08 O processamento e a apresentação

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8. O processamento e a apresentação
____________________________________________
 8.1 Diferenças entre linfócitos T e B
 Nos livros-texto de Imunologia de alguns anos atrás, há esquemas semelhantes ao da Figura 8.1
mostrando a estimulação de um linfócito por seu antígeno específico. A figura sugere que o linfócito seria
ativado pelo antígeno, sofreria um número variável de divisões celulares (expansão clonal) e, então, se
diferenciaria em plasmócitos secretando anticorpos. Uma parcela das células estimuladas reverteria a um
estado de repouso para constituir uma população de "células de memória" responsáveis pela reatividade
aumentada ("secundária") em contatos subseqüentes com o mesmo antígeno. Esta proposta era a base da
Teoria de Seleção Clonal, de Burnet, e foi feita nos anos 60, quando não eram conhecidos ainda os linfócitos
T e B. Nesta época, existiam apenas "linfócitos". Não surpreende que variações desta figura aparecessem
em todos os textos de Imunologia mais antigos. O que aprendemos sobre os processos de ativação
linfocitária nos últimos anos, porém, sugere que este esquema contém incorreções fundamentais.
 
etc
células de
memória
expansão clonal
plasmócitos
&
antígeno
ativação
anticorpos
 Figura 8.1 : O esquema tradicional de ativação de linfócitos pelo antígeno
resultando no aparecimento de células formadoras de anticorpos e de "células de
memória". Este esquema, derivado da Teoria de Seleção Clonal, contém várias
incorreções, como a sugestão de que os antígenos são capazes de estimular
diretamente os linfócitos B.
A incorreção mais básica é a sugestão de que o antígeno seja capaz de ativar diretamente
linfócitos para a produção de anticorpos. Embora capazes de ligar moléculas de antígeno às moléculas de
IgM que possuem na membrana, os linfócitos B não são ativados por esta ligação. O processo mais comum
(T-dependente) de ativação de linfócitos B requer a presença de linfócitos T auxiliares (CD4+). Por sua
vez, os linfócitos T são incapazes de ligar moléculas de antígeno em sua configuração nativa e requerem
que estas moléculas sejam previamente processadas e apresentadas por outras células.
Vários tipos de células podem operar como apresentadoras de antígenos para os linfocitos T-
auxiliares. Entre estas células, estão os próprios linfócitos B. A captação de antígenos pelos linfócitos B,
portanto, é uma etapa importante em seu processo de ativação, porque os antígenos captados são
processados e recolocados (apresentados) na membrana, transformados em peptídeos e conjugados a
outras moléculas da membrana (produtos do MHC). Linfócitos T-auxiliares podem, então, interagir com
estes peptídeos e, neste processo, levar à ativação do linfócito B.
A participação de linfócitos B e T nas interações ativadoras, portanto, é diferente. Enquanto os
anticorpos na membrana do linfócito B ligam-se às moléculas na sua conformação nativa tridimensional, os
receptores da célula T (TCR) exigem que estas moléculas sejam fisicamente alteradas (processadas)
em outras células e conjugadas a produtos do MHC para se ligarem a elas. 
Como vimos, há dois tipos principais de linfócitos T, designados auxiliares (Th) e supressores
/citotóxicos (Ts/Tc), e indentificados pelos marcadores CD4+ e CD8+, respectivamente. Durante as
interações celulares envolvendo linfócitos Ts, as moléculas de CD8 ligam-se às moléculas de produtos de
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classe I do MHC presentes na membrana de todas as células nucleadas do organismo. Nos linfócitos Th,
porém, as moléculas de CD4 têm afinidade por produtos de classe II do MHC e esses produtos são
expressos apenas nas células ditas apresentadoras (linfócitos B, macrófagos, vários tipos de células
dendríticas, enterócitos, células do trato genital, etc). Há, portanto, um grupo restrito de células capazes
de atuar com alvos de linfócitos Th. Por outro lado, todas as células do corpo são "apresentadoras" para
linfócitos T CD8+ (supressores/citotóxicos). Há razões para considerar separadamente o processamento
e a apresentação ligados a ativação de linfócitos Th e Ts/Tc. Usualmente, o termo células
"apresentadoras" refere-se apenas aos linfócitos Th.
