação de partículas opsonizadas; Clarificação Depuração de imunocomplexos por imunoaderência; Ativação de algumas células portadoras de Recetores para fragmentos do complemento (p.e Recetores para C3a e C5a). 41 Recetor Ligandos Funções Distribuição celular CR1 (CD35) C3b iC3b C4b Recetor opsónico em células fagocíticas; Em eritrócitos é capaz de se ligar a imunocomplexos circulantes e transportá- los até às células do sistema mononuclear fagocítico (células de Kupper do fígado) Atua como cofator do fator I nos processos de clivagem da C3b Linfócitos B Células dendríticas foliculares Eritrócitos Neutrófilos Monócitos Macrófagos Células do epitélio glomerular CR2 (CD21) iC3b C3dg Vírus de Epstein- Barr IFN-alfa Faz parte o coreceptor dos linfócitos B, contribuindo para a sua ativação. É recetor para o vírus de Epstein-Barr, ligando-se a ele sem mediação do complemento Linfócitos B Células dendríticas foliculares Células epiteliais da nasofaringe CR3 (MAC-1) (CD11b/CD 18) iC3b Firinogénio Zimosan ICAM-1 É capaz de mediar a fagocitose de partículas opsonizadas com iC3b e comporta-se como uma lectina (ligando- se aos hidratos de carbono) Monócitos Macrófagos Neutrófilos Linfócitos NK Células dendríticas foliculares CR4 (gp150, 95) (CD11c/CD1 8) iC3b Tal como a CR3 é capaz de se ligar à iC3b (esta ligação é cálcio-dependente), estimulando a fagocitose. Participa no processo de adesão de monócitos e neutrófilos às células do endotélio vascular e é largamente expresso em macrófagos tecidulares Neutrófilos Monócitos Macrófagos tecidulares Recetor C3a C3a Ligação à C3a, ativando a proteína G Células endoteliais; Mastócitos; Células fagocitárias Recetor C5a C5a Ligação à C5a, ativando a proteína G Células endoteliais; Mastócitos; Células fagocitárias NOTAS: CR3 e CR4 são moléculas pertencentes à família das moléculas de adesão conhecidas por integrinas Qualquer uma das moléculas é dependente da presença de iões de cálcio para que se possam ligar ao iC3b. 42 Os efeitos biológicos do complemento A presença de recetores do complemento em diferentes tipos de células e a sua afinidade para fragmentos opsonizados de C3 tem uma importância decisiva em alguns efeitos biológicos do complemento, nomeadamente: opsonização, imunoaderência e ativação dos linfócitos B. COMPLEMENTO E FAGOCITOSE COMPLEMENTO E CLEARANCE DE COMPLEXOS IMUNES Estando presentes nos eritrócitos, os recetores CR1 ligam-se aos imunocomplexos circulantes e transportá-los até às células do sistema mononuclear fagocítico (células de Kupper do fígado e do baço) que fagocitam estes imunocomple-xos, promovendo assim a sua remoção do sangue circulante. À bactéria “agarra-se” o complemento via MLB (lectina) ou alternativa Quando apenas a C3b se liga ao CR1, a bactéria não é fagocitada É ligação da C5a que a ativa os macrófagos para se processar a fagocitose via CR1 43 ANAFILOTOXINAS E RECRUTAMENTO CELULAR São particularmente importantes os efeitos biológicos da C3a e C5a que se comportam como anafilotoxinas, ligando-se a Recetores específicos dos basófilos e mastócitos tecidulares e desencadeiam um conjunto de efeitos: Mecanismos de Regulação do Sistema do Complemento Se não controlado, o sistema do complemento esgotar-se-ia por auto-ativação contínua e ação sustentada dos seus poderosos efeitos biológicos acabaria por acarretar séria lesões para o hospedeiro. Assim, como em todos os sistemas biológicos, existe um mecanismo regulador (sinérgico e seletivo) levado a cabo por um conjunto de proteínas plasmáticas e proteínas da superfície da célula. Os fragmentos + pequenos resultantes da clivagem de moléculas do complemento (particularmente C3a, C5a e C4a) atuam sobre os vasos sanguíneos aumentando a sua permeabilidade e a adesão celular. O aumento da permeabilidade celular induz a saída de líquido dos vasos sanguíneos e a extravasão de Imunoglobulinas e moléculas do complemento. A migração de macrófagos, leucócitos granulócitos (PMNs) e linfócitos é aumentada, bem como a atividade microbicida dos macrófagos e PMNs Proteínas Plasmáticas Controlam a extensão do processo de ativação do complemento FACTOR H FACTOR