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Este material faz parte do livro IMUNOLOGIA: DESVENDANDO O SISTEMA IMUNOLÓGICO, publicado pela Editora Lumen-Juris, 2014 e não deve ser divulgado sem a prévia autorização dos autores. O material aqui divulgado foi escrito antes da publicação do livro físico e, portanto, pode apresentar divergências em relação á obra original. Capítulo 2 ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA IMUNOLÓGICO: ÓRGÃOS LINFÓIDES E CÉLULAS IMUNOCOMPETENTES Profa. Msc. Meire Roberta B. Mendes-Ledesma Diferente de outros sistemas que compõem o corpo humano, o sistema imunológico compreende um conjunto de órgãos, tecidos e células que se encontram dispostos de forma difusa no organismo, funcionando de modo orquestrado na defesa contra agentes infecciosos e tumores. Tal fato é facilmente compreendido ao analisarmos que existem muitas portas de entrada para agentes patogênicos, sendo assim, a função de defesa não poderia ser centralizada em um único local. ÓRGÃOS LINFÓIDES PRIMÁRIOS E SECUNDÁRIOS Existem dois tipos de órgãos linfóides: Os órgãos linfóides primários, que correspondem aos órgãos onde as células do sistema imunológico serão produzidas e/ou amadurecidas. Exemplo: medula óssea (hematopoiese) e o timo. Os órgãos linfóides secundários, que correspondem àqueles onde as células de defesa não estimuladas permanecem armazenadas, ou ainda, onde a resposta imunológica se iniciará. Exemplo: linfonodos ou nódulos linfáticos, baço, placas de Peyer, entre outros. O sistema imunológico está organizado por diversos órgãos, denominados órgãos linfóides, que se conectam através dos vasos sanguíneos e vasos linfáticos, cujas funções correspondem à De onde vêm e onde ficam as células do sistema imunológico? De que maneira as células do sistema imunológico atuam contra agentes estranhos? Afinal, as infecções acontecem apenas no intestino ou no dedinho do pé? produção e maturação de células imunocompetentes denominadas leucócitos, também conhecidas como glóbulos brancos. Os leucócitos circulam através do sangue e atingem os tecidos onde desempenham diferentes funções imunológicas. Os órgãos linfóides primários correspondem àqueles responsáveis pela produção das células de defesa e os órgãos linfóides secundários correspondem aos órgãos que promovem a ativação dos leucócitos em células efetoras, após o contato com um antígeno. No feto, os órgãos linfóides primários correspondem ao fígado e baço e, posteriormente ao nascimento, ao timo e medula óssea. O timo é um órgão linfóide muito ativo na infância, contribuindo com a produção de leucócitos denominados Linfócitos T que permanecem, após sua produção, armazenados nos órgãos linfóides secundários. Na puberdade, a produção dos leucócitos é feita pela medula óssea. Em geral, considera-se como órgãos linfóides secundários aqueles que armazenam os linfócitos produzidos tanto na infância quanto na idade adulta. Os leucócitos expandem clonalmente quando em contato com antígenos nesses locais. São considerados órgãos linfóides secundários o baço, linfonodos, tecido linfóide associado a mucosas (MALT) onde aparecem órgãos como apêndice, tonsilas e placas de Peyer. 1) Timo Corresponde a um pequeno órgão bilobulado localizado na porção anterior do mediastino cuja base situa-se na superfície do coração. Eventualmente são realizadas timectomias (retirada do timo) que podem decorrer de procedimentos cirúrgicos cardiotorácicos, o que parece não impedir o desenvolvimento de uma resposta imune adequada. O Timo aumenta em tamanho até a puberdade e em seguida apresenta involução progressiva, permanecendo constituído basicamente por tecido adiposo e apenas uma pequena porção de tecido linfóide. As células produzidas pela medula óssea, denominadas pró-timócitos, completam o seu desenvolvimento e sofrem diferenciação no Timo onde após se tornarem timócitos e sofrerem seleção passam a expressar proteínas de superfície que determinam sua função no sangue. As células que deixam o timo são denominadas linfócitos T e desempenham diferentes papéis na resposta imunológica. Curiosidade: Os camundongos nude não apresentam timo e são bastante utilizados como modelo experimental, pois não possuem células T. Nos seres humanos, a ausência de timo pode ser observada em indivíduos acometidos pela Síndrome de Digeorge. Esses indivíduos sofrem de diversos problemas além da ausência de linfócitos T, como malformações cardíacas, distúrbios comportamentais e cognitivos. 2) Medula Óssea Corresponde ao principal órgão hematopoético do ser humano. É responsável pela produção de hemácias (glóbulos vermelhos), plaquetas e leucócitos, exceto os linfócitos T, como podemos observar na figura 2.1. A hematopoese é facilitada na medula óssea por uma mistura de células e de componentes da matriz extracelular, além desta apresentar fatores de crescimento e citocinas (que serão estudadas no capítulo 3) que permitem o desenvolvimento das diversas células sanguíneas. 