 As células "apresentadoras", como macrófagos e células dendríticas, captam a maioria dos
antígenos que penetram no organismo. Elas ingerem e parcialmente digerem os antígenos, gerando
peptídeos que são, então, conjugados a produtos de classe II do MHC. É o conjugado formado entre "produto
de classe II - peptídeo" que se liga ao receptor (TCR) do linfócito Th. Além da ligação do TCR com o
conjugado "peptídeo-produto do MHC", há ligações diretas entre moléculas de CD4 e os produtos de classe
II do MHC, além de outras ligações estabilizadoras (Figura 8.2 ).
 
MHC classe II
peptídeo
TcR
CD4
T auxiliar
célula
apreentadora
classe I
MHC
peptídeo
CD8
T supressor
 citotóxico
qualquer
célula nucleada
TcR
Figura 8.2 : Linfócitos T-CD4+ ligam-se a produtos de classe II/peptídeos nas
células apresentadoras. Linfócitos T-CD8+ ligam-se a produtos de classe
I/peptídeos em qualquer célula nucleada. Moléculas acessórias (CD4 e CD8)
interagem diretamente com os produtos do MHC de classe II e classe I),
respectivamente,
Estas ligações parecem essenciais para a ativação do linfócito Th, que requer ainda a presença de
interleucina-1 (IL-1) (ver Capítulo 11, "O contexto ativador") fornecida por células dendríticas,
macrófagos e, em menor quantidade, pelo linfócito B. Na verdade, as células apresentadoras mais
eficientes expressam uma forma de IL-1 que permanece fixa à membrana. Se ativado, o linfócito T auxiliar
passa a secretar outras citocinas (IL-2,IL-3,IL-4, etc) necessárias à ativação do linfócito B.
Tabela 8.1
Moléculas acessórias que se ligam a produtos do MHC
 ________________________________________________________________________
 Classe de Atividade Produto do MHC Células em que se
 linfócito T imunológica ao qual se liga expressa o produto
 _________________________________________________________________________
 CD4 auxiliar classe II células apresentadoras
 CD8 supressora-citotóxica classe I todas as células nucleadas
 __________________________________________________________________________
8.2 O processamento
Quando em repouso, o linfócito B expressa um número relativamente pequeno de receptores para
citocinas na membrana. Este número aumenta muito quando o linfócito B é induzido pelo entrelaçamento
(crosslinking) dos anticorpos de membrana por ligação a outras moléculas (moléculas de antígenos, por
exemplo). Concomitantemente, o linfócito B passa a hiper-expressar os produtos de classe II do MHC. Isto
o torna um alvo mais provável para linfócitos Th. O contato direto do linfócito T auxiliar somado à
presença de IL-3, IL-4 e talvez outras citocinas transformam o linfócito B em um linfoblasto, que pode se
dividir algumas vezes gerando linfoblastos que, então, pela ação de outras citocinas, se diferenciam em
plasmócitos secretando grandes quantidades de imunoglobulinas. Os plasmócitos são células terminais,não
podem se diferenciar em outras células e vivem apenas algumas horas ou dias.
 
antígeno
geração de
peptídeos
vesícula
endocítica conjugação com
produtos do MHC
classe IIclasse I
peptídeopeptídeo
endocitose
&
Y Y Y Y Y Y
Y Y Y Y Y Y
Y YY
YY Y
Ig
membrana Y
Figura 8.3 : Linfócitos B ligam moléculas de antígeno, mas isto é insuficiente
para ativá-los. Linfócitos T requerem o "processamento e apresentação" do antígeno
por outras células. A figura mostra produtos do MHC de classe II aos quais se
ligam os linfócitos T-CD4+ (auxiliares). (ver Figura 8.2 ).
