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Coleção Livros Didáticos Manual Prático de Imunologia EDUARDO MONGUILHOTT DALMARCO – Farmacêutico-Bioquímico formado pela Universidade do Vale do Itajaí, Especialista em Microbiologia Clínica pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná e Mestre em Farmácia (Imunologia), pela Universidade Federal de Santa Catarina. Foi professor substituto de Microbiologia Clínica na Universidade Federal de Santa Catarina, nos anos de 2001 a 2002. É Professor desde 2002 na FURB, onde atualmente leciona as disciplinas de Imunologia Clínica, Microbiologia Clínica e Fisiopatologia Clínica II. É Coordenador e Responsável Técnico do Laboratório de Análises Clínicas da FURB e atua em áreas de pesquisa voltadas à Resistência Bacteriana e Inflamação. TÂNIA SILVIA FRÖDE – Farmacêutica-Bioquímica, Especialista em Imunologia, Mestre e Doutora em Farmacologia pela Universidade Federal de Santa Catarina. Atualmente professora e responsável pela disciplina de Imunologia Clínica na Universidade Federal de Santa Catarina, onde é professora desde 1987. Editora-Chefe da Revista de Saúde - Centro de Ciências da Saúde – Universidade Federal de Santa Catarina. Professora e orientadora da Pós-Graduação em Ciências Médicas (Mestrado) e Farmácia (Mestrado e Doutorado). Membro permanente do Núcleo de reação alérgica a drogas (Hospital Universitário) da Universidade Federal de Santa Catarina. Atua em áreas de pesquisa voltadas a Inflamação e Alergia. 2 ÍNDICE Pág. INTRODUÇÃO À IMUNOLOGIA.............................................................................................................. 07 Imunidade Inata...................................................................................................................................... 08 Imunidade Ativa..................................................................................................................................... 11 Imunidade Passiva................................................................................................................................... 11 Mecanismos de Imunidade...................................................................................................................... 12 Imunidade Humoral Antitóxica.......................................................................................................... 12 Imunidade Humoral Antimicrobiana.................................................................................................. 12 Imunidade Celular................................................................................................................. ............. 12 ANTÍGENO................................................................................................................................................. 13 Determinante Antigênico........................................................................................................................ 14 Valência do Antígeno.............................................................................................................................. 14 Natureza Física do Antígeno.. ............................................................................................... ............... 15 Resposta Humoral............................................................................................................. .................... 15 Resposta Celular................................................................................................................................... 17 ANTICORPOS (Imunoglobulinas)................................................................................................................ 19 Imunoglobulina IgG.............................................................................................................................. 19 Imunoglobulnas IgM e IgA.................................................................................................................. .. 21 Estrutura e Função das Imunoglobulinas....................................................................................... ...... 22 Ativação do Sistema Complemento........................................................................ ............................... 22 Síntese das Imunoglobulinas................................................................................................................. 22 Timo...................................................................................................................................................... 23 Circulação dos Linfócitos.................................................................................................... ................. 23 SISTEMA COMPLEMENTO........................................................................................................... ............ 25 Vias de Ativação......................................................................................... .......................................... 25 3 REAÇÕES DE HIPERSENSIBILIDADE..................................................................................................... 31 Mecanismo de Anafilaxia....................................................................................................................... 31 Mediadores Químicos da Reação Anafilática.................................................................................... .... 31 Hipersensibilidade do Tipo 1 ou Anáfilática.......................................................................................... 32 Hipersensibilidade do Tipo 2 ou Reações Citotóxicas.......................................................................... . 34 Hipersensibilidade do Tipo 3 ou Reação de Arthus.............................................................................. . 34 Hipersensibilidade do Tipo 4 ou Mediada por Células.................................................................. ....... 35 TÉCNICAS LABORATORIAIS EM IMUNOLOGIA............................................................................ 36 Básicas 37 SEPARAÇÃO DO SORO.................................................................................................. ........................... 37 LAVAGEM DE HEMÁCIAS....................................................................................................................... 37 DILUIÇÕES SUCESSIVAS......................................................................................................................... 38 Práticas de Diagnóstico Laboratorial 40 1. ANTIESTREPTOLISINA “O” – ASO OU ALSO.................................................................................... 40 2. BRUCELOSE............................................................................................................................................ 42 3. CRIOAGLUTININAS....................................................................................................... ........................ 43 4. DOSAGEM DO SISTEMA COMPLEMENTO – (Via Alternativa - AH50)............................................. 45 5. DOSAGEM DO SISTEMA COMPLEMENTO – (Complemento Total - CH50)...................................... 48 6. ENZIMAIMUNOENSAIO (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay – ELISA / EIE)............................... 50 6.1 ELISA COMPETITIVO (T3 Total)..................................................................................................... 51 6.2 ELISA NÃO-COMPETITIVO (PSA Total)..........................................................................................53 6.3 ELISA POR CAPTURA (Rubéola IgM).............................................................................................. 55 7. IMUNOFLUORESCÊNCIA........................................................................................ ............................. 58 7.1 IMUNOFLUORESCÊNCIA DIRETA (Pesquisa de Chlamidia)......................................................... 60 4 7.2 IMUNOFLUORESCÊNCIA INDIRETA (Sorologia para doença de Chagas).................................. 61 7.3 IMUNOFLUORESCÊNCIA INDIRETA (Fator Anti-Nuclear / FAN-Hep2)..................................... 63 7.4 IMUNOFLUORESCÊNCIA INDIRETA (Anticorpos Anti-Treponema pallidum / FTA-Abs).......... 65 7.5 IMUNOFLUORESCÊNCIA INDIRETA (Sorologia para Toxoplasmose)......................................... 67 8. IMUNOHEMATOLOGIA........................................................................................................................ 69 8.1 FATOR Rh......................................................................................................................................... 69 8.2 DETERMINAÇÃO DO ANTÍGENO Du............................................................................................ 69 8.3 PROVA DE COOMBS....................................................................................................................... 70 Coombs Direto................................................................................................................................ 70 Coombs Indireto............................................................................................................................. 71 9. LISTERIOSE................................................................................................................... .......................... 73 10. MONOTEST Reação de Hoff-Bauer...................................................................................................... 