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Imunologia do transplante e Imunologia Tumoral Referencia Bibliografica: ROITT - Fundamentos de Imunologia, 13a edição. 2018.Capítulo 15:Transplante e capítulo 16:Imunologia dos Tumores. Imunologia dos Transplantes Embora as células da resposta inata e os linfócitos B da resposta adaptativa reconheçam antígenos intactos, os linfócitos T reconhecem antígenos processados, na forma de peptídios apresentados por moléculas do MHC na superfície celular. Em termos de população, existe uma incrível diversidade de genes do MHC, que se acredita tenham evoluído em resposta à diversidade de patógenos. Os mecanismos de recombinação V(D)J associados aos anticorpos e receptores de linfócitos T têm o potencial de gerar respostas contra praticamente qualquer antígeno estranho, incluindo moléculas do MHC alogênicas. Introdução: A substituição de órgãos comprometidos por um transplante de tecido saudável vem sendo, há muito tempo, um dos objetivos da medicina, porém tem sido frustrado, em grande parte, pelas tentativas pouco cooperativas do organismo de rejeitar enxertos provenientes de outros indivíduos. Infelizmente, uma porcentagem relativamente alta de linfócitos T possui receptores específicos para “alo-MHC” (i. e., variantes do MHC de outros indivíduos). Além disso, pode haver produção de anticorpos contra antígenos não próprios existentes nos tecidos ou órgãos transplantados. Essas limitações exigem a tipagem dos tecidos e a imunossupressão na maioria dos casos de transplantes de indivíduos geneticamente não idênticos. Tipos de enxerto Em primeiro lugar temos que os enxertos ou implantes podem ser autotrópicos ou heterotrópicos. Autotrópico: Quando o implante é feito no local em que ele era originalpor exemplo um coração vai ser implantado na região onde fica o coração do receptor Heterotropico:Quando o implante é colocado fora do local de origem,como por exemplo uma revascularização do miocárdio com parte da veia safena(ponte de safena) Além disso,Temos os tipos de enxerto: -Autoenxerto – tecido reimplantado no doador original -Isoenxerto – enxerto entre indivíduos singênicos (i. e., de constituição genética idêntica), como gêmeos idênticos ou camundongos da mesma cepa endogâmica pura -Aloenxerto – enxerto entre indivíduos alogênicos (i. e., membros da mesma espécie, porém com constituição genética diferente), por exemplo, entre seres humanos ou entre uma raça de camundongo e outra. -Xenoenxerto – enxerto entre indivíduos xenogênicos (i. e., de espécies diferentes), como, por exemplo, de suíno para seres humanos. A maioria dos tipos de transplante clínico consiste em aloenxertos, embora, hoje em dia, exista grande interesse na utilização de enxertos de outras espécies. O procedimento de aloenxerto mais comum é a transfusão de sangue, cujas consequências infelizes da incompatibilidade incluem hemólise (lise das hemácias), coagulação intravascular, calafrios e náuseas. Entretanto, essas reações são raras, visto que o sangue transfundido naturalmente foi submetido a prova cruzada para grupos sanguíneos AB0 e Rh. Uma considerável atenção tem sido dedicada à rejeição de enxertos sólidos, como a pele, e é importante descrever a sequência de eventos. Por exemplo, nos camundongos, o aloenxerto de pele se estabelece e torna-se vascularizado em alguns dias. Entre 3 e 9 dias, a circulação diminui gradualmente, e observa- se infiltração crescente da base do enxerto por linfócitos e monócitos. A necrose começa a ser macroscopicamente visível, e, depois de 1 dia ou mais, o enxerto desprende-se por completo. A rejeição é um fenômeno imunológico, que exibe tanto memória quanto especificidade . Além disso, o receptor de linfócitos T de um doador que já rejeitou um enxerto apresentará rejeição acelerada de outro enxerto do mesmo tipo, mostrando que as células linfoides são sensibilizadas e conservam a memória do primeiro contato com os antígenos do enxerto. Principais Órgãos e tecidos transplantados nos EUA em 2013: Tipos de rejeição Vários mecanismos imunológicos podem contribuir para a rejeição, que pode ocorrer imediatamente após o transplante ou que pode levar mais tempo para se manifestar. Os três tipos principais de rejeição, com base no tempo levado para a sua ocorrência, são os seguintes: -Rejeição hiperaguda – ocorre poucos minutos após o transplante e resulta de anticorpos preexistentes no receptor, dirigidos contra o doador, que se ligam ao endotélio dos vasos sanguíneos no órgão doado. -Rejeição aguda – leva vários dias ou semanas após o transplante e é mediada por linfócitos. -Rejeição crônica – leva meses ou anos para se manifestar e envolve mecanismos que, com frequência, ainda estão pouco definidos. Tanto a rejeição hiperaguda quanto a rejeição aguda estão se tornando menos comuns graças à pesquisa cuidadosa de compatibilidade entre doador e receptor e aprimoramento dos esquemas imunossupressores. Entretanto, a rejeição crônica continua representando um problema substancial. Com frequência, a sobrevivência do paciente é muito mais longa que a do enxerto, e um grande número de receptores de transplante acaba exigindo um novo enxerto. Infelizmente, os enxertos repetidos tendem a apresentar um tempo de sobrevida mais curto. Controle genético dos antígenos do transplante A especificidade dos antígenos envolvidos na rejeição de enxertos encontra-se sob controle genético. Indivíduos geneticamente idênticos, como camundongos de raça pura ou gêmeos monozigóticos, possuem antígenos de transplante idênticos, e é possível efetuar enxertos livremente entre eles. As direnças do MHC da calsse II provocam reação linfocitária Mista(MLR) Quando células mononucleares do sangue periférico (CMSP) de indivíduos de diferentes haplótipos da classe II são cultivadas