Guia de Estudos Imunoglobulinas

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Imunoglobulinas: 
estrutura, genética e 
funções 
 
 
 
 
 
 
Tecnologias de Informação e Comunicação na Educação 
Professora Ana Paula Peconick 
Tuane Ferreira Melo 
Janina Janina de Sales Guilarducci 
 
 
 
Lavras/MG 
2011 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Espaço a ser preenchido pela biblioteca 
 
 
Ficha catalográfica preparada pela Divisão de Processos 
Técnicos da Biblioteca Central da UFLA 
 
 
[A ser preenchido posteriormente] 
 
 
 
 
 
Espaço a ser preenchido pelo CEAD 
 
 
Imunoglobulinas: estrutura, genética e funções_ 
 
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Índice 
 
UNIDADE 11 ...................................................................................................... 5 
11.1 Introdução ................................................................................................. 6 
11.2 Estrutura .................................................................................................... 8 
11.3 Rearranjo genético ........................................ Erro! Indicador não definido. 
11.4 Funções .......................................................... Erro! Indicador não definido. 
11.5 Imunoglobulinas ............................................ Erro! Indicador não definido. 
11.6 Conclusão .............................................................................................. 19 
11.7 Bibliografia .................................................... Erro! Indicador não definido. 
 
 
 
Imunoglobulinas: estrutura, genética e funções_ 
 
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UNIDADE 11 
 
 
 
 
 
OBJETIVO: Compreender a estrutura e diferenciação das imunoglobulinas 
conforme rearranjo genético e função 
 
Imunoglobulinas: estrutura, genética e funções_ 
 
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11.1 Introdução 
 
Conceitualmente, as imunoglobulinas são moléculas 
glicoproteicas de origem animal, globulinas, são produzidas pelos 
plasmócitos e que se ligam a antígenos, atuando como anticorpo, 
ou seja, no combate a doenças. 
A origem da palavra imunoglobulina deriva da descoberta de 
que elas migram com as proteínas globulares quando soro 
contendo anticorpos é colocado em um campo elétrico. Dessa 
forma são separadas em cinco picos (Figura 1), as albuminas, que 
são pequenas proteínas sanguíneas que promove o transporte de 
substâncias e mantem a pressão osmótica sobre controle, alfa 1, 
alfa 2, beta e gama, sendo o gama o mais pesado. Ao separar as 
proteínas de pico gama descobriram que ela fornecia maior 
“proteção imunológica” entre as proteínas plasmáticas, então 
denominaram essa região “imunologicamente eficaz” de gama-
globulina e posteriormente, como anticorpos. 
Em relação aos anticorpos que estão conectados à 
superfície de membrana dos linfócitos B, eles expressam 
receptores para antígenos. Já os anticorpos secretados que 
residem na circulação tecidos e mucosas conseguem conectar-se 
aos antígenos neutralizando as toxinas e evitam a disseminação 
de patógenos. Em relação aos anticorpos secretados e associados 
à membrana diferem na sequência de resíduos de aminoácidos na 
porção carboxiterminal da região C da cadeia pesada. 
À distribuição das imunoglobulinas se dá em líquidos 
corporais como soro e nas superfícies de um número limitado de 
tipos celulares, como linfócitos B e fagócitos monucleares e células 
natural killer. Estão localizados em tecidos linfoides, baço, 
linfonodo e tecido linfoide associado a mucosas. Já a medula 
óssea tem os plasmócitos produtores de anticorpos de longa 
duração. 
Os linfócitos B são o único tipo celular capazes de produzir 
as moléculas de anticorpos, estes são componentes celulares 
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centrais das respostas imunes humorais. Os linfócitos B imaturo 
são linfócitos B IgM+ e IgD- da membrana recém-derivado de 
percursores medulares e que não prolifera e nem se diferencia em 
respostas a antígenos e estão localizados na medula óssea. Já os 
linfócitos B maduros são linfócitos B naive funcionalmente 
competentes que expressam IgM e IgD e que representam o 
estágio final de maturação dos linfócitos B na medula óssea e que 
povoam os órgãos linfoides periféricos. 
As moléculas de anticorpos podem ser prontamente 
divididas num pequeno número de classes e subclasses distintas, 
com base em diferentes menores nas características fisioquímicas 
como: tamanho, carga, e solubilidade, e com base no seu 
comportamento como antígenos. No homem, as classes de 
moléculas de anticorpos são denominadas IgA, IgD, IgE, IgG e 
IgM, e diz-se dos membros de cada classe que são possuidores do 
mesmo isotipo. 
Neste contexto, vamos relembrar a ativação das células B 
(ver unidade 10), basicamente os antígenos formados por 
polissacarídeos e lipídeos possuem múltiplos determinantes 
antigênicos que são capazes de se encaixar em muitas moléculas 
receptoras de antígenos em cada célula B. Ou seja, antígenos 
proteicos exige sinais ativadores das células T CD4+. 
Resumidamente, as células B apresentam antígenos as células T 
CD4+, logo as células T CD4+ ativam as células B. 
 