I 44 Proteína Tipo de Proteína Via do Complemento Afetada Função Imunológica Inibidor de C1 ( Solúvel Clássica Anula a atividade enzimática da C1- estearase, dissociando as subunidade C1q, C1r e C1s; Ação reguladora sobre a calicreína, a plasmina, o fator de Hageman ativado e o fator XIa Proteína de Ligação ao C4 Solúvel Clássica Lectina Liga-se à C4b, situação esta que permite a ação enzimática do Fator I que o dissocia, impedindo assim a sua participação efetiva na constituição da C3-convertase da via clássica ( ) Fator H Solúvel Alternativa Bloqueia a formação da C3 convertase através da ligação à C3b; É um co-fator que torna possível a ação enzimática do fator I que vai clivar a cadeia alfa do C3b; Recetor do Complemento tipo 1 (CR1) + Cofator proteico de membrana (MCP) Ligadas à membrana Clássica Lectina Alternativa Adjuvantes do fator I, bloqueiam a formação da C3 convertase através da sua ligação à C3b ou C4b; Permitem que o fator I possa clivar quer a C3b quer a C4b. Fator acelerador de dissociação (DAF) Ligada à membrana Clássica Lectina Alternativa Acelera a dissociação da e (C3 convertases da via clássica e alternativa) Proteínas na superfície da célula Interferem com ativação do complemento na superfície das células humanas Proteína de Ligação ao C4 ou C4bp Fator acelerador da dissociaçãoou DAF Cofator proteico de membrana ou MCP Recetores do complemento tipo 1 (CR1) e tipo 2 (CR2) 45 Fator I Solúvel Clássica Lectina Alternativa Protease serínica: cliva a C3b ou a C4b recorrendo ao auxílio da C4bp, DAF, MCP, CR1 e fator H como co-fatores. Fator S (vitronectina) Ligado à membrana Via comum/terminal (MAC) Ligam-se ao complexo C5b67 solúvel e previne a sua ligação ou inserção na membrana; Evita a lise reativa de células-alvo aleatória, às quais o complexo C5b67 se poderia fixar Inativador das anafilotoxinas Solúvel Efetor Inativa a atividade anafilotóxica da C3a, C5a e C4a, removendo a arginina do terminal carboxilo das suas cadeias alfa. Relação com outros sistemas biológicos Existe uma relação estreita entre o sistema do complemento , das cininas, da coagulação e fibrinólise, já que estes apresentam cascatas de ativação enzimática com elementos comuns e que podem interagir entre si. O Fator XII da coagulação (fator de Hageman) é ativado (FXIIa) pelo contato com superfícies carregadas negativamente, adquirindo proprie- dades de uma proteólise serínica. Assim, ativa a pré-calicreína que se transforma em calicreína e, esta por sua vez, dá origem à bradicinina, a partir do cininogénio. O Fator XIIa ativa também a formação da plasmina e do fator XIa (do sistema de coagulação) Por sua 46 vez, a calicreína e a plasmina retroativam o fator de Hageman, originando um ciclo de auto-estimulação. Na regulação da atividade destas múltiplas cascatas intervém o inibidor da C1- esterase ( ) que, além de inibir a atividade enzimática da C1-esterase tem também uma ação reguladora sobre a calicreína, a plasmina, o fator XIIa e o fator XIa. Imunodeficiências relacionadas A deficiência de é a causa de uma situação patológica aguda conhecida por edema angioneurótico hereditário, definido por um edema subcutâneo ou submucoso, cujos edemas são recorrentes e as suas localizações incluem principalmente os membros, o ouvido, o nariz, a boca, a garganta e o aparelho digestivo. Os indivíduos cujo fator acelerador da dissociação (DAF) está ausente ou com expressão insuficiente nas suas células apresentam hemoglobinúria paroxística noturna. Neste caso os seus eritrócitos são particularmente sensíveis à lise mediada pelo sistema do complemento. Os pequenos fragmentos de C3a, C4a e C5a atuam sobre os seus recetores específicos de forma a produzir respostas inflamatórias locais. Quando produzidas em demasia induzem um colapso circulatório generalizado, o choque anafilático, daí serem designadas anafilotoxinas. 