Mecanismos efetores da imunidade celular

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Mecanismos efetores da imunidade celular
A imunidade mediada por células (CMI, cell-mediated immunity) é função efetora dos linfócitos T, e serve como mecanismo de defesa contra micro-organismos que sobrevivem dentro de fagócitos ou células não-fagocíticas.
A CMI é iniciada pelo reconhecimento do antígeno por linfócitos T através do MHC.
A CMI também é importante na rejeição de enxertos, na imunidade antitumoral e na autoimunidade. 
Tipos de reações imunológicas mediadas por células
A resposta imune mediada por células consiste no desenvolvimento dos linfócitos T naives em linfócitos T efetores nos órgãos linfoides periféricos, migração destes linfócitos T efetores (com outros leucócitos) para os locais de infecção, e ativação dos leucócitos (por citocinas) ou morte direta da célula infectada.
Diferentes tipos de micro-organismos desencadeiam respostas por linfócitos T diferentes.
1 – A resposta imunológica adquirida contra micro-organismos que residem dentro dos fagossomas dos fagócitos é mediada por linfócitos T CD4+ helpers 1 efetores (Linfócito Th1). Estes reconhecem os antígenos microbianos e ativam os fagócitos a destruir o micro-organismo ingerido. Isto ocorre por que, apesar da função inata dos fagócitos, micro-organismos desenvolveram métodos para escapar da eliminação por fagocitose, sobrevivendo e até se replicando dentro dos fagossomas dos fagócitos – portanto, o mecanismo inato, sozinho, é incapaz de eliminar estes micro-organismos. Os linfócitos Th1 acentuam as ações microbicidas dos fagócitos, que se tornam capazes de eliminar os micro-organismos. A verdadeira função efetora é mediada pelo fagócito, embora o reconhecimento do antígeno seja feito pelo linfócito Th1. Trata-se de uma interação entre as imunidades natural e adquirida – por meio de citocinas, os linfócitos Th1 estimulam a função das células da imunidade natural, os fagócitos, tornando estes “células da imunidade adquirida”.
2 – A resposta imunológica adquirida contra micro-organismos que infectam e se replicam no citoplasma de qualquer célula é mediada pelos linfócitos T CD8+ citotóxicos (CTLs, cytotoxic lymphocytes), que eliminam a célula infectada. Assim, se a célula infectada não tem capacidade de eliminar o agente infeccioso, a infecção pode ser erradicada por eliminação destas células. Este mecanismos também é valido para micro-organismos fagocitados, mas que escaparam para o citosol do fagócito (onde não podem ser digeridos pelo fagócito). Os linfócitos T citotóxicos são os principais agentes de defesa contra vírus. A ativação dos macrófagos e a inflamação dependentes de linfócitos T citotóxicos é causa de hipersensibilidade do tipo tardia – hipersensibilidade se refere à lesão tecidual causada por resposta imune.
3 – A resposta imunológica adquirida a parasitas helmínticos é mediada por linfócitos T CD4+ helpers 2 (Linfócitos Th2). Estes estimulam a produção de IgE e ativam eosinófilos (proteína básica principal) e mastócitos (inflamação) que destroem os helmintos.
Linfócitos T CD4+ efetores (Helpers)
Os linfócitos T CD4+ podem se diferenciar em subconjuntos de células efetoras que produzem conjunto diferente de citocinas e, portanto, desempenham funções efetoras distintas.
1 – Propriedades dos subconjuntos Th1 e Th2
Os subconjuntos mais bem definidos dos linfócitos T CD4+ efetores (helpers) são o Th1 e o Th2. Entretanto, sabe-se que linfócitos T individuais podem expressar várias misturas de citocinas, e podem haver muitos subconjuntos com padrões diferentes de produção de citocinas. Entretanto, as reações imunológicas crônicas são frequentemente dominadas pelo subconjunto Th1 ou pelo subconjunto Th2, e as proporções destes subconjuntos determinarão as funções protetoras e as consequências patológicas da infecção.
As populações Th1 e Th2 são mais bem diferenciadas pelas citocinas que elas produzem. Estas citocinas não apenas determinam as funções efetoras dos subconjuntos, mas participam do desenvolvimento e expansão clonal dos respectivos subconjuntos. Por exemplo: 
- o IFN-γ, secretado pelos linfócitos Th1, promove diferenciação adicional de Th1 e inibe a proliferação de Th2.
