Ativação dos Linfócitos T

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Aula 6 – Resposta Imune Adaptativa: Ativação, Diferenciação e Funções de Células T
O processo de ativação das células T gera, a partir de um pequeno grupo (pool) de linfócitos imaturos específicos para um antígeno, um grande número de células efetoras com a mesma especificidade funcional para eliminar aquele antígeno e a população de células de memória com longa vida que podem reagir rapidamente contra o antígeno caso ele seja reintroduzido.
Uma característica fundamental da resposta das células T, como todas as respostas imunes adaptativas, é sua alta especificidade pelo antígeno que estimulou a resposta. 
A ativação inicial de células T imaturas e de fases efetoras da resposta imune adaptativa mediada por células T é desencadeada pelo reconhecimento do antígeno pelos receptores de antígeno presentes nos linfócitos T.
Visão geral da ativação dos linfócitos
A ativação inicial de linfócitos T ocorre principalmente em órgãos linfoides secundários, pelos quais essas células normalmente circulam e onde elas devem encontrar os antígenos apresentados por células dendríticas maduras.
Linfócitos T imaturos se movimentam pelos órgãos linfoides, interagindo momentaneamente com muitas células dendríticas e parando quando eles encontram o antígeno pelo qual expressam receptores específicos
O reconhecimento de antígeno, juntamente com outros estímulos de ativação, induz várias respostas nas células T: secreção de citocinas; proliferação, levando a um aumento no número de células nos clones antígeno-específicos (chamado de expansão clonal); e diferenciação das células imaturas em células efetoras e linfócitos de memória.
As APCs não apenas expõem os antígenos, mas também providenciam o estímulo que guia a magnitude e natureza da resposta das células T.
Células T efetoras reconhecem antígenos em órgãos linfoides ou em tecidos não linfoides periféricos e são ativadas para executar funções que são responsáveis pela eliminação de microrganismos e, em estados de doença, pelo dano tecidual.
Células T de memória que são geradas pela ativação de células T são células de vida longa com maior capacidade de reagir contra o antígeno.
A resposta das células T diminui depois que o antígeno é eliminado pelas células efetoras.
Ativação de células T imaturas e efetoras pelo antígeno. Os antígenos que são transportados pelas células dendríticas para os gânglios linfáticos são reconhecidos pelos linfócitos T imaturos que recirculam através destes gânglios linfáticos. As células T são ativadas para se diferenciarem em células efetoras, que podem permanecer nos órgãos linfoides para auxiliar os linfócitos B ou migrar para os locais de infecção, onde as células efetoras são novamente ativadas por antígenos e executam suas várias funções, como a ativação de macrófagos.
Fases da resposta da célula T. O reconhecimento do antígeno pelas células T induz a secreção de citocinas (p. ex., IL-2), particularmente em células T CD4+, expansão clonal como resultado da proliferação celular e diferenciação de células T em células efetoras e de memória. Na fase efetora da resposta, as células T CD4+ efetoras respondem ao antígeno produzindo citocinas com várias funções, como recrutamento e ativação de leucócitos e ativação de linfócitos B, enquanto as CTLs CD8+ respondem destruindo outras células.
Sinais para ativação dos Linfócios T
A proliferação de linfócitos T e sua diferenciação em células efetoras e de memória requerem reconhecimento do antígeno, coestimulação e citocinas.
Reconhecimento de antígeno
O antígeno é sempre o primeiro sinal necessário para a ativação dos linfócitos, garantindo que a resposta imune resultante é específica para o antígeno.
A ativação das células T imaturas requer o reconhecimento do antígeno apresentado pelas células dendríticas.
Coestimulação 
Na ausência da coestimulação, as células T morrem por apoptose ou entram em um estado prolongado de não responsividade
Papel da Coestimulação na Ativação da Célula T
A proliferação e diferenciação de células T imaturas requerem sinais fornecidos por moléculas nas APCs, denominadas coestimuladores, além dos sinais induzidos por antígenos.