juntas, ocorrem ativação e proliferação dos linfócitos (MLR), e os linfócitos T de cada população reagem contra determinantes do MHC do classe II na superfície das células da outra população. As células que respondem são predominantemente linfócitos T CD4+, que são estimulados pelos determinantes da classe II presentes principalmente nos linfócitos B, nos macrófagos e especialmente nas células dendríticas. Por conseguinte, a MLR é inibida por antissoros contra determinantes da classe II nas células estimuladoras. Reação enxerto versus hospedeiro(GVH) Quando linfócitos T competentes são transferidos de um doador para um receptor que é incapaz de rejeitá-los, as células enxertadas sobrevivem e têm tempo de reconhecer os antígenos do hospedeiro e de reagir imunologicamente contra eles. Em lugar da reação normal ao transplante do hospedeiro contra o enxerto, deparamo-nos com o inverso, isto é, uma reação enxerto versus hospedeiro (GVH). Nos seres humanos, observa-se a ocorrência de febre, anemia, perda de peso, exantema, diarreia e esplenomegalia, e os principais mediadores da patologia consistem em citocinas, particularmente o fator de necrose tumoral (TNF). Quanto “maior” a diferença entre antígenos de transplante, mais grave será a reação. Quando o doador e o receptor diferem nos loci HLA ou H-2, as consequências podem ser fatais, embora se deva ressaltar que as reações a antígenos menores dominantes de transplante ou suas combinações possam ser igualmente difíceis de controlar. Nos seres humanos, a reação GVH pode ocorrer em indivíduos imunocomprometidos que recebem enxertos de células-tronco hematopoéticas (p. ex., para tratamento da imunodeficiência combinada grave) ou como forma de tratamento para o câncer. Os linfócitos T competentes no sangue ou presentes em órgãos transplantados, administrados a pacientes imunossuprimidos, também podem mediarreações GVH. Mecanismos de rejeição dos enxertos Diversos componentes do sistema imune podem mediar um ataque contra o órgão ou teciso entranho e assim contribuir para a rejeição Os linfócitos podem mediar a rejeição: O papel principal desempenhado pelos linfócitos na rejeição primária é compatível com a histologia da reação inicial, mostrando a ocorrência de infiltração por células mononucleares, com número muito pequeno de leucócitos polimorfonucleares (PMN) ou plasmócitos . O efeito notável da timectomia neonatal no prolongamento da sobrevida de transplantes de pele e a sobrevida longa de enxertos em crianças com deficiências tímicas implicam os linfócitos T nessas reações. Embora os linfócitos T citotóxicos CD8 sejam importantes na rejeição dos aloenxertos, vários modelos murinos indicaram que, na ausência de linfócitos T CD4, os aloenxertos podem ser aceitos indefinidamente. Com efeito, a rejeição pode ser mediada por linfócitos T CD4 na ausência de linfócitos T CD8, talvez pelo fato de que os linfócitos CD4 algumas vezes têm potencial citotóxico para alvos da classe II. Todavia, em animais intactos, a secreção de citocinas pelos linfócitos T CD4 irão recrutar e ativar linfócitos T CD8, linfócitos B, linfócitos NKT e macrófagos, todos com potencial de contribuir para o processo de rejeição. Além disso, a interferona-γ suprarregula a expressão do MHC nas células-alvo do enxerto, aumentando, assim, a sua vulnerabilidade aos linfócitos T citotóxicos CD8. Reconhecimento do MHC alogenico por Linfócitos T do receptor: Convém lembrar que definimos o MHC pela sua capacidade de provocar a rejeição mais potente de enxertos entre membros da mesma espécie. Essa intensidade de rejeição do MHC incompatível é uma consequência da frequência muito alta de linfócitos T alorreativos (i. e., células que reagem com aloenxerto) existentes nos indivíduos normais. Embora apenas uma fração de uma porcentagem da população de linfócitos T normais seja específica para determinado peptídio, mais de 10% dos linfócitos T reagem com aloantígenos. Foram descritas duas vias principais de reconhecimento. Na via direta, numerosos linfócitos T alorreativos do receptor reconhecem o alo-MHC (i. e., do enxerto) na superfície das células do doador, ao passo que, na via indireta, um número menor de linfócitos T do receptor reconhece peptídios derivados do alo-MHC (e aloantígenos menores de transplante) apresentados por moléculas do MHC próprio nas células apresentadoras de antígeno do próprio receptor. Papel dos anticorpos As células alogênicas podem ser destruídas por reações citotóxicas mediadas por anticorpos (hipersensibilidade do tipo II). A consideração dos diferentes mecanismos pelos quais os aloenxertos renais podem ser rejeitados ilustra a contribuição dos anticorpos no processo de rejeição. Na rejeição hiperaguda: os anticorpos que se ligam ao endotélio do vaso sanguíneo no rim doado ativam a via clássica do complemento e iniciam a cascata da coagulação sanguínea. Os vasos sanguíneos são obstruídos por plaquetas agregadas, e os neutrófilos também são rapidamente recrutados, em consequência da ativação do complemento. A rejeição aguda de um rim caracteriza-se por infiltração celular densa e ruptura dos capilares peritubulares. Os linfócitos T citotóxicos CD8+ atacam as células do enxerto, cuja expressão antigênica do MHC foi suprarregulada pela IFNγ. Também existem linfócitos T CD4+, incluindo linfócitos com fenótipo Th17. Ocorre expressão suprarregulada das moléculas coestimuladoras CD80 e CD86 nas células do epitélio tubular, promovendo, assim, a ativação dessas respostas celulares, que são ainda mais auxiliadas pela produção local de algumas quimiocinas. Embora alguns linfócitos T possam se tornar sensibilizados no próprio enxerto, a apresentação de antígenos pelas células dendríticas tanto do doador quanto do receptor ocorre predominantemente nos linfonodos de