Apresentação Antigênica e o MHC

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Apresentação Antigênica e o MHC
Complexo molecular de histocompatibilidade principal – o MHC é um complexo gênico presente no braço curto do sexto par cromossômico de vertebrados. São genes altamente polimórficos e codificam glicoproteínas de superfície que permitem células do sistema imune reconhecer a si própria ou reconhecer moléculas não-próprias.
Este polimorfismo é resultado de um grande numero de alelos possíveis para cada lócus gênico. Esta variação é importante pois, como veremos, propicia a não extinção da espécie.
No humano, o MHC é representado por mais de um lócus gênico, e todos os loci de MHC são expressos co-dominantemente, ou seja, ambos os genes herdados (da mãe e do pai) são sempre expressos em cada célula do indivíduo.
O MHC trata-se de um haplótipo, pois os alelos adjacentes num mesmo cromossomo são transmitidos juntos, íntegros e sem recombinação para o sucessor.
Os produtos destes genes são glicoproteínas de superfície chamadas moléculas MHC ou antígenos MHC – no humano, também são chamados HLA (human leukocyte antigen).
A função imunológica principal do MHC é a de apresentar antígenos peptídicos derivados de patógenos nas superfícies de células apresentadoras de antígenos, possibilitando o reconhecimento do antígeno pelo Linfócito T. Isto por que linfócitos T são incapazes de reconhecer antígenos livres, mas reconhecem antígenos ligados não-covalentemente ao MHC.
O MHC pode ser dividido em duas classes, I e II – o MHC de classe I é presente em todas as células nucleadas; o MHC de classe II é presente nos linfócitos B, linfócitos T ativados, APCs e células epiteliais durante a inflamação.
O MHC de classe I, embora seja expresso em todos os tecidos, seu grau de expressão varia.
A apresentação antigênica ocorre em duas instâncias: APCs podem apresentar antígenos aos linfócitos T nos órgãos linfoides secundários para iniciar a resposta imunológica; Outras APCs apresentam os antígenos aos linfócitos T no local da infecção para desencadear funções efetoras dos linfócitos T.
Diferentemente dos linfócitos B, que podem reconhecer uma grande variedade de antígenos (lipídicos, proteicos, polissacarídicos, etc.), linfócitos T só são capazes de reconhecer peptídeos ligados ao MHC próprio.
Estrutura do MHC
1 – Classe I
Subunidades α codificadas por genes MHC
Subunidades β codificadas por um gene conservado não pertencente ao MHC
Uma cadeia pesada formada por três subunidades (α1, α2 e α3), glicosilada, que se insere na membrana e ligada não-covalentemente a β2-Microglobulina (esta também pode ser encontrada livre no soro). 
As porções α1 e α2 formam a fenda que receberá o peptídeo, e também é o local onde está a variabilidade da molécula. A região α3 é a porção que se liga à β2-Microglobulina.
Há uma porção transmembrana, hidrofóbica e uma porção citoplasmática, hidrofílica.
São expressas em células nucleadas e apresentam peptídeos citosólicos aos linfócitos T citotóxicos (CD8+). A interação da molécula CD8 com o MHC I ocorre na região β2-Microglobulina, e é crucial na ativação do linfócito T CD8+.
2 – Classe II
Subunidades α e β codificadas por genes MHC.
Composta por duas cadeias, uma α e outra β, ligadas não-covalentemente e ancoradas na membrana celular.
As estruturas das duas cadeias são semelhantes: há uma porção extracelular (α1α2 ou β1β2); uma porção transmembrana; e uma porção citoplasmática.
A região α1β1 forma a fenda que recebe o peptídeo, que é maior que a fenda do MHC de classe I, podendo, portanto, abrigar peptídeos maiores.
São expressas em linfócitos B e APCs para apresentar peptídeos endocitados aos linfócitos T helper (CD4+). A interação da molécula CD4 com o MHC ocorre na região β2, e é crucial na ativação do linfócito T CD4+. Também são expressas em linfócitos T ativados e células epiteliais durante a inflamação. 
Células apresentadoras de antígenos
Todas as funções dos linfócitos T dependem da sua interação com outras células. O reconhecimento antigênico não é diferente. As respostas dos linfócitos T específicos para antígenos aos antígenos proteicos exigem a participação de APCs que capturem estes antígenos e os exibam aos linfócitos T. Elas conseguem isto ao processar o antígeno em peptídeo e coestimular o linfócito T, levando à ativação de linfócitos T naives. A função apresentadora das APCs é intensificada por produtos microbianos, normalmente reconhecido por receptores semelhantes a toll, expressando mais MHC, coestimuladores e citocinas. O mesmo ocorre quando há ligação do CD40.