Funções de coestimuladores na ativação de células T. A, As APCs em repouso (células dendríticas tipicamente apresentadoras de autoantígenos) expressam poucos ou não expressam coestimuladores e não ativam células T imaturas. (O reconhecimento do antígeno sem a coestimulação pode tornar as células T não responsivas [tolerantes]; discutiremos esse fenômeno no Cap. 15.) B, Microrganismos e citocinas produzidos durante a resposta imune inata ativam as APCs a expressarem coestimuladores, tais como as moléculas B7. As APCs (geralmente apresentando antígenos microbianos) tornam-se então capazes de ativar as células T imaturas. As APCs ativadas também produzem citocinas, tais como IL-12, que estimula a diferenciação de células T imaturas em células efetoras.
Sinais de CD28 trabalham em cooperação com o reconhecimento do antígeno para promover sobrevivência, proliferação e diferenciação das células T específicas. A sinalização coestimulatória via CD28 amplifica as vias de sinalização que também são induzidas posteriormente no receptor da célula T (Cap. 7) e deve desencadear sinais adicionais que cooperam com sinais induzidos por TCR.
Mecanismos de coestimulação das células T por CD28. O acoplamento de CD28 induz vias de sinalização que aumentam ou trabalham em conjunto com os sinais de TCR para estimular a expressão de proteínas de sobrevivência, as citocinas e receptores de citocinas; para promover a proliferação celular; e para induzir a diferenciação em células efetoras e de memória pela ativação de vários fatores de transcrição. Estes eventos de diferenciação podem ser secundários à expansão clonal aumentada, bem como envolver o aumento da produção de vários fatores de transcrição.
Principais membros das famílias B7 e CD28. Os ligantes conhecidos da família B7 expressos nas APCs e os receptores da família de CD28 expressos em células T são apresentados com seus padrões de expressão e suas principais funções. Outras moléculas amplamente distribuídas com homologia limitada ao B7, tais como B7-H3 e B7-H4, foram identificadas, mas suas funções fisiológicas ainda não estão estabelecidas. Outros receptores inibitórios também foram definidos, como o BTLA, mas estes não são homólogos ao CD28 e não são mostrados aqui.
Numerosos receptores homólogos a CD28 e seus ligantes homólogos a B7 foram identificados, e estas proteínas regulam as respostas das células T tanto positiva quanto negativamente.
O resultado da ativação das células T é influenciado por um equilíbrio entre o acoplamento de receptores de ativação e inibição da família CD28.
Papel do CD40 na ativação de células T. As células T imaturas são ativadas por complexos MHC-peptídios em APCs ativadas. O reconhecimento do antígeno pelas células T em conjunto com alguma coestimulação (não mostrado) induz a expressão do ligante de CD40 (CD40L) em células T ativadas. O CD40L acopla o CD40 nas APCs e pode estimular a expressão de várias moléculas B7 e a secreção de citocinas que ativam as células T. Assim, o CD40L nas células T torna as APCs melhores em promover e ampliar a ativação das células T.
A interação de CD40L nas células T com o CD40 nas APCs amplifica as respostas das células T pela ativação das APCs. O ligante de CD40 (CD40L) é uma proteína de membrana da superfamília do TNF expresso principalmente nas células T ativadas, e CD40 é um membro da superfamília do TNFR expresso em células B, macrófagos e células dendríticas. As funções do CD40 na ativação de macrófagos na imunidade mediada por células e ativação de células B nas respostas imunes humorais serão descritas nos Capítulos 10 e 12, respectivamente. As células T auxiliares ativadas expressam o CD40L, que se liga ao CD40 nas APCs e as ativa para torná-las mais potentes por meio da amplificação da sua expressão de moléculas B7 e da secreção de citocinas, tais como IL-12, que promovem a diferenciaçãodas células T.
RESPOSTAS FUNCIONAIS DOS LINFÓCITOS T
As primeiras respostas das células T estimuladas por antígenos consistem em alterações na expressão de várias moléculas da superfície, incluindo receptores de citocinas, bem como na secreção de citocinas. Elas são seguidas pela proliferação de células antígeno-específicas, induzidas em parte pelas citocinas secretadas e, em seguida, pela diferenciação de células ativadas em células efetoras e de memória.
Após o início da ativação pelo reconhecimento do antígeno e a ligação do coestimulador, ocorrem alterações características na expressão de várias moléculas de superfície nas células T, que são mais bem definidas em células CD4+ auxiliares.
Muitas das moléculas expressas em células T ativadas são também envolvidas nas respostas funcionais das células T. Algumas das moléculas funcionalmente importantes induzidas após o reconhecimento do antígeno e coestimuladores estão a seguir:
Alterações nas moléculas de superfície após a ativação das células T. 
