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Imunologia Básica I Medicina Profª Marisa Lucia Romani Paraboni Antígenos e Anticorpos Relembrando… Antígenos e Anticorpos Antígeno (Ag) - Substância estranha que induz uma resposta imune. Anticorpo (Ac) - Proteína do soro que reage especificamente a uma substância estranha (antígeno); são também chamados de imunoglobulinas. Antígenos Conceito Um organismo, uma molécula ou parte de uma molécula que é reconhecida pelo sistema imune. Em condições normais, o organismo ao reconhecer uma substância estranha ao sistema imunológico promove resposta imune. Podem ser simples ou complexos, proteínas, carboidratos ou sintéticos na origem. Indivíduos sem resposta imune morrem precocemente por infecções. Resposta imune natural (inata) Resposta imune específica (adquirida): humoral ou celular Memória Imunológica Cooperação inata e específica Sinalização por citocinas Antígenos e Anticorpos Le Christ jaune (The Yellow Christ) – Paul Gauguin 1889 Albright-Knox Art Gallery, Buffalo, NY Antígenos e Imunogenicidade Imunógeno – Qualquer substância que possa desencadear uma resposta imune é considerada imunogênica e chamada de imunógeno; Antígeno – É definido como qualquer substância que possa se ligar a um determinado anticorpo; Portanto, todos os antígenos têm o potencial de induzir anticorpos específicos, mas alguns precisam estar ligados a um imunógeno para poder fazer isso; Antígenos e Imunogenicidade Imunogenicidade: Capacidade que uma substância tem de induzir e reagir com os produtos de uma resposta imunológica ou seja, ser reconhecido por uma ou duas linhagens linfocitarias, T ou B, evento central da resposta imune imunógeno. Antigenicidade: Capacidade que uma substância tem de se ligar a um dos componentes do sistema imune – antígeno. Antígenos e Imunogenicidade “Todo imunógeno é um antígeno, nem todo antígeno é imunógeno.” Moléculas pequenas, geralmente não imunogênicas e de origem não biológica, que se comportam como epítopos sintéticos. Haptenos são antígenos e podem se ligar a receptores imunes, mas não podem induzir resposta imune específica, não são imunógenos. Quando ligado a um carreador, podem gerar respostas imunes. Alguns medicamentos, como a penicilina, podem se combinar a proteínas do corpo para formar complexos imunogênicos. Estas respostas imunológicas estimuladas pelo hapteno são responsáveis por algumas reações alérgicas a medicamentos e outras substâncias do ambiente. Haptenos Haptenos: Antigênicos, mas não imunogênicos Antígenos e Imunogenicidade Superantígenos IL-2, TNF-α, IFN-γ Exotoxinas Staphylococcus aureus Streptococcus pyogenes - Classe de antígenos capaz de causar ativação inespecífica de um grande número de células T que se multiplicam e liberam grandes quantidades de citocinas. Classificação dos Antígenos Origem Exógenos: Apresentados ao hospedeiro vindos do exterior (pólens, medicamentos..) As mutações virais constituem-se em tentativas evolucionais dos microrganismos a criarem novos antígenos, não sendo reconhecidos pela memória imune e continuarem a estabelecer infecções. Processamento de antígenos exógenos Existem nos líquidos corporais fora das células Exemplo: bactérias e toxinas bacterianas, helmintos, pólen e poeira inalados e vírus que ainda não infectaram uma célula do corpo. As células apresentadoras de antígeno (CAA) processam e apresentam os antígenos exógenos, são células dendríticas, os macrófagos e os linfócitos B. Localizadas onde antígenos são suscetíveis de penetrar as defesas inatas e entrar no corpo, na epiderme e derme da pele (os macrófagos intraepidérmicos são um tipo de célula dendrítica); as túnicas mucosas que revestem os sistemas respiratório, digestório, urinário e genital; e os linfonodos. Após o processamento e apresentação de um antígeno, as CAA migram dos tecidos para os linfonodos por meio dos vasos linfáticos. Endógenos: Encontrados dentro do indivíduo Heterólogos: Espécies diferentes São antígenos semelhantes, presentes em muitas espécies, responsáveis por reações cruzadas. Ex.: antígeno de Forssmann, presentes em vários tecidos não humanos, cujos anticorpos específicos aparecem também em certas doenças, como a mononucleose, sendo chamados de anticorpos heterófilos. Classificação dos Antígenos Homólogos: Mesma espécie o Antígenos controlados geneticamente e que distinguem os indivíduos uns dos outros. o Encontram-se nos leucócitos, nas hemácias e nas plaquetas, incluindo-se