drenagem. A rejeição humoral aguda, que envolve anticorpos anti-MHC do doador, pode contribuir para os episódios de rejeição aguda. A ligação do anticorpo específico contra o enxerto leva ao depósito de quantidades substanciais do componente C4d do complemento nos capilares peritubulares. Os depósitos de imunoglobulina nas paredes dos vasos induzem a agregação das plaquetas nos capilares glomerulares, levando à insuficiência renal aguda. É preciso considerar também a possibilidade de lesão das células recobertas por anticorpos, por meio da citotoxicidade celular dependente de anticorpos (ADCC). A rejeição crônica consiste em fibrose glomerular e tubular e, com frequência, está associada a depósitos subendoteliais de imunoglobulina e de C4d nos capilares glomerulares e peritubulares. Algumas vezes, isso pode constituir uma expressão de um distúrbio por imunocomplexos (causando a patologia renal que resultou originalmente na necessidade de substituir o rim danificado) ou, possivelmente, de formação de complexos com antígenos solúveis derivados do rim enxertado. Por conseguinte, a complexidade da ação e da interação dos fatores celulares e humorais na rejeição dos enxertos é considerável, e a apresenta uma tentativa de resumir os mecanismos postulados. Legenda: Mecanismos de destruição das células- alvo. A. Destruição direta por linfócitos Tc e dano indireto aos tecidos por meio da liberação de citocinas pelas células Th1, como IFNγ e TNF. B. Destruição direta por células NK, intensificada pela interferona. C. Ataque por citotoxicidade celular dependente de anticorpos. D. Fagocitose da célula-alvo recoberta por anticorpos (reforçada pelo C3b ligado). E. Aderência das plaquetas ao anticorpo ligado à superfície do endotélio vascular do enxerto, resultando na formação de microtrombos. F. Citotoxicidade mediada pelo complemento. G. Os macrófagos ativados de modo inespecífico por agentes como IFNγ e, possivelmente, pelo C3b podem ser citotóxicos para as células do enxerto, talvez por meio de ação extracelular do TNF e dos radicais ·O2– gerados na superfície da célula. IFN, interferona; K, célula killer (qualquer célula capaz de mediar a ADCC), Mø, macrófago; N, neutrófilo; NK, célula natural killer. Compatibilidade entre receptor e doador Tendo em vista que a demanda de transplantes é muito superior ao suprimento de órgãos disponíveis, é fundamental aumentar ao máximo as chances de que o enxerto será imunologicamente aceito pelo receptor. Como as diferenças no MHC são responsáveis pela rejeição mais terrível dos enxertos, esforços prodigiosos têm sido envidados para definir essas especificidades antigênicas, em uma tentativa de reduzir ao máximo a rejeição pela compatibilidade do enxerto e do receptor, de modo muito semelhante à prova cruzada realizada para transfusões de sangue (de modo incidental, o grupo AB0 proporciona antígenos de transplante vigorosos). Tipagem HLA dos tecidos: Os alelos HLA são definidos pelas suas sequências gênicas, e os indivíduos podem ser tipados pela reação da cadeia da polimerase (PCR), utilizando pares de iniciadores (primers) discriminativos. HLA: conjuntos de genes que codificam proteínas de superfície que reconhecem e apresentam antígenos próprios ou externos para o sistema imune adaptativo humano – Formação de MHC. -Poligênico -Polimórficos Imunossupressão Os transplantes são, em sua maioria, aloenxertos, e é praticamente impossível obter compatibilidade plena entre doador e receptor. Por esse motivo, é necessário administrar fármacos imunossupressores potentes e potencialmente tóxicos de modo a limitar a rejeição imunológica. O desenvolvimento de uma resposta imunológica exige a proliferação ativa de umnúmero relativamente pequeno de linfócitos sensíveis ao antígeno para produzir uma população de células sensibilizadas grande o suficiente para ser efetiva. Muitos dos fármacos imunossupressores utilizados em receptores de transplante foram inicialmente desenvolvidos para a quimioterapia do câncer, em virtude de sua toxicidade para as células em divisão. Além das complicações generalizadas da imunossupressão, esses fármacos antimitóticos são particularmente tóxicos para as células da medula óssea e do intestino delgado e, portanto, precisam ser utilizados com muita cautela. Por conseguinte, como os fármacos utilizados não são específicos apenas para linfócitos antidoador, os pacientes submetidos a terapia imunossupressora tendem a se tornar suscetíveis a infecções oportunistas, com várias doenças virais, bacterianas, fúngicas e parasitárias. Esses pacientes também são mais propensos a desenvolver cânceres induzidos por vírus, como linfomas, câncer de colo do útero e sarcoma de Kaposi. A imunossupressão é utilizada da seguinte maneira: -Terapia de indução: o objetivo, aqui, é obter uma imunossupressão intensiva por ocasião do transplante, de modo a assegurar que o sistema imune seja detido quando for desencadeado com a chegada do enxerto estranho. Tipicamente, são utilizados anticorpos contra linfócitos T (p. ex., globulina antitimócito de coelho) e/ou antagonistas do receptor de IL-2 (como o basiliximabe, que se liga ao CD25, a cadeia α do receptor de IL-2). -Terapia de manutenção: se a imunossupressão for retirada, haverá rejeição imunológica do órgão ou tecido do doador. Por esse motivo, os receptores de transplante necessitam habitualmente de manutenção permanente com fármacos imunossupressores. É preciso alcançar um equilíbrio entre atenuação adequada da resposta imune para evitar a rejeição do enxerto, enquanto se limita a toxicidade dos fármacos, e a manutenção de responsividade imune suficiente para que o paciente possa combater as infecções. Tipicamente, são utilizados inibidores da calcineurina (tacrolimo ou ciclosporina), inibidores do metabolismo