3) Órgãos Linfóides Secundários O baço corresponde a um órgão linfóide secundário localizado no quadrante superior esquerdo do abdome e é o principal local de resposta imune aos antígenos carreados pelo sangue. Os linfonodos correspondem a pequenos gânglios em forma de feijão encontrados, em geral, nas articulações, onde convergem um grande número de vasos sanguíneos e linfáticos. Grandes coleções de linfonodos são encontrados nas axilas, por exemplo. A função dos linfonodos é concentrar antígenos carreados pela linfa para apresentação às células T ativadas durante a resposta imune a uma infecção. Durante a resposta imune, os linfonodos aumentam em tamanho e aparecem as chamadas ínguas (gânglios inchados), até que o antígeno seja eliminado. O sistema imune da mucosa é composto por tecidos linfóides nos tratos respiratório e gastrointestinal. Dentre esses destacam-se as tonsilas (NALT – tecido linfóide associado à nasofaringe) e placas de Peyer encontradas no intestino (GALT – tecido linfóide associado ao trato gastrointestinal). Os tecidos linfóides associados à mucosa, apresentam uma célula epitelial especializada, denominada célula M, que captura antígenos inalados ou ingeridos por pinocitose, além de apresentarem plasmócitos produtores de IgA e macrófagos. Como comentado anteriormente, a medula óssea é responsável pela hematopoiese. Mas... Como ocorre esse processo? Existe uma célula chamada de “célula tronco primordial”, que dá origem a células indiferenciadas, ou seja, que ainda não se comprometeram com uma função específica. Tais células indiferenciadas darão origem a dois precursores principais: precursor mielóide e precursor linfóide. - Precursor mielóide: dá origem às hemácias, às plaquetas e aos seguintes leucócitos - neutrófilos, basófilos, eosinófilos, monócitos e mastócitos . - Precursor linfóide: dá origem aos linfócitos. Figura 2.1. Hematopoiese. As células-tronco pluripotentes encontradas na medula óssea originam os elementos do sangue. As células precursoras mielóides originam hemácias, plaquetas e leucócitos granulócitos (neutrófilos, basófilos, eosinófilos e mastócitos) e agranulócitos (monócitos). As células precursoras linfoides originam os linfócitos. CÉLULAS IMUNOCOMPETENTES – LEUCÓCITOS Os leucócitos correspondem às células do sistema imunológico encontradas no sangue e tecidos conjuntivos e desempenham importantes funções na identificação e destruição de antígenos através de diversos mecanismos inatos e específicos. Podemos considerar que os leucócitos derivam de células precursoras (células tronco hematopoéticas pluripotentes) responsáveis pela produção de todos elementos do sangue (leucócitos, eritrócitos e plaquetas). Muitos leucócitos desenvolvem suas funções atacando diretamente os antígenos, enquanto outros produzem moléculas solúveis que funcionam como barreirascontra a invasão microbiana. No sangue, os leucócitos permanecem circulantes e são conhecidos pelo nome de glóbulos brancos; um grupo de células de defesa distintas que desempenham papéis diferentes no mecanismo imunológico, cada qual com uma morfologia característica. Podemos identificar 5 grupos de leucócitos circulantes: Os conhecidos como granulócitos, que possuem núcleo multilobados e grânulos citoplasmáticos que armazenam direrentes mediadores químicos, sendo denominados Neutrófilos, Basófilos e Eosinófilos; e os agranulócitos que possuem núcleo não-multilobado e apresentam poucos (muitas vezes não observados ao microscópio) ou nenhum grânulos citoplasmáticos, conhecidos por Monócitos e Linfócitos. Os Mastócitos, que também são considerados leucócitos, são encontrados apenas nos tecidos, onde desempenham os seus papéis e, portanto, ausentes na circulação. 1) Neutrófilos Correspondem à população leucocitária mais numerosa no sangue. Se caracterizam como bastonetes ou segmentados dependendo do grau de maturação da célula e são chamados células polimorfonucleares (PMN) devido ao número variado de segmentos nucleares. Neutrófilos bastonetes apresentam um núcleo único, semelhante a um bastão e correspondem a células recém- produzidas (jovens), porém capazes de desempenhar seu papel, liberadas na corrente sanguínea em resposta a uma possível infecção. Neutrófilos segmentados apresentam um núcleo subdivido em porções menores e correspondem a células maduras. Ambos apresentam grânulos em seu citoplasma, onde são armazenados importantes mediadores químicos denominados citocinas e desempenham o papel de fagocitose nos mecanismos inatos de defesa e são muito eficientes