47 4. Imunidade Adquirida: Recetores dos Linfócitos B e T Antigénio Qualquer molécula (ou parte de uma molécula) que é especificamente reconhecida pelas proteínas de reconhecimento presentes na superfície dos linfócitos. No caso dos linfócitos B, estas proteínas designam-se por Imunoglobulinas (Ig). O reconhecimento do antigénio pelo sistema imunitário funciona como o elemento desencadeador de uma série de processos de resposta imunitária específica como a produção de anticorpos. Anticorpos Glicoproteínas que se ligam a antigénios e a células (por ex. para fazer fagocitose) Têm 2 funções: → Ligação ao agente patogénico (ou aos seus produtos), que induziu a resposta imunitária → Recrutamento de outras células e moléculas para destruir o agente patogénico (depois da ligação do anticorpo ao agente patogénico) Funções Biológicas dos Anticorpos 48 Imunoglobulinas Podem existir numa forma membranar, onde têm um papel fundamental no reconhecimento do antigénio pelos linfócitos B, ou numa forma solúvel (também denominada de anticorpo) responsável pelas respostas humorais. 4.1) Estrutura dos Anticorpos 2 cadeias leves (L), com cerca de 200 aminoácidos 2 cadeias pesadas (H), com cerca de 400 aminoácidos. São aproximadamente o dobro das cadeias leves, em termos de peso, quantidade de aminoácidos e comprimento. As cadeias pesadas estão ligadas entre si, e às cadeias leves, por pontes bissulfureto. 49 Região variável (V), Região Fab: primeiros 100 aminoácidos da região N-terminal das cadeias pesadas e Leves. Responsável pelo reconhecimento e ligação ao antigénio. Região Constante (C), Região Fc: na região C terminal. Região efetora - responsável por ativar diferentes mecanismos, como por exemplo, o de eliminação, através da ligação a recetores celulares. Esta distinção de regiões (C e V) pode ser feita com o auxílio de algumas enzimas, como a papaína ou a pepsina. Conceito: Todas as classes de anticorpos têm a mesma estrutura básica: 2 cadeias leves e 2 cadeias pesadas, e todas ligam a antigénios. 2 tipos diferentes de regiões Constantes nas cadeias leves: kappa (k) e lambda (λ) 5 tipos diferentes das regiões C nas cadeias pesadas → gamma (γ), IgG → alpha (α), IgA → mu (μ), IgM → epsilon (ε), IgE → delta (δ), IgD A classe (ou isotipo) e subclasse de uma molécula de imunoglobulina é determinada pelo tipo da sua cadeia pesada. As cadeias pesadas de um mesmo anticorpo têm de ser iguais. Por ex. se uma for gamma a outra também é gamma. O mesmo acontece para as cadeias leves. Se uma for lambda a outra também é. Cada tipo destas 5 cadeias pesadas pode emparelhar com as cadeias lambda ou kappa das cadeias leves. 50 Num anticorpo temos uma parte variável e outra constante, e em cada cadeia também temos uma parte que é variável e outra parte que é constante. CL parte constante da cadeia leve CH parte constante da cadeia pesada VL parte variável da cadeia leve VH parte variável da cadeia pesada cadeia leve: só há uma porção variável (VL) e uma porção constante (CL) cadeia pesada: só há uma porção variável (VH) e pode haver 1, 2, 3 ou 4 porções constantes (CH1, CH2, CH3, CH4) Então, as cadeias pesadas (H) das regiões Constantes são numeradas, com início na região Variável proximal. IgE e IgM têm 4 porções constantes nas cadeias pesadas (CH1, CH2, CH3, CH4) IgA, IgG e IgD têm 3 porções constantes nas cadeias pesadas (CH1, CH2, CH3) As regiões variáveis terminam em NH3+ e as regiões constantes terminam em COO- “Hinge” ou charneira, encontra-se sempre entre CH1 e CH2 e não existe quando há 4 domínios constantes nas cadeias pesadas, ou seja, não existe na IgE e na IgM. 51 A região constante das cadeias pesadas é responsável por: → Interação com os recetores Fc → Fixação do complemento → Transferência placentária → Capacidade de formação de multímeros → Capacidade de atravessas barreiras mucosas Como os diferentes isotipos de cadeias pesadas têm domínios constantes diferentes, as suas funções variam 4.2) Representação Química de uma Imunoglobulina A IgA pode existir na forma de monómero (n=1), dímero (n=2), trímero (n=3) ou tetrâmero (n=4) A IgG só existe na forma monomérica. É um marcador de uma infeção antiga. A IgM é a imunoglobulina que fixa melhor o complemento e é a primeira a ser produzida numa infeção.