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Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 Problema 6 – “SCID…” 1ª sessão Data: 14-05-2018 Tutor: Raquel Silva Faltas: Sara Ramos Atrasos: - Glossário • Citometria de fluxo • TCR (esclarecido na sessão) Questões de Aprendizagem 1. Qual é a organização macroscópica dos órgãos linfóides e quais as suas funções? 2. Qual é a organização microscópica do timo e quais as funções das diferentes células que o constituem? 3. Que tipos de linfócitos existem e quais as suas funções? 4. Como ocorre a maturação das células T e de que modo estão os TRECs envolvidos? 5. De que forma os TCR estão envolvidos no reconhecimento do antigénio por parte das células T? 6. Como atuam os linfócitos T na resposta imunitária? Objectivos de Aprendizagem • Descrever macroscopicamente os órgãos linfóides e as suas funções; • Descrever microscopicamente as células do timo e respetivas funções; • Explicar a maturação das células T e a função destas na resposta imunológica; • Enumerar os tipos de linfócitos e as suas funções. Bibliografia proposta [formatada] • Arosa, F., Pacheco, F. C., e Cardoso, E. M. Fundamentos de imunologia (3ªed). Lisboa; Lidel; (2012). • Murphy, K. Janeway’s Immunobiology (8th ed). 53, (2012). • Owen, J. A., Punt, J. & Stranford, S. A. Kuby Immunology (7th ed). (W. H. Freeman, 2013). • Abbas, A. K., Lichtman, A. H. & Pillai, S. Cellular and Molecular Immunology (8ª ed.). (Elsevier, 2012). Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 1. Qual é a organização macroscópica dos órgãos linfóides e quais as suas funções? Os órgãos linfoides dividem-se em primários e secundários: Os órgãos linfoides primários são: • Medula óssea • Timo Os órgãos linfócitos secundários são: • Gânglios linfáticos • Baço • Tecidos linfoides associados às mucosas Medula óssea: Organização macroscópica: Tecido mole e adiposo que se encontra nas cavidades ósseas, especialmente nos ossos compactos (ossos longos como o fémur), e dos ossos esponjosos (crânio e vértebras da coluna). A estrutura macro e microscópica pode mudar bastante consoante o tipo de osso em que se encontra e se é compacto ou esponjoso. Função: A medula óssea tem especial função no desenvolvimento e especial maturação dos linfócitos B, tanto que a sua estrutura microscópica está direcionada para tal com sinusoides e capilares que permitem a passagem dos linfócitos B para maturação e posterior saída dos mesmos para irem até à corrente sanguínea já maturados. ‘’ Responsável pela maturação de linfócitos imaturos, muito parecido com o timo.’’ Timo: Organização macroscópica: É um órgão bilobado, encapsulado e macio; as duas partes se encontram unidas na linha mediana por tecido conjuntivo que se mescla com a cápsula de cada lobo. Estes lobos normalmente podem ter aderências com o pericárdio fibroso, o qual necessita de uma pericardiectomia limitada durante uma timectomia. O timo é visível à TC e a cortes axiais em RM imediatamente anterior à parte ascendente da aorta e inferiormente à veia braquiocefálica esquerda; a atenuação da TC em indivíduos mais jovens é homogênea e Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 similar ou maior que a do músculo, e a intensidade do sinal com TC sobre imagens pesadas em T2 é similar ou maior do que a da gordura. O timo é um órgão linfoide rosa, lobulado, localizado na cavidade torácica e no pescoço. No adolescente, envolve o desenvolvimento do sistema imunológico. Após a puberdade, diminui de tamanho e é lentamente substituído por gordura. O timo tem uma forma plana assimétrica, com uma estrutura lobular. Os lóbulos são compostos por uma série de folículos, que têm um componente medular e cortical: A glândula localiza-se principalmente dentro do mediastino superior torácico, por trás do esterno e acimo do coração. Função: A principal função do timo é a maturação dos linfócitos T. Os linfócitos imaturos são produzidos na médula óssea e migram até o timo, onde amadurecem e transformam-se em linfócitos T. Do timo, eles entram na corrente sanguínea e chegam aos tecidos linfoides. O timo só libera os linfócitos T após reconhecer que estes não irão reagir contra proteínas ou antígenos naturais do organismo. Assim, ele realiza uma seleção dos linfócitos T a serem liberados na corrente sanguínea. O timo também é responsável pela produção do hormônio timosina, que estimula a maturação dos linfócitos T. Gânglios linfáticos: Organização macroscópica: Os gânglios linfáticos são estruturas em forma de rim/feijão , normalmente com cerca de 2,5 cm de diâmetro. Em média, um adulto tem em torno de 400 a 450 nódulos linfáticos diferentes espalhados por todo o corpo, com a maioria localizada dentro do abdômen. Tem áreas ricas em linfócitos T, conhecidas como timo- dependentes, e áreas ricas em linfócitos B, conhecidas como timo-independentes. Estão localizados essencialmente na zona axilar, região inguinal, pescoço e ao longo da aorta. Função: Eles filtram partículas estranhas do sangue e desempenham um papel importante na resposta imune à infecção. Cada nódulo contém linfócitos T, linfócitos B e outras células imunológicas. Eles são expostos ao fluido quando passam pelo nó e podem montar uma resposta imune se detectarem a presença de um patógeno. Essa resposta imune Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 geralmente recruta