A, A cinética aproximada da expressão de moléculas selecionadas durante a ativação das células T por antígenos e coestimuladores. Os exemplos ilustrativos incluem um fator de transcrição (c-Fos), uma citocina (IL-2) e proteínas de superfície. Essas proteínas são normalmente expressas em baixos níveis em células T imaturas e são induzidas por sinais de ativação. O CTLA-4 é induzido 1 a 2 dias depois da ativação inicial. A cinética é estimada e varia conforme a natureza do antígeno, sua dose e persistência e o tipo de adjuvante. B, As principais funções de moléculas de superfície selecionadas são mostradas e descritas no texto. CD40L, ligante de CD40; IL-2R, receptor de IL-2.
CD69 - Se liga e reduz a expressão de superfície do receptor da esfingosina 1- fosfato S1PR1, que medeia a saída das células T de órgãos linfoides
CD25-A expressão desse receptor de citocina permite que células T ativadas respondam à citocina promotora de crescimento IL-2
Ligante de CD40 (24 a 48 h após ativação) – Permitem que as células T ativadas realizem suas funções efetoras (auxiliem os macrófagos e as células B). Também ativa células dendríticas a se tornarem melhores APCs (feedback positivo)
CTLA-4 (24 a 48 h após ativação) – Membro da família CD28 que inibe a ativação da cél T
Após a ativação, céls T reduzem a expressão de moléculas que as dirigem para os órgãos linfoides (CD62L e o receptor de quimiocina CCR7) e aumentam a expressão de moléculas que estão envolvidas na sua migração para locais periféricos de infecção e de lesão tecidual (como as integrinas LFA-1 e VLA-4, os ligantes para E- e P-selectinas e vários receptores de quimiocinas)
Secreção de IL-2 e Expressão do Receptor de IL-2
A interleucina-2 (IL-2) é um fator de crescimento, sobrevivência e diferenciação de linfócitos T, que desempenha um papel importante na indução de respostas das células T e no controle das respostas imunes.
A IL-2 secretada é uma glicoproteína globular de 14 a 17 kD contendo quatro a-hélices
Os receptores funcionais de IL-2 são expressos transitoriamente na ativação de células T imaturas e efetoras; células T reguladoras sempre expressam alta afinidade por receptores de IL-2.
Funções da IL-2
A biologia da IL-2 é fascinante porque ela possui um papel essencial tanto na promoção e controle das respostas da célula T quanto nas suas funções
Regulação da expressão do receptor de IL-2. Os linfócitos T em repouso (imaturos) expressam o complexo IL-2Rbgc, que tem uma afinidade moderada para IL-2. A ativação das células T por antígeno, coestimuladores e pela própria IL-2 leva à expressão da cadeia IL-2Ra e altos níveis do complexo IL-2Rabg de alta afinidade.
Ações biológicas de IL-2. A IL-2 estimula a sobrevivência, proliferação e diferenciação de linfócitos T, atuando como um fator de crescimento autócrino. A IL-2 também mantém as células T reguladoras funcionais e, assim, controla as respostas imunes (p. ex., contra autoantígenos).
A IL-2 estimula a sobrevivência, proliferação e diferenciação de células T ativadas por antígeno
Indução da proteína antiapoptótica Bcl-2 = estimula a progressão do ciclo celular por meio da síntese de ciclinas e atenua o bloqueio da progressão do ciclo celular através da degradação do inibidor de ciclo celular p27.
A IL-2 é necessária para a sobrevivência e o funcionamento das células T reguladoras, que suprimem as respostas imunes contra os autoantígenos e outros antígenos.
IL-2 → aumenta a produção de citocinas efetoras, tais como IFN-γ e IL-4, pelas células T
Também tem sido mostrado que a IL-2 estimula a proliferação e diferenciação das células NK e das células B in vitro.
Expansão Clonal das Células T
Expansão clonal das células T. Os números de células T CD4+ e CD8+ específicas para antígenos microbianos e a expansão e declínio das células durante as respostas imunes são ilustrados. Os números são aproximações fundamentadas em estudos em camundongos isogênicos para modelo de estimulação microbiana e de outros antígenos.