 A idéia de que o antígeno é reconhecido por sua "estranheza"é, portanto, controversa, na medida
em que um dos passos cruciais do processo de reconhecimento antigênico é a desmontagem do antígeno em
fragmentos (ou seja, a descaracterização de sua estranheza) e a posterior apresentação destes
fragmentos ao linfócito T, unidos a moléculas inteiramente familiares ao sistema imune: produtos do MHC.
Estes fragmentos, os peptídeos, em geral, possuem de 10 a 20 aminoácidos, mas alguns podem ser
menores, outros muito maiores. Algumas moléculas de proteína podem ser apresentadas sem qualquer
degradação, sem que se formem peptídeos.
Uma macromolécula antigênica pode dar origem a diversos fragmentos antigênicos diferentes e
muitos deles se originam de regiões da molécula que não estavam expostas em sua configuração original
(nativa) e, portanto, estavam fora do acesso dos anticorpos que ligaram a macromolécula à célula
processadora. Assim, o processamento não só descaracteriza a estranheza original como extrai do
material estranho uma estranheza que não estava presente.
 Além disto, ao englobar o complexo antígeno-anticorpo formado na membrana, a célula
processadora produz também peptídeos resultantes da digestão do anticorpo e de produtos do MHC. A este
nível, não há como diferenciar entre os peptídeos das duas origens nem entre eles e os peptídeos
resultantes do processo natural de renovação dos componentes moleculares da célula processadora.
 Os peptídeos se ligam às moléculas do MHC ainda no citoplasma da célula apresentadora e, ao
emergir na membrana, o produto do MHC já carrega o peptídeo encaixado. Todos os cristais de HLA-A2
(um produto de classe I do MHC humano) até hoje estudados possuíam um peptídeo encaixado. A estabilidade
molecular dos produtos do MHC parece depender da sua união com os petídeos. Nas moléculas de classe I, a
presença de moléculas de 2-microglobulina ( que representa as cadeias nas moléculas de classe II), é
essencial para que todo o conjunto possa ser expresso na membrana da célula e a união prévia com o
peptídeo é necessária para que a ligação com a 2-microglobulina ocorra. Tem sido também impossível unir
in vitro cadeias e de produtos de classe II e sugere-se que isto possa ser devido à ausência do encaixe
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prévio do peptídeo que ocorre nos dois primeiros domínios ( a 1 e a 2) da cadeia a . A união da cadeia b
seria o detalhe final tornando a molécula apta a ser transportada para a membrana plasmática.
 Análises da cinética da interação peptídeos-produtos de classe II mostram um ritmo de dissociação
bastante lento e evidências cristalográficas também indicam uma estabilidade muito grande desta
combinação uma vez estabelecida. Por outro lado, a associação dos peptídeos aos produtos de classe II é
também muito lenta, exigindo um contato prolongado dos reagentes, se possível, em concentrações
elevadas. Isto sugere que a formação do complexo ocorra dentro de uma vesícula, no citoplasma da célula
apresentadora e não na superfície da membrana, onde a eficácia do processo seria muito menor.
Atualmente, já há outras evidências de que este compartimento intracelular realmente existe.
8.3 A cadeia invariante e seu papel no processamento
 Um desenvolvimento recente e importante para a compreensão destes fenômenos foi a
caracterização do papel desempenhado por uma molécula, denominada cadeia invariante . Ao contrário
dos produtos de classe I e II, que apresentam um alto grau de polimorfismo genético, este produto não
varia nos diferentes tipos de MHC; daí seu nome. A cadeia invariante é codificada por um gene que não está
ligado ao MHC (cromossoma 18 em camundongos, cromossoma 5 em humanos). Ela se liga às cadeias
nascentes de produtos de classe II no retículo endoplásmico e inibe a ligação de peptídeos ali presentes a
estes produtos. O mesmo não acontece com produtos de classe I que tendem, então, a formar conjugados
com peptídeos presentes no meio intracelular (Figura 8.4 ). A cadeia invariante parece ser importante
também em favorecer o transporte dos produtos de classe II até o interior de vesículas endocíticas,
provindas da membrana celular e contendo, portanto, materiais presentes no meio extracelular ligados ou
não a receptores da membrana. No interior desta vesícula, o complexo formado entre a cadeia invariante e
o produto de classe-II se dissocia e este último se torna acessível a peptídeos ali presentes.