mais células inflamatórias para o linfonodo - e é por isso que os linfonodos são palpáveis durante a infecção. Baço: Organização macroscópica: O baço está localizado no quadrante superior esquerdo do abdome, coberto pelo diafragma e pela caixa torácica - e, portanto, normalmente não pode ser palpado ao exame clínico (exceto quando ampliado). É um órgão intraperitoneal, totalmente circundado por peritônio (exceto no hilo esplênico). O baço está ligado ao estômago e rim por partes do omento maior - uma dobra dupla de peritônio que se origina do estômago: Ligamento gastroesplênico - anterior ao hilo esplênico, conecta o baço à grande curvatura do estômago. O ligamento esplenorrenal - posterior ao hilo esplênico, conecta o hilo do baço ao rim esquerdo. Os vasos esplênicos e cauda do pâncreas estão dentro deste ligamento. O baço tem uma forma ligeiramente oval. É coberto por uma cápsula fraca que protege o órgão, permitindo que ele se expanda em tamanho. A superfície externa do baço pode ser anatomicamente dividida em duas: Superfície diafragmática - em contato com o diafragma e a caixa torácica. Superfície visceral - em contato com as outras vísceras abdominais. Possui bordas anterior, superior, posteromedial e inferior. As bordas posteromedial e inferior são lisas, enquanto as bordas anterior e superior contêm entalhes. No aumento do baço (conhecido como esplenomegalia), a borda superior se move inferomedialmente e seus entalhes podem ser palpados. O baço situa-se no lado esquerdo da cavidade abdominal, junto ao diafragma, ao nível das 9ª, 10ª e 11ª costelas. Funções: No adulto, o baço funciona principalmente como um filtro sanguíneo, removendo antigos glóbulos vermelhos. Também desempenha um papel nas respostas imunes mediadas por células e humorais. reservatório de hemácias, para suprir as necessidades urgentes do organismo. produção deanticorpos; ativação, à distância, da hematopoiese da medula óssea. Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 Tecidos linfoides associados às mucosas Organização macroscópica: Estão localizados imediatamente abaixo do epitélio da mucosa. há em vários locais, como epitélio do intestino ou laringe, tireóide, seios, pulmão, glândula salivar, olho, e pele. Função: É composto principalmente por linfócitos T, que estão situados em regiões propícias ao contato com antígenos que entram na mucosa do epitélio intestinal. Estes têm células reguladoras que ajudam os linfócitos B a diferenciarem-se em células produtoras de anticorpos, especialmente do tipo IgA. Permite ainda a migração seletiva de linfócitos inicialmente ativos nos folículos da mucosa, para os tecidos linfóides subjacentes ao epitélio. São locais de resposta imune a antigénios que superam a barreira epitelial. Amígdalas O seu tecido contém principalmente linfócitos. Devido à sua posição especial na garganta e palato, as células imunitárias lá presentes entram em contato com agentes patogénicos rapidamente, e podes ativar o sistema imunitário imediatamente. Além das amígdalas palatinas no lado direito e esquerdo, que são comumente chamados apenas amígdalas, há também os adenoides acima do telhado da garganta, a amígdala lingual na base da língua, e mais tecido linfático nos lados do a garganta. Este tecido linfático pode assumir a função das adenoides, se estas tiverem sido removidas. 2. Qual é a organização microscópica do timo e quais as funções das diferentes células que o constituem? Artérias: O timo é suprido principalmente por ramos das artérias torácicas internas e tireóidea inferior, as quais também suprem o tecido conjuntivo mediastinal circunjacente. Um ramo derivado da artéria tireóidea superior às vezes está presente. Não há um hilo principal, mas ramos arteriais passam diretamente através da cápsula ou, mais frequentemente, em meio aos septos interlobares antes de entrar no timo na junção entre o córtex e a medula. Veias: As veias tímicas drenam para as veias braquiocefálica esquerda, torácicas internas e tireóidea inferior, e ocasionalmente diretamente para a veia cava superior. Uma ou mais veias frequentemente emergem medialmente de cada lobo do timo para formar um tronco comum que se abre na veia braquiocefálica esquerda. Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 Drenagem linfática: O timo não apresenta vasos linfáticos aferentes. Os vasos linfáticos eferentes surgem a partir da medula e da junção corticomedular e drenam através dos espaços extravasculares em companhia das artérias e veias que suprem o timo. Os vasos linfáticos tímicos terminam nos linfonodos braquiocefálicos, traqueobronquiais e paraesternais. MICROESTRUTURA O timo é responsável pelo fornecimento de linfócitos T (processados no timo) para todo o corpo e proporciona um microambiente único, no qual os precursores das células T (timócitos) sofrem o desenvolvimento, a diferenciação e a expansão clonal para liberar a resposta perfeitamente específica pelas células T, adquirindo simultaneamente a tolerância imunológica aos componentes do próprio corpo. Estas etapas envolvem íntimas interações entre os timócitos e outras células (principalmente células epiteliais e células apresentadoras de antígenos) e fatores químicos no ambiente tímico. O timo também é parte dos eixos neuroimunológico e neuroendócrino do corpo, e influencia e é influenciado pelos produtos destes eixos. Sua