 
11.2 Estrutura 
 
As imunoglobulinas possuem uma estrutura básica 
simétrica, conforme a Figura 2, que consistem em quatro cadeias 
polipeptídicas, sendo duas cadeias leves (L) idênticas entre si 
composta por dois domínios de imunoglobulina, variáveis e 
constantes e duas cadeias pesadas (H) idênticas entre si 
compostas por quatro ou cinco domínios. As quatro cadeias estão 
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dispostas de modo a formar uma molécula em forma de Y. Cada 
cadeia L é ligada a uma cadeia H por uma ponte de dissulfeto, e as 
cadeias H são ligadas entre si por pelo menos uma ponte de 
dissulfeto, essa cadeias podem ser separadas quando tratadas 
com mercaptoetanol por reduzir a ligação dissulfeto, quebrando 
assim a ligação covalente que estabiliza o anticorpo. 
 
 
Figura 1. A estrutura dos anticorpos (ABBAS & LICHTMAN, 2007) 
 
Tanto a cadeia pesada quanto a cadeia leve consistem em 
uma região aminoterminal variável (V) e uma região constante (C). 
A região variável da cadeia pesada tem o mesmo comprimento que 
a da cadeia leve, enquanto a região constante é cerca de três 
vezes maior. Essas regiões variáveis das cadeias pesadas e leves 
participam do reconhecimento dos antígenos e de regiões 
carboxiterminais constantes e as regiões constante da cadeia 
pesada possuem funções efetoras. 
A região constante da cadeia pesada interage com outras 
moléculas efetoras e células do Sistema Imune, participando, 
assim, como mediadora da maioria das funções efetoras dos 
anticorpos. A porção carboxiterminal das cadeias pesadas ancora 
os anticorpos ligados aos linfócitos B. Um oligossacarídeo 
(carboidrato pequeno) liga as duas cadeias pesadas da 
imunoglobulina e abri a haste na região constante e isso ajuda a 
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determinar como o anticorpo irá interagir com o restante do 
sistema imune. 
A região variável de uma cadeia pesada (VH) é justaposta 
com a região variáveis de uma cadeia leve (VL) para formar o local 
de conexão de antígenos (Figura 3). A maior parte das diferenças 
nas sequencias entres os diversos anticorpos está confinada a três 
segmentos hipervariáveis, que são as regiões determinantes de 
complementariedade (CDRs). 
 CDR3 é a que possui maior variabilidade e está localizada 
nas junções das regiões V e C. Conforme esperado, CDR3 é 
também a porção da molécula de imunoglobulina com maior 
contribuição na ligação antigênica. 
Os locais de ligações de antígenos da maioria dos 
anticorpos de superfícies planas que podem acomodar epítopos 
lineareas ou conformacionais das macromoléculas. O 
reconhecimento do antígeno pelo anticorpo envolve uma ligação 
nãocovalente reversível. 
Conforme a Figura 2, a afinidade é a força de ligação entre 
um único local de ligação de um anticorpo e um epítopo de um 
antígeno. A avidez é a força de ligação de todos os locais a todos 
epítopos disponíveis. Anticorpos produzidos contra um antígeno 
podem ligar outros antígenos estruturalmente semelhantes. A 
ligação a epítopos similares denomina-se reação cruzada. 
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Figura 2. Afinidade e Avidez de Imunoglobulinas (ABBAS & 
LICHTMAN, 2007) 
 
A região de dobradiça permite que os determinantes fiquem 
largamente espaçados na superfície celular. Também permite 
fiquem estreitamente espaçados na superfície celular. 
 