É um marcador de uma infeção atual. Ou existe na forma monomérica (n=1) ou pentamérica (n=5) IgG, IgE e IgD só existem na forma monomérica. As IgG’s e as IgA’s têm subclasses: → IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4 IgG1 = γ2 1 k2 ou γ2 1 λ2 IgG2 = γ2 2 k2 ou γ2 2 λ2 52 … γ3 2 k2 não existe nenhuma Ig com 3 cadeias γ → IgA1 e IgA2 IgA1 = α2 1 k2 ou α2 1 λ2 IgA2 = α2 2 k2 ou α2 2 λ2 (α2 1 k2)2 IgA1 na forma dimérica (α2 2 k2)4 IgA2 na forma tetramérica … Cadeia J região que liga os monómeros 4.3) Imunoglobulina G (IgG) É a mais abundante no soro: cerca de 80% das imunoglobulinas do soro Encontra-se no espaço intersticial Constituída por 2 cadeias γ (H) e 2 k/λ (L) Só existe na forma monomérica Existem 4 subclasses de IgG (a sua função varia de acordo com a quantidade de aminoácidos) Fixa o complemento, sendo a IgG3 a mais eficiente, seguindo-se a IgG1. A IgG2 é a menos eficiente e a IgG4 não é capaz de ativar o complemento A IgG1 e a IgG3 ligam-se com elevada afinidade aos recetores Fc das células fagocíticas É a única imunoglobulina que atravessa a placenta, sendo a única envolvida na gravidez Reage com o recetor Fc γ RIII nas células fagocíticas (por ex. o macrófago) de modo a promover a opsonização É a que tem maior tempo de vida, por isso é um marcador de infeções antigas. 53 4.4) Imunoglobulina A (IgA) É a 2ª mais abundante no soro (+ IgA1) e a mais abundante no corpo humano É a mais abundante nas secreções externas (+ IgA2), tais como o leite materno, saliva, lágrimas, muco dos tratos brônquico, genitourinário e gastrointestinal Existem 2 subclasses (IgA1 e IgA2) No soro existe sob a forma de monómero Nas secreções (IgA secretória) é um dímero ou multímero Formação da IgA secretória IgA secretória consiste em pelo menos 2 moléculas de IgA unidas por uma cadeia J e um componente secretório. A IgA polimérica é produzida pelos plasmócitos na submucosa ligando-se ao recetor poly-lg nas células epiteliais, sendo este complexo transportado para o lúmen da mucosa. Neste processo, o recetor é clivado enzimaticamente tornando-se o componente secretório da IgA secretória. 4.5) Imunoglobulina M (IgM) É a 3ª mais abundante no soro Existe na forma monomérica ou pentamérica (participa na ativação do complemento) A forma membranar é a mais comum É secretada pelos plasmócitos como um pentâmero nos quais 5 monómeros estão unidos por pontes bissulfureto Cada pentâmero tem um polipéptido adicional denominado cadeia J (joining) Alto peso molecular Não se encontra no espaço intersticial (exceto se houver lesão endotelial) Forma monomérica na superfície da célula B: Recetor Primeiro isotipo que é produzido na resposta imune primária e no recém- nascido 54 Muito eficaz na fixação do complemento porque como é a primeira a ser produzida é a que “chama” o complemento 4.6) Imunoglobulina D (IgD) Localizada na superfície do Linfócito B, em conjunto com a IgM, como reconhecimento antigénico da célula B. Assim o BCR pode ser da forma M ou D (+ eficiente) Não tem função efetora conhecida 4.7) Imunoglobulina E (IgE) Liga-se aos mastócitos (células das alergias) e basófilos no recetor de alta afinidade FcεRI estando envolvida nas relações de hipersensibilidade imediata ou de tipo I. É vestigial no soro É a que tem menor tempo de vida 55 4.8) Imunoglobulina E (IgE) 4.8) Determinantes antigénicos das Igs Isótipos (ou classes) Determinados pela cadeia pesada Alótipos (ou subclasses) Refere-se a diferenças alélicas (polimorfismos genéticos) existentes na porção constante das cadeias pesadas ou leves. Ex. Cadeia pesada é a mesma, o que varia é a constituição em aminoácidos Idiotipos Estrutura de ligação antigénica constituída pela região variável das imunoglobulinas. Ex. É a mesma imunoglobulina mas varia a parte variável, ou seja, atuam contra antigénios diferentes. Ex. IgG para varicela e IgG para sarampo IgA e IgG são isótipos que têm Alótipos 56 IMUNIDADE ADQUIRIDA: Recetores das células B e T (TP) Resolução de uma ficha formativa 1. Encontre, registando o seu suporte bibliográfico, definições e exemplos de: a. Imunogénio: Substância dotada do poder de provocar uma reação imunitária. Na maior parte dos casos trata-se de um antigénio. Certos antigénios, como as haptenas, por si sós