Diferentes tipos celulares agem como APCs. As células dendriticas são as únicas capazes de ativar Linfócitos CD4+ e CD8+ naives. Macrófagos apresentam antígenos aos linfócitos Th1 ou CTL na fase efetora da imunidade celular. Linfócitos B apresentam antígenos aos linfócitos Th2 na fase efetora da imunidade humoral. 
1 – Células dendríticas
Presentes nos órgãos linfoides, epitélio, mucosas e interstício da maioria dos órgãos. Sua linhagem está relacionada à dos fagócitos mononucleares. As células dendríticas estão, normalmente, em repouso (imaturas). São capazes de capturar antígenos proteicos pelos seus receptores a PAMPs, e processa-los ao mesmo tempo que os transportam para os linfonodos, tornando-se ativados (maduros). Após o amadurecimento, expressam MHC e coestimuladores, tornando-se eficiente para ativar linfócitos T naives. Também, expressam CCR7, que os guia até as zonas de linfócitos T nos linfonodos (linfócitos T naives também expressam CCR7 e, por isso, situam-se nas zonas de linfócitos T dos linfonodos).
OBS: antígenos também podem ser transportados pela linfa de forma solúvel, e, lá, são reconhecidos por células dendriticas, macrófagos ou linfócitos B, que, então, apresentarão antígenos aos linfócitos T.
Além dessa “via clássica” de apresentação, normalmente usada pra linfócitos CD4+, células dendriticas são capazes de fazer apresentação cruzada para os linfócitos CD8+ - ou seja, capturam antígenos de células do organismo infectadas, os processam, e apresentam pelo MHC I.
As células dendriticas foliculares apresentam antígenos aos linfócitos B previamente ativados nos centros germinativos. 
2 – Macrófagos
Na resposta imune mediada por células, macrófagos apresentam antígenos fagocitados aos linfócitos T efetores (normalmente, Th1). Ao ativarem Th1, tornam-se mais eficazes na destruição do micro-organismo fagocitado. Normalmente, sua expressão basal de coestimuladores e MHC II é baixa, mas induzida por IFN-γ (produzida por Th1).
3 – Linfócitos B
Linfócitos B são capazes de interiorizar antígenos proteicos solúveis e apresenta-los para linfócitos Th2. Isto acontece por que Th2 ativado é essencial para ativação do linfócito B e secreção de anticorpos.
4 – Células nucleadas
Todas as células nucleadas podem apresentar peptídeos associados ao MHC I, derivados de antígenos citosolicos, aos linfócitos CTL. Isto ocorre já que toda célula nucleada expressa MHC I e pode ser infectada por vírus ou bactérias, mutações, etc. Esta expressão ‘universal’ de MHC I garante que CTLs possam eliminar qualquer célula infectada. Alguns micro-organismos fagocitados são capazes de escapar das vesículas fagocitadas, residindo no citosol, e, portanto, não são processados pela via do MHC II, mas sim, do MHC I.
Isto também é importante no Timo, onde as células epiteliais apresentam também MHC II, sendo importantes na maturação dos linfócitos T no timo.
Processamento antigênico
Antígenos peptídicos que são apresentados pelo MHC são gerados dentro das células do corpo pela degradação de antígenos proteicos maiores.
1 – Via citosólica (para MHC I Linfócito T CD8+ citotóxico)
Os peptídeos da via citosólica são derivados de proteínas citoplasmáticas sintetizadas endogenamente em células nucleadas. Alguns destes podem ser produtos de vírus ou micro-organismos intracelulares que infectaram as células.
Estes produtos são degradados por proteólise através do proteossoma, que degrada proteínas lesadas ou mal dobradas marcadas pela ubiquitina.Os peptídeos citosólicos devem alcançar o MHC de classe I, que está no RE, com ajuda de transportador associado a processamento de antígenos (TAP), presente na membrana do RE.
Na luz do RE, TAP está ligada não-covalentemente ao MHC I pela tapasina, o que facilita a agregação do MHC I ao peptídeo. TAP transporta o peptídeo ativamente do citosol para o RE, em direção ao MHC I.
As cadeias α (1,2 e 3) e a β2-Microglobulina são sintetizadas no RE, onde são propriamente dobrados pelas chaperones. O MHC I “vazio” (sem peptídeo) permanece ligado através da tapasina ao TAP. Quando o peptídeo atinge o RE através de TAP, ele é “aparado” por uma aminopeptidase (ERAP) para um tamanho compatível com a fenda do MHC I.