 
Figura 2. Região de dobradiça da imunoglobulina (ABBAS & 
LICHTMAN, 2007) 
 
As imunoglobulinas são divididas com base na estrutura 
constantes das cadeias pesadas. Dessa forma, são dividias em 
classes ou isótipos, são eles IgA, IgD, IgE, IgG e IgM. Além disso, 
são subdividas em subclasses ou subtipos, em humanos são IgA 1 
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e IgA2, IgG1, IgG2, IgG3 e Ig4 e em camundongos são IgG1, 
IgG2a, IgG2b e IgG3. Sendo que cada imunoglobulina possui suas 
próprias funções efetoras. 
 
11.3 Genética 
 
O estudo das imunoglobulinas em relação aos antígenos, 
revelam a existência de 3 tipos de determinantes antigênicos, cada 
um localizado a em partes características da molécula de 
imunoglobulinas que são classificados em: determinantes 
isotípicos, alotípicos e idiotípicos. Estes determinantes estão 
relacionados a diferenciação na estrutura molecular das 
imunoglobulinas, que consequentemente, está relacionado com 
sua função específica. 
As estruturas que conferem o determinante isótipo possuem 
um conjunto de variantes de imunoglobulinas comuns a todos os 
membros de uma determinada espécie. Além disso, dependem das 
regiões constantes tanto das cadeias pesadas com das cadeias 
leves, ou seja, todos os indivíduos de uma espécie contêm o 
mesmo conjunto básico de genes da região constante. 
Já as estruturas que conferem o determinante alótipo 
possuem variantes alélicas presentes nas populações de uma 
espécie, neste caso, os indivíduos podem ser homozigóticos ou 
heterozigóticos, ou seja apresentem uma variação alélica distinta 
dos outros indivíduos da mesma espécie. Em relação as 
características de cada anticorpo de um mesmo individuo, 
estruturalmente classifica-se como diferença isotípica. 
Portanto, de acordo com a estrutura, classe, subclasses, 
subtipos, divididos de acordo com a estrutura C das cadeias 
pesadas, irá conferir diferenças em relação as funções efetoras 
das imunoglobulinas. 
Mediante o contexto, as imunoglobulinas têm cadeias 
polipeptídicas pesadas ou leves. As cadeias pesadas são IgH (IgA, 
α; IgD, δ; IgE, ε ;IgG ,γ ; IgM, m) e cadeias leves Igλ e Igκ. Três loci 
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separados codificam as cadeias pesadas e as cadeias leves. Cada 
locus está em um cromossomo diferente. 
A maturação das células B a partir dos progenitores 
comprometidos com essa linhagem ocorre principalmente na 
medula óssea e, antes do nascimento, no fígado fetal. As células-
tronco derivadas do fígado fetal originam principalmente um tipo de 
célula B denominada célula B-1, enquanto as CTH derivadas da 
medula óssea originam a maioria das células B circulantes (células 
B foliculares), bem como um subgrupo de células B, denominado 
células B da zona marginal. Os precursores de linfócitos T deixam 
o fígado fetal antes do nascimento e a medula óssea durante a 
vida e circulam até o timo, onde completam sua maturação. 
Os principais eventos durante a maturação dos linfócitos B 
são o rearranjo e expressão de genes de imunoglobulina em uma 
ordem precisa, a seleção e proliferação de células B em 
desenvolvimento no ponto de controle do pré-receptor de 
antígenos e a seleção do repertório de células B maduras. Cada 
clone de linfócito B produz um anticorpo com estrutura e ligação 
única para um antígeno específico. Isso confere maior diversidade 
do repertório linfocitário, ou seja, será a especificidade antigênica 
dos linfócitos de cada indivíduo através do rearranjo genético. 
Antes do nascimento, os linfócitos B se desenvolvem a partir 
de precursores comprometidos no fígado fetal, e após o 
nascimento, as células B são geradas na medula óssea. A maioria 
dos linfócitos B surgem dos progenitores da medula óssea adulta 
que inicialmente não expressam a imunoglobulina. Estes 
precursores se desenvolvem em células B imaturas que 