75 11. NEFELOMETRIA........................................................................................................ ........................... 76 12. PROTEÍNA C REATIVA (PCR)............................................................................................................ 77 13. PROVA DO LÁTEX (FR)...................................................................................................................... 79 14. QUIMIOLUMINISCÊNCIA......................................................................................... .......................... 80 15. REAÇÃO DE PAUL BUNNEL – DAVIDSOHN................................................................................... 81 16. REAÇÃO DE WIDAL............................................................................................................................ 84 17. TESTE DE AVIDEZ............................................................................................................................... 86 18. TESTE DE HEMAGLUTINAÇÃO PASSIVA (INDIRETA)................................................................ 88 19. TURBIDIMETRIA (Dosagem de IgG)................................................................................................... 90 20.V.D.R.L...................................................................................................................... .............................. 91 21. WAALER-ROSE..................................................................................................................................... 94 5 22. WESTERN BLOT................................................................................................................................... 97 23. HEPATITES VIRAIS (Diagnóstico Laboratorial)..........…….......…………………………………………. 103 RESUMO.............................................................................................................. ........................................ 111 BIBLIOGRAFIA................................................................................................................. .......................... 115 GLOSSÁRIO................................................................................................................................................. 118 6 PREFÁCIO Os colegas Farmacêuticos e Bioquímicos Dra. Tânia Silvia Fröde e Eduardo Monguilhott Dalmarco, presenteiam à comunidade acadêmica o MANUAL PRÁTICO DE IMUNOLOGIA, elevando diretamente o conhecimento da Imunologia Básica e Clínica, um dos alicerces das Análises Clínicas. No entanto, tecer comentários em relação à obra, torna-se necessário, primeiramente, apresentar os autores. Lembro-me com detalhes da luz emanada pelos olhos contagiantes da minha professora de Imunologia Clínica, quando graduando em Farmácia, na Universidade Federal de Santa Catarina. A Tânia, na minha primeira aula de Imunologia, mostrou aos alunos o quanto é prazeiroso ser docente e, também, aplicar a arte, por que não, da profissão farmacêutica. Sua conduta profissional, sempre alicerçada na ética, atraiu vários adeptos, entre eles, fui um dos “contagiados”, sem a necessidade de meu sistema imune criar anticorpos. Sempre disponível a atender as diversas dúvidas dos seus alunos, e já adaptada à vida na Ilha de Santa Catarina, os recebia, iniciando o diálogo com “sim meu quiridinho” e, adensado com meu sorriso característico. Porém, longe de sua complacência afetiva com todos os graduandos, a Tânia os demonstrava a necessidade imperativa de ser profissional na área farmacêutica. Dessa forma, seu “status” profissional foi elevado ao cursar Pós-Graduação em Farmacologia, concentrando- se nas reações farmacológicas que envolviam o sistema imunológico, direta ou indiretamente. Desta vez, juntos no Doutorado, a Tânia sempre me deu amplo espaço para tirar as minhas dúvidas, como também em elevar a minha autoestima. Desta forma, soube multiplicar novos profissionais voltados ao ensino farmacêutico,e entre eles, destaca-se o colega Eduardo Monguilhott Dalmarco. Graduado em Farmácia e Bioquímica pela UNIVALI, especialista em microbiologia Clíncia pela PUC do Paraná e Mestre em Farmácia pela UFSC,o colega Eduardo agrega-se ao corpo docente do Departamento de Ciências Farmacêuticas da FURB. Superando as diversas barreiras frente a implantação da habilitação Análises Clíncas, soube, de forma ética, aproveitar as crises e demonstrar o seu potencial docente e pesquisador. Entre as provas visívei s, está a concretizaação do Laboratório Escola em Análises Clínicas, do Curso de Farmácia da FURB. Sempre disposto a elevar o profissionalismo do departamento, o colega Eduardo afrega características de sua orienteadora e nossa colega, Tânia. A obra MANUAL PRÁTICO EM IMUNOLOGIA, trás uma revisão clara e objetiva da Imunologia, introduzindo o graduando à prática laboratorial. As técnicas de análises imunológicas, divididas em básicas e práticas de diagnóstico laboratorial, foram construídas didaticamente, facilitando a compreensão. A obra aborda todas as principais metodologias de diagnóstico clínico imunológico, densamente alicerçada em bibliografias atualizadas. A Coleção Livros Didáticos da Editora da FURB propiciará aos nossos acadêmicos de Farmácia e, de outros cursos da área médica e biológica, um manual didático, prático e objetivo, que será complemento necessário à compreensão da Imunologia Básica e Clínica. Prof. Dr. Cláudio Laurentino Guimarães Vice-Diretor do Centro de Ciências da Saúde - CCS Universidade Regional de Blumenau 7 INTRODUÇÃO À IMUNOLOGIA Inicialmente, julgamos necessário fazer algumas considerações gerais sobre a Imunologia, a fim de fornecer as basesnecessárias ao entendimento e à interpretação dos testes laboratoriais. Não se pode interpretar os fenômenos imunológicos sem ter a idéia geral sobre os elementos componentes da imunidade. No laboratório de Análises Clínicas, os testes não consistem em, simplesmente misturar os reagentes e ler os resultados. É mister saber o que se usa, e porque se usa pois sem estas condições, na maioria das vezes, torna-se muito difícil ter certeza do que se faz. Os modernos avanços tecnológicos deram uma nova e ampla dimensão à Imunologia. Em época não muito distante havia uma dedicação quase que exclusiva à prevenção das doenças infecciosas através de imunizações. Os trabalhos de vários pesquisadores deram lugar ao novo campo – IMUNOBIOLOGIA. Esta nova ciência ampliou rapidamente a compreensão da imunidade celular e humoral. No conceito original a imunidade se referia apenas à resistência específica contra a invasão de parasitas. Esta resistência inclui, na realidade, uma atividade complexa do sistema celular dos animais, responsável pela integridade individual relacionada à embriologia, genética, biologia celular, biologia dos tumores e uma variedade de processos e fenômenos não infecciosos. Os objetivos da Imunologia, compreendem três aspectos principais: a) Imunidade que engloba as respostas contra agentes infecciosos; b) Imunobioquímica que compreende o estudo da natureza química dos antígenos e dos anticorpos; c) Imunobiologia que se compõe de uma gama variada de campos de estudos de capital importância biológica, incluído a atividade das células e suas implicações entre si e o organismo. O objetivo deste livro é justamente integrar um pouco de conhecimento da imunologia básica, com problemas com que nos deparamos no laboratório de imunologia clínica. Acreditamos que isso fará com que todos os leitores possam ter informações úteis, relevantes e atualizadas sobre as mais utilizadas técnicas laboratoriais desta ampla disciplina, sendo de grande utilidade para estudantes universitários e profissionais laboratoristas. A imunologia é uma ciência relativamente nova. Sua origem tem sido atribuída a Edward Jenner, que descobriu em 1796 que a vacínica ou cowpox induzia proteção contra a varíola humana, uma doença freqüentemente fatal. Quando Jenner introduziu a vacinação, nada sabia a respeito dos agentes infecciosos que causam doença: foi somente mais tarde, no séc. XIX, que Robert Kock (1876) provou que as doenças infecciosas eram causadas por microorganismos, cada um responsável por uma determinada enfermidade ou patologia. Reconhecemos atualmente cinco grandes categorias de microorganimos causadores de doenças ou patógenos; os vírus, as bactérias, os fungos patogênicos, os parasitas (helmintos) e finalmente os príons, os mais novos microorganismos identificados. No tocante aos agentes infecciosos, podem ser observadas três condições que permitem ou não que determinado indivíduo se infecte. Assim temos: I. REFRATARIEDADE: É um fenômeno inato, inespecífico e invariável que impede que o indivíduo se infecte por determinados microrganismos. Nestes casos, mesmo que variem as condições intrínsecas e extrínsecas do indivíduo, este não adquire determinadas infecções. Como exemplo existem microrganismos que infectam os animais e jamais infectam o homem. O vírus da bouba aviária, o vírus da peste suína clássica, o vírus da peste suína Africana que são virulentos para a galinha e o porco, respectivamente, jamais infectam o homem. As células humanas não possuem receptores para estes vírus. Do mesmo modo, certas doenças infecciosas humanas, não são reproduzidas em certos animais. Os virus do sarampo, da caxumba e da rubéola não infectam as aves, o cão, o gato e outros animais. 