aí os antígenos de histocompatibilidade (HLA), responsável pela rejeição a transplantes. o Os antígenos homólogos são, em última análise. Substâncias que induzem a resposta imune em indivíduos da mesma espécie. Classificação dos Antígenos Autólogos: Mesmo indivíduo autoimunidade Mudanças nos constituintes do próprio organismo, situações infecciosas ou condições genéticas podem tornar estruturas orgânicas do próprio indivíduo imunogênicas, levando ao aparecimento da autoimunidade. Classificação dos Antígenos Epítopos Os receptores dos antígenos reconhecem regiões discretas das moléculas determinantes antigênicos ou epítopos, a menor parte do antígeno que é vista pelos receptores das células B e T. Determinante antigênico ou epítopo Determinante antigênico: É a menor porção da molécula de antígeno responsável pela propriedade de estimular linfócitos. È a região que vai ser reconhecida e a qual o anticorpo se ligará. É também chamada EPiTOPO. Células complexas como bactérias ou protozoários possuem inúmeros epítopos. Logo, a resposta imune a um complexo imunogênico representa a resposta imune coletiva a esses determinantes. Características que influenciam a imunogenicidade Natureza exógena Tamanho molecular Complexidade química-estrutural Determinantes antigênicos Dosagem, via e momento de administração Adjuvantes Natureza exógena Em geral moléculas “próprias” não são imunogênicas, somos tolerantes; Reconhecimento de moléculas “não próprias”: imunogênicas. Características que influenciam a imunogenicidade • Tamanho molecular Geralmente é necessário alto P.M. para a substância ser capaz de induzir resposta imune. Embora a molécula seja grande, apenas algumas porções serão ativamente envolvidas na reação com o anticorpo. Tamanho da molécula < 1.000 Da: Não imunogênicas 1.000 e 6.000 Da pode ser imunogênica > 6.000 Da são imunogênicas mais facilmente fagocitada Características que influenciam a imunogenicidade Características que influenciam a imunogenicidade Complexidade química-estrutural Homopolímeros de aminoácidos, menos imunogênicos (ex.: glicogênio) que heteropolímeros contendo dois ou mais aminoácidos diferentes (ex.: Ácido nuclêico). Características que influenciam a imunogenicidade Determinantes antigênicos • Os determinantes (locais de ligação do anticorpo) podem ser sequenciais ou topográficos, quando se acharem adjacentes por questões estruturais e não por ligações peptídicas. • Modificações da configuração espacial pode diminuir a imunogenicidade ou expor novos determinantes. Epítopoou determinante antigênico: Sítio do Ag com o qual os anticorpos e os TcR reagem. lineares conformacionais Características que influenciam a imunogenicidade Epítopos Antigênicos Cada antígeno pode conter vários determinantes (epítopos). Os anticorpos detectam epítopos acessíveis aos LB. Os linfócitos T reconhecem epítopos ao nível da molécula MHC. Existe o fenômeno da imunodominância, quando acontece o encaixe ideal tipo chave-fechadura entre o epítopo e os anticorpos ou LT. Descrição Exemplo Um Epítopo Haptenos Muitos epítopos de mesma especificidade Muitos epitopos de diferentes especificidades Proteínas Muitos polissacarídeos Ligação Ac-Ag Antígeno (peptídeo) Características que influenciam a imunogenicidade Dosagem, via e momento de administração: Importantes na magnitude da resposta imune e estes fatos adquirem relevância na vacinação. Existe uma dose ótima na qual a resposta imune atinge seu ápice em termos de produção de anticorpos, seguido de um declínio após uma dose muito alta. Existe uma dose mínima e a resposta imune só é iniciada contra patógenos que se multiplicam em número suficiente para exceder essa dose mínima de antígeno. Na resposta secundária, entretanto, doses muito pequenas já serão suficientes para obter uma resposta imune de boa magnitude. A via subcutânea é a melhor via para a vacinação, enquanto a via respiratória favorece os fenômenos de hipersensibilidade. Vias de Administração -Epitelial -Subcutânea -Intradérmica Linfonodos -Endovenosa -Intraperitoneal Baço Doses pequenas e grandes podem causar tolerância. Adjuvantes ajudam quando misturados aos antígenos (ex. sulfato de alumínio). Características que influenciam a imunogenicidade Adjuvantes: Os adjuvantes são substâncias utilizadas em conjunto com os antígenos protêicos, para potencializar a resposta imune. Diferem dos carreadores protêicos de haptenos porque não se ligam aos antígenos A ação dos