- A IL-4, secretada pelos linfócitos Th2, promove a diferenciação adicinal de Th2.
- A IL-10, secretada pelos linfócitos Th2, promove a inibição da ativação de Th1.
Dessa forma, cada subconjunto libera citocinas que amplificam a si mesmo e inibe o outro. Por isso, uma vez que uma reação imune se direciona a certa via, a tendência é amplificação daquela via, o que é mais evidente em infecções crônicas.
Os subconjuntos também podem ser diferenciados pelas moléculas de superfície (ex: de adesão, receptores).
2 – Desenvolvimento dos subconjuntos Th1 e Th2
 Ambos os subconjuntos se desenvolvem do mesmo precursor: o linfócito T CD4+ naive. O padrão de diferenciação é determinado por estímulos presentes ao longo do inicio da resposta imune. Dentre os estímulos, destacam-se as citocinas, sendo IFN-γ e IL-12 os principais indutores de Th1; e IL-4 indutora de Th2.
Th1: a diferenciação de Th1 ocorre em resposta a micro-organismos que infectam ou ativam macrófagos e àqueles que ativam células NK. Isto ocorre por que estas infecções desencadeiam, pela imunidade natural, padrões de secreção de citocinas que direcionam a diferenciação a Th1. São exemplos:
- Liberação de IL-12 (principal), IL-18 e IFN tipo 1
- A ativação de receptores semelhantes a Toll os ativa para secretar citocinas.
- Micro-organismos podem estimular células NK a produzir IFN-γ, que ativa macrófagos a secretar citocinas (ex: IL-12). Além disso, este IFN-γ pode ser produzido pelos macrófagos e células dendriticas ativados e é, por si só, forte indutor de Th1.
- A ativação do CD40 acentua a produção de citocinas pelos macrófagos e APCs.
Th2: Helmintos e alérgenos causam estimulação crônica dos linfócitos T CD4+ e, normalmente, não desencadeiam as respostas imunes naturais fortes necessárias para a diferenciação em Th1. Ou seja, linfócitos Th2 se desenvolvem em respostas a micróbios que causam estimulação persistente ou repetida dos linfócitos T CD4+, com pouca inflamação e ativação de fagócitos. A diferenciação para o subconjunto Th2 é dependente de IL-4. Uma questão importante é: Sabe-se que a maior fonte de IL-4 são os próprios linfócitos Th2 ativados. Então, como é possível a primeira diferenciação em Th2? Isto ocorre por que linfócitos T CD4+ ativados liberam certa quantidade de IL-4, e, se o antígeno for persistente, a concentração de IL-4 aumenta progressivamente. Se o antígeno não desencadeia inflamação (logo, não há produção de IL-12, que levaria a Th1), o resultado será diferenciação em Th2. Sabe-se também que algumas outras células (ex: mastócitos) são capazes de liberar IL-4.
Respostas imunes mediadas por Linfócitos T helper 1
Para desencadear a fase efetora da imunidade celular, o linfócito T CD4+ deve entrar em contato com APCs que estão apresentando o antígeno que iniciou a resposta. Há, então, expansão clonal e diferenciação dos linfócitos Th1 específicos ao antígeno nos órgãos linfoides secundários. Após isso, eles migram, através do sangue, para atingir o local da infecção. Lá, são capazes de reconhecer antígenos apresentados pelo MHC II e ativar macrófagos.
1 – Migração de Th1 e outros leucócitos para o local de antígenos
A migração de linfócitos Th1 para os locais de infecção depende, inicialmente, da resposta imune inata. Isto resulta na produção de TNF e IL-1 pelos macrófagos – estes induzem a expressão de selectinas endoteliais e ligante a integrinas, que guiam os linfócitos Th1. Além disso, macrófagos e endotélios secretam quimiocinas que atraem os linfócitos Th1. As Th2 não possuem receptores para quimiocinas. Após atingirem o local da infecção e serem ativados por antígenos, os linfócitos Th1 são capazes de produzir citocinas e quimiocinas que estimulam ainda mais a migração leucocitária. Trata-se de uma inflamação tardia chamada Inflamação Imune. As células que não são ativadas por antígenos, no local da infecção, expressamreceptores menos afins pelas quimiocinas e moléculas de adesão e tendem a retornar à circulação sanguínea. 