8 II. RESISTÊNCIA: É um fenômeno inato, inespecífico e variável, e a variação vai depender das condições intrínsecas e extrínsecas de cada indivíduo e da biologia do agente infeccioso. Como exemplo, tem-se o Mycobacterium tuberculosis, que na maioria das vezes infecta o homem, sem lhe causar danos e este, pelas suas defesas faz com que o microrganismo fique em estado latente, permanentemente, ou por um longo período. Se houver problemas imunológicos por um conjunto de variáveis como infecções em que haja destruição da defesa celular, administração de certos medicamentos, como corticosteróides, desnutrição, o Mycobacterium em fase latente pode reativar causando a tuberculose doença. III. IMUNIDADE: É um fenômeno nato, específico e não raro sofre variação, principalmente quando há um desequilíbrio da imunidade celular. A infecção pelo HIV é um exemplo clássico desta alteração. IMUNIDADE INATA: Muitos mecanismos eficazes podem proteger o indivíduo de infecções por microrganismos altamente patogênicos, independente de qualquer contacto prévio com os agentes etiológicos. Estes mecanismos tão eficientes impedem a ação de diferentes microrganismos. Toda esta defesa parece ser controlada geneticamente e há uma diferença de espécie para espécie e mesmo intra-espécie, com variações menores para um mesmo indivíduo. Para um mesmo agente etiológico há variações na sensibilidade de diferentes indivíduos. A galinha é altamente susceptível ao vírus da bouba, entretanto, qualquer mamífero é totalmente resistente, e mesmo as aves de espécies diferentes são também resistentes. Outro exemplo é a resistência dos felinos e caninos ao vírus Influenza A, entretanto este infecciona e produz doença, com facilidade em aves, em suínos e equínos. Determinantes ambientais podem fazer aparecer desde o início da vida uma imunidade adquirida que induz um mecanismo de resistência a certas infecções. Quando tal fato ocorre, grande dificuldade impede que se estabeleçam parâmetros da imunidade inata nas diferentes comunidades. Com relação a esta resistência temos, por exemplo, a grande sensibilidade da população indígena às várias doenças do homem civilizado. Aquela população é muito mais sensível ao sarampo, à gripe, à tuberculose do que o homem civilizado. A imunidade inata, é correlacionada a um grande número de determinantes. Estes podem ser específicos do hospedeiro, tais como: espécies e raças, fatores genéticos individuais, idade, variação hormonal, nutrição. Também, é importante a participação de determinantes físicos como: pele, mucosas, superfícies úmidas como é o caso dos olhos, sítios anatômicos que retêm a poeira e os microrganismos, etc. Aliado a estes determinantes, temos as substâncias químicas como: secreções diversas com atividade anti-microbiana, e as enzimas e os polipeptídeos básicos que são substâncias bactericida ou bacteriostática. A própria fagocitose com sua clássica digestão, é um fenômeno inespecífico. A imunidade inata está diretamente relacionada às raças, às espécies e às famílias. Como exemplo citamos a hereditariedade, que está relacionada à resistência de determinadas famílias, cujos membros são muito sensíveis à tuberculose, contrastando com o que normalmente acontece com a população humana em geral. Idade: As crianças recém-nascidas são sensíveis a uma variedade de agentes infecciosos e tal sensibilidade está ligada à deficiência imunitária, por incapacidade do sistema linfóide reagir aos antígenos estranhos. Na velhice, os determinantes também desempenham anormalidades da resistência, ficando as pessoas mais sensíveis aos agentes estranhos diversos. 9 Nutrição e alimentação normal: Os fatores nutricionais contribuem, de maneira marcante, para a variação da resistência. A subnutrição de animais de laboratório acarreta leucopenia e a atividade fagocitária diminui, induzindo o aparecimento de infecções diversas. Por outro lado, a resistência inata pode variar com o agente etiológico. Sabe-se que o vírus da poliomielite prefere as crianças bem nutridas, enquanto que as criançasdesnutridas são mais resistentes a este vírus. O contrário acontece com o vírus do sarampo que infecta a criança desnutrida produzindo processos infecciosos graves. Nas crianças bem nutridas a doença produzida por este vírus é mais suave. Barreiras mecânicas e químicas: A pele integra é um obstáculo contra um grande número de agentes infecciosos. A camada de queratina contribui muito para esta eficiente barreira. Também as mucosas contendo secreções, células ciliadas com seus movimentos característicos removem os microrganismos e as enzimas oferecem efeitos bloqueadores. No estômago, o suco gástrico, pelo seu pH, tem ação bactericida sobre bactérias Gram negativas e Gram positivas. Logicamente umas poucas espécies de bactérias, como o Mycobacterium tuberculosis e o Helicobacter pylori resistem a este pH e podem até colonizar na mucosa estomacal. Na pele, as secreções sebáceas e sudoríparas contêm ácidos graxos com propriedades bactericida, fungicida e virucida. Na cavidade oral e nos olhos encontra-se a lisozima, proteína básica de baixo peso molecular, encontrada em alta concentração nos polimorfonucleares e com capacidade de hidrolisar os glicopeptídeos da parede de muitas bactérias Gram negativas, resultando em lise das mesmas. Menor ação é exercida sobre as Gram positivas. No decorrer do processo inflamatório há lesão de um grande número de células, liberando vários tipos de proteínas básicas. Incluem-se, entre estas as esperminas e as espermidinas que destroem o Mycobacterium tuberculosis e o Staphylococcus aureus. Além destas, são liberadas, também, proteínas básicas com alto teor de lisina e arginina, com função bactericida. Resposta inflamatória: Microrganismos e partículas estranhas como carvão coloidal introduzidos parenteralmente ou intravenosamente são englobados pelos fagócitos circulantes e são fixados nos tecidos. Estes fagócitos compreendem os polimorfonucleares ou micrófagos do sangue e as células mononucleares distribuídas na circulação e nos tecidos. As células mononucleares do tecido constituem o sistema retículo endotelial (SRE), chamadas, genericamente, de macrófagos. Dependendo do local onde se encontram, recebem nomes diferentes, assim temos: No sangue - monócitos; no baço - linfonodos, no timo - células sinusais e no tecido conjuntivo histiócitos. Os macrófagos do tecido conjuntivo derivam-se dos monócitos circulantes, ocorrendo o mesmo com os macrófagos livres do baço, as células de Küpfer do fígado e macrófagos alveolares do pulmão. As células reticulares ingerem partículas intactas, mas não são classificadas como células fagocitárias nem como células dendríticas dos folículos do baço e dos linfonodos. Atualmente, prefere-se o sistema fagocitário mononuclear (SFM) pois é o que mais se aproxima na descrição da função origem e morfologia dos macrófagos. O SRE com relação à fagocitose tem preferência secundária, pelo motivo de estarem envolvidos tanto células ativas como pouco ativas. O Sistema Fagocítico Mononuclear inclui células com, pelo menos, três funções: 1. São muito ativas como fagócitos; 2. Contêm enzimas degradantes para o material fagocitado; 3. São de capital importância na conexão da imunidade inata com a adquirida. 10 Esta conexão se faz pelo transporte do antígeno ou seus derivados para as células linfóides ou retendo parte do antígeno, evitando que os linfócitos fiquem saturados. Esta função fagoci tária foi, pela primeira vez, demonstrada pelo russo, Metchnikoff (1882). Foi evidenciado que a fagocitose é um processo ativo de resistência aos agentes infecciosos. O englobamento e a digestão de materiais particulares (fagocitose) ou materiais solúveis (pinocitose) é um fenômeno de imunidade inata. Partículas de carvão de sílica não digeríveis são mantidas dentro dos fagócitos para que não sejam indesejáveis para os tecidos. O fenônemo de fagocitose ocorre, independente, dos anticorpos, especialmente, nos alvéolos pulmonares. Entretanto, se a fagocitose se realiza em presença de anticorpos, esta é marcadamente exacerbada. Estes anticorpos que reforçam a reação da fagocitose são chamados OPSONINAS. Inflamação: A inflamação é decorrente da injúria celular que consiste na dilatação capilar, diminuição do fluxo sanguíneo, exsudação (edema) e migração de células fagocitárias que atravessam as paredes dos capilares (diapedese). Fora dos capilares estas células fagocitárias, inicialmente polimorfonucleares do sangue em sua maioria, migram para o local lesado. Toda esta operação é conhecida como quimiotaxia e pode ser induzida por microrganismos que penetram nos tecidos, por produtos de hidrólise oriundos da lesão celular ou tissular e por substâncias irri - tantes. Após à fagocitose, dentro de uma a duas horas, haverá desintegração das substâncias fagocitadas em conseqüência da secreção de enzimas hidrolíticas dentro de um vacúolo. Os lisossomos dos polimorfonucleares contêm enzimas como fosfatase ácida e alcalina, beta glucuronidase e ribonuclease. A lisozima e a fagocitina, também, são encontradas nestes lisossomas. Após à fusão dos grânulos citoplasmáticos (lisossomas) inicia a ação das substâncias contidas nos mesmos. Fagocitina: É uma outra proteína ácida, solúvel, isolada de extratos de polimorfonucleares de várias espécies. Tem ação bactericida sobre Gram negativos e alguns Gram positivos . Além da fagocitina são encontradas outras substâncias de ação bactericida. De um modo geral, os microrganismos que infectam os animais de sangue frio não infectam os de sangue quente e vice-versa. Não raro, quando se altera a temperatura, determinados animais podem, experimentalmente, se infectar. Como exemplo, cita-se a galinha que, naturalmente, é imune ao carbúnculo sintomático (Bacillus anthracis), pode tornar-se sensível se for mantida em um ambiente de baixa temperatura. Outros exemplos de refratariedade são bem conhecidos, como o rato para a toxina diftérica, a galinha e a rã para toxina tetânica, o gambá, a muçurana e a ema que engolem cobras venenosas vivas. Entre os vírus, encontram-se aqueles produtores de doenças específicas de determinadas aves, como no caso do vírus da bouba aviária que é exclusivo de aves. Os vírus da Peste Suina Africana e Peste Suína Clássica que são exclusivos dos suínos, não produzem doença em outros animais. Podemos comer até a carne crua do animal doente que não nos infectamos. Alguns vírus humanos não se replicam em outros animais, por exemplo, o sarampo, a caxumba e a rubéola que não se transmitem aos caninos e aos felinos. A temperatura parece ser um fator importante da imunidade inata para muitos agentes infecciosos. Nos casos de doença, parece que a febre, que se segue ao período de incubação, funciona como proteção do hospedeiro para muitos microrganismos. 