na destruição de bactérias. Ao fagocitá-las, o neutrófilo as destroi, porém morre junto, sendo considerada uma célula de vida curta. Os neutófilos representam a primeira população de células que sai da circulação para chegar ao local da infecção/inflamação. Um aumento considerável de neutrófilos no sangue é frequentemente um indicador de infecção aguda, principalmente de etiologia bacteriana. Curiosidade: O pus é formado por neutrófilos mortos, bactérias mortas e exsudato. As bactérias mais frequentemente associadas à produção do pus são os estafilococos e estreptococos que podem provocar uma infecção chamada piogênica – caracterizada pela produção de pus. Quando essas bactérias piogênicas invadem um tecido acabam estimulando um processo inflamatório que resulta na saída de neutrófilos dos vasos sanguíneos para fagocitar as bactérias presentes no tecido. O resultado da fagocitose é a formação do pus. 2) Basófilos Correspondem a células com grânulos grandes e escuros que recobrem o citoplasma e o núcleo bilobado. Essas células são encontradas em baixos números no sangue ou nos tecidos (0 - 1% dos leucócitos). Armazenam importantes mediadores químicos do processo inflamatório e das reações de hipersensibilidade denominados histaminas e prostaglandinas que correspondem a substâncias vasodilatadoras importantes nas reações alérgicas. 3) Eosinófilos Correspondem a células cujos grânulos coráveis por eosina aparecem alaranjados após a coloração e com núcleo subdividido em duas porções. No interior dos grânulos é encontrada uma proteína denominada proteína básica maior (PBM) que corresponde a uma toxina contra helmintos (vermes). 4) Monócitos Leucócitos agranulócitos da linhagem monocítica que apresentam um núcleo grande, com forma semelhante a um “rim” ou a um "feijão". Embora permaneçam circulantes, monócitos não apresentam função específica na corrente sangüínea, entretanto, podem através de diapedese atravessar o endotélio e se dirigir aos tecidos conjuntivos onde emitem pseudópodes mudando sua forma e passam a ser conhecidos como Macrófagos – célula residente do tecido conjuntivo cuja função é a fagocitose de antígenos. Assim, podemos dizer que os monócitos são precursores dos macrófagos. 5) Mastócitos: Exclusivamente encontrados nos tecidos. Quando ativados liberam histamina (amina vasoativa) que resulta em importantes processos alérgicos como rinite, asma, alergia alimentar, ou mesmo, choque anafilático. Esse processo será estudado no capítulo 9). 6) Linfócitos Leucócitos agranulócitos que possuem um grande núcleo preenchendo quase todo o citoplasma devido à intensa atividade metabólica desenvolvida por essas células. Se diferenciam por via linfocitária; se dividem em diferentes grupos de acordo com as proteínas de superfície associadas à membrana celular e desempenham diferentes funções. 6.1. Linfócitos NK Linfócitos ou Células Natural Killer apresentam morfologia característica de linfócitos, entretanto, possuem grânulos citoplasmáticos que contém importantes citocinas como as perforinas, granzimas, fator de necrose tumoral (TNF) e intérferon-gama (IFN-γ) e liberam estes mediadores químicos capazes de induzir células neoplásicas e infectadas por vírus ao processo de apoptose. Única população de origem linfóide que é da resposta imunológica inata. 6.2. Linfócitos T Correspondem a células derivadas de precursores que migram da medula óssea ao timo onde sofrem diferenciação. Esses precursores são denominados pró-timócitos e são atraídos pelas moléculas tímicas. Os pró-timócitos entram na região cortical do timo, passam a ser chamados de timócitos e adquirem receptores CD3, CD4 e CD8 sendo selecionados para funções específicas no combate a antígenos. 6.2.1 Linfócitos TCD8+ Também conhecidos como Linfócitos T citotóxicos ou Linfócitos T citolíticos. Recebem esta denominação devido à presença de uma proteína denominada CD8 associada à sua membrana celular. Apresentam atividade contra células infectadas por vírus, reconhecendo peptídeos antigênicos apresentados por MHC I e liberam grânulos citotóxicos contendo importantes citocinas denominadas intérferon-gama (IFN-γ), fator de necrose tumoral (TNF), perforinas e granzimas, que induzem as células-alvo ao processo de apoptose. Seleção de Linfócitos TCD8+ Linfócitos que possuem receptores capazes de reconhecer antígenos próprios ao organismo são deletados durante o seu estágio de amadurecimento no timo, evitando, deste modo o desenvolvimento de células capazes de induzir processos de auto-imunidade. 