não possuem tal poder, mas tornam-se imunogénicos em combinação com outros antigénios b. Antigénio: Os antigénios são moléculas estranhas ao organismo que, quando invadem o mesmo desencadeiam mecanismos de defesa. Geralmente os antigénios são moléculas com elevado peso molecular e grande tamanho, normalmente proteínas ou polissacarídeos, que podem existir livres (por exemplo, toxinas), na superfície de microrganismos invasores (como bactérias e vírus) ou na zona externa de outros elementos, como grãos de pólen, eritrócitos provenientes de transfusões sanguíneas, tecidos ou órgãos transplantados e parasitas. O reconhecimento do antigénio pelo sistema imunitário funciona como o elemento desencadeador de uma série de processos de resposta imunitária específica como a produção de anticorpos. c. 57 Epítopo: Também designado por determinante antigénico, corresponde à menor porção de antigénio com potencial de gerar a resposta imunológica. É a área da molécula do antigénio que se liga aos recetores celulares e aos anticorpos. É o sítio de ligação específico que é reconhecido pelo recetor de superfície de um linfócito T (TCR). Cada antígeno pode conter um ou mais epítopos, podendo estes ser iguais ou diferentes. A presença de diferentes epítopos na superfície do antigénio pode desencadear a produção de anticorpos com diferentes especificidades e a ativação policlonal de linfócitos T. Este mecanismo geralmente não ocorre, porque apenas alguns epítopos conseguem ativar a resposta imunitária. Essa supremacia de um determinado epítopo é chamada imunodominância, e o antigénio com maior reatividade denomina-se de grupo imunodominante. d. Hapteno: Substância não proteica, de baixo peso molecular, que sozinha não consegue induzir uma resposta imunológica. No entanto, se estiver ligado a uma substância transportadora (proteína) de maior peso molecular, adquire a capacidade de induzir a resposta do organismo. No entanto, os haptenos livres conseguem reagir com os produtos da resposta imunológica e ligar-se a eles, podendo dizer-se que, estes têm propriedade de antigenicidade, mas não imunogenicidade. e. Anticorpo: Glicoproteína sintetizada e excretadas por células plasmáticas derivadas dos linfócitos B, 58 os plasmócitos, presentes no plasma, tecidos e secreções que atacam os antigénios, realizando assim a defesa do organismo (imunidade humoral). Depois do sistema imunológico entrar em contato com um antigénio são produzidos anticorpos específicos contra ele. 2. Tente localizar diagramas de estrutura de um anticorpo do ponto de vista esquemático e tridimensional. 3. Identifique a região de ligação a antigénios e a células/complemento, tentando imaginar a sua ligação. Estrutura Bidimensional do Anticorpo(esquemático) Estrutura Tridimensional do Anticorpo 59 4. Diferencie no seu diagrama as cadeias leves e pesadas, terminais COOH e NH3, regiões variáveis e constantes. 5. Explicite as diferenças biológicas e físico-químicas entre as imunoglobulinas. Imunoglobulina G: Região de ligação a antigénios = região variável (Fab) Região de ligação a células/ complemento = região constante (Fc) CADEIA LEVE 1 Região variável (VL) 1 Região constante (CL) CADEIA PESADA 1 Região variável (VH) 3 ou 4 Regiões constantes (CH) - 3 regiões C: Iag G, Ig A, Ig D - 4 regiões C: Ig M, Ig E LEGENDA: V = região variável C = região constante H = Cadeia pesada (Heavy) L = Cadeia leve (Light) 60 É o subtipo de imunoglobulinas mais abundante no soro (cerca de 75 a 80% das imunoglobulinas totais), assim como na linfa e nos fluídos peritoneais; Encontram-se no espaço intersticial; Constituída por 2 cadeias pesadas gama (γ) e 2 cadeia leves (κ ou λ): Representação química: Só existe na forma monomérica! Existem 4 subclasses de Ig G - IgG1, IgG2, IgG3, IgG4: As principais diferenças estruturais entre as 4 subclasses são o tamanho da região charneira e número e a posição das ligações dissulfureto entre as cadeias pesadas. As IgG1, IgG2 e IgG3 atravessam a placenta e desempenham um papel importante na proteção do feto em desenvolvimento; A IgG3 é a mais eficiente na ativação do complemento, seguindo- se