 A conseqüência deste mecanismo é que os produtos de classe I expressos na membrana celular de
todas as células tendem a estar conjugados a peptídeos que se originaram no meio intracelular, enquanto
que os produtos de classe II, expressos nas células apresentadoras, tendem a se ligar a peptídeos
presentes nas vesículas endocíticas e podem ter uma origem extracelular (Tabela 8.2 ).
 
Retículo endoplásmico
Golgi
Membrana
plasmáticaprodutos de
classe I com 2m
e peptídeos
produtos de
classe II com
a cadeia invariante
cadeia
invariante
vesícula endocítica
b
peptídeos
RNA
Figura 8.4 : A participação da cadeia invariante do MHC durante o processamento.
Ao contrário da molécula de classe I, a molécula de classe II entra na via endocítica
ainda ligada à cadeia invariante. É provavelmente no endossoma, devido ao pH e à
presença de enzimas, que a cadeia invariante se desliga do produto de classe II
permitindo a ligação de peptídeos.
Tabela 8.2
Consequências da união da cadeia invariante com produtos de classe II
 _________________________________________________________
 Produtos União com Local de formação Origem provável
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 do MHC cadeia invariante dos conjugados dos peptídeos
 _________________________________________________________
 classe I não retículo endoplásmico intracelular
 classe II sim vesículas endocíticas extracelular
 ___________________________________________________________
8.4 Peptídeos imunogênicos e não imunogênicos
 Neste processo de união de produtos do MHC com peptídeos, muitos complexos diferentes são
formados pela mesma célula apresentadora que, então, apresenta uma grande variedade de conjugados às
células em sua vizinhança. Alguns destes peptídeos conjugados são oriundos do antígeno, outros dos
anticorpos, outros ainda de moléculas não relacionadas. Para a célula apresentadora, o peptídeo não tem
remetente nem destinatário. A identidade do peptídeo é apenas sua seqüência de aminoácidos.
 Se assim é, o que faz com que certos peptídeos sejam mais "imunogênicos" que outros? O que
torna animais de certas raças isogênicas "bons" ou "maus" respondedores a um destes peptídeos?
 A explicação tradicional era a de que os animais "maus-respondedores" tinham uma falha, um
"buraco" em seu repertório de linfócitos Th, tornando-os incapazes de responderem "bem" a determinados
antígenos pela ausência dos linfócitos T correspondentes. Os conhecimentos atuais sobre a estrutura dos
produtos do MHC permitem uma outra interpretação: a diferença entre "bons" e "maus-respondedores"
pode ter origem na formação dos conjugados dos peptídeos com os produtos do MHC.
 Os produtos de classe I do MHC (por exemplo, a moléculas de HLA-A2) são constituídos de uma
cadeia a (45 kd) com 3 domínios ( a 1, a 2, a 3) de estrutura homóloga aos domínios das imunoglobulinas.
Esta cadeia a está associada a uma cadeia b (a molécula de b 2 -microglobulina) que, como mencionamos,
parece essencial para a expressão da molécula na membrana celular.
 Os produtos de classe II do MHC possuem também duas cadeias (a e b ) que, diferentemente dos
produtos de classe I, são de dimensões similares. Cada uma possui dois domínios: a 1, a 2, b 1, b 2. As
porções finais das cadeias a e b estão ancoradas à membrana por segmentos hidrofóbicos e as moléculas
penetram até o citoplasma da célula. A ancoragemde produtos de classe I na membrana é diferente e é
feita exclusivamente pelo domínio a 3. A cadeia b (a molécula de b 2-microglobulina), embora próxima à
membrana, não está diretamente associada à ela. Na cristalografia por raios-X a molécula de HLA-A2
revelou possuir uma reentrância no topo, semelhante a uma cesta ou bolso que se supõe seja o ponto de
encaixe do peptídeo. Esta cesta é formada pelos domínios a 1 e a 2. Oito segmentos destes dois domínios se
combinam para formar uma fita b -pregueada formando o fundo da cesta, enquanto que os lados da cesta são
constituídos por duas a -hélices, também dos domínios a 1 e a 2.