adjuvantes se dá convertendo a proteína em uma forma particulada, mas facilmente fagocitada ou através da presença de componentes bacterianos inativados, que podem amplificar o poder de fagocitose dos macrófagos, oferecendo melhor condição de apresentação de antígenos Anticorpos/ Imunoglobulinas Imunoglobulinas Conceito São glicoproteínas plasmáticas efetoras da resposta imunológica, com função de anticorpo e diversas atividades biológicas. Estão presentes na superfície dos linfócitos B, fazendo parte do receptor desta células. Componentes termoestáveis da resposta imunológica. Anticorpos/ Imunoglobulinas Nomenclatura (OMS) Imunoglobulinas: Heterogeneidade de moléculas Anticorpos: Quando unidos a antígenos Estrutura típica de um Anticorpo: • Formato de Y, unidos pela dobradiça. • Glicopeptídeos compostos por cadeias polipetídicas : duas Leves (L) e duas Pesadas (H) ( do inglês heavy). • O termos “Leve” e “pesada” referem-se a massa molecular. Leve aprox. 25.000 e Pesada 50.000 a 70.000. Imunoglobulians – Estrutura e Funções São os produtos antígeno- específicos das células B. Funções distintas separadas na molécula: Região variável : Ligação com o Ag Região constante: Ligação com efetores. Glicoproteínas complexas e muito especializadas. Região variável Região Constante Cadeia Pesada Cadeia Leve Região FC Região Fab Estrutura do Anticorpo Anticorpos – Estrutura e Funções • A haste Y é denominada fragmento Fc (Fragment crystalizable), é responsável pela atividade biológica dos anticorpos. • Os braços dessa molécula de anticorpo são denominados fragmentos Fab (Fragment antigen binding) e constituem a região de ligação com o antígeno; • Diferenças estruturais no Fc definem os cinco isotipos principais ou classes de imunoglobulinas: IgM, IgD, IgG, IgE e IgA; Anticorpos – Estrutura e Funções As moléculas de imunoglobulinas ou anticorpos apresentam diferença na sequência de amino- ácidos nas porções Fab, em regiões denominadas regiões determinantes de complementariedade (CDRs); Que formam uma superfície complementar para o epítopo do antígeno e determinam a especificidade do anticorpo; Os domínios N- Terminais das cadeias pesada e leve formam as regiões V das moléculas de anticorpos responsável pela especificidade. •As regiões V das cadeias pesada e leve contêm seis regiões hipervariáveis (região determinante de complementaridade –CDR), formam o sítio de ligação com o antígeno. Especificidade Anticorpos – Estrutura e Funções A diversidade nesses sítios de ligação ao antígeno garante que haja um repertório quase ilimitado de especificidades de anticorpos; A classe de um anticorpo é definida pela estrutura de sua cadeia pesada, algumas das quais possuem vários subtipos, que determinam a atividade funcional de uma molécula de anticorpo; Classes e subclasses de Imunoglobulinas Polipeptídeos de cadeia pesada: diferentes sequências de aminoácidos: µ(mu) γ(gama) α (alfa) ε (épsilon) δ (delta) Polipeptídeos de cadeia leve: κ (kappa) λ (lamba) Classes de Imunoglobulinas Imunoglobulinas Cadeias Pesadas Letra grega Cadeias Leves IgG γ κ ou λ IgM µ κ ou λ IgD δ κ ou λ IgE ε κ ou λ IgA α κ ou λ As Classes de Imunoglobulinas: Principal Imunoglobulina sérica. Monômero de 4 cadeias: Possui 4 subclasses (IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4). Vida média longa: Ac de memória Predominante na resposta secundária, e defesa contra bactérias e vírus; Único que atravessa a placenta; Imunoglobulina mais abundante em recém – nascidos. Ativa complemento; Faz opsonização: intensifica a fagocitose. Imunoglobulina IgG Segunda em concentração Sérica. Importante na imunidade das mucosas. Produzida em grande quantidade no MALT. Nas secreções: Dímero + componente secretor Vida média curta. Concentrações teciduais não correspondem à concentrações séricas. Imunoglobulina IgA Imunoglobulina IgA O peso molecular do monômero e de 160.000d. Pode apresentar-se de forma monomérica ou polimérica. Nas formas poliméricas associa-se a uma peça J. Dividem-se em duas classes: IgA1 e IgA2. Imunoglobulina IgAs (IgA secretora) Apresenta-se sempre como dímero de IgA associada a uma peça J e a um componente secretor. Esse componente é produzido pelas células das glândulas exócrinas e é adicionado à imunoglobulina no momento da passagem para a luz. É encontrada nas secreções: saliva, lágrima, colostro, leite, esperma, mucosa ocular, secreções do trato respiratório, intestinal e genital. É o que confere a chamada