a IgG1 e IgG2. A IgG2 é menos eficiente e IgG4 não é capaz de ativar o complemento. IgG1 e IgG3 ligam-se com elevada afinidade aos recetores Fc das células fagocíticas, sendo por isso mediadoras da opsonização. A IgG4 tem afinidade intermédia e a IgG2 tem afinidade extremamente baixa. É capaz de fixar o complemento! A única que atravessa a placenta (Imunoglobulina G – associada à Gravidez!) Capaz de reagir com o recetor FcγRIII nas células fagocíticas de modo a promover opsonização. É um marcador de infeção antiga. Imunoglobulina A: A Ig A é a segunda mais abundante no soro, quando está em circulação encontra-se na forma monomérica, nas secreções (IgA secretatória) pode apresentar forma dimérica, trimérica e tetramérica. A IgA secretatória consiste em pelo menos duas moléculas de IgA unidas por uma cadeia J e um componente secretatório. No corpo humano é a Imunoglobulina mais abundante: secreções externas tais como o leite materno, saliva, lágrimas, muco dos tratos brônquico, genitourinário e gastrointestinal. Nos humanos existem 2 subclasses de Ig A - IgA1 e IgA2: 61 Representação química: IgA1 - IgA2 - n= 1,2,3,4 Imunoglobulina M: A Ig M é a 3ª mais abundante no soro; Apresenta um elevado peso molecular e não existe no espaço intersticial (salvo em situação de lesão endotelial); É secretada pelos plasmócitos como um pentamero nos quais 5 monómeros estão unidos por pontes bissulfureto. Cada pentómero tem um polipéptido adicional denominado cadeia J (joining); É muito eficaz na fixação do complemento, sendo o primeiro isótipo da resposta imune a ser produzido e no recém-nascido. É portanto, um marcador de infeção atual. Pode existir na forma monomérica (na superfície da célula B: recetor) ou forma pentamérica. Representação química: Ig M – Forma monomérica: Ig M – Forma pentamérica: Imunoglobulina E: É vestigial no soro, apresentando o menor tempo de semi-vida; IgE liga-se aos mastócitos e basófilos no recetor de alta afinidade FcεRI e FcεRII, respetivamente. Está envolvida em reações de hipersensibilidade imediata ou de tipo I. Existe sobre a forma de monómero; Representação química: IgE - Imunoglobulina D: É vestigial no soro tal como a Ig E; 62 Localizada na superfície do Linfócito B servindo, em conjunto com a IgM, como reconhecimento antigénico da célula B; Não se percebem bem as funções no organismo. Existe sobre a forma de monómero: Representação química: Ig D - 6. Tente localizar diagramas da estrutura dos diferentes anticorpos: Ig G, Ig A, Ig M, Ig E, Ig D, reproduzindo-os para a sua folha de objetivos. Representações bidimensionais Ig G, Ig A e Ig G Ig M e Ig E 7. Descreva as diferenças estruturais e localização dos diferentes anticorpos: Ig G, Ig A, Ig M, Ig E, Ig D. 63 MHC - Complexo Major de Histocompatibilidade Acerca dos receptores ou anticorpos ou PCR B ou T As células precisam de receptores para reconhecer os antigénios. As células B e T fazem parte da resposta adaptativa, função mais especializada que resposta inata. A resposta inata é reconhecida por antigénios específicos. O anticorpo reconhece o antigénio no epitopo. Epitopo zona do epitélio que as células/anticorpo vão reconhecer. As células B são “descaradas”, agarram o antigénio como ele estiver. Reconhecem-no logo. As células T são “tímidas”, precisam de uma célula dendrítica para reconhecer o antigénio. São estas as células apresentadoras de antigénio. A forma como as células apresentadoras apresentam o antigénio é através de moléculas especiais, moléculas de MHC - Complexo Major de Histocompatibilidade As moléculas de MHC traduzem a linguagem do antigénio para a célula T, e é esta que vai estar relacionada com algumas zonas da célula, o que permite a sua ligação e activação do linfócito T. TCD 4 Reconhece as moléculas de MHC II TCD 8 Reconhece as moléculas de MHC I O que está a ser expresso nas moléculas de MHC I são moléculas que existem no citosol onde existe o que é nosso, células do Self. Quando as células são infectadas por vírus ou quando “se passam” é que começam a expressar proteínas estranhas que estarão no citosol e então vão ser expressas as moléculas de MHC