atividade, portanto, varia durante toda a vida sob a influência de diferentes estados fisiológicos, condições patológicas e insultos químicos, tais como hormônios, drogas e poluentes. É útil considerar as origens embriológicas do timo a fim de compreender sua organização celular. O timo é derivado de uma variedade de fontes, incluindo derivados epiteliais das bolsas faríngeas, mesênquima, células hematopoiéticas da linhagem linfoide e tecido vascular. Ao corte histológico, o timo pode ser visto como apresentando um córtex externo com células densamente compactadas, principalmente da linhagem dos linfócitos T (timócitos) e uma medula interna com poucas células linfoides. Ambos os lobos do timo apresentam uma cápsula de tecido conjuntivo frouxo, pouco fibroso, a partir da qual septos penetram em direção à junção entre córtex e medula e separam parcialmente os lóbulos irregulares, os quais apresentam, cada um, 0,5-2,0 mm de diâmetro. Os septos de tecido conjuntivo formam uma rota de entrada e saída para vasos sanguíneos e nervos, e conduzem vasos linfáticos eferentes. A maioria das células migrantes entra ou sai do timo por esta rota. Em cada lóbulo, o córtex é composto por um córtex superficial subcapsular (uma estreita faixa de células imediatamente abaixo da cápsula), e o córtex principal, o qual é muito mais extenso. A medula central de ambos os lobos tímicos é contínua de um lóbulo para o seguinte. Parte epitelial: Ao contrário de outras estruturas linfoides, nas quais o arcabouço de sustentação é principalmente o tecido reticular com fibras reticulares (colágeno do tipo III), o timo contém uma rede de células epiteliais interconectadas (Fig. 55.10) a qual cria um ambiente apropriado, devido ao contato célula a célula e à liberação de fatores parácrinos, no qual os linfócitos tímicos (células T) se desenvolvem e amadurecem. Embora diferentes em morfologia, todas as células epiteliais do timo compartilham de uma origem comum a partir do endoderma da faringe primitiva. Elas variam de tamanho e formato de acordo com suas posições no interior do timo. Tipicamente, elas apresentam núcleos pálidos e ovoides, um citoplasma bastante Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 eosinofílico e adesões intercelulares através de desmossomas. Feixes de filamentos intermediários de citoqueratinas se encontram em seu citoplasma. As células subcapsulares formam um revestimento externo contínuo para o timo abaixo de sua cápsula fibrosa e seguem seu perfil lobulado, embainhando os vasos que passam para o órgão, e contribuindo para a barreira hematotímica funcional. Outras células epiteliais corticais formam uma trama frouxa de longos prolongamentos citoplasmáticos, enquanto células epiteliais medulares tendem a formar cordões mais sólidos, assim como também corpúsculos de Hassal: os linfócitos se encontram em meio aos interstícios da trama ou entre os cordões. Grandes células epiteliais podem estar associadas ao redor de 50 ou mais timócitos, e às vezes são chamadas de células-babás tímicas (nurse cells). Os corpúsculos de Hassal são espirais de células epiteliais medulares em camadas concêntricas, de 30 a 100 μm de diâmetro, e são estruturas características da medula do timo (Figs. 55.10 e 55.11). Eles começam a se formar antes do nascimento e seus números aumentam durante toda a vida. Sua função não está clara, embora eles possam representar um local de remoção de timócitos mortos ou apoptóticos, porque seus centros são eosinófilos, parcialmente queratinizados e frequentemente contêm resíduos celulares. Corpúsculos com uma aparência similar foram descritos na tonsila palatina. Resumo: Córtex- mts linfócitos; Medula- Poucos linfócitos; Rede de células epiteliais interconectadas- para ambiente apropriado ao desenvolvimento e amadurecimento doslinfócitos T; Células subcapsulares- revestimento externo e contribuem para a barreira hematotímica funcional (principal função é impedir a saída de linfócitos T ainda em processo de maturação); Cropúsculos de Hassal- Cordões de células epiteliais, função não clara mas representam um local de remoção de timócitos mortos ou apóptóticos) Outras células tímicas não linfocíticas O timo também contém células da linhagem mieloide, fi broblastos e células mioides. As células da linhagem mieloide incluem monócitos na junção corticomedular; macrófagos maduros por todo o órgão, mas particularmente no córtex; e células dendríticas (apresentadoras de antígenos) interdigitantes na junção corticomedular e na medula. Algumas células dendríticas são de origem linfoide, em vez de origem mieloide. Fibroblastos são encontrados na cápsula, nos espaços perivasculares e na medula, mas são pouco frequentes no córtex, exceto no timo involuído. Células mioides, as quais são relativamente raras, estão situadas principalmente na medula e na junção corticomedular. Elas são grandes células arredondadas, e possuem um núcleo central circundado por feixes de miofilamentos irregularmente organizados. Suas funções são desconhecidas, embora tem sido sugerido que suas contrações poderiam auxiliar o movimento das células linfoides através ou para fora do timo. Resumo: Fibroblastos-na cápsula; Células mioides-raras, mais na medula(função desconhecida, mas podem auxiliar no movimento das células linfoides para dentro ou fora do timo); células da linhagem