das purinas (azatioprina ou micofenolato de mofetila) e inibidores do mTOR (rapamicinas), frequentemente em associação com esteróides -Tratamento dos episódios de rejeição: a rejeição humoral pode ser tratada com imunoglobulina intravenosa, plasmaférese e o anticorpo anti-CD20, o rituximabe. Além disso, utilizam-se comumente vários agentes imunossupressores ativos contra linfócitos T. Um fármaco comumente utilizado nesse campo é a azatioprina, que inibe a síntese de ácidos nucleicos e que exerce efeito preferencial sobre as reações mediadas por linfócitos T. Vários metabólitos fúngicos, como grupo, melhoraram acentuadamente a sobrevida dos enxertos nos transplantes humanos e também são benéficos no tratamento de distúrbios imunológicos, em virtude de sua capacidade de serem direcionados contra os linfócitos T. Ciclosporina é um peptídio cíclico hidrofóbico neutro de 11 aminoácidos, produzido pelo fungo Beauveria nivea. A ciclosporina atua como inibidor da calcineurina e bloqueia seletivamente a transcrição da IL-2 nas células T ativadas. As células em repouso que possuem memória vital para a imunidade a infecções microbianas são poupadas, e observa-se pouca toxicidade nas células em divisão no intestino e na medula óssea; entretanto, quando utilizada em altas doses, a nefrotoxicidade torna-se um problema substancial. A ciclosporina também afeta diretamente as células dendríticas, inibindo várias de suas funções, inclusive processamento do antígeno, síntese de TNF e IL-12, expressão dos receptores de quimiocinas e migração celular. A ciclosporina está firmemente estabelecida como terapia de primeira linha na profilaxia e no tratamento da rejeição dos transplantes. Outro fármaco imunossupressor específico para linfócitos T é o tacrolimo, que contém uma estrutura em anel macrolídica; embora também tenha sido originalmente encontrado em um fungo, o tacrolimo é isolado da bactéria Streptomyces tsukubaensis. À semelhança da ciclosporina, o tacrolimo é um inibidor da calcineurina, que bloqueia várias atividades das células T e das células dendríticas; todavia (mais uma vez como a ciclosporina), tem a desvantagem de ser nefrotóxico quando administrado em altas doses. O xenoenxero é uma proposta prática? Como o suprimento de órgãos humanos de doadores para transplante está muito aquém da demanda, está surgindo um interesse geral pela viabilidade da utilização de órgãos de animais. Os suínos são preferíveis aos primatas como doadores, tanto em termos de aceitabilidade ética quanto ao risco de zoonoses – os primatas não humanos abrigam muitos retrovírus e herpes-vírus que têm o potencial de causar doença significativa nos seres humanos. As valvas cardíacas porcinas têm sido utilizadas com sucesso há décadas em milhões de pacientes submetidos a valvoplastia. Todavia, nesse caso, as valvas cardíacas apresentam imunogenicidade muito reduzida por seu tratamento prévio com glutaraldeído. Esse procedimento de fixação não pode ser utilizado quando há necessidade de transplante de coração ou de outro órgão funcionante. Por conseguinte, o primeiro obstáculo a ser vencido nesses casos é a rejeição hiperaguda, que ocorre em consequência dos anticorpos naturais xenorreativos do hospedeiro. Os anticorpos naturais ligam-se ao endotélio e ativam o complemento na ausência de reguladores do sistema complemento humano, como o fator acelerador do decaimento, CD59 e MCP , desencadeando o fenômeno da rejeição hiper aguda. A crise seguinte é a rejeição vascular aguda, que ocorre dentro de 6 dias à medida que a produção de novo de anticorpos é induzida em resposta aos xenoantígenos no epitélio do doador. A IL-12 e a IFNγ inibem a rejeição vascular aguda de xenoenxertos e, a longo prazo, a IFNγ pode proteger o enxerto, promovendo a formação de NO·, que impede a constrição dos vasos sanguíneos. Foi obtido um grau limitado de sucesso utilizando babuínos como receptores de corações ou rins de porcos com knockout da α-1,3-galactosiltransferase, embora, no caso de enxertos de rim, esquemas imunossupressores bastante intensos tenham sido utilizados juntamente com cotransplante de tecido tímico, com o propósito de induzir tolerância no receptor. Terapia com células tronco O transplante ideal é constituído inteiramente de células do receptor (i. e., autoenxerto), o que eliminaria a necessidade de imunossupressão. É possível isolar células-tronco de vários órgãos adultos, inclusive a medula óssea. Por exemplo, foi demonstrado que as células-tronco pluripotentes derivadas da medula óssea humana induzem neovascularização terapêutica e miocardiogênese em um modelo de infarto do miocárdio em ratos. O desenvolvimento de técnicas de substituição de núcleos celulares também criou a possibilidade de clonagem terapêutica, utilizando células-tronco embrionárias. Há um acúmulo crescente de dados sobre vários fatores de crescimento necessários para guiar as células-tronco relativamente indiferenciadas para a forma madura desejada, como, por exemplo, células pancreáticas, nervos ou hepatócitos para tratamento regenerativo ou eritrócitos para transfusão. Imunidade Tumoral Um importante problema relacionado com o câncer é o fato de que o sistema imune tem considerável dificuldade em produzir respostas imunes vigorosas e/ou duradouras contra essas entidades, em grande parte devido à preocupação compreensível de nosso sistema imune com o reconhecimento do não próprio. Como a maioria dos cânceres surge posteriormente durante a vida, enquanto os agentes infecciosos representam uma ameaça desdeo momento em que nascemos, nosso sistema imune está muito mais orientado para reconhecer o não próprio do que para identificar uma alteração do próprio. Isso faz sentido, visto que a infecção representa uma pressão seletiva muito mais potente, dentro de