I, e isto vai activar as Células T Citotóxicas – TCD 8. Se tivermos vírus a infectar as células, a melhor forma de elimina-los, é matar as células que estão infectadas. Quando está a ser expressa a célula TCD 4, significa que temos partículas que vêm de fora da célula, células que foram fagocitadas, toxinas bacterianas, etc. TCD 4 são os pilares/são as auxiliadoras – ajudam os macrófagos, ajudam os TCD 8, os neutrófilos. MHC I existem em todas as nossas células nucleadas, são expressas por estas. São a nossa “bandeirinha”. Significa que se a célula T citotóxica reparar que no seu MHC I há 64 péptidos que são meus, ela não mata. Uma vez que temos tolerâncias às nossas próprias moléculas. Caso as células sejam invadidas por vírus, a TCD 8 tem um péptido estranho no seu MHC I e por isso vai matar essa célula. As moléculas de MHC I não são expressas pelos eritrócitos, são produzidas nos retículos. MHC II são moléculas apresentadoras de antigénios, expressas por moléculas especializadas/profissionais/licenciadas. São fundamentais para falar com os TCD 4 (são o pilar daresposta) assim, como eles são muito poderosos só falam com as células profissionais. É produzida no retículo, e este tem mecanismo de segurança para os péptidos não se “confundirem”. Células profissionais dendríticas, macrófagos e células T e eventualmente outras células de APC induzidas (stress, infeções) O péptido carrega as células de MHC, que são produzidas nos retículos. Para isso temos de transportar os péptidos do citosol para o retículo, através das TAP (transportadoras) canal de membrana que transporta as proteínas do citosol para o retículo. Vírus entra na célula – expressa proteínas infectadas – degradadas em péptidos – marcados pelo proteossoma – passam via TAP para o retículo – onde está a ser produzido MHC I – que através da Tapasina vão receber os péptidos – por fim temos a célula a expressar MHC I com péptidos infectados que serão mortos pelos CD8 65 Célula normal contém proteínas normais/ do self – degradadas no proteossoma para serem transportadas para o retículo pelas TAP. Células infectadas por vírus existem proteínas do self e proteínas estranhas que serão degradadas para entrar no retículo. Também são marcadas pelo proteossoma para entrarem através das TAP. As MHC expressam as células consoante o que existe no nosso citosol. Caso seja do self ou estranhas – reconhecidas pelas TCD 8 para serem degradadas. Proteossoma marca células entra no retículo através das TAP Chaperonas estabilizam o MHC I para a ligação com o péptido As chaperonas são proteínas que ajudam a estabilizar a molécula de MHC I, que é composta por duas cadeias, uma α transmembranar com 3 subunidades (α1, α2 e α3) e uma β2 microglobulina. Quando se liga à subunidade β2 – a célula estabilizada. Existe ainda um transportador dentro do retículo, a Tapasina, que leva o MHC para a TAP, para receber os antigénios/péptidos que irão se ligar, que vieram marcados do proteossoma. Os péptidos são de alta afinidade, específicos para aquele MHC I, que toma uma conformação estabilizada e pode ser expressa à superfície da célula para os TCD8 saberem se é para matar a célula ou não. Via citosólica (de antigénios de citosol) – péptido endógeno – MHC de classe 1 Estamos sempre a expressar células de MHC 1, para tolerar as nossas próprias células. O que está na célula vai ser expresso na superfície no contexto MHC I para falar com TCD 8, vendo este se é para matar ou não. 66 Via endocítica (vesículas de endocitose) – péptido exógeno – classe 2 Dentro do retículo só se carregam as moléculas de MHC I, uma vez que o retículo tem um mecanismo de segurança, uma cadeia variante que tapa o local de ligação da molécula de MHC II e impede que ela se carregue com os péptidos que estão no retículo. Logo, dentro do retículo só se carrega MHC I. As moléculas de MHC II esperam, não são carregadas no retículo. São estabilizadas pela cadeia variante, um péptido (denominado clip) que só sai quando a molécula de MHC II estiver dentro de uma vesícula endocítica e então nessa altura o próprio pH e a degradação que acontecem nas moléculas