expressam moléculas de IgM ligadas à membrana, e, em seguida, 
deixam a medula óssea para continuar a amadurecer, 
principalmente no baço. As células que amadurecem em células B 
foliculares no baço expressam IgM e IgD na superfície da célula e 
adquirem a capacidade de recircular e ocupar todos os órgãos 
linfoides periféricos. Estas células B foliculares dirigem-se para 
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folículos linfoides e são capazes de reconhecer e responder a 
antígenos estranhos. 
O desenvolvimento de linfócitos B ocorre em progenitores e 
centro germinativo. Os progenitores de linfócitos B-1 é o fígado 
fetal e de linfócitos B-2 é a medula óssea. No centro germinativo 
ocorre a maturação da afinidade, a mudança de isótipo e a 
geração de células de memória. Ou seja, a maturação dos 
linfócitos B irá ocorrer conforme a troca isotípica da cadeia pesada. 
Células B que expressam imunoglobulinas funcionais de 
membrana recebem sinais de sobrevivência constitutivo (seleção 
positiva). Além disso, deve ser ressaltada a importância de existir 
uma tolerância das células B pelos autoantígenos (seleção 
negativa). 
Em relação ao rearranjo e expressão dos genes das 
imunoglobulinas é considerado o principal evento no 
desenvolvimento dos linfócitos responsável pela geração do 
repertório diverso, porém é importante salientar que as 
imunoglobulinas são expressas antes do encontro com os 
antígenos. Assim os eventos de rearranjo do DNA não são 
dependentes ou influenciados pela presença de antígenos. 
O rearranjo dos genes das imunoglobulinas pode ocorrer 
tanto em diversidade combinatória quanto em diversidade 
juncional. Em relação a diversidade combinatória um dos genes da 
região variável é selecionado ao acaso e unido ao segmento de 
DNA adjacente produzindo novos EXONS (recombinação V (D)J). 
A diversidade é aumentada pela adição e remoção aleatória de 
nucleotídeos durante a união de genes diferentes (diversidade 
juncional), ou seja, entre V e D, D e J ou V e J. 
A células B imaturas que reconhecem autoantígenos com 
grande avidez podem ser induzidos a mudar sua especificidade, 
que promovem a seleção positiva ou seleção negativa. A seleção 
positiva é um fenômeno voltado a identificar os linfócitos que 
tenham completado seu programa de rearranjo com sucesso e 
facilitando o comprometimento com subtipos de células B. As 
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células B que expressam imunoglobulinas funcionais de membrana 
recebem sinais de sobrevivência constitutivo. A seleção negativa 
promove a deleção de linfócitos que expressam receptores com 
alta afinidade para auto antígenos e dessa forma, é parcialmente 
responsável por manter a tolerância das células B a auto-
antígenos. 
A mudança de isótipo ocorre nos tecidos linfoides 
periféricos, em células B que estão ativadas nas bordas dos 
folículos, e nos centros germinativos. Em resposta à ligação CD40 
e citocinas, parte da progênie das células B que expressa IgM e 
IgD sofre o processo de mudança de isótipo de cadeia pesada, 
levando a produção de imunogloubulinas de diferentes classes 
(IgA, IgE e IgG). Os sinais do CD40 levam a indução dogene AID 
(Desaminase Induzida pela ativação) e as citocinas induzem 
fatores de transcrição que identificam quais os loci da cadeia 
pesada serão alvos de mudança mediado por AID. 
A enzima AID promove mudança de isótipo e maturação da 
afinidade. Para promover a mudança de isótipo ocorre um 
processo de recombinação de mudança. Para maturação da 
afinidade é preciso um processo que leva ao aumento da afinidade 
dos anticorpos por um dado antígeno à medida que a resposta 
humoral progride. Isso é o resultado de hipermutações somáticas 
em genes de imunoglobulina, seguida pela sobrevivência seletiva 
das células B produtoras de anticorpos com maior afinidade. 
 