mieloide- monócitos,macrófagos, células dendríticas (apresentadoras de antigénios); células dendríticas de origem linfoide e mieloide; Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 Timócitos O córtex é densamente compactado com pequenos timócitos (linfócitos tímicos, células T presumíveis). Eles ocupam os interstícios do retículo epitelial, o qual em cortes histológicos é amplamente obscurecido por estas células e formam 90% do peso total do timo neonatal. Uma distinta zona subcapsular abriga as células-tronco tímicas e linfoblastos sofrendo divisão mitótica. As primeiras células-tronco a entrar no timo no embrião advêm do saco vitelino e do fígado durante suas fases hematopoiéticas. No decorrer de períodos de desenvolvimento subsequentes, é provável que todos os linfócitos tímicos se originem na medula óssea antes de saírem do timo para a corrente sanguínea. Os timócitos sofrem mitose em todas as zonas corticais à medida que células T em diferenciação amadurecem, movendo-se gradativamente para regiões mais profundas do córtex (Fig. 55.12). O processo de desenvolvimento e maturação dos timócitos para gerar células T depende do microambiente proporcionado pelas células epiteliais, células dendríticas, macrófagos e fibroblastos. As células T que falham em reconhecer moléculas do próprio MHC (histocompatibilidade) ou que reconhecem autoantígenos morrem por apoptose, de modo a atingir uma reatividade imunológica funcional e manter a autotolerância, respectivamente. Cerca de 95% dos timócitos corticais morrem no interior do timo; as células T sobreviventes migram através das paredes das vênulas e dos vasos linfáticos eferentes para entrar na circulação e povoar os tecidos linfoides secundários. Resumo: Timócitos- linfócitos tímicos(origem na medula), futuras células T; células-tronco tímicas; linfoblastos; para o desenvolvimento dos timócitos é preciso o microambiente formado por: células epiteliais,células dentríticas, macrófagos e fibroblastos. Microcirculação Córtex O padrão de fluxo sanguíneo difere no córtex e na medula. Os principais vasos sanguíneos entram no órgão na junção corticomedular e passam no interior de cada lobo, dando origem a pequenos capilares para o córtex e vasos maiores para a medula. A maioria dos capilares corticais faz alças em diferentes profundidades no córtex e se unem a vênulas na junção corticomedular; alguns continuam através do córtex e se unem a veias maiores que seguem na cápsula, as quais saem do timo. Estes capilares corticais menores usualmente têm um estreito espaço perivascular, o qual às vezes contém pericitos e outras células, mas raramente nervos. Bainhas de células epiteliais tímicas da barreira hematotímica se encontram entre o espaço perivascular e os timócitos corticais. Medula Os vasos sanguíneos medulares não são tão bem protegidos por células epiteliais, e os da junção corticomedular são apenas parcialmente embainhados, usualmente em sua face cortical. Os vasos medulares são muito variáveis em tamanho e alguns podem ter curtas extensões de endotélio cuboide, similar aos dos linfonodos e do tecido linfoide associado às mucosas Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 3. Que tipos de linfócitos existem e quais as suas funções? Os linfócitos têm um papel muito importante porque conferem especificidade nas respostas imunológicas. Há duas grandes famílias de linfócitos: Linfócitos B, que têm origem na medula óssea. Possuem na sua membrana plasmática um recetor que é expresso apenas neste tipo de células e, por isso, é o recetor B. Um componente nesse recetor é uma proteína que apresenta a estrutura de uma imunoglobulina (Ac) e que é capaz de se ligar a determinantes moléculas (antigénios). Estas imunoglobulinas são indispensáveis para a ativação dos linfócitos B e a sua diferenciação em plasmócitos-células produtoras da forma solúvel da imunoglobulina. Os anticorpos quando se ligam aos antigénios sinalizam-nos para serem destruídos por outras células do sistema imune. Desta forma, os linfócitos B fazem parte da imunidade humoral (visto a imunidade circular pelo sangue e linfa). Os linfócitos T são designados desta forma pelo facto de serem maturados pelo Timo. Estes linfócitos são as células principais para a imunidade celular, visto os agentes efetores serem células. A nível funcional há 3 tipos de linfócitos T: Os linfócitos TH que ajudam outras células a desempenharem as suas funções, nomeadamente os linfócitos B a produzir anticorpos e os macrófagos nas suas atividades microbicidas, sendo identificados pela expressão da molécula CD4. Os Linfócitos Ct (citotóxicos) que desempenham funções efetores mais diretas, tais como a destruição de células inferadas por vírus ou células neoplásicas, sendo identificados, na sua maioria, pela molécula CD8. Os linfócitos T reguladores supressores que são capazes de suprimir respostas imunológicas específicas, podendo ser CD4 ou CD8. À semelhança dos linfócitos B, todos os linfócitos T têm à sua superfície recetores específicos para um antigénio. No entanto, ao contrário dos recetores das células B que reconhecem antigénios nativos solúveis, os recetores das células T apenas reconhecem antigénios que sofreram um processamento e que são apresentados à superfície das células, associados a moléculas do complexo maior de histocompatibilidade, A maioria dos linfócitos