11 Tipos de Imunidade: Sempre que ultrapassadas as barreiras inespecíficas pelos agentes infecciosos, estes vão induzir novos mecanismos de defesa, na maioria das vezes, muito mais eficientes do que as diferentes modalidades que vimos anteriormente. Este conjunto denomina-se de ESTADO DE IMUNIDADE. A imunidade pode ser ativa e passiva, subdividindo-se cada uma destas modalidades em natural e artificial. ATIVA Natural Artificial IMUNIDADE PASSIVA Natural Artificial IMUNIDADE ATIVA: É aquela em que o indivíduo recebe o antígeno e o organismo tem que trabalhar para formar a sua defesa, isto é, a imunidade humoral mediada por anticorpos e a celular mediada por células. A imunidade ativa natural é a adquirida pela infecção natural. Ex.: sarampo, caxumba e febre amarela. A imunidade ativa artificial é aquela induzida por uma vacina. Esta pode ser constituída por microrganismos atenuados como: vacinascontra tuberculose, anti poliomielítica, anti-sarampo e anti-febre amarela. Vacinas inativadas: vacinas anti-rábica, anti-coqueluche e anti-salmonelose. Vacinas constituídas de toxóides ou frações de microrganismos: difteria e tétano (toxóides), adenovirose (hexon isolado do adenovirus). Atualmente, há uma outra modalidade de vacinas que são proteínas clonadas muito específicas. Como este exemplo, temos a vacina contra a Hepatite B produzida numa levedura pelo processo do DNA recombinante. IMUNIDADE PASSIVA: É aquela resultante de anticorpos preformados. Neste caso a imunidade é por pouco tempo. - Imunidade passiva natural: é obtida através de anticorpos da mãe (lgG) que atravessam a placenta para o feto ou através do colostro, nos primeiros dias da amamentação. - Imunidade passiva artificial: é adquirida pela inoculação de anticorpos préformados em outro animal. Exemplo: soroterapia contra raiva, anti-ofídica, anti-tetânica e anti-diftérica. Estes antissoros são obtidos em cavalos e após a purificação são usados para a imunização. É um processo efêmero de proteção, durando 1 a 4 meses, no máximo. 12 - Imunidade adotiva: é uma imunidade especial adquirida pela transferência de células (suspensão de linfonodos, baço, medula óssea), provenientes de doadores imunizados que são aceitos como receptores histocompatíveis. MECANISMOS DA IMUNIDADE: Os mecanismos de defesa orgânica contra as infecções podem ser discriminados da seguinte forma: a- Imunidade humoral (anticorpos) a.1 - Antitóxica a.2 – Antimicrobiana b - Imunidade celular IMUNIDADE ANTITÓXICA: Este tipo de imunidade é típico das toxi-infecções tais como tétano e difteria, nos quais os microrganismos causadores atuam por seu poder toxigênico afetando as células do organismo hospedeiro. IMUNIDADE ANTIMICROBIANA: A imunidade humoral anti-microbiana é bem exemplificada pela defesa específica que se estabelece no decurso da pneumonia lobar pelo Streptococcus pneumoniae e na meningite causada pela Neisseria meningitidis. Quaisquer destes germes transpondo as barreiras defensivas do trato respiratório, invadem os alvéolos de determinado segmento brônquico onde se implantam e se multiplicam. Daí por diante segue uma seqüência de eventos semelhantes aos que se desenvolvem no processo inflamatório, em que os capilares se distendem e o plasma filtra através de suas paredes, derramando para o interior dos alvéolos pulmonares. Fagócitos, inicialmente, polimorfonucleares e depois macrófagos afluem em grande quantidade, formando um exsudato espesso tornando maciço o conteúdo alveolar, impossibilitando a respiração. IMUNIDADE CELULAR: O agente etiológico de infecções pode multiplicar-se dentro dos macrófagos. Nestas condições o anticorpo não pode atingí-lo, estabelecendo a imunidade através de linfócitos efetuadores, que determinam uma "ativação" dos macrófagos, causando uma destruíção do agente infeccioso intracelular. Em infecções como a tuberculose, a lepra, a brucelose e as viroses, em geral, é estabelecido um quadro de equilíbrio entre o hospedeiro e o agente infeccioso, persistindo este no organismo em focos de infecção latente ou crônica. Bem diferente da imunidade humoral, a imunidade celular não pode ser transferida, passivamente, com o soro imune, mas sim com células linfóides (imunidade adotiva) de animal sobrevivente à infecção com microrganismo virulento ou vacinado com germe atenuado. Exemplo típico encontramos na vacina BCG ou nas vacinas virais atenuadas, como a da febre amarela, da poliomielite, etc. A grande importância da imunidade celular é evidenciada nas viroses, nas quais o vírus intracelular é destruído, onde o anticorpo não é capaz de penetrar. Este fato mostra que os anticorpos sistêmicos ou locais não têm papel relevante nas infecções virais. Estes anticorpos são incapazes de impedir a propagação do vírus por contigüidade celular. Estes anticorpos têm função mais importante de neutralizar os vírus, impedindo sua disseminação hematogênica, como é o caso dos vírus pólio. 13 ANTÍGENOS O termo antígeno vem do grego (anti = contra + genos = geração). Antígeno é toda substância capaz de induzir uma resposta imune específica. Esta é uma definição meramente formal, porque não se pode conceituar a função antigênica sob o ponto de vista molecular. Para se definir adequadamente “antígeno” será necessário um conhecimento profundo dos mecanismos de interação do antígeno como os linfócitos imunocompetentes, ou com seus anticorpos correspondentes. Dois requisitos são fundamentais para que uma substância exerça a função de antígeno: 1. Deve ser estranha ao organismo; 2. Deve ser uma macromolécula complexa. 1º. Requisito – O antígeno não deve possuir estruturas semelhantes às que se encontram na superfície das células imunocompetentes, a fim de que estas o reconheçam como não próprio. Os anticorpos podem ser produzidos por antígenos de animais de espécies diferentes, neste caso, temos a xenoimunização; ou da mesma espécie (aloimunização). A hemolisina é um anticorpo obtido por xenoimunização. O fator Rh, formado em indivíduos Rh negativos é o exemplo de aloimunização. Temos o caso, que em condições especiais, há formação de anticorpos para o antígeno do próprio indivíduo, é o que se denomina autoimunização. A especificidade do anticorpo é orientada em relação à espécie animal de onde se obtêm o antígeno – soro de coelho anti-hemácias de carneiro. Pode-se ter especificidade de órgão. O exemplo é do cristalino. O anticorpo para o cristalino obtido pela inoculação do mesmo em determinado animal, reage não só para o animal de onde proveio o cristalino, mas também, para quaisquer outros animais. Como por exemplo podemos citar os anticorpos para os espermatozóides, mielina e tireoglobulina. 2º. Requisito – O peso molecular tem muita importância ao lado da complexidade da molécula anigênica. Moléculas de peso molecular inferior a 5.000 não são antigênicas, a menos que estejam agregadas. As molécula de peso entre 5.000 e 10.000 são fracamente antigênicas. Ex.: Insulina, histonas e glucagon. A ribonuclease de PM de 14.000 é antígeno fraco. A albumina do ovo, do bovino e a gama globulina em geral são potentes antígenos, e possuem peso molecular de 40.000, 60.000 e 160.000, respectivamente. O essencial é que a macromolécula seja uma proteína, não basta que uma substância seja uma macromolécula. Polímeros sintéticos de nailon, teflon, poliestireno, poliacrilamida e outras, são todas constituídas de macromoléculas, mais não são antigênicos. Os polissacarídeos que têm uma estrutura de repetição são moléculas complexas, mais que quando isolados, nem sempre induzem a formação de anticorpos. Isso depende do animal em que se inocula o polissacarídeo. As substâncias de baixo peso molecular são capazes de reagir com o anticorpo produzido com antígeno completo. Não são antigênicas. Landsteiner (1921) denominou estas proteínas de haptenos (haptein-combinar). Nos antígenos naturais a função antigênica é exercida por estruturas constituídas de 4 a 7 aminoácidos em proteínas ou por pequeno números de açucares em antígenos polissacarídeos. 