11.4 Funções 
 
As características relacionadas com o reconhecimento de 
antígenos refletem as propriedades das regiões variáveis dos 
anticorpos, são elas a especificidade, a diversidade e 
amadurecimento por afinidade. As alterações nos isótipos durante 
a resposta influenciam em como e quando as respostas irão reagir 
para erradicar o antígeno. As funções efetoras dos anticorpos só 
são iniciadas quando esses se ligam a antígenos, e não pela 
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imunoglobulina livre. A região constante das cadeias pesadas 
também determina a distribuição tecidual das moléculas de 
anticorpos. 
Os linfócitos B ativados proliferam e se diferenciam em 
células que secretam diferentes classes de anticorpos com funções 
distintas. As funções efetoras são: neutralização de 
microrganismos ou de seus produtos tóxicos, ativação do sistema 
complemento, opsonização de patógenos, fagocitose, 
citotoxicidade celular e hipersensibilidade imediata, inflamação e 
lise bacteriana por exemplo, conforme Figura 4. A formação do 
complexo antígeno-anticorpo desencadeia várias interações com a 
finalidade da eliminação do patógeno através da lise celular (Figura 
4). 
 
 
Figura 4- Funções efetoras de células B (ABBAS & 
LICHTMAN, 2007) 
 
 
Existem cinco classes de anticorpos, que diferem em função 
e na sequência exata de aminoácidos e na conformação da parte 
do Y. Porém, todas as classes possuem a unidade básica com 
duas cadeias pesadas e duas leves com domínios variáveis que 
podem ser κ (kappa) ou λ (lambda). A maioria das funções estão 
relacionadas a porção Fc conforme seus isótipos, e dentre elas 
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podemos citar ativação do complemento, opsonização e 
neutralização. Toda a variação que ocorre na estrutura dos 
domínios torna o nosso sistema imunológico capaz de interagir 
com infinidades de antígenos. 
 
11.5 Imunoglobulinas 
As classes de imunoglobulinas são seletivamente 
distribuídas pelo corpo. A IgM possui 4 domínios constantes 
(Figura 9), uma curvatura rígida e é a primeira classe de 
imunoglobulina expressa no plasma. A forma monomérica (duas 
cadeias pesadas + duas cadeias leves) é expressa como anticorpo 
ligado à membrana da célula B naive e a forma secretada ocorre 
como pentâmero. Essa forma de pentâmero é mantida junto por 
um peptídeo adicional, que é a cadeia J. A cadeia J se liga a um 
componente secretor, um peptídeo que permite a estrutura ser 
secretada no muco. A IgM consegue se ligar a estruturas grandes 
e complexas e assim ativar o Sistema Complemento, para eliminar 
células estranhas. Além disso, tem função aglutinante e citolítica. 
Em resumo a IgM possui duas funções básicas: receptor de 
antígenos de células B e ativação do sistema complemento). A IgM 
tem como característica uma forma livre encontrada quase que 
exclusivamente no soro, cuja sua função podemos citar citolítica e 
aglutinante. Alguns exemplos são as aglutininas anti A e anti B. 
A IgD possui dobradiça flexível e cadeia pesada de δ. Essa 
imunoglobulina ajuda a função de reconhecimento por células B 
naive e é encontrada com um receptor ligado à membrana dessas 
células B naive. Diferente da IgM, pois a IgD raramente encontrada 
no plasma, cerca de 0,2% total de imunoglobulinas séricas. Porém 
se assemelha a IgG mesmo com sequência de aminoácidos 
diferentes. Logo, a IgD encontra-se essencialmente na superfície 
dos linfócitos B que atua como receptor antigênico. 
A IgG possui cadeia pesada γ, dobradiça flexível e 3 
domínios constantes. Esse anticorpo padrão atua na defesa contra 
patógenos bacterianos e virais e é a imunoglobulina mais presente 
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no soro, sendo a única imunoglobulina capaz de através a placenta 
e assim, permite que a mãe transfira imunidade para o feto. Essa 
imunoglobulina G realizar opsonização, ativação do complemento, 
citotoxicidade mediada por células dependentes de anticorpos, 
imunidade neonalta, inibição por feedback das células B. Possui 
quadro subclasses, IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4, devido a 
especificidade biológica. A IgG1 atua na ativação do Sistema 
Complemento e os receptores Fc se ligam firmemente. A IgG2 
ativa fracamente o Sistema Complemento, pois receptores Fc se 
ligam fracamente. A Ig3 ativa fortemente o Sistema complemento e 
se liga firmemente aos receptores1 Fc. Já a IgG4 não ativa o 
Sistema Complemento e liga-se fracamente aos receptores Fc. A 
IgG é a classe mais abundante no soro humano, pode atravessar a 
placenta, o que permite que a mão transfira sua imunidade para o 
feto. Além disso, também é encontrada no colostro e no leite, tendo 
um papel vital na proteção do recém-nascido. 
A IgA possui cadeia pesada α e dobradiça. A sua principal 
função é patrulha principalmente epitelial e também ocorre no soro 
como monômero. A forma secretada é como um dímero, 
parecendo duas IgG coladas e origina quatro locais de ligação ao 
antígeno e pode ocorrer como trímeros ou mesmo tetrâmeros. 
Possui cadeia J para manter a união, que é idêntico ao da IgM. 
Devido sua função na proteção de mucosas para impedir a entrada 
de patógenos, a IgA é secretada em muco, lágrimas, secreção 
nasal, suor, suco intestinal e leite e além disso, é a imunoglobulina 
mais secretada no corpo. No soro existe em baixa concentração. 
A IgE possui cadeia pesada ε e curva rígida. A sua função é 
na defesa contra parasitas helmínticos e também está envolvida 
em respostas alérgicas como a hipersensibilidade imediata, pois se 
liga a receptores FC em mastócitos (pela extremidade oposta aos 
locais de reconhecimento de antígenos) e basófilos. É um 
monômero que se assemelha superficialmente a IgM e é raro, 
porém potente (está intimamente relacionada as alergias). 
Encontrada em baixas concentrações no soro. 
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Curiosidade: estima-se que um indivíduo de 70 quilos 
produz 2-3 gramas de anticorpo por dia. 
 