uma perspectiva genética, do que o câncer, visto que este último, em geral, não impede a transmissão bem-sucedida dos genes para a próxima geração. Por conseguinte, é compreensível que nosso sistema imune tenha evoluído com foco muito mais concentrado na infecção do que em mutações como ameaça à nossa sobrevivência a longo prazo. Como os tumores são próprios e normalmente não estão associados a agentes infecciosos (embora, como veremos, existam algumas exceções importantes), as células tumorais carecem de PAMP que normalmente são necessários para desencadear respostas imunes vigorosas. Por conseguinte, embora os processos mutacionais associados ao desenvolvimento de câncer frequentemente gerem neoantígenos que, em princípio, são capazes de induzir respostas das células T, essas respostas, na prática, são altamente silenciadas, devido a mecanismos que atuam para impedir a emergência de autoimunidade. Em consequência, as respostas reguladoras bem intencionadas das células T e outros mecanismos que atuam para limitar o desenvolvimento da autoimunidade (como infrarregulação das respostas das células T mediada por CTLA-4 e PD-1) conspiram para suprimir a resposta imune contra o câncer. Além disso, os tumores também manipulam ativamente o sistema imune para minimizar as respostas imunes que efetivamente podem emergir. Com efeito, há evidências crescentes de que os tumores frequentemente recrutam macrófagos e neutrófilos, bem como outras células imunes inatas, e “reeducam” essas células no sentido de adquirir um fenótipo relacionado com a cicatrização de feridas com a finalidade de sustentar o crescimento e a sobrevida do tumor. Outro grande impedimento para o desenvolvimento de uma resposta imune antitumoral vigorosa é o fato de que os tumores surgem de modo progressivo, no decorrer de um longo período de tempo, o que possibilita a seleção de células efetivamente invisíveis ao sistema imune. Se não fossem, essas células seriam eliminadas pelo sistema imune com o desenvolvimento do tumor. Infelizmente, esse processo de imunoedição seleciona os tumores “mais aptos”, que, por definição, são muito difíceis de serem enfrentados pelo sistema imune. Transformação celular e câncer o câncer é um estado em que as células escapam dos controles normais que governam a divisão celular e a longevidade das células, entre outros aspectos. Como os tecidos que compõem o câncer são formados por bilhões de células que há muito tempo renunciaram à independência (mas também às limitações) que acompanha os profissionais autônomos, existem algumas regras rigorosas a seguir. Essas regras governam a divisão, o tempo de sobrevida, o movimento e a função das células. As células transformadas quebram as regras que governam a multicelularidade: Uma das regras fundamentais que precisam ser observadas pelas células de um organismo multicelular é a seguinte: não se dividir, a não ser que receba permissão explícita para fazê- lo. A “permissão”, nesse contexto, é concedida na forma de fatores do crescimento, que se ligam a receptores de superfície celular e deflagram a cadeia de processos que levam à expressão pelo hospedeiro de novos produtos gênicos necessários para coordenar a divisão celular e a duplicação de todo o conteúdo da célula. O câncer representa mais um espectro de condições do que uma doença única: câncer não é uma doença única, porém representa um amplo espectro de condições provocadas por uma falha nos controles que normalmente regulam o comportamento celular em um organismo multicelular complexo. As principais diferenças entre os tipos de câncer baseiam-se, em grande parte, no caráter singular de seu tecido de origem. Por conseguinte, existem diferenças consideráveis entre cânceres que se originam na pele, no fígado, nos pulmões, no intestino ou no sangue. Como cada um desses tipos de células possuem ambientes e expressão gênica singulares, a natureza das mutações que irão permitir que cada uma dessas células desobedeça ao controle social sobre o comportamento celular também será diferente. Os cânceres podem ser benignos, quando o câncer é incapaz de se disseminar para outros tecidos, ou malignos, quando o câncer é invasivo e propaga-se para outros tecidos do corpo. As células que sofrem transformação maligna escapam desses controles, invadem os tecidos adjacentes e, por fim, podem migrar para outros locais do corpo, estabelecendo tumores secundários. Embora as primeiras teorias formuladas sobre a natureza do câncer tenham sugerido que o crescimento celular anormal fosse causado por agentes infecciosos, como o vírus, essas teorias foram gradualmente suplantadas pela ideia de que o câncer era causado principalmente por mutágenos – isto é, agentes que provocam mutação genética. Hoje em dia, já está bem aceito que a maioria dos carcinógenos (i. e., agentes que causam câncer) atua ao provocar dano ao DNA, seja direta ou indiretamente. Esse dano pode ser relativamente sutil, resultando em mutações pontuais que alteram um único aminoácido na proteína codificada pelo gene afetado, ou mais dramático, provocando translocação de segmentos cromossômicos inteiros de um cromossomo para outro. A incidência do câncer varia entre os tecidos: Os cânceres podem se originar a partir de quase todos os tecidos do corpo, porém são mais comumente encontrados nos epitélios – as lâminas de células que formam a camada superior da pele e que revestem as paredes das cavidades e dos tubos dentro do corpo. Os cânceres que se desenvolvem nos epitélios são denominados carcinomas, e esses tumores são responsáveis por mais de 80% de todas as mortes por câncer nos países ocidentais. Esse fato está provavelmente relacionado com dois fatores: em primeiro lugar, os epitélios são os que correm maior risco de exposição aos agentes causadores