14 Estas estruturas são denominadas DETERMINANTES ANTIGÊNICOS ou EPÍTOPOS. O organismo distingue os epítopos estranhos (não próprios) dos que lhe são próprios, através dos linfócitos B e T. Os linfócitos B são os produtores de anticorpos para os epítopos estranhos e os linfócitos T, que não produzem anticorpos, tornam-se sensíveis aos epítopos estranhos, isto é, a sua superfície possui receptores com os quais o antígeno interage. Quando os linfócitos T e B reagem com os epítopos estranhos a um organismo dizemos que a substância possui este epítopoé um imunógeno. Toda substância imunógena ou imunogênica é capaz de ativar os linfócitos T e B para uma resposta específica. Imunogenicidade é a propriedade que o imunógeno possui de induzir a uma resposta imune. A resposta do linfócito T não se caracteriza pela secreção de uma substância específica. É um alerta designado imunidade celular. As interações do antígeno com o anticorpo e do linfócito com o antígeno, e muitas vezes, participação de outros elementos, originam a resposta imune. Estas interações podem trazer ao organismo, benefícios ou não. No primeiro caso, temos a imunidade, e no segundo a hipersensibilidade. Os linfócitos B respondem aos antígenos com síntese de substâncias de natureza globulínica, que são secretadas e passam para a circulação, recebendo o nome de anticorpos. Tem-se, neste caso, a imunidade humoral. DETERMINANTE ANTIGÊNICO É a menor parte da molécula responsável pela estimulação à produção dos ant icorpos. São pois, epítopos estranhos. Os anticorpos reagem com a substância indutora e isso se faz através dos determinantes antigênicos. Entretanto, outras estruturas maiores ou menores ou compostos protéicos de baixo peso molecular (haptenos), podem também, reagir com o anticorpo em lugar da substância indutora. Usa-se a palavra antígeno tanto para a substância que promove a síntese como para aquela que reage com o anticorpo. O termo antígeno, além disto, é generalizado, assim, chamamos antígenos os microrganismos e seus produtos metabólicos, que nada mais são do que misturas complexas de proteínas antigênicas chamadas "Complexo antigênico". Concisamente, ANTÍGENO COMPLETO é aquele que possui propriedade de induzir a resposta imune e ser reconhecido por seu anticorpo homólogo ou pelo linfócito T, previamente sensibilizado. VALÊNCIA DO ANTÍGENO A valência do antígeno não corresponde à valência dos elementos químicos. Pauling (1939) sugeriu o abandono do termo "VALÊNCIA", por serem vários os tipos de ligação entre os elementos químicos, ao passo que no caso do antígeno este se liga ao anticorpo. Em imunoquímica o que se define é o número de grupos reativos ou os números de grupos combinantes existentes numa substância antigênica. Quimicamente, para cada composto formado, calcula-se a valência com que cada componente funcionou. Deste modo, não há valência definida para o átomo de ferro, por exemplo. Tudo vai depender do composto formado. Convencionou-se denominar valência do antígeno, ao número máximo de ligantes que este 15 possui, o que se verifica experimentalmente, pelo número máximo de moléculas do anticorpos com as quais podem combinar-se. Tem-se, geralmente, uma determinação aproximada da valência, pois vários determinantes deixam de reagir por impedimento estérico. Alguns autores conceituam valência do antígeno tomando por base a relação molar Ac/Ag, no composto. Outros, preferem multiplicar por 2 este número, ou a relação molar, levando em consideração a bivalência da molécula do anticorpo. Este procedimento equivale a dizer que a valência é igual ao número de determinantes que se combinam com os sítios ativos de anticorpos. NATUREZA FÍSICA DOS ANTÍGENOS A reação antígeno-anticorpo será diferente em conseqüência da natureza física do antígeno. Assim temos: Natureza do Antígeno Método Particulado (bactérias, protozoários ou hemácias) Imunofluorescência Aglutinação Hemaglutinação Imunoperoxidase Solúvel (toxinas, extratos diversos) Precipitação, fixação do complemento Neutralização, imunoenzimática, ELISA, Western Blot, Radioimunoensaio Solução Coloidal (cardiolipina) Floculação Os antígenos solúveis, como toxinas, veneno ofídico, extratos microbianos (bactérias, fungos, protozoários), muitas vezes são particulados usando hemácias (formoladas) e suspensão de látex. As proteínas, de um modo geral, são facilmente aderidas à superfícies de hemácias ou às partículas do látex. Deste modo, embora o antígeno seja solúvel, a reação é de aglutinação ou de hemaglutinação, dependendo da natureza da partícula (hemácias ou látex). Com referência aos vírus (antígenos solúveis), não se pode realizar o teste de imunofluorescência, entretanto, se o vírus estiver dentro de uma célula, produzindo inclusões ou corpúsculos, pode-se realizar o teste de imunofluorescência. Por exemplo, no caso da raiva pesquisa-se o corpúsculo de Negri e no caso dos Poxvirus as inclusões de Guarnieri. RESPOSTA HUMORAL A produção de anticorpos induzida por antígenos apresenta algumas características bem definidas. Após o primeiro contacto com o antígeno há um intervalo de tempo aproximadamente de 14 dias para que os anticorpos possam ser detectados. Se a detecção for feita por testes muito sensíveis, como o ELISA, este tempo é em média de 7 dias, dependendo do caso. Na fase inicial ocorre alta atividade dos tecidos formadores de anticorpos. Pode-se demonstrar esta atividade através de estudos com radioisótopos, usando precursores de síntese de componentes celulares, marcados isotopicamente. O exemplo da timidina tritiada é mostrado na 16 síntese do DNA, ou de aminoácidos com Carbono14, para a síntese de proteínas. Seguindo o estímulo antigênico há uma rápida multiplicação celular e a síntese de proteínas pelas células linfóides é evidenciada pela incorporação do material marcado. A multiplicação celular e a produção de anticorpos, jamais ocorrerão se as células linfóides do animal forem consumidas. Na reação da "roseta" pode-se evidenciar a produção de anticorpos pelas células linfóides. Basta, para isso, inocular hemácias de carneiro num camundongo esperar duas semanas para ativação dos linfócitos. Os linfócitos do baço ou dos linfonodos deste camundongo formam com uma suspensão de hemácias, uma estrutura, conhecida como "roseta". Os glóbulos vermelhos aparecem agregados em torno das células linfóides produtoras de anticorpos específicos. A aderência das hemácias na superfície dos linfócitos é devido às imunoglobulinas específicas localizadas na membrana destas células. Na "Resposta Primária", na maioria das vezes, o nível de anticorpos não é muito alto e estes tendem a desaparecer com o tempo, a menos que o organismo receba novo estímulo antigênico. Quando o nível de anticorpo é muito baixo e ocorre um novo estímulo antigênico, este anticorpo restante desaparece (reação Ag + Ac). Cerca de dois dias após há uma elevação do nível de anticorpos, este nível é bastante superior àquele do primeiro estímulo. Na resposta secundária o nível de anticorpos permanece por longo tempo, decrescendo após alguns meses ou anos. Uma vez ocorrida a infecção primária, e o indivíduo passar por vários anos, sem se reinfectar, os anticorpos podem desaparecer, mas a "memória" fica retida pelas células do sistema imunitário. As células marcadas pela memória, podem reagir da mesma maneira, isto é rapidamente, a fim de proteger o indivíduo. O estímulo secundário pode ser induzido de modo natural (infecções) ou de maneira artificial (vacinação). Esta capacidade de "memória" das células do sistema imunológico é a que garante a proteção contra novas infecções. É bom deixar bem claro, que para se ter uma resposta secundária eficiente, o intervalo entre o primeiro contacto com o antígeno e o segundo estímulo, não deve ser curto. Se este interstício de tempo for menos que 10 dias, a resposta secundária é prejudicada. Este dado é importante para que se tenha bom resultado nas vacinações ou nas imunizações experimentais. A produção de anticorpos, como dito anteriormente, é efetuada pelos linfócitos B. Além destes outros fatores, apresentam importantes efeitos na resposta imune, como a natureza do antígeno, o estado físico-químico, a viae a dose de inoculação. Pode-se aumentar a capacidade do antígeno para a resposta imune, alterando-o ou misturando-o com os chamados adjuvantes. Como adjuvantes, podem-se usar diferentes substâncias, um exemplo é o hidróxido de alumínio ou o fosfato de alumínio. Estes, formam um gel com o antígeno, potencializando-o para uma boa imunização. Este processo, particula o antígeno e o toma mais eficiente do que o não particulado. Parece que os antígenos particulados entram, com maior facilidade, em contacto com a membrana dos linfócitos, levando-os a uma transformação e uma produção eficaz de anticorpos. Por outro lado, os antígenos particulados são fagocitados mais facilmente do que os antígenos solúveis. A fagocitose dos antígenos é realizada pelos macrófagos. Estas células após fagocitarem os antígenos, promovem a digestão dos mesmos e vão liberando-os parceladamente, para mover a 17 estimulação dos linfócitos. Outros métodos são usados a fim de potencializar o antígeno. Entre estes, um dos mais importantes consiste na preparação de 'uma emulsão de água e óleo. O antígeno em solução aquosa é emulsionado em óleo mineral pouco viscoso, de maneira que se obtenha uma emulsão viscosa. O antígeno assim obtido, ao ser inoculado subcutaneamente, pequenas quantidades são liberadas devagar e continuamente. Este processo melhora a resposta do animal ao antígeno. Neste caso, temos o adjuvante de Freund incompleto. O adjuvante de Freund completo, é uma mistura de Arlacel e extrato de Mycobacterium tuberculosis. A resposta imunitária, neste caso, é