6.2.2 Linfócitos TCD4+ Também conhecidos como Linfócitos T helper ou Linfócitos T auxiliares. Recebem esta denominação devido à presença de uma proteína denominada CD4 associada à sua membrana celular, capaz de interagir com macrófagos e reconhecer epítopos antigênicos associados a MHC II que são apresentados por estas células fagocíticas. São importantes células mediadoras das respostas imunológicas, identificando antígenos apresentados por fagócitos e estimulando a produção de anticorpos específicos por meio de citocinas. Assim, considera-se por funções principais dos linfócitos TCD4+: ativação de linfócitos TCD8+; estimulo para diferenciação de linfócitos B em plasmócitos para produção de anticorpos contra antígenos e ativação de macrófagos e outros leucócitos para atuarem contra antígenos. 6.3. Linfócitos B Os linfócitos B também chamados de células B permanecem associados à medula óssea onde são produzidos e maturados. Após ativados, podem permanecer como células de memória imunológica, as quais "armazenam informações" sobre antígenos para a produção de imunoglobulinas específicas contra estes. Podem se diferenciar em plasmócitos, importantes produtores de imunoglobulinas que participam, assim, dos mecanismos específicos de defesa. O papel dos linfócitos B no desenvolvimento da imunidade será discutido no capítulo 7. Assim, podemos considerar que os diferentes leucócitos encontrados no sangue, cuja morfologia está apresentada na figura 2.2, apresentam diferentes funções, dependendo dos mediadores químicos que apresentam em seus grânulos.Figura 2.2. Representação dos principais grupos de leucócitos. (A) Neutrófilo Segmentado; (B) Basófilo; (C) Eosinófilo; (D) Linfócito; (E) Monócito; (F) Macrófago. ANÁLISE DE LEUCÓCITOS – LEUCOGRAMA (A) (B) (C) (D) (E) (F) A avaliação das células imunocompetentes, procurando identificar alterações em sua morfologia e realizar a contagem de cada um dos leucócitos circulantes pode ser realizada através de um exame laboratorial denominado Leucograma. Para a realização do Leucograma é necessária uma gota de sangue e o preparo de um esfregaço sangüíneo que deve ser corado para observação do núcleo dos leucócitos facilitando sua observação e identificação ao microscópio óptico. Contagens excessivas de leucócitos podem indicar quadros infecciosos ou reações de hipersensibilidade e desta forma, o número de cada grupo de leucócitos deve ser levado em consideração com base em um valor de referência pré-determinado. Assim, contagens excessivas de neutrófilos podem indicar um quadro de infecção bacteriana dada a função destas células em realizar a fagocitose de antígenos e liberar citocinas capazes de recrutar mais leucócitos à porta de entrada de um atígeno. Basófilos em grande quantidade sugerem quadros de reações de hipersensibilidade devido sua capacidade de liberar histaminas e prostaglandinas, contribuindo para o aparecimento da alergia. Muitas vezes associam-se ao aumento do número de eosinófilos pelo fato de ambos estarem associados a processos de hipersensibilidade. Eosinófilos embora aumentem em quadros de reações de hipersensibilidade, também podem estar associados à quadros de verminose, devido sua capacidade em liberar PBM, uma proteína que apresenta toxicidade seletiva para helmintos. Seu percentual normal na circulação é por volta de 1 - 4% dos leucócitos (dependendo do valor de referência utilizado pelo laboratório. Assim, aumentos pequenos em seu percentual indicam processos alérgicos, enquanto, nas infecções por helmintos, o aumento costuma ser muito mais representativo (>40%). Monócitos em grande quantidade sugerem quadros inflamatórios e reações teciduais dada sua capacidade em se dirigirem aos tecidos, onde ocorrem como Macrófagos, para realizar a fagocitose de antígenos. Linfócitos em grande quantidade podem indicar quadros de viroses. A ocorrência de Linfócitos Atípicos em um Leucograma deve ser investigada. Por Leucócitos Atípicos entende-se aqueles que apresentam alterações morfológicas evidentes, sendo produzidos e maturados de forma inadequada pela medula óssea. Estes podem aparecer em uma pequena quantidade em quadros de virose, e em quantidades significativas na doença denominada Leucemia Linfóide, sobre a qual falaremos mais no capítulo Imunologia de Tumores. Referências Bibliográficas ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H.; PILLAI, S. P. Imunologia celular e molecular. 6 ed. Elsevier, 2008. CALICH, V.; VAZ, C. Imunologia. Revinter, 2001. DOAN, T.; MELVOLD, R.; VISELLI, S.; WALTENBAUGH, C. Imunologia Ilustrada. Artmed, 2008. FORTE, W. N. Imunologia Básica e Aplicada. Artmed, 2004. JANEWAY, C. A.; TRAVERS, P.; WALPORT, M.; SHLOMCHIK, M. Imunobiologia: O Sistema Imunológico na Saúde e na Doença. Artmed, 2002. NAIRN, R.; HELBERT, M. Imunologia para estudantes de Medicina. Guanabara Koogan, 2002. PALOMO, G. I.; FERREIRA, V. A.; SEPULVEDA, C.; ROSEMBLATT, S.; VERGARA, U. C. 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