2 – Ativação de macrófagos e outros leucócitos mediada pelos linfócitos Th1
Os monócitos migram do sangue para os tecidos, onde são expostos aos sinais dos linfócitos Th1, que estão respondendo aos antígenos do tecido. Esta interação resulta na transformação de monócitos em macrófagos ativados, capazes de eliminar micro-organismos. 
Estas interações se baseiam na expressão de IFN-γ e CD40L.
A necessidade da interação por CD40 assegura que os macrófagos que estão apresentando antígenos aos linfócitos Th1 também são os macrófagos que mais eficientemente estão ativados pelos linfócitos Th1. O macrófago ativado é, então, capaz de fagocitar, liberar citocinas (ex: TNF, IL-1, quimiocinas, etc.) estimuladoras da inflamação e remover tecidos mortos, facilitando o reparo. Também há aumento da capacidade de ativação de linfócitos T por causa do aumento da síntese de proteínas envolvidas no processamento antigênico, aumento da expressão de MHC II e coestimuladores, além da produção de citocinas (ex: IL-12 para Th1) Os macrófagos são capazes de responder sozinhos aos micro-organismos, mas sua capacidade é muito aumentada pela ativação pelos Linfócitos Th1. 
Respostas imunes mediadas por Th2
Os helmintos são muito grandes para serem fagocitados e, normalmente, são resistentes às ações microbicidas dos macrófagos.
Os linfócitos Th2 produzem IL-4, IL-5 e IL-13. A IL-4 e a IL-13 estimulam a produção de anticorpos IgE específicos para helmintos, os opsonizando. Contudo, a IgE não é capaz de ativar eosinófilos pelo receptor Fc. Também não são eficientes para promover fagocitose ou ativar o complemento. Estas IgEs, por outro lado, são capazes de ativar mastócitos, que desgranulam, liberando substâncias vasoativas, citocinas (ex: TNF), e mediadores lipídicos, que induzem a inflamação. Também, são capazes de neutralizar micróbios e toxinas. A IL-5 pode ativar diretamente eosinófilos adjacentes ao helminto. Estes eosinófilos ativados liberam seu conteúdo: proteína básica principal e proteína catiônica principal, que são capazes de destruir os tegumentos resistentes dos helmintos. 
IL-4 e IL-13 são capazes de ativar macrófagos a expressarem proteínas que promovem a síntese de colágeno e fibros num processo chamado ativação alternativa de macrófagos, para destingui-la da ativação clássica por IFN-γ, que está voltada para a função microbicida. Macrofagos ativados alternativamente contribuem na formação de granuloma e remodelação tecidual.
As citocinas produzidas por Th2 estão envolvidas na tentativa de bloquear a entrada e promover a expulsão de micróbios em tecidos mucosos. IL-13 estimula a produção de muco, e IL-4 estimula a peristalse – desta forma, os linfócitos Th2 estão envolvidos na imunidade de barreira.
Também há liberação de IL-10 (citocina supressora de macrófagos)
IL-4 também causa mudança de isótipo nos linfocitos B para anticorpos que melhor interagem com mastócitos (ex: IgE).
Papel dos linfócitos Th17
Secretam IL-17
Não secretam IFN-γ nem IL-4, na verdade, sua diferenciação inibida por estes.
Indutor de inflamação rica em neutrófilos.
Citotoxicidade mediada por linfócitos T citotóxicos
A morte celular por CTLs é específica para o antígeno e depende de contato. As CTLs só destroem células-alvo que expressam o mesmo antígeno associado ao MHC I que deflagrou a expansão clonal e diferenciação dos linfócitos T CD8+ dos quais derivam. Dessa forma os CTLs não atacam células não-infectadas. A especificidade ocorre, também, devido à “sinapse” que ocorre entre CTL e célula alvo, de forma que o conteúdo citolítico dos CTLs é liberado “apenas” na célula alvo.