bem mais eficiente do que quando se usa só o óleo. O produto bacteriano ativa as células envolvidas na resposta imune. Esta emulsão só é utilizada em animais. Para a vacinação humana, já se tentou adicionar óleo de amendoim às vacinas, principalmente, na vacina inativada contra a gripe. Por uma série de dificuldades este processo foi abandonado. Quando se administra determinado antígeno, intravenosamente, a maioria dos anticorpos é produzida no baço, um pouco nos pulmões e pequena parte na medula óssea. Se a administração for intradérmica ou subcutânea o antígeno segue os vasos linfáticos até os linfonodos satélites, onde se inicia a síntese de anticorpos. Nas inoculações intradérmicas ou subcutâneas, quando o antígeno está misturado ao adjuvante, ocorre um acúmulo de células inflamatórias formando um granuloma. No granuloma e no linfonodo que drena a região de inoculação, haverá produção de anticorpos. RESPOSTA CELULAR: A imunidade celular difere da humoral, entretanto a resposta imune celular se estabelece em lugares diferentes como: baço e linfonodos. Estas áreas são controladas pelo timo. O antígeno e outras substâncias estranhas ao penetrarem no organismo, são fagocitadas pelos macrófagos e parte passa diretamente para os linfócitos T (timo dependente) e B (medula óssea dependente), fazendo a ativação destes linfócitos. O material fagocitado pelos macrófagos é digerido e vai sendo apresentado aos linfócitos B e T, que se tonam ativados. As células B podem diferenciar-se em células plasmáticas produtoras de anticorpos após à sua ativação pelo antígeno ou após à interação com as células T ativadas. Ocorre, neste caso, uma cooperação celular, podendo ser dependente da produção de linfocina ou da concentração e apresentação do antígeno pelos linfócitos T e B. OS linfócitos B, por sua vez, podem por sí só, tomarem-se ativados, responsáveis pela imunidade celular. Tanto o linfócito T como o B podem tornar-se tolerantes, mas neste caso os linfócitos T requerem menos antígenos do que os linfócitos B. O linfócito ativado pelo antígeno, libera as linfocinas, que induz a informação específica para outros linfócitos. Estes produtos liberados pelos linfócitos ativados medeiam a reação inflamatória. Estes fatores podem ser obtidos "in vitro", em cultura de linfócitos e com isso as tentativas têm sido feita no intuito de purificar e caracterizar as linfocinas. O fator mais conhecido é o que impede a migração de macrófagos sobre uma superfície vítrea. Quando os macrófagos e linfócitos são colocados em um tubo capilar, imerso em meio de cultura, os macrófagos migram para fora no sentido do meio de cultura. Se os linfócitos forem expostos ao seu antígeno específico, eles liberam um fator que agrega os macrófagos entre si, impedindo a sua migração. 18 Este fator parece ser o responsável pelo acúmulo de macrófagos no processo inflamatório mediado por células. Resumidamente, estas linfocinas podem ter diferentes funções, como: 1. Fator de inibição e de migração e quimiotático atuando sobre os macrófagos. 2. Fator quimiotático, que atua sobre os polimorfonucleares. 3. Fatores mitogênico, citotóxico e de transferência, que atuam sobre os linfócitos. 4. Fatores dérmico e citotóxico, que atuam sobre as células e tecidos. A imunidade celular é uma defesa que protege o organismo de várias agressões, tais como: agentes infecciosos e o câncer. Exerce uma verdadeira "vigilância" no caso do câncer, havendo eliminação de células neoplásicas, que se originam espontâneamente nos indivíduos normais. Uma evidência marcante da defesa celular é que nas pessoas mais idosas, quando há deficiência do mecanismo imunológico, a incidência de tumores é muito maior do que nas pessoas mais novas. Toda a imunidade celular é marcada pela influência do timo, e as células mediadoras são os linfócitos T (timo dependentes). Em animais timectomizados, a incidência de tumores induzidos por agentes carcinogênicos e por vírus é muito maior do que nos animais controles, não timectomizados. 19 ANTICORPOS – (Imunoglobulinas) Imunoglubulinas são proteínas plasmáticas efetoras da resposta imunológica, com diversas atividades biológicas, ou seja, combatem outras substâncias e apresentam ações diretas na defesa do organismo. Uma das características das imunoglobulinas é que se combinam exclusivamente com a substância que induziu a sua formação, ou seja, com os componentes termoestáveis da resposta imunológica. A sua constituição básica é de glicoproteínas, sendo que cerca de 82 a 96% são polipeptídeos e 4 a 18% são carbohidratos. As proteínas do soro humano podem ser separadas pela eletroforese de proteínas em albumina, α1-globulina, α2-globulina e γ-globulina, conforme apresentem maior ou menor capacidade de migração frente a cargas elétricas. A albumina tem maior poder migratório , enquanto a γ-globlina possui a menor migração frente a eletrodos positivos. A maioria das proteínas efetoras da imunidade pertence à fração γ-globulina, sendo por isso referida como gamaglobulina, especialmente em hemoderivados e fármacos. Entretanto, uma pequena parte dessas proteínas efetoras encontram-se entre a fração β-globulina e uma quantidade ainda menor na fração α2-globulina. Por esta heterogenicidade protéica, a Organização Mundial de Saúde (OMS) recomenda que se fale em imunoglobulinas quando as proteínas efetoras estiverem livres no plasma, em cavidades, tecidos e mucosas, reservando-se assim o termo anticorpo para o momento que tais proteínas encontrarem-se unidas a substâncias. As imunoglobulinas são adquiridas com a filogenia, sendo a IgM a primeira a aparecer. Os invertebrados não apresentam imunoglulinas; a lampréia é o primeiro ser a apresentar imunoglubulina, tendo somente IgM; o sapo dispõe de duas classes de imunoglobulinas, a IgM e a IgG; o coelho apresenta IgM, IgG e IgA; no ser humano encontram-se cinco classes de imunoglobulinas. São elas: IgG, IgM, IgA, IgE e IgD. Cada molécula de imunoglobulina é formada por dois pares de cadeia: Pesadas (Heavy-H) e leves (Light-L), unidas entre si por pontes dissulfídrilicas. Considera-se que uma moléculaseja formada pela repetição de 12 subunidades básicas, consistindo, cada uma delas, uma cadeia peptídica de 110 aminoácidos com um peso molecular de 12.000 Daltons, cada uma. O peso de cada cadeia leve é de 25.000 daltons e é constituída de duas subunidades. Cada cadeia pesada tem quatro subunidades. A variação das unidades básicas determina a heterogenicidade estrutural das imunoglobulinas. IMUNOGLOBULINA IgG Esta imunoglobulina, no ser humano, tem peso molecular de 160.000 e encontra-se no soro numa concentração de 75% em relação as outras. A molécula apresenta dois tipos de combinação com o antígeno, chamado fragmento FAB, envolvendo as cadeias leves (L) e as cadeias pesadas (H). nos casos de tumores de células plasmáticas, estas imunoglobulinas representam um conjunto bastante homogêneo no soro do paciente. 20 Tomando por base as características das imunoglobulinas, estas possuem uma sequência de aminoácidos da parte variável, sendo constituída de 107 aminoácidos. Mais de 50% das posições dos aminoácidos da porção N terminal são variáveis. Este fato possibilita uma variação muito ampla nas sequências, facilitando a especificidade de anticorpos. Nas porções N terminal das cadeias pesadas, as variações são similares. As porções variáveis das cadeias L e H no fragmento FAB formam o sítio de combinação com o antígeno da molécula do anticorpo. As cadeias leves são de dois tipos K (kapa) e L (lâmbda). Em qualquer indivíduo são produzidas cadeias L e K. Estas cadeias leves possuem pontes dissulfidrí1icas internas, praticamente, na mesma posição, assim ambas posuem a cisteína como aminoácido terminal da extremidade carboxílica. Tudo indica que há uma origem genética comum para as duas cadeias. Embora haja divergências que aparecem com a evolução, estes gens conservam características comuns. As cadeias pesadas são específicas para cada classe de imunoglobulinas. No homem a IgG é constituída pela cadeia gama, existindo quatro diferentes formas IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4 (Fig. 5). Figura 5. Subclasses da Imunoglobulina G. Frente aos soros específicos estas formas mostram diferenças no fragmento Fc das cadeias pesadas. Proporcionalmente, as IgG 1, 2, 3 e 4, correspondem a 65%, 23%, 8% e 4%, respectivamente. Elas apresentam diferenças no número e nas posições de pontes sulfidrílicas (Fig. 6). 