de câncer (carcinógenos), visto que eles revestem as superfícies do corpo que estão em contato direto com o ambiente (p. ex., pele, pulmões, boca, esôfago, estômago, intestino, vias urinárias, colo do útero). O ambiente constitui uma importante fonte de carcinógenos, que podem ser de natureza química, física ou biológica. O outro fator importante que governa a alta probabilidade do câncer de se originar a partir do epitélio é a elevada taxa de reposição das células epiteliais, em consequência de lesão ou infecção, o que significa que essas células sofrem divisão constante. Os cânceres originam-se mais frequentemente em tecidos que apresentam elevada taxa de mitose, provavelmente porque essas células já estão sofrendo divisão em uma taxa relativamente alta, e porque as barreiras à divisão celular são menores do que nos tecidos que não estão sofrendo divisão (i. e., na fase pós-mitótica). Como as células em divisão precisam replicar seus genomas, um processo que pode ser por si só uma fonte de mutação, devido a erros cometidos pela DNA polimerase, essas células podem constituir uma fonte de instabilidade genética. Os outros tumores malignos originam-se de tecidos não epiteliais distribuídos em todo o corpo. Os tumores que surgem dos vários tecidos conjuntivos, denominados sarcomas, respondem por 1% dos tumores encontrados em clínicas de oncologia. O segundo grupo de tumores de origem não epitelial surgem dos vários tipos celulares que constituem os tecidos formadores do sangue(i. e., hematopoéticos) e incluem as células do sistema imune. Esses tumores, denominados neoplasias malignas hematopoéticas,incluem as leucemias e os linfomas, que respondem por aproximadamente 17% das mortes relacionadas com câncer. O último grupo de tumores não epiteliais origina-se de vários componentes dos sistemas nervosos central (i. e., encéfalo) e periférico (i. e., medula espinal e tecido nervoso periférico), e esses tumores são conhecidos como tumores neuroectodérmicos. São responsáveis por cerca de 2,5% das mortes por câncer. Dependendo do tecido de origem e do estágio de transformação, os cânceres podem crescer lentamente ou de modo bastante rápido, podem ter poucas metástases ou ser altamente agressivos; alguns cânceres são relativamente sensíveis ao tratamento, enquanto outros são refratários e resistem até mesmo aos tratamentos mais prolongados. Normalmente, o tratamento para o câncer envolve cirurgia (para tumores sólidos), seguida de fármacos citotóxicos ou radiação, isoladamente ou em associação, de modo a destruir as células errantes, enquanto preserva ao mesmo tempo o maior número possível de células normais (não malignas). Esta última consideração normalmente estabelece um limite sobre as doses de radiação ou de fármacos citotóxicos que podem ser administradas na esperança de erradicar a carga tumoral. Os Agentes mutagênicos,incluindo os vírus podem provocar transformação celular: Os vírus também são capazes de causar câncer por meio de sua inserção no genoma de seus hospedeiros. Isso pode resultar em câncer por dois mecanismos diferentes: em primeiro lugar, o genoma viral pode ter um gene que permita o escape das células do hospedeiro aos controles normais exercidos para restringir a divisão celular e/ou limitar a sua sobrevivência; e, em segundo lugar, o vírus pode integrar seu genoma próximo ao gene do hospedeiro que regule a proliferação e/ou apoptose; podendo resultar na expressão aberrante desses genes. Mecanismos celulares Intrinsecos de supressão tumoral Como o crescimento descontrolado das células constitui uma força potencialmente destrutiva, existem vários sistemas celulares intrínsecos “à prova de falha”, que servem para reduzir a probabilidade de ocorrência de transformação celular. Esses sistemas entram em ação quando sinais anormais são gerados dentro das células e tipicamente “punem” essas células por meio de privação de sua capacidade de sofrer divisão, um estado denominado senescência replicativa (transitoriamente, em alguns casos, ou permanentemente, em outros) ou pela destruição definitiva dessas células. As proteínas supressoras tumorais monitoram a divisão celular: Os produtos dos genes supressores tumorais, como p53 e pRb, atuam como outra barreira à transformação. Esses produtos gênicos estão envolvidos em redes de sinalização que monitoram a integridade do genoma, além de confirmar que os sinais proliferativos corretos foram recebidos antes de permitir a entrada no ciclo celular. Em caso de dano ao DNA ou na presença de sinais mitogênicos aberrantes, as proteínas supressoras tumorais p53 e pRb podem interromper o ciclo celular, que é seguido de reparo do DNA e reentrada no ciclo celular, parada permanente do ciclo celular (senescência) ou morte celular por apoptose. Mecanismos celulares extrínsecos da supressão tumoral As respostas das CLT e células NK podem ser de maior utilidade: As armas disponíveis do sistema imune para combater patógenos microbianos (complemento, reagentes da fase aguda, fagocitose, produção de espécies reativas de oxigênio, mobilização de proteases destrutivas, anticorpos) tendem, em sua maioria, a ser em grande parte ineficazes contra as células transformadas. Isso nos deixa com dois mecanismos principais à nossa disposição: as células natural killer (NK) e as células T citotóxicas (CTL). Após reconhecimento de um alvo apropriado, as células NK e CTL (ou células Tc) podem utilizar pelo menos duas estratégias principais para destruir o alvo. Em primeiro lugar, o conteúdo de seus grânulos citotóxicos pode sofrer desgranulação na membrana da célula-alvo, liberando as granzimas destruidoras de células no interior da célula-alvo, com o auxílio da proteína formadora de poros, a perforina. Em segundo lugar, as CTL e as células NK também podem ativar