degradam e o clip salta, o que permite a ligação aos péptidos. Assim vemos que temos uma diferente forma de carregamento, não são os péptidos que vão ao retículo, são os péptidos que a molécula vai encontrar em vesículas endocíticas por onde é levada. O péptido (clip) tem de ser de alta afinidade para que não andem a troca-los com outras células, trocando assim a informação. Caso os péptidos não sejam de alta afinidade duas células, normal e infectada por vírus podem trocar de péptidos e as TCD 4 matam a célula normal e não a viral, por terem sido mal identificadas. Temos que ter mecanismos de apresentação cruzada, para caso as TCD 8 não identifiquem os vírus, temos de saber identificá-los. Os antigénios extracelulares que vêm pelas vesículas têm de ser levados até à via citosólica para conseguirmos activar células TCD 8 contra antigénios que “fujam”, antigénios por exemplo que não infectem as células apresentadoras. Complexo MHC importante para termos tolerância às nossas próprias células. A compatibilidade num caso de transplante tem a ver com o complexo MHC – Complexo Major de Histocompatibilidade. (complexo descoberto em ratos) Todos nós temos dois aplotipos distintos porque recebemos 3 tipos de moléculas de MHC I do pai e da mãe e mais 3 MHC II do pai e da mãe. Ou seja, não vamos ser idênticos aos nossos pais, mas podemos ser parecidos aos irmãos porque podemos ter os mesmos aplotipos. No humano as células de MHC chamam-se Human Leukocyte Antigens (HLA). 67 Moléculas de MHC I o HLA A B C Moléculas de MHC II o HLA DP DQ DR Todas as nossas células têm MHC classe I Alguns tipos de moléculas de MHC são mais frequentes em certas patologias As zonas onde o antigénio vai ligar-se, são os locais onde há mais polimorfismo As moléculas de HLA-A, HLA-B e HLA-DR são as mais importantes em termos de transplatação. Histocompatibilidade compatibilidade de tecidos Nos humanos, as moléculas que recebemos do pai e da mãe são identificadas sobretudo no cromossoma 6, e existem em 2 zonas específicas neste cromossoma (zona de MHC classe I: moléculas HLA-A, HLA-B, HLA-C; e zona de MHC classe II) Molecula de MHC classe II 2 cadeias transmembranares Moléculas MHC II clássicas: DP, DQ e DR As nossas células para terem uma resposta adaptativa eficaz têm de: → Ter uma boa expressão de MHC classe II → Capacidade de captar antigénios → Ser células com co-estimulação Célula anérgica: estado em que a célula não volta a responder, porque não fizeram um processo de ativação correto. As células de MHC não lhes deram o “choque completo”, isto é, não foram suficientemente estimuladas Imunidade Adquirida: Reações Antigénio – Anticorpo 68 Imunoensaio ensaios que detectam ou quantificam uma substância específica (analito), numa amostra biológica, usando o princípio da reação antigénio-anticorpo. Ex: Podemos fazer o teste da glicémia utilizando anticorpos que reconhecem a glicose e quando se ligam a esta ficam flurescentes (teste de flurescência) O analito pode ser: → Substância naturalmente presente no organismo. Ex: hormonas, anticorpos, etc. → Substâncias que o corpo produz mas não estão presentes em condições normais. Ex. proteínas de células tumorais → Substâncias que não estão presentes naturalmente no organismo Ex.: drogas de abuso, microrganismos patogênicos, etc Características da ligação Antigénio-Anticorpo: → Específica → Não Covalente → Reversível O paratopo do anticorpo liga-se ao epítopo do antigénio Valência: Número máximo de anticorpos que podem ligar-se ao mesmo tempo a um antigénio; OU Número 69 máximo de antigenios que podem ligar-se ao mesmo tempo a um anticorpo. Afinidade: Força da ligação entre um epitopo e um local de ligação do anticorpo. Conjugação de forças atrativas e repulsivas. Força de ligação pequena Baixa afinidade Força de ligação grande Alta afinidade Avidez: Força de ligação do antigénio ao anticorpo, quando os seus múltiplos epitopos interactuam com os locais de ligação do anticorpo. Soma de todas as afinidades do anticorpo. Especificidade → Capacidade de um anticorpo se ligar apenas a um tipo de
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