imunidade local. Impede a ligação de microrganismos como bactérias e vírus nas mucosas. É a que confere imunidade gastrointestinal passiva da mãe para o lactente, através da amamentação. Pentâmero de alto peso molecular (970.000d). Grande poder de fixação antigênica e ativação de complemento: Anticorpo de “ataque”. Imunoglobulina IgM Imunoglobulina IgM Apresenta-se geralmente na forma pentamérica. Associada aosmonômeros de imunoglobulinas há uma cadeia de aminoácidos, a chamada peça J, que serve como espécie de “fecho” em todas as imunoglobulinas poliméricas. É a melhor imunoglobulina fixadora de complemento. Bastante ativa contra bactérias. Produzida pelo feto no caso de certas infecções. Imunoglobulina IgM Em laboratório, é a mais usada em reações de aglutinação. É a principal imunoglobulina da resposta primária aos antígenos. É a primeira classe a elevar-se na fase aguda dos processos imunológicos. Pode tornar-se um auto-anticorpo (na artrite reumatóide). Confinado ao sistema circulatório. Imunoglobulina IgE O peso molecular do monômero e de 190.000d. Quantidades muito pequenas no soro. É monomérica com um domínio a mais. Encontra-se ligada a mastócitos e basófilos através de sua porção Fc. Participa de fenômenos alérgicos e reações anafiláticas (reação de hipersensibilidade tipo I). Encontra-se também no cordão umbilical, mucosas e colostro. Encontrada em níveis elevados na presença de infecções parasitárias. Imunoglobulina IgD O peso molecular do monômero e de 180.000d. Apresenta-se sob a forma monomérica. Baixa concentração no soro. Pode atuar como receptor de antigeno; Está presente na superficie dos linfócitos B. C o n c e n tr a ç ã o d e a n ti c o rp o s Resposta Imune Primária Resposta Imune Secundária Primeira exposição ao antígeno Segunda exposição ao antígeno Semanas Isotipos, Alotipos, Idiotipos Isotipos Diferenças antigênicas ( de aminoácidos) em suas regiões constantes; As IgG, IgM, IgE, IgD e IgM constituem isotipos distintos; suas cadeias H são antigenicamente diferentes. Isotipos, Alotipos, Idiotipos Alotipos: Propriedades adicionais das imunoglobulinas, que variam entre indivíduos, genes que codificam as cadeias L e H são polimórficos, com indivíduos apresentando alelos distintos. Isotipos, Alotipos, Idiotipos Idiótipos Determinantes antigênicos formados pelos aminoácidos específicos da região variável. Alterações nos domínios variáveis dos anticorpos da mesma classe. Função isotípicas dos anticorpos/Atividades biológicas: Neutralização: Se liga a agentes nocivos, como toxinas, vírus, as bactérias neutralizando o processo tóxico ou infeccioso (IgG, IgA). Opsonização: Os fagócitos/células efetoras possuem receptores para as porções Fc da Ig (FCα/ε/γR) potencializando a fagocitose/eliminação. Ativação do complemento: Proteína que desencadeia a formação de um complexo de ataque a membrana, promovendo a lise celular: IgG e IgM. Neutralização Opsonização Ativação do complemento Neutralização Neutralização Opsonização Anticorpo Receptor de anticorpo Bactéria ligada ao anticorpo Macrófago Ativação do Sistema Complemento Ligação Ag - IgM Ligação Ag- IgG Ag Tecidual Anticorpos no Feto São essencialmente IgGs adquiridos por transferência de anticorpos maternos pela placenta. Produzidos nas infecções como na sífilis congênita. Recém-nascidos podem produzir IgG (e outros isótipos, como IgM e IgA) contra alguns antígenos proteicos. Por exemplo, a vacina contra hepatite B, contém o antígeno de superfície do vírus da hepatite B, é efetiva quando administrada a recém-nascidos. Após o nascimento, os anticorpos maternos decaem e a proteção conferida pelas IgGs maternas é perdida por volta do terceiro ao sexto mês de vida. Anticorpos monoclonais/ Policlonais Anticorpos originados em animal em resposta a antígenos típicos, são heterogêneos. Formados a partir de vários clones distintos de plasmócitos, são policlonais. Formados a partir de um único clone de células, por exemplo em tumor de plasmócito (mieloma), homogêneos, são monoclonais. Anticorpos monoclonais Úteis em testes diagnósticos e pesquisas Reação Cruzada É definida como a ligação de um anticorpo a um antígeno outro que não o imunógeno; Esses anticorpos que sofrem reação cruzada podem criar problemas quando o anti-soro é usado para o diagnóstico; Entretanto, a maioria dos problemas de reação cruzada podem ser evitados ao se produzir anticorpos monoclonais;
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