 Embora esta forma em cesta sugira ser aí o ponto de encaixe do peptídeo, a sugestão mais forte
deriva da natureza dos aminoácidos encontrados nesta região. A grande maioria dos resíduos variáveis
dos produtos do MHC, responsáveis pelo seu enorme polimorfismo genético (pela existência de numerosas
variedades alélicas destes produtos), estão na região da cesta. Alguns dos resíduos variáveis aparecem no
fundo da cesta (nas fitas b -pregueadas), outros em suas paredes (nas a -hélices), sugerindo que estes
resíduos fazem contato com o peptídeo. Há também resíduos variáveis nos "lados" exteriores das hélices
ou mesmo próximos a elas, fazendo pensar que estariam em posição de interagir com o receptor (TCR) do
linfócito T.
 E não é apenas lógico como também interessante constatar que é exatamente a região polimórfica
dos produtos do MHC o sítio de ligação dos peptídeos e, posteriormente, do receptor do linfócito T. Isto nos
fornece uma explicação alternativa para a existência dos "bons" e "maus"-respondedores a antígenos. Se
estas raças têm sítios de ligação (do peptídeo) diferentes (isto é, MHC diferentes), a afinidade de ligação
dos peptídeos variará de acordo com o MHC do indivíduo. Esta hipótese foi confirmada pelos trabalhos de
Buus e colaboradores com raças isogênicas de camundongos. Um painel de peptídeos foi testado em sua
afinidade de combinação com produtos de classe II do MHC extraídos de animais "bons" e "maus"-
respondedores. Houve uma correlação entre uma alta afinidade de combinação de um dado produto de classe
II (por ex., I-Ak) com um dado peptídeo da lisozima (peptídeo 46-61) e uma "boa-reatividade" à lisozima.
Esta seletividade dos produtos do MHC em ligar peptídeos não explica, isoladamente, a "alta" ou "baixa"
reatividade porque há peptídeos que se ligam muito bem e não induzem respostas altas. Segundo Buus e
colaboradores, haveria também uma influência do repertório de linfócitos T.
Um dos problemas mais intrigantes da Imunologia moderna foi entender de que forma produtos do
MHC (produtos dos genes Ir) influenciam a magnitude ou mesmo determinam a possibilidade de ocorrência
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de respostas imunes específicas. A dinâmica do "processamento" de antígenos, agora elucidada, explica o
fenômeno da "restrição pelo MHC" por dois mecanismos distintos. Primeiro, o MHC influencia não apenas a
interação do linfócito T com o peptídeo como também, previamente, os tipos de peptídeos que, no
citoplasma da célula apresentadora, podem se unir aos produtos do MHC; segundo, os peptídeos que não
fizerem esta união com um mínimo de afinidade não serão sequer trazidos à membrana e não serão
"apresentados" ao linfócito T.
 Por esta perspectiva, existe uma etapa de "processamento" antigênico que se passa no citoplasma
da célula apresentadora, na qual o antígeno é digerido em fragmentos, e estes , então, submetidos a uma
seleção interna por sua capacidade de união aos produtos do MHC. Uma espécie de tradução do externo no
estranho interior, no sentido de que o antígeno é primeiro desmontado, destituído de sua estranheza
original e transformado numa linguagem interna de peptídeos (o estranho interior). Em seguida, ele é
selecionado segundo critérios de relevância próprios ao organismo (capacidade de união ao MHC) e,
finalmente, "apresentado" ao sistema imune. Esta "apresentação" é feita em união com moléculas
familiares ao sistema (produtos do MHC), porém, modificando-as. Estas moléculas, sim, são tornadas
“estranhas”. O sistema imune percorre um trajeto do externo sem sentido (o antígeno) para o estranho
interior (o complexo peptídeo-produto do MHC), repleto de significado.