T e B são pequenos com um citoplasma escasso e um nucleo redondo. Contudo, depois de ativados o citoplasma fica mais abundante e a cromatina menos condensada. Linfócitos NK, que são assim designados devido à sua capacidade espontânea de reconhecer e destruir células aberrantes, bem como de produzir rapidamente fatores solúveis (quimiocinas e citocinas) com efeitos microbicidas ou de ativação de outras células do sistema imunológico. Esta atividade imediata contrasta com a ação dos linfócitos T Ct que necessitam de uma ativação prévia. São maiores que as células T imaturas, assim como os linfócitosT Ct que também são maiores. Contêm numerosos grânulos no seu citoplasma, sendo, por isso, também designados por ''grandes linfócitos granulares''. Os linfócitos NK também são conhecidos por células nulas, uma vez que não possuem nem o recetor da célula B nem o recetor da célula T. Contudo, os linfócitos NK são equipados por múltiplos recetores à sua superfície, de natureza quer inibitória quer de ativação. Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 Linfócitos NKT assim designados por terem simultaneamente o recetor da célula T como os recetores das células NK. Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 4. Como ocorre a maturação das células T e de que modo estão os TRECs envolvidos? (6ºEd Abbas) A maior parte do desenvolvimento de linfócitos em mamíferos ocorre nos ambientes especializados dos órgãos linfóides centrais - a medula óssea (e o fígado do feto) para as células B e no timo para as células T. No feto e em idade precoce, estes tecidos são a fonte de um grande número de novos linfócitos, que migram para preencher os tecidos linfóides periféricos. Em indivíduos maduros, o desenvolvimento de novas células T no timo diminui e número de células T são mantidas, distribuídas pelos tecidos linfoides. Novas células B, por outro lado, são produzidas continuamente a partir da medula óssea, mesmo em adultos. Células T Maturação: Os linfócitos T são gerados a partir de células-tronco hematopoiéticas (HSC’s) presentes inicialmente no fígado fetal e posteriormente na medula óssea. Quando as HSC’s recebem estímulos (Ex. IL-7) elas iniciam o processo de maturação, gerando os progenitores comprometidos com a linhagem linfocítica. Os progenitores de linfócitos T (também chamados de pré-timócitos) migram para o timo para completarem seu desenvolvimento. Nesta fase, iniciam-se os processos de rearranjo dos genes de receptor de antígeno (TCR) para expressão de um pré-receptor funcional (contendo somente a cadeia beta ou gama rearranjada), que é importante para fornecer sinais de sobrevivência para a célula continuar sua maturação. Aqueles linfócitos que não conseguem expressar um pré-receptor funcional são levados a apoptose. Após este primeiro ponto de controle do desenvolvimento do linfócito T, as células começam a expressar o receptor antigênico completo (TCRαβ), juntamente com as moléculas acessórias CD3 (que está presente em todos os tipos de linfócitos) e CD4/CD8 (nesta fase, os LT são duplo positivos), sendo então, encaminhados para o processo de seleção positiva e negativa. No processo de seleção positiva, os linfócitos que possuem receptores antigênicos que apresentam uma ligação de baixa afinidade com ligantes presentes no hospedeiro são selecionados para sobreviver. Este processo garante a restrição ao MHC (complexo principal de histocompatibilidade), pois somente os linfócitos que reconhecem funcionalmente o MHC do hospedeiro são selecionados para sobreviver. Após este processo, os linfócitos começam a se comprometer com apenas uma subpopulação específica (CD4 ou CD8), devido a ter que realizar a ligação funcional adequada com o MHC do hospedeiro. A seleção negativa, é o processo que elimina aqueles linfócitos T que apresentam receptor com forte ligação para Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 antígenos próprios presentes nos órgãos geradores, impedindo a geração de linfócitos auto- reativos. Este processo é responsável pelo funcionamento da tolerância central. Após o processo de seleção, os linfócitos já maduros podem deixar o timo e ir para os órgãos linfoides periféricos, onde são chamados de linfócitos T naives. Aquelas células T que são CD4+ podem ser ativadas e se desenvolverem para linfócitos T auxiliares/regulatórios e as células T CD8+, após ativação se diferenciam para linfócitos citotóxicos. Aqueles linfócitos T que expressam o receptor TCR do tipo γδ não passam pelo processo de seleção e são gerados principalmente no fígado fetal durante a gestação e migram para pele e mucosas após amadurecimento onde formam uma população auto-renovável. Linhagens celulares T: Duas linhagens distintas de células T α: β e γ:δ, que têm diferentes tipos de recetor de células T são produzidas precocemente no desenvolvimento de células T. Mais tarde, as célas T α: β diferenciam-se em dois subconjuntos funcionais distintos, células T CD4 e CD8. Diferenciação e maturação: Quando as células progenitoras entram no timo a partir da medula óssea, não têm a maior parte das moléculas de superfície características de células T maduras e os seus genes de recetores não sofreram rearranjos. Estas células têm capacidade para diferenciar-se em células α: β (grande maioria dos linfócitos T) ou células γ:δ (minoria). Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 Nota: se estas células foram colocadas em circulação podem diferenciar-se em células B ou NK, o que é uma evidência que a sinalização por parte do estroma do timo é o trigger para a primeira fase da diferenciação das células progenitoras em células T e posterior proliferação celular com expressão das primeira moléculas na superfície da célula. No final desta fase, a qual pode durar cerca de uma semana, os timócitos têm marcadores distintos da linhagem de células T, mas não expressam qualquer um dos três marcadores da superfície celular que definem as células T maduras. As moléculas que definem as células T maduras são: • Complexo CD3-TCR • Co-recetor CD4 • Co-recetor CD8 Como estas células iniciais não possuem CD4 nem CD8 são chamadas timócitos duplo-negativos. Os timócitos duplo-negativos dão origem à linhagem α: β e γ:δ. As células da fase dupla-negativa podem ser subdivididas com base na expressão da molécula de adesão: • CD44 • CD25 - a cadeia α do receptor de IL-2 • c-kit - o recetor para a citocina hematopoiética, SCF. 1- Inicialmente, os timócitos duplo- negativos expressam c-Kit e CD44, mas não CD25; nestas células, os genes que codificam ambas as cadeias do TCR estão na configuração da linha germinativa (sem rearranjo). 2- À medida que os timócitos amadurecer, começam a expressar CD25 na sua Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 superfície e a expressão de CD44 e c-kit é reduzida – células CD44low CD25+. 3- Nas células CD44low CD25+ ocorre rearranjo e as células que não conseguem fazer um rearranjo bem sucedido do locus β permanecem no estágio CD44low CD25+ e morrem, enquanto que as células que fazem rearranjos de genes produtivos de cadeia β e expressam a cadeia β perdem expressão de CD25, uma vez mais. Nota: não se sabe porque é que o CD25 desaparece. Via α: β 4- As cadeias β expressas pelas células CD44low CD25+ emparelham com uma cadeia α substituta chamada pTα (pre-T-cell α), o que lhes permite montar um pré-TCR - um complexo com as moléculas CD3 que fornecem as componentes de sinalização de recetores de células T. 5- A formação do complexo CD3-pré-TRC leva à proliferação celular, à paragem de outros rearranjos de genes de cadeia β, e à expressão de CD8 e CD4 – células duplo- positivas (grande maioria dos timócitos). Estas células são grandes. 6- Quando os grandes timócitos duplo-positivos param de proliferar tornam-se pequenos e o rearranjo das cadeias α começa.7- As células que não expresse TCR ou que não reconheçam moléculas MHC morrem assim como os que reconhecem antigénios endógenos e as que expressão o TRC sofrem posterior maturação e aumento da densidade de recetores na membrana. 8- As células duplo-positivas, à medida que maturam deixam de expressar uma das moléculas co-recetoras passando a ser CD4+ ou CD8+. http://what-when-how.com/acp-medicine/organs-and-cells-of-the-immune-system-part-1/ Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 TREC: a. Em que consiste? TREC = T-cell receptor excision circles São moléculas de DNA circular que existem nas células maturadas no timo. b. Como e onde se produz? Os TREC são produzidos durante o rearranjo aleatório dos fragmentos génicos nos linfócitos do timo. Os fragmentos que não integram genes codificantes dos TCR específico tornam-se fragmentos de excisão sob forma de moléculas circulares de DNA. O DNA interveniente excisado é circularizado Aproximadamente 70% das células T do timo emergentes conter um ou dois TRECs - dependendo se um ou ambos os genes loci TCR alpha são rearranjados. À medida que as células T native amadurecem e proliferam, seus sjTRECs e não se dividem, mas são estáveis. Como tal, as células naive têm TREC’s, mas as células de memória não, uma vez que este DNA não é replicado. c. Qual a sua função? Embora estes subprodutos não tenham nenhuma função, a sua deteção no sangue periférico é uma clara indicação de que um processo de rearranjo ocorreu. São utilizados, então, como marcadores da função do timo. Quantificação da função tímica é clinicamente relevante em casos de imunodeficiências, após transplantes, durante o tratamento do HIV, bem como em pacientes auto-imunes. Nos seres humanos não existe nenhum marcador fenotípico específico para linfócitos que abandonaram recentemente o timo, portanto, o uso de métodos de PCR quantitativo em tempo real para a quantificação absoluta de TREC’s fornece uma boa ferramenta para estimar a função do timo em diferentes situações clínicas. Os círculos de excisão do receptor de célula T, ou TRECs( do inglês, T-cell receptor excision circles) são pequenos círculos de DNA criados em células T em sua passagem pelo timo, conforme rearranjam os genes do TCR.[1] Sua presença indica a maturação de células T, sendo assim, os TRECs encontram-se reduzidos nos casos de SCID (Imunodefidiência Severa e Combinada). Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 5. De que forma os TCR estão envolvidos no reconhecimento do antigénio por parte das células T? (Departamento de Biologia Imunologia A Diversidade de Linfócitos T e a sua Importância na Resposta Imunitária Celular Específica) Os linfócitos T (figs. 6 a) e 7) possuem um receptor, designado por TCR, que é específico e que, funcionalmente, serve para reconhecer o antigénio que lhe é apresentado a activar o linfócito. O receptor de antigénio das células T (TCR - T Cell Receptors) é uma glicoproteína heterodimérica gerada por quatro diferentes grupos de genes (αβ – presentes na maioria dos linfócitos T periféricos e γδ – presentes numa subpopulação de linfócitos T tímicas e numa subpopulação menor de linfócitos T periféricos), ligada por pontes dissulfídricas que permitem o reconhecimento de uma ampla variedade de antigénios pelos linfócitos T (fig. 10). Encontra- se associada, na superfície da célula, a um complexo de péptidos conhecidos por CD3, sendo este componente, provavelmente, necessário ao sinal de transdução após o reconhecimento do antigénio pelo TCR (Roitt et al., 2001, Abbas & Lichtman, 2003, 1 e 3 ). O TCR-αβ reconhece fragmentos processados do antigénio, ligados às moléculas MHC-I ou II. Tanto o MHC como os resíduos péptídicos se associam ao TCR (Roitt et al., 2001 e 1 ). Para o TCR ficar exposto na superfície da célula, é necessária a presença do CD3, que é formado por um conjunto de cinco polipéptidos. Quando o TCR unido ao CD3 se combina com o antigénio, o CD3 envia sinais de activação para o citoplasma, resultando esse sinal na fosforilação, pelo GTP (guanosina trifosfato). O complexo TCR: CD3 activado, faz com que o GTP transfira um radical fosfato para os aminoácidos tirosina dos polipéptidos do CD3 que, estando fosforilados vão activar o enzima fosfolipase C. Este enzima hidroliza o PIP2 (4,5- bifosfato de fosfaditil-inositol) em IP3 (trifosfato de inositol) e DAG (diacil glicerol). O IP3 estimula a libertação do cálcio das reservas intracitoplasmáticas para o citoplasma. O Ca2+, agora livre no citoplasma, vai activar vários enzimas quinases, que retiram um fosfato ao ATP, colocando-o em proteínas, que se deslocam ao núcleo do linfócito e aí activam a transcrição Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 do RNA mensageiro para a síntese de interleucinas, como a IL-2. O DAG activa a proteína fosfoquinase C que, em presença de cálcio livre, fica activada. A fosfoquinase C (PKC) faz fosforilação de proteínas como o IP3, proteínas essas que, ao se dirigirem ao núcleo, estimulam a transcrição de genes. Este enzima faz, também, a fosforilação de proteínas de libertação das vesículas que vão libertar as interleucinas para o meio externo, que, por sua vez, vão estimular a resposta imunitária celular ou humoral. Todo este mecanismo que causa a activação de genes vindo da interacção TCR-CD3-epitopo é designado de primeiro sinal (1 , 3 , 4 e 5 ). Quando o complexo TCR:CD3 é activado pelo antigénio estimula a transcrição do gene do receptor de interleucina 2 e a expressão desse receptor na superfície da célula A diversidade observada na resposta imunitária mediada por linfócitos T advém da diversidade existente no arranjo dos genes de TCR (1 e 3 ), arranjo esse bastante semelhante ao dos genes das cadeias pesadas das imunoglobinas. A diversificação dos genes do TCR ocorre por recombinação dos segmentos V(D)J com pequenas variações para cada locus. A maioria dos timócitos, cerca de 99%, diferencia-se em células TCR-αβ e apenas 1% dos linfócitos tímicos maduros expressam o TCR-γδ. 6. Como atuam os linfócitos T na resposta imunitária? (Departamento de Biologia Imunologia A Diversidade de Linfócitos T e a sua Importância na Resposta Imunitária Celular Específica) (6ºEd Abbas) Para o TCR ficar exposto na superfície da célula, é necessária a presença do CD3, que é formado por um conjunto de cinco polipéptidos. Quando o TCR unido ao CD3 se combina com o antigénio, o CD3 envia sinais de activação para o citoplasma, resultando esse sinal na fosforilação, pelo GTP (guanosina trifosfato). O complexo TCR: CD3 activado, faz com que o GTP transfira um radical fosfato para os aminoácidos tirosina dos polipéptidos do CD3 que, estando fosforilados vão activar o enzima fosfolipase C. Este enzima hidroliza o PIP2 (4,5- bifosfato de fosfaditil-inositol) em IP3 (trifosfato de inositol) e DAG (diacil glicerol). O IP3 estimula a libertação do cálcio das reservas intracitoplasmáticas para o citoplasma. O Ca2+, agora livre no citoplasma, vai activar vários enzimas quinases(provocam a fosforilação), que retiram um fosfato ao ATP, colocando-o em proteínas, que se deslocam ao núcleo do linfócito e aí activam a transcrição do RNA mensageiro para a síntese de interleucinas, como a IL-2. O DAG activa a proteína fosfoquinase C que, em presença de cálcio livre, fica activada. A fosfoquinase C (PKC) faz fosforilaçãode proteínas como o IP3, proteínas essas que, ao se dirigirem ao núcleo, estimulam a transcrição de genes. Este enzima faz, também, a fosforilação de proteínas de libertação das vesículas que vão libertar as interleucinas para o meio externo, que, por sua vez, vão estimular a resposta imunitária celular ou humoral. Todo este mecanismo que causa a activação de genes vindo da interacção TCR-CD3-epitopo é designado de primeiro sinal (1 , 3 , 4 e 5 ). A IL-1 é um co-estimulador, que estimula um segundo sinal mensageiro intracelular que é indispensável para a activação dos LTh. Esse sinal, ainda não esclarecido quanto à sua natureza, resulta na activação da transcrição de genes para citoquinas (como, por exemplo, a IL-2). Ou seja, o linfócito necessita de dois sinais para ser Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 activado, o primeiro vindo da interacção TCR:CD3-antigénio e o segundo do coestimulador