21 Figura 6. Representação esquemática da Imunoglobulina G. Na mesma espécie as imunoglobulinas podem ser separados em subgrupos dependendo das características de suas moléculas . Este fenômeno é similar aos dos grupos sanguíneos, diferindo pelo fato de que os antígenos estão situados nas cadeias L e H das moléculas das imunoglobulinas. As porções variáveis das cadeias leves e pesadas situadas no fragmento FAB têm também, seus determinantes antigênicos, que dependem da sequência de aminoácidos, que confere a especificidade do anticorpo. Os fragmentos FAB de especificidades antigênicas diferentes têm determinantes antigênicos diferentes. Denominam-se "idiotípicos" estas diferenças individuais que são características de cada clone produtor de anticorpo específico. IMUNOGLOBULlNAS IgM e IgA As globulinas IgM e IgA, também possuem as cadeias leves do tipo K ou L. As cadeias pesadas são exclusivas para cada classe, assim temos: Para IGM a cadeia pesada é a mi, para IgA é a alfa e para IgG é a delta. A separação destas imunoglobulinas é feita na base da constituição antigênica de cada uma. Para a IgA existem duas subclasses (IgA1 e IgA2). Na IgA2 as pontas de enxofre ligam as cadeias leves entre si e não com as cadeias pesadas. A maioria dos estudos realizados com a molécula de IgM demonstrava que ela possui apenas cinco sítios de combinação com o antígeno, havendo, entretanto, 10 sítios. A dificuldade de se determinar todos os 10 sítios reside no fato de que os dois sítios de cada unidade tenham a mesma eficiência de combinação com o antígeno. Isto resulta o aparecimento de 5 valências em vez de dez para cada molécula de IgM. As unidades que formam a IgM e os polímeros de IgA, estão ligadas entre si por um polipeptídio de pequeno peso molecular (23.000 - 26.000), denominado de cadeia J. Como o polipeptídio tem um alto conteúdo de cisteína, admite-se que este aminoácido seja o responsável pela união das subunidades entre si (Fig. 7 e 8). Figura 7 – Representação esquemática da Imunoglobulina A 22 Figura 8 – Representação esquemática da Imunoglobulina M. ESTRUTURA E FUNÇÃO DAS IMUNOGLOBULlNAS As áreas variáveis das cadeias L e H do fragmento FAB são os sítios da molécula com capacidade de se ligar com o antígeno. O fragmento da cadeia pesada (Fd) parece conter cerca de 85% desta capacidade embora, nem sempre isto aconteça. O componente variável da cadeia L é inativo, mas estabiliza o sítio de combinação. ATIVAÇÃO DO SISTEMA COMPLEMENTO O fragmento Fc da molécula de IgG, parece ser o responsável pela ativação do sistema complemento. Esta ativação só ocorre quando duas ou mais moléculas de IgG estão agregadas entre si. Desconhecem-se as alterações que ocorrem na configuração molecular quando elas agregam. Os fragmentos Fc isolados não ativam o complemento. A molécula de IgG antes de se combinar com o antígeno. A capacidade das moléculas de IgG de ativarem o Sistema Complemento é variável, dependendo das subclasses desta imunoglobulina. A reação de IgG3 se faz de modo eficiente, sendo 7 vezes maior do que IgG1 e não há ligação do C1q à IgG4. SÍNTESE DAS IMUNOGLOBULINAS Após à diferenciação dos linfócitos, inicia-se a síntese das imunoglobulinas. Dois tipos de células estão envolvidas no processo: 1 - Células da série plasmática 23 2 - Células da série linfocítica (pequenos, médios e grandes linfócitos). A série celular plasmática contribui para uma maior produção de imunoglobulinas. Observação de microgotas contendo células de animais imunizados, revela que 2/3 das células produtoras de anticorpos são os plasmócitos. As células produtoras de anticorpos têm, como estrutura o retículo endoplasmático rugoso (membranas com grande número de polirribossomas). Nos linfócitos estes retículos estão quase sempre ausentes, porém, muito abundantes nos plasmócitos. Numerosas técnicas podem evidenciar as imunoglobulinas localizadas nos espaços do retículo endoplasmático, formando acúmulos protéicos denominados de corpúsculos de Russell. Cada célula produtora de anticorpo é capaz de sintetizar a molécula inteira de imunoglobulina, incluindo tanto as cadeias leves quanto as cadeias pesadas. Sabe-se, outrossim, que cada célula produz apenas uma classe de imunoglobulinas e com cadeias leves restritas a um dos tipos K ou L. É muito difícil uma célula só produzir mais de uma classe de imunoglobulina. Entretanto, as células B que, secretam IgM no início do processo, podem posteriormente mudar a sua síntese para a produção de IgG. Também, há evidências, que estas mesmas células podem retomar à síntese de IgM, durante a resposta secundária. TIMO É um órgão ativamente linfopoiético. Esta função é demonstrada, com facilidade, pela incorporação de isótopos radioativos como a timidina tritiada. No timo, é evidenciada uma alta produção de células com processo ativo de divisão, com velocidade mitótica maior do que em qualquer outro órgão linfático. Sugere-se que este estímulo proliferativo derive de células reticulares epiteliais. A renovação de células tímicas primitivas é feita lentamente por células da medula óssea que alcançam o alvo via sanguínea. Algumas destas células deixam o timo e alcançam os órgãos linfóides periféricos. Estas células são os linfócitos de LONGA VIDA, du- rando meses nos roedores e anos no homem.O papel do timo parece estar ligado à produção de um fator humoral que restaura a reatividade imunológica das células linfóides. O timo controla a imunidade celular por um provável mecanismo que facilita a maturação das células na medula óssea. As células do sistema imune, responsáveis pela produção de anticorpos estão localizadas, em maior número, nos linfonodos, nos cordões medulares e na polpa vermelha do baço. Estas células parecem não receber influência do timo, mas sim do tecido linfóide associado ao intestino, quais sejam, as placas de Peyer e o apêndice. A hipótese sobre este mecanismo foi evidenciada em estudos genéticos realizados em aves. As aves desenvolvem um quadro de imunossupressão imunológica após à extirpação da Bolsa de Fabrícius. As aves, que ao nascerem sofrem a extirpação desta Bolsa, não desenvolvem imunidade celular, porém conservam sua habilidade para a resposta humoral. Elas não têm centros germinativos e nem células plasmáticas nos seus órgãos linfóides. Existe uma série de evidências de que a Bolsa de Fabrícius das aves corresponde, nos mamíferos, aos órgãos linfóides, como o apêndice, as placas de Peyer e as amígdalas. CIRCULAÇÃO DOS LlNFÓCITOS A Circulação dos linfócitos ocorre em três áreas principais onde se dá a migração ou a transferência destes para o sangue: os linfonodos e placas de Peyer, no baço e nos vasos 24 periféricos. Este mecanismo é melhor entendido nos linfonodos. Estudos utilizando-se a microscopia eletrônica demonstraram que os pequenos linfócitos penetram e atravessam o cito - plasma das células epiteliais cubóides das vênulas pós-capilares destes órgãos. Estas vênulas ficam situadas na parte média e profunda da zona cortical dos linfonodos. Estas são vasos sanguíneos incomuns, com células endoteliais hipertrofiadas. Do córtex, os lin fócitos passam através dos módulos para os sinusóides medulares e daí para os linfócitos eferentes. O caminho dos linfócitos na circulação periférica não está claro. Sabe-se que a migração destes para outros tecidos ocorre em menor escala do que nos órgãos linfóides e a cota se faz através da parede dos capilares. 25 SISTEMA COMPLEMENTO O complemento é um componente termolábil do soro, conhecido há mais de 50 anos, com capacidade de lisar eritrócitos e destruir bactérias. O complemento é consti tuído de um complexo de proteínas séricas presentes em baixa concentração no soro de indivíduos normais. Este complexo protéico é o responsável pelas atividades biológicas dos anticorpos fixadores do complemento. Os componentes do complemento têm a característica de se combinar com certos anticorpos quando estes se ligam a um antígeno. Os componentes mais bem conhecidos são resultantes da combinação do anticorpo para antígeno ligado à membrana das células vermelhas. Esta união causa lise às hemácias. Para este fenômeno se realizar é nescessária uma digestão enzimática de pequenas áreas da membrana celular. Muito do que se sabe hoje sobre o complemento originou-se do fenômeno da imuno hemólise. Este complexo sistema, é formado por mais de 25 proteínas, atua pelo menos de 4 formas principais. A primeira e mais conhecida função do sistema complemento consiste em causar lise das células estranhas, bactérias e vírus envelopados. A segunda consiste em mediar processos de opsonização, em que células estranhas, bactérias, vírus, fungos etc. são preparados para a fagocitose. Este processo envolve o revestimento da partícula estranha com fragmentos presentes nas células fagocíticas. A terceira função das proteínas do complemento é a produção de fragmentos peptídicos que regulam aspectos da resposta inflamatória e da resposta imunológica. Essas proteínas desempenham um papel na vasodilatação no local da inflamação, na aderência dos fagócitos ao endotélio dos vasos sanguíneos, na saída dos fagócitos dos vasos, na migração direcionada das células fagocíticas para as áreas de inflamação e, por fim, na remoção de agentes infecciosos do organismo. A quarta função do complemento consiste em ajudar a regulação da atividade biológica das células. A ligação do complemento às células pode induzir a sua ativação e até mesmo causar a sua divisão. A ligação do complemento a antígenos pode facilitar a sua ligação a receptores nas células apresentadoras de antígenos, tornando-os assim, muito mais “antigênicos”. VIAS DE ATIVAÇÃO A maioria das proteínas de atuação inicial na cascata do complemento encontra-se na circulação sob a forma inativa. As proteínas sofrem ativação seqüencial para finalmente produzir seus efeitos biológicos. Existem três vias básicas de ativação que operam no plasma. A primeira via de ativação do complemento descoberta foi denominada via clássica do complemento. Em condições fisiológicas normais, a ativação desta via é iniciada pelo complexo antígeno-anticorpo (Figura 1). 