11.6 Conclusão 
As imunoglobulinas são glicoproteínas que atuam como 
anticorpos contra antígenos específicos. Possuem funções 
efetoras para a proteção do organismo através da fixação do 
sistema complemento, opsonização, neutralização e lise celular. 
A estrutura da imunoglobulina se difere, porém foram 
construídas a partir de uma mesma estrutura básica, com duas 
cadeias leves e duas pesadas (idênticas) com diferentes domínios, 
possuindo regiões variáveis e constantes, flexibilidade através da 
região de dobradiça. 
Apresentam cinco classes diferentes (IgA, IgG, IgM, IgD e IgE) 
cuja a diferenciação ocorre nas cadeias pesadas de aminoácidos. 
No geral, são encontradas em baixas concentrações no soro e 
distribuídas em todo o corpo. Por fim, as imunoglobulinas estão 
relacionadas a resposta imune humoral ou adquirida. 
 
11.7 Bibliografia 
 
ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H. Imunologia básica. Elsevier 
Brasil, 2007. 
ABBAS, A. K.; LICHTMANA, A. H.; PILLAI, S. Celular and 
Molecular Immunology. Philadelphia: Saunders, 6ed. 2007. 
DOAN, T.; MELVOLD, R.; VISELL, S.; WALTENBAUGH, C. 
Lippincott's Illustrated Reviews: Immunology.Washington, DC: 
Lippincott Williams & Wilkins, 1ed. 2007. 
GOLDSBY, R. T.; KINDT, J.; OSBORNE, B. A.; KUBY, J. Kuby 
Immunology. W. H. Freeman & Company, 6 ed. 2006. 
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19 | P á g i n a 
 
KUMAR, V.; ABBAS, A. K.; FAUSTO, N.; ASTER, J. C. Robbins 
and Cotran Pathologic Basis of Disease. Saunders Elsevier, 8ed. 
2010. 
ROITT, I. M.; DELVES, P. J. Roitt’s Essential Immunology. 
Massachusetts, USA: Blackwell Science, 10ed. 2001. 
SHAMS, H. 2005. Recent developments in veterinary vaccinology. 
The Veterinary Journal. 170: 289-299p. 
WILLIAM E. P.; AKIRAV, E. M.; BENDELAC, A.; BERKOWER, I. 
J.; BERZOFSKY, J. A.; BIDÈRE, N.; BLEACKLEY, R. C.; 
BUCKLEY, R. H.; et al. Fundamental Immunology. Washington, 
DC: Lippincott Williams & Wilkins, 6 ed. 2008. 
 
 
 
 
 
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humoral. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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