IL-1 (Abbas & Lichtman, 2003, 2 e 4 ). A IL-2 formada é uma substância autócrina, que age sobre o próprio LTh que a produziu aquando libertada também age nos LTc. É chamada de factor de proliferação, uma vez que estimula a mitose. Quando o complexo TCR:CD3 é activado pelo antigénio estimula a transcrição do gene do receptor de interleucina 2 e a expressão desse receptor na superfície da célula. Quando a IL-2 se liga a esse receptor ocorre a activação de vários mensageiros intracelulares (desconhecidos) que levam a uma maior síntese de DNA (replicação do DNA), propiciando um aumento da mitose (fig. 12) (Roitt et al., 2001, 3 e 4 ). Deste modo, quando os linfócitos entram em contacto com a IL-2, ocorre a expansão clonal, ou seja, uma proliferação de linfócitos T específicos que provêm de um só LTh que o produziu (clone), e uma expansão dos linfócitos Tc para a resposta imunitária celular (fig. 13) (Abbas & Lichtman, 2003, 1 e 4 ). Como já foi referido, o gene para a IL-2 é activado para a transcrição sob o estímulo de proteínas fosforiladas no citoplasma, sendo que, a ciclosporina é um imunossupressor que inibe esta activação, inibindo a produção de IL-2 e, indirectamente, a proliferação dos LTh e Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 principalmente dos LTc. Deste modo, inibe-se a resposta imunitária celular, uma vez que, os LTc são os linfócitos capazes de lisar corpos estranhos ou células infectadas por vírus (fig. 14) (1 e 4 ). Ativação dos Linfócitos T Início: Micro organismos e antígenos que atravessam a barreira epitelial são fagocitados ou reconhecidos pelas células dendríticas imaturas. As células dendríticas que reconhecem os micro organismos (via receptores de reconhecimento de PAMP’s, como TLR, NOD e etc) iniciam o processo de amadurecimento e migração para o linfonodo regional (zona LT). No linfonodo, as DC’s (também chamada de APC) apresentam os antígenos aos linfócitos T via MHC (do tipo I ou II), fornecendo o 1º sinal para ativação dos linfócitos T. As APC’s devidamente ativadas, também expressam moléculas co-estimulatórias (como B7-1, B7-2 e CD58) que fornecem o 2º sinal para ativação e proliferação dos LT, além de secretarem citocinas (3º sinal), que ajudam a determinar o perfil de LT efetor gerados após a ativação. Ativação LTCD4+: No linfonodo, as APC’s apresentam antígenos proteicos que foram endocitados, associados ao MHC-II para linfócitos T naives, formando uma sinapse imunológica, fornecendo o 1º sinal para ativação do LT. As APC’s que foram devidamente ativadas, após reconhecimento do antígeno (via receptores de PAMP’s, como os TLR’s, scavengers, lectinas) também expressam moléculas co-estimulatórias (como B7-1, B7-2 e CD58) que seligam aos LT (via CD28 e CD2) e fornecem o 2º sinal necessário para ativação do LT, além disso, as APC's secretarem citocinas (3º sinal, Ex. IL-12) que irá determinar o perfil de diferenciação da célula LTCD4+ para célula T efetora. Na sinapse imunológica realizada entre APC e o LT também são expressos moléculas de adesão (Ex. moléculas LFA-1, que está presente no LT e se liga à molécula ICAM-1 presente na APC, interações entre integrinas e moléculas SLAM-SLAML) que ajudam na sinalização eficaz e prolongada para promover devidamente a ativação do LT. Inicialmente, o reconhecimento antigênico pelo LTCD4+ estimula a produção de IL-2, que promove a expansão clonal e específica daquelas células que foram ativadas. Os Linfócitos TCD4+ efetores expressam moléculas na superfície (Ex. CD40) e liberam citocinas (Ex.INFγ ou IL-4) que exercem uma série de efeitos biológicos em outras células do sistema imune, como no caso do linfócito B(ativando a produção de anticorpos, a mudança de classe de Ig e de afinidade),macrófagos (aumentando a produção de moléculas microbicidas que levam amorte de patógenos fagocitados) e células dendríticas (melhorando a apresentação de antígenos, amplificando o perfil de resposta). Ao final da ativação, também são gerados LT de memória que participam da vigilância imunológica contra futuras infecções com o mesmo patógeno. Ativação LTCD8 + As respostas via LTCD8+são desencadeados por antígenos proteicos citozoicos que são apresentados via MHC-I aos LTCD8+ naives, juntamente com moléculas co-estimulatórias e geralmente acompanhadas por sinais liberados por linfócitos T auxiliares ativados. O auxilio do LTCD4+ efetor na ativação de LTCD8+ é necessário por que em infecções virais latentes e tumores, as reações de ativação do sistema imune inato são fracas, sendo necessário que o LTCD4+ efetor secrete citocinas que auxiliam na diferenciação da célula CD8+ para LT citotóxicos, além de estimular APC’s (viaCD40) tornando-as mais eficazes na apresentação de Universidade de Aveiro Departamento de Ciências Médicas Resumo da Sessão Tutorial 2017/2018 antígenos aos linfócitosCD8+ A expansão clonal dos LTCD8+ ativados é estimulada pela produção de IL-12/IL-15/IL-7 e sua diferenciação em CTL’s (células citotóxicas) envolve a síntese de grânulos citoplasmáticos (como as granzimas e perforinas). As CTL’s são capazes de interagir com células infectadas via MHC-I, formando uma sinapse onde são secretados grânulos que levam a morte da célula-alvoinfectada. Estas células também representam uma fonte de citocinas (principalmente IFNγ e TNF) que estimulam a inflamação e a ativação de fagócitos.