células transformadas por meio de exposição do ligante Fas (CD95L) na superfície celular, que estimula seus receptores correspondentes no tumor, levando também à apoptose da célula- alvo. Entretanto, as CTL e as células NK utilizam mecanismos muito diferentes para reconhecer as células transformadas. Exigencias para destruição mediada por células NK Um cenário ideal seria ver a incapacidade de um tumor de expressar o complemento normal de moléculas do MHC. Isso iria atrair a atenção das células NK e, com efeito, isso provavelmente ocorre quando surgem células transformadas, levando ao ataque mediado por células NK, seguida de morte do tumor nascente. Outra maneira pela qual as células transformadas podem atrair a atenção das células NK consiste na suprarregulação da expressão de moléculas não clássicas do MHC (como MICA e MICB), que também atuam como ligantes para ativar receptores NK.É importante lembrar que a expressão de moléculas não clássicas do MHC pode ser suprarregulada em resposta à infecção viral, bem como ao dano do DNA e outras formas de estresse celular. Por conseguinte, os estresses encontrados no microambiente do tumor ou o dano ao DNA que ocorre devido ao próprio processo de transformação celular podem levar à expressão dessas moléculas não clássicas do MHC, resultando em ataque mediado por células NK. Entretanto, como iremos discutir de modo mais pormenorizado adiante, a não ser que o ataque mediado por células NK consiga exterminar toda a população de células transformadas, o processo contínuo de matança mediada por NK pode resultar na seleção de sobreviventes com padrões relativamente normais de moléculas do MHC. Estas últimas células finalmente irão repovoar o tumor, e, se esse cenário acontecer, o tumor resultante poderá ser relativamente impérvio à destruição mediada por células NK. Exigencias para destruição mediada por CTL Considerando agora as CTL, precisamos lembrar inicialmente que essas células exigem a presença de um peptídio de ligação do MHC reconhecido por um receptor de células T. Para preencher essa exigência, em algum ponto do trajeto para sua transformação, o tumor necessitaria produzir um novo epítopo (i. e., um neoepítopo), em consequência de mutação ou da expressão de uma nova proteína que não foi sujeita à tolerância central durante a seleção das células T. Para produzir uma resposta vigorosa das células T CD8+ ou CD4+, este neoepítopo precisa se ligar com alta afinidade ao MHC e, de modo sumamente importante, ser apresentado no sucesso no contexto das moléculas coestimuladoras apropriadas (i. e., ligantes CD28 B7-1/B7-2). Isso permitiria a destruição seletiva mediada por Tc das células tumorais apresentando o neoepítopo. Entretanto, o problema com este último cenário é que, devido à necessidade de maturação das células dendríticas (i. e., ocupação dos PRR das células dendríticas com PAMP) para apresentar o antígeno às células T virgens, os neoantígenos provavelmente não provocam respostas imunes vigorosas ou duradouras, mesmo que surjam em primeiro lugar. A tolerização das respostas das células T é problemática: Um importante obstáculo ao desenvolvimento de respostas imunes antitumorais mediadas por células T produtivas, conforme assinalado anteriormente, é o fato de que o aparecimento de antígenos tumorais na ausência de ativação das células dendríticas irá levar à tolerização de qualquer resposta de células T que possa surgir ou à supressão dessas respostas, devido à coemergência decélulas T reguladoras. Atualmente, há evidências consideráveis sugerindo que isso é o que de fato acontece no caso de muitos tumores sólidos: as respostas das células T são iniciadas, porém são interrompidas, devido à ocupação do CTLA-4e/ou PD-1 nas células T, seja por ligantes para o último presente no tumor, ou em células dentro do estroma do tumor. Entretanto,apesar da incapacidade do sistema imune de erradicar tumores que conseguem escapar da destruição mediada por CTL, as populações de células T anérgicas podem ser reativadas com sucesso por meio de redução de seu limiar de ativação. Isso pode ser obtido pelo bloqueio de moléculas de pontos de controle imunes (como CTLA-4 e PD-1) que estão envolvidas na infrarregulação celular intrínseca das respostas imunes ou regulação celular extrínseca por meio das células Treg. As respostas mediadas por anticorpos também podem ser protetoras Embora as respostas mediadas por CTL e células NK provavelmente sejam, sem dúvida alguma, as respostas de maior utilidade para a erradicação dos tumores, há também algumas evidências de que as respostas dos anticorpos também podem ser protetoras em determinadas circunstâncias. Em primeiro lugar, no contexto da imunoterapia passiva anticorpos monoclonais terapêuticos dirigidos contra antígenos tumorais expostos na superfície da célula podem direcionar células NK para seus alvos e possibilitar a destruição por essas células por meio da citotoxicidade celular dependente de anticorpos (ADCC). Como alternativa, esses anticorpos também podem bloquear o acesso de ligantes estimuladores (como fator de crescimento da epiderme [EGF]) a seus receptores correspondentes, que se tornam amplificados em determinados tumores. Todavia, há também algumas evidências recentes de que as respostas de anticorpos naturais geradas pelo hospedeiro podem possibilitar a captura de antígenos do tumor pelas células dendríticas; utilizando esses imunocomplexos, as células dendríticas apresentam esses antígenos à células T apropriadas para sensibilizar respostas eficientes das CTL. Além disso, as respostas de anticorpos naturais que são geradas contra antígenos tumorais também seriam extremamente úteis para possibilitar ataques de ADCC mediados por células NK, bem como para opsonizar células tumorais para captação