Mediada por uma combinação de sinais a partir do receptor do antígeno, coestimuladores e fatores de crescimento autócrinos, principalmente a IL-2.
A proliferação de células T em resposta ao reconhecimento do antígeno é mediada por uma combinação de sinais a partir do receptor do antígeno, coestimuladores e fatores de crescimento autócrinos, principalmente a IL-2.
As células que reconhecem antígeno produzem IL-2, e também preferencialmente respondem a ele, garantindo que as células T específicas ao antígeno são as que mais proliferam.
O resultado dessa proliferação é um aumento no tamanho dos clones específicos para o antígeno, conhecido como expansão clonal, que gera um grande número de células necessárias para eliminar o antígeno a partir de um pequeno conjunto (pool) de linfócitos imaturos específicos para o antígeno.
Desenvolvimento das Células T de Memória
Respostas imunes a um antígeno mediadas por células T normalmente resultam na geração de células T de memória específicas para esse antígeno, que pode persistir por anos, mesmo por toda a vida.
As células de memória podem se desenvolver a partir de células efetoras ao longo de uma via linear, ou populações efetoras e de memória podem divergir na diferenciação, de modo que existem dois destinos alternativos de linfócitos ativados por antígeno e outros estímulos.
Desenvolvimento das células T de memória. Em resposta ao antígeno e à coestimulação, as células T imaturas diferenciam-se em efetoras e de memória. A, Com base no modelo linear de diferenciação de células T de memória, a maioria das células efetoras morre e algumas sobreviventes evoluem para a população de memória. B, Com base no modelo de diferenciação ramificada, células efetoras e de memória são os destinos alternativos de células T ativadas.
Propriedades das Células T de Memória 
Expressão de proteínas antiapoptóticas – permitem a sobrevivência por meses ou anos 
• Respondem mais rapidamente à estimulação de antígenos 
• O número de células T de memória específicas para qualquer antígeno é maior do que o número de células imaturas específicas para o mesmo antígeno – 10 a 100 x 
• São capazes de migrar para os tecidos periféricos e responder a antígenos nestes locais 
• Proliferam lentamente contribuindo para o tempo de vida longo do conjunto de células de memória
As propriedades que definem as células de memória são sua capacidade para sobreviver em um estado quiescente após a eliminação do antígeno e preparar respostas maiores e melhores para antígenos do que células imaturas.
As células de memória expressam níveis aumentados de proteínas antiapoptóticas, que podem ser responsáveis por sua sobrevivência prolongada.
As células de memória respondem mais rapidamente à estimulação dos antígenos do que células imaturas específicas para o mesmo antígeno.
O número de células T de memória específicas para qualquer antígeno é maior do que o número de células imaturas específicas para o mesmo antígeno.
As células de memóriasão capazes de migrar para os tecidos periféricos e responder a antígenos nestes locais
As células de memória passam por uma proliferação lenta, e esta capacidade de autorrenovação pode contribuir para o tempo de vida longo do conjunto de células de memória. O ciclo dessas células pode ser guiado por citocinas.
A manutenção das células de memória é dependente de citocinas, mas não requer o reconhecimento do antígeno.
As células T CD4+ e CD8+ de memória são heterogêneas 
• As células T de memória central expressam o receptor de quimiocina CCR7 e L-selectina e residem principalmente nos gânglios linfáticos. 
• Capacidade limitada para executar as funções efetoras 
• Geram muitas células efetoras quando são desafiadas pelo antígeno. 
• As células T efetoras de memória não expressam CCR7 ou Lselectina e residem nos locais periféricos (mucosas).
• Produzem citocinas efetoras, como IFN-γ, ou tornam-se citotóxicas rapidamente 
• Não proliferam muito. 
• Promovem uma resposta rápida a uma exposição repetida a um microrganismo
 Muitos dos descendentes das células estimuladas com antígeno se diferenciam em células efetoras. As células efetoras da linhagem CD4+ expressam moléculas de superfície e secretam citocinas que ativam outras células (linfócitos B, macrófagos e células dendríticas). Enquanto as células T CD4+ imaturas produzem principalmente IL-2 na sua ativação, células efetoras T CD4+ são capazes de produzir um grande número e variedade de citocinas que têm diversas atividades biológicas. Células efetoras CD8+ são citotóxicas e destroem as células infectadas.