O complexo MHC I-peptídeo se desprende da tapasina e pode ser liberado do RE e transportado por exocitose para a superfície celular. Sem a ligação do peptídeo ao MHC I, este é altamente instável e tende a ser degradado no RE.
OBS: este processo não ocorre apenas em células infectadas, ocorrendo também com peptídeos próprios, que não desencadeiam resposta imune, por que os linfócitos T auto-reativos são eliminados.
2 – Via endolítica (para MHC II Linfócito T CD4+ helper)
A maioria dos peptídeos associados ao MHC II deriva de antígenos proteicos extracelulares (às vezes deriva de peptídeos de membrana, que são processados da mesma forma que antígenos extracelulares) que são capturados por APCs especializadas (ex: células dendríticas e macrófagos, que reconhecem PAMPs). Estes antígenos são abrigados nas vesículas chamadas endossomas, de pH ácido contendo enzimas proteolíticas.
As proteínas interiorizadas são degradadas enzimaticamente até gerar peptídeos que podem se ligar às fendas de ligação dos MHC II. Estes peptídeos tem um tamanho grande, e devem ser quebrados para o peptídeo possa ser reconhecido.
As cadeias α e β do MHC II são sintetizadas e associadas no RE. São, inicialmente, instáveis, cujas dobras são coordenadas por chaperones. No RE, são preenchidos por Ii (cadeia invariável – igual em todos os indivíduos), uma proteína que bloqueia a fenda de ligação a peptídeos – desta forma, os peptídeos presentes no RE são destinados ao MHC I.
Ii pode direcionar MHC II recém formados para as vesículas endossômicas onde as proteínas foram degradadas.
Nos endossomas, a Ii é removida por enzimas proteolíticas, deixando uma “sobra” na fenda, o CLIP (peptídeo de cadeia invariante associada à classe II). O CLIP deve ser removido para que haja ligação do peptídeo ao MHC II. Portanto, uma molécula chamada HLA-DM, age trocando CLIP por peptídeos do endossoma.
O complexo MHC II-peptídeo torna-se estável e pode ser encaminhado à superfície celular.
OBS: este processo não ocorre apenas em células infectadas, ocorrendo também com peptídeos próprios, que não desencadeiam resposta imune, por que os linfócitos T auto-reativos são eliminados.
OBS2: As alças CDR3 das cadeias α e β do receptor de linfócito T interagem com uma cadeia lateral de um dos aminoácidos do meio do peptídeo apresentado. As alças CDR1 e CDR2 formam a periferia do sítio de ligação e contactam as α-hélices da molécula de MHC.
Ativação de Linfócitos T
A ativação de linfócitos T, sejam eles citotóxicos ou auxiliares, depende das moléculas de MHC por interações ocorrendo nas superfícies celulares do linfócito T e da APC.
Linfócitos T CD8+ (citotóxico) reconhecem moléculas MHC I expressas em APCs, indicando patógenos intracelulares.
Linfócitos T CD4+ (helper) reconhecem antígenos ligados a moléculas MHC II expressas em APCs, indicando patógenos extracelulares.
Os receptores de linfócito T (TCR) existem apenas ligados à membrana, não sendo secretados (como ocorre nos linfócitos B). Consiste de duas cadeias polipeptídicas: TCRα e TCRβ. Eles foram um sítio de ligação ao antígeno, específicos para um epítopo. Na superfície, o complexo CD3 e a cadeia ς formam um complexo estável com o TCR. São este complexo CD e cadeia ς que transduzem o sinal para o interior da célula após o reconhecimento do antígeno pelo TCR, pois este possui cauda citoplasmática muito curta e não possui função sinalizadora.
O TCR reconhece peptídeos estranhos ligados a moléculas MHC na superfície de uma APC. O complexo CD3 transduz o sinal do evento da ligação extracelular em sinais ativadores intracelulares, provavelmente pela ativação de tirosinoquinases que irão fosforilar várias proteínas intracelulares.
A interação entre TCR e MHC não é suficiente para que haja ativação com expansão clonal e diferenciação, é necessária a interação por co-estimuladores (ex: CD4 (helpers) com MHC; CD8 (Citotóxicos) com MHC; B7 da APC com receptor CD28; etc). Essas moléculas co-estimuladoras, assim como o CD3, são acoplados a uma via de sinalização intracelular.