por meio de fagocitose realizada por macrófagos que possuem receptores Fcγ. O problema do câncer sob a perspectiva imunológica O desenvolvimento de tumores com demasiado frequência significa que essas células estão voando abaixo do radar e evitam por completo as atenções do sistema imune, ou adquirem mutações ou outras adaptações que permitem que elas se livrem dessas atenções caso ocorram. Tendo em vista a atual riqueza acumulada de evidências demonstrando que as células transformadas empregam uma diversidade de estratégias para escapar e manipular o sistema imune, isso sugere fortemente que a imunovigilância de fato desempenha um papel nas defesas do organismo contra a transformação celular. Com efeito, pode-se dizer que os tumores estão repletos de vários mecanismos de escape imunológicos e, portanto, assemelham-se a infecções bem- sucedidas. Tendo como as principais estratégias de evasão do tumor: Os cânceres mobilizam múltiplas estratégias para evitar e repelir o ataque imune Em primeiro lugar, os tumores frequentemente não despertam a atenção séria do sistema imune pelo fato de serem altamente semelhantes ao próprio. Conforme discutido anteriormente, como os cânceres não são agentes infecciosos, eles normalmente carecem de assinaturas moleculares (i. e., PAMP), que normalmente permitem ao sistema imune reconhecer que algo está claramente errado. Isso parece constituir grande parte do problema e, com frequência, resulta em tolerização das células T que poderiam reconhecer potencialmente os antígenos tumorais. Em segundo lugar, quando determinantes não próprios fortes (neoantígenos) surgem durante a transformação celular, tendem a ser eliminados pela destruição imunomediada das células que expressam esses antígenos, um processo denominado imunovigilância, que será discutido adiante. Entretanto, devido à instabilidade genética e à heterogeneidade dos tumores, conforme discutido anteriormente, é altamente improvável que uma resposta imune dirigida contra um único neoantígeno seja suficiente para exterminar todas as células do tumor, pela simples razão de que nem todas as células do tumor irão expressar os mesmos neoepítopos. As células tumorais sobreviventes irão rapidamente repovoar o tumor e serão inacessíveis ao ataque imune, a não ser que expressem também um neoepítopo decente. Um terceiro problema é o fato de que os tumores frequentemente mobilizam uma bateria de estratégias para repelir os ataques imunes de maneira ativa, por meio da secreção de fatores (como IL-10 ou TGFβ) ou da expressão de moléculas de superfície (como ligantes CTLA-4 ou PD-1) que desativam as respostas das células T. Em quarto lugar, os tumores também têm a habilidade de domar o sistema imune e mudá-lo para seus próprios objetivos por meio da produção de fatores que reeducam as células imunes inatas associadas ao tumor a um modo imunossupressor ou do tipo de cicatrização de feridas. os cânceres não atraem as atenções sérias e duradouras do sistema imune ou produzem um ambiente tolerogênico para o tumor. Como veremos adiante, esse estado tolerogênico pode ser passivo, ou pode ser mantido por meio da secreção de uma variedade de fatores pelo tumor, que mantêm ativamente esse estado. Isso algumas vezes é considerado, do ponto de vista antropomórfico, como sinais de um comportamento diabolicamente inteligente em nome do tumor. Entretanto, é fato que os cânceres dispõem de uma grande arma em seu arsenal: o tempo. De fato, os cânceres insinuam-se furtivamente no sistema imune durante longos períodos de tempo em virtude de sua estreita semelhança com o próprio, carecendo de sinais claros de perigo. Do ponto de vista genético, são plásticos o suficiente para possibilitar uma seleção negativa (pelo sistema imune) para eliminar as células imunogênicas e também selecionar positivamente células capazes de ativar mecanismos imunossupressores naturais que normalmente protegem contra o desenvolvimento da autoimunidade. Os cânceres carecem de PAMP e contem poucos determinantes não próprios A natureza em grande parte invisível dos cânceres, do ponto de vista do sistema imune, deve-se principalmente ao fato de que os cânceres representam o próprio e, portanto, são desprovidos de PAMP que normalmente são necessários para iniciar uma resposta imune efetiva. Como o desenvolvimento dos cânceres normalmente é iniciado por fatores ambientais (p. ex., agentes e radiação que causam danos ao DNA) e, em geral, não apresentam um componente infeccioso, eles habitualmente não atraem a atenção do sistema imune para algo semelhante à situação dos microrganismos que contêm PAMP. Os tumores expressam moléculas que desativam as respostas das células T Embora possa ocorrer indução à tolerância por omissão, há também numerosas evidências de que os tumores com frequência tolerizam ativamente as células dendríticas na vizinhança por meio da secreção de IL-10 e VEGF (fator de crescimento endotelial vascular), bem como fatores passíveis de suprimir a ativação, proliferação e diferenciação das células T, como TGFβ. Um modo essencial de tolerização das células T no ambiente tumoral parece ser a expressão de superfície dos ligantes PD-1 e CTLA-4, que atuam como “desativadores” para as células T ativadas, por meio de competição pela ligação a CD28 na célula T (p. ex., CTLA-4) ou supressão ativa das vias de transdução desinais das células T por PD-1. Convém lembrar que CTLA-4 e PD-1 são moléculas que são suprarreguladas nas células T ativadas e desempenham um importante papel no término das respostas das células T. Por conseguinte, a ocupação de CTLA-4 ou PD-1 pelo tumor ou células dentro do estroma tumoral representa uma maneira altamente efetiva de sufocar as respostas emergentes das células T.
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