O processo de destruição do alvo mediado por CTL inclui:
1º - Reconhecimento antigênico
2º - Ativação do CTL
3º - Liberação do conteúdo citotóxico
4º - Libertação do CTL
1 – Reconhecimento do antígeno e Ativação do CTL
O CTL se liga e reage à célula-alvo por meio do seu TCR, coestimulador CD8+ e moléculas de adesão. Para serem reconhecidas pelos CTLs, as células-alvo devem expressar MHC I complexadas a um peptídeo e moléculas de adesão. Após a conjugação, os ligantes e os receptores das duas células se agrupam em suas respectivas membranas, formando uma “sinapse imunológica”. As citocinas e outros sinais provenientes das células dendríticas que são necessários para a diferenciação de linfócito T CD8+ naive em CTL, não são necessários para a ativação da função efetora das CTLs. Portanto, uma vez diferenciadas de naive, CTLs funcionais podem eliminar qualquer célula que apresentar um antígeno por MHC I.
Além do TCR, CTLs possuem receptores semelhantes aos das células CK: o receptor imunoglobulina killer (KIR). Este reconhece MHC I das células alvo mas não são específicos, e transduzem sinais inibitórios que servem para evitar que a CTL destrua células normais.
2 – Destruição da célula-alvo por CTL
Dentro de alguns minutos depois que um TCR de CTL reconhece seu antígeno apresentado pelo MHC I da célula-alvo, esta sofre alterações que induzem sua morte por apoptose. Isto ocorre mesmo após o CTL se desprender do alvo.
O mecanismo principal da citotoxidade dos CTL é exocitose de proteínas citotóxicas armazenadas nos seus grânulos na sinapse, que ativam apoptose da célula-alvo.
As moléculas que induzem apoptose são as granzimas e as perforinas. A perforina é capaz de se polimerizar e formar poros na membrana da célula-alvo por onde as granzimas penetram. Uma vez no citoplasma, as granzimas clivam vários substratos e dão inicio à via das caspases, normalmente. Portanto, granzimas ativam a via intrínseca da apoptose.
Há outro mecanismo de indução de apoptose por CTLs. Estas células ativadas expressam o ligante Faz (FasL) na membrana, que é capaz de se ligar ao receptor de morte Faz expresso em muitas células. Portanto, CTls são capazes, também, de ativar a via extrínseca da apoptose.
Células CD4+ também (mas em menos intensidade) podem causar apoptose das células-alvo, mas principalmente pelo FasL.
A morte por CTLs é importante por que erradica os reservatórios da infecção. Também, a via das caspases clivam muitos substratos e ativam enzimas que clivam DNA, que não distinguem proteínas bacterianas ou virais das proteínas do organismo, e, portanto, eliminam DNA potencialmente infeccioso.
Há uma outra proteína que pode ser liberada por CTLs, mas também por células NK: a granulisina, que pode alterar a permeabilidade da membrana da célula-alvo e de células microbianas.
3 – Libertação do CTL da célula-alvo
Após a liberação do conteúdo citotóxico, o CTL é liberado da célula-alvo. Isto ocorre pela diminuição da afinidade das moléculas acessórias por seus ligantes. Isto, normalmente, ocorre antes da célula-alvo morrer. 
Linfócitos T de memória
Respostas imunes mediadas por linfócitos T a um antígeno, normalmente, resultam na geração de linfócitos T de memória específicos para esse antígeno, que podem resistir durante anos, e até pela vida toda. Estas células de memória são responsáveis por respostas mais rápidas e amplificadas quando o mesmo antígeno invade o organismo. 
As células de memória CD4+ e CD8+ podem ser subdivididas em dois conjuntos com base nas suas propriedades de circulação e funções efetoras.
As células T de memória centrais se abrigam nos linfonodos. Elas tem capacidade efetora limitada quando encontram antígenos, mas tem alta capacidade proliferativa e geram muitas células efetoras.
As células T de memória efetoras se abrigam em tecidos periféricos, preferencialmente em mucosas. Com o estimulo antigênico, apesar de sofrerem pouca proliferação, produzem muitas citocinas efetoras (ex: IFN-γ). Este é responsável pela resposta secundária rápida, mas a erradicação veloz da segunda infecção pode depender da grande quantidade de células efetoras geradas a partir das células T de memória centrais.
A manutenção de linfócitos T de memória é dependente de citocinas que invariavelmente são presentesnos tecidos que suportam a atividade proliferativa de baixa intensidade. A principal é a IL-7, mas IL-5 fornece ajuda. Esta proliferação homeostática não necessita antígeno nem MHC.