26 A segunda via, conhecida como via alternativa do complemento, foi descoberta mais recentemente, embora, do ponto de vista filogenético, seja provavelmente a via de ativação mais antiga. Essa via não necessita absolutamente da presença de anticorpo para a ativação (Figura 2). Figura 1. Componentes iniciais da Via Clássica do Sistema Complemento. C1q C1r Complexo C1qrs C4 C4b C4a C2 C2a C2b Complexo C4b2a = C3 convertase C3 C3b C3a Via Clássica do Sistema Complemento Quimiotaxia e Anafilatoxina Fagocitose Cálcio Magnésio 27 C3 C3b C3bB C3bBb Complexo C3bBbP = C3 convertase Complexo C3bBb3b = C5 convertase C5 C5b C3a C5a Quimiotaxia e anafilaxia Fagocitose Fator D O fator D cliva B em Ba e Bb C3 A properdina cliva um novo C3 em C3a e C3b Quimiotaxia e anafilatoxina Fagocitose A terceira via, mais recentemente descrita é conhecida como via da lectina de ligação de manose (MBL, mannan-binding lectin pathway). É desencadeada pelo complexo lectina- manone, um membro do grupo das proteínas denominadas de colectinas o qual reconhecem as seqüências repetidas de açúcares dos carbohidratos das bactérias. Figura 2. Componentes iniciais da Via Alternativa do Sistema Complemento. 28 Figura 3 – Componentes iniciais da via das Lecitinas do Sistema Complemento. (MASP = Serina Proteinase associada aa Manose) Todas as três vias atuam através da interação de proteínas denominadas componentes, ou fatores. Essas vias prosseguem por meio de ativação seqüencial e organização de uma série de componentes, levando à formação de enzimas complexas capazes de ligar e clivar um componente chave, C3, que é comum em todas as três vias. A partir desta etapa, as vias prosseguem de forma idêntica através da ligação dos componentes terminais, formando um complexo de ataque à membrana, que finalmente provoca a lise da membrana celular (Figura 4). Via Clássica (IgM, IgG, IgG3) Via das Lecitinas (Manose) Via Alternativa C1qrs C4b2a C3 C3b C5 C5b C6 C7 C8 C9 C3a Opsonização MAC Lise Quimiotaxia Anafilatoxinas Pfeiffer e Issaef, em 1894, inocularam vibrião colérico no peritônio de cobaios imunizados com o vibrião e notaram que este microrganismo se desintegrava. Bordet (1906) observou fenômeno semelhante "in vitro", havia desintegração de microrganismos pelos soros imunes homólogos.Esta atividade deixava de existir quando o soro era inativado ou deixando o soro Figura 4. Atividades biológicas das três vias do Sistema Complemento. 29 envelhecer por alguns dias. Este soro inativado ou envelhecido voltava à função anterior quando era adicionado de soro recente de animal não imune. Desde então, concluiu-se que a participação de três elementos era essencial para que o fenômeno se realizasse: 1. Antígeno 2. Anticorpo (termoresistente) 3. Complemento (termolábil) Na maioria das vezes, a reação antígeno-anticorpo é inócua e, em condições especiais pode levar a lesões celulares ou de outras naturezas. É relevante o papel do Sistema Complemento na lise de microrganismos que invadem um hospedeiro imune aos agentes que o invadem. Para haver ação, lesiva sobre a célula, não é necessário que o antígeno seja um dos componentes naturais da parede celular, embora este seja o mecanismo mais constante. Por outro lado, há também lesão celular, quando o antígeno está aderido, artificialmente, por um processo qualquer à parede celular. Para se ter hemólise imune não há necessidade de usar hemolisina, isto é, o anticorpo para os componentes da hemácia. Se revestirmos determinada hemácia por um antígeno bacteriano e adicionarmos o seu anticorpo homólogo e complemento, ocorre hemólise. Com os estudos químico-imunológicos, foram descobertos onze componentes do complemento que entram em diferentes etapas do processo lítico. O complemento (ou alexina) não se altera durante a imunização e não tem especificidade relacionada ao antígeno. A intensidade da lise dos eritrócitos é, facilmente, medida pela hemoglobina liberada, e devido a isto, o sistema eritrócito- anticorpo passou a ser o sistema padrão para as reações de fixação do complemento. Hemácias + Anticorpos EA EA + C' EAC LISE (E = eritrócitos, A= anticorpo, C = complemento) Quando se tem reação de antígeno-anticorpo em presença do complemento, mesmo que o antígeno seja solúvel há consumo do complemento, desde que o anticorpo seja fixador. Como exemplo típico de fixação do complemento temos os testes para diagnósticos sorológicos empregados em virologia. Em determinados sistemas Ag-Ac se colocarmos complemento e, após 30 minutos adicionarmos hemácias já combinadas com seu anticorpo homólogo não haverá hemólise, pois o complemento foi fixado pelo outro sistema Ag-Ac. Não são todos os anticorpos que fixam complemento. As imunoglobulinas IgM, IgG e IgG3 são muito ativas na fixação do complemento. A IgG2 é pouco ativa e a IgG4 tem atividade quase nula. IgA não fixa complemento. Não raro, encontramos antígenos e anticorpos que inibem a ação do complemento. Há uma diminuição do poder fixador dos complexos formados. Estas substâncias são denominadas inibidores do complemento. COMPLEMENTO E FAGOCITOSE: hemácias revestidas por anticorpos e complemento têm sido utilizadas para demonstração da participação do complemento na facilitação da fagocitose. O C3b é o elemento mais envolvido no processo. Os polimononucleares e macrófagos possuem receptores para C3b em suas membranas, o que promove íntimo contato entre os fagócitos e as 30 células a serem ingeridas. Bactérias em presença do complemento e de seu anticorpo correspondente, são fagocitadas mais facilmente e sofrem lise. Este fenômeno é denominado OPSONlZAÇÃO. COMPLEMENTO E LIBERAÇÃO DE HISTAMINAS: Na seqüência da reação de fixação do C, são liberadas as frações C3a e C5a do Sistema Complemento, em ambas as vias, clássica e alternativa. São proteínas de baixo peso molecular e que provocam contração da musculatura lisa e o aumento da permeabilidade vascular. Os C3a e CSa são distintos química e biologicamente, de modo que, quando o músculo não responde mais ao C3a, mostra resposta ativa ao C5a, sugerindo receptores, nos mastócitos. Neste processo há liberação de histamina que exerce a função de anafilatoxina. COMPLEMENTO E AÇÃO QUIMIOTÁTICA: OS fragmentos C3b e C5a e o C5b,6,7 (C- macromolecular) formados durante o processo de fixação do C, atraem PMN, exercendo ação quimiotática positiva. Se fizermos um corte histológico no local em que ocorreu o fenômeno de ARTHUS, isto é, no ponto onde ocorreu a reação de Ac-Ag, envolvendo o Sistema Complemento, observa-se um acúmulo de polimononucleares (PMN). O tratamento de C3a por tripsina inativa a sua capacidade de contrair músculo liso, permanecendo a ação quimiotática. Neste caso sugerem-se que grupamentos químicos distintos sejam responsáveis por estas atividades. COMPLEMENTO E PRODUÇÃO DE QUININAS: As quininas são polipeptídeos com atividade hipotensora e estimulante da musculatura lisa, durante a ativação do Sistema Complemento. Há sugestões que a quinina produzida pelo complemento seja originada do componente Cl ou C4. O tratamento destes com Cl esterase dá origem a uma substância de atividade semelhante às quininas. COMPLEMENTO E DOENÇAS HUMANAS: O complemento está relacionado à diversas doenças como, a glomerulonefrite aguda, crônica, lupus eritematoso sistêmico, na panencefalite sub aguda e mesmo na hepatite viral. Já se sabe que há deposição de complexos Ag-Ac e ativação do Sistema complemento promovendo lesões em nível renal, por exemplo. BIOSSÍNTESE DO SISTEMA COMPLEMENTO: Os locais de síntese dos seus componentes são diversos e determinados para quase todos os componentes, bem como para o inibidor Cl. Componentes do Sistema Complemento e locais de síntese: Componente Local de Produção C1q epitélio intestinal C1r fígado C1s fígado C2 macrófagos C3 fígado C4 macrófagos C5 baço C6 fígado C7 baço C8 fígado C9 fígado 31 REAÇÕES DE HIPERSENSIBILIDADE O fenômeno de hipersensibilidade foi verificado em 1898 por Richet & Hericourt pela inoculação de cães com repetidas doses de soro de enguia. Os cães em vez de adquirirem imunidade, ficaram hipersensíveis ao soro de enguia. Estas mesmas observações foram desenvolvidas por Richet & Portier (1902) que inocularam veneno de actínias (anêmona do mar). Com as inoculações do veneno, os animais tomavam-se hipersensíveis e a este fenômeno de hipersensibilidade deu-se o nome de anafilaxia (ana = contra e phylaxis = proteção). Fenômeno semelhante foi observado em cobaias injetadas com soro de cavalo, e 15 a 20 dias após à injeção sensibilizante, os animais eram reinjetados, intravenosamente. Com esta injeção os animais apresentavam um quadro de dispnéia aguda (espasmo brônquico) eliminação de urina, fezes (relaxamento dos esfíncteres), prostação, convulsões e morte dentro de poucos minutos. MECANISMO DA ANAFILAXIA Estudos revelam que o fenômeno anafilático podia ser reproduzido pela inoculação do soro de um cobaia sensibilizado em uma nova cobaia. Houve, no caso, uma transferência de anafilaxia para novo animal. Após à inoculação, sub-cutânea do soro da cobaia sensibilizada, inocula-se o soro de cavalo por via venosa, num intervalo de 1 a 2 horas entre a primeira e a segunda inoculação. Uma reação imediata ocorrerá e o animal morre. Anteriormente, quando se sensibilizou a cobaia com o soro, tivemos uma anafilaxia ativa (a fase de sensibilização é demorada) e no segundo caso quando se inoculou o soro do animal imune tivemos a anafilaxia passiva (resposta imediata). Estas são duas experiências que exemplificam o fenômeno de anafilaxia sistêmica (choque anafilático). Em 1951, Ovary injetou em animal de laboratório determinado anticorpo, por via subcutânea. Após 2 a 4 horas injetou, intravenosamente o antígeno homólogo misturado com azul de Evans. Após 15 minutos, observou-se ao nível local a formação de manchas azuis. Este é o exemplo de anafilaxia cutânea passiva (R.C.A.) O processo
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