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Vitória Farias – 2º semestre de medicina { Resposta antiviral } IMUNIDADE NO SISTEMA RESPIRATÓRIO A mucosa do sistema respiratório reveste as vias nasais, nasofaringe, traqueia e árvore brônquica. Os alvéolos, que são os terminais em forma de saco revestidos de epitélio, também podem ser considerados parte da mucosa respiratória. A inalação do ar expõe a mucosa respiratória a uma ampla variedade de substâncias estranhas, incluindo organismos infecciosos transportados pelo ar, pólens de plantas, partículas de poeira e diversos outros antígenos ambientais. A flora microbiana das vias aéreas é bem menos densa e menos diversificada do que no intestino e as vias aéreas inferiores e os alvéolos contêm menos organismos do que as vias aéreas superiores. Mesmo assim, mecanismos similares se desenvolveram junto ao sistema imune da mucosa respiratória para alcançar um equilíbrio entre imunoativação para proteger contra patógenos e imunorregulação para evitar respostas desnecessárias ou excessivas que possam comprometer as funções fisiológicas. IMUNIDADE INATA O epitélio colunar ciliado pseudoestratificado que reveste a maior parte da mucosa respiratória, incluindo as vias nasais, nasofaringe e árvore brônquica, exerce funções de barreira física e química similares as do epitélio intestinal, graças às zonas de oclusão existentes entre as células e à secreção de muco, defensinas e catelicidinas (grupo de peptídeos antimicrobianos que possuem propriedades antibacterianas, antifúngicas, antivirais, imunoestimulatórias e imunomoduladores). O muco nas vias aéreas captura substâncias estranhas, incluindo microrganismos, enquanto os cílios movem o muco e os microrganismos capturados para cima e para fora dos pulmões. As respostas inatas nos alvéolos exercem funções antimicrobianas, mas são rigorosamente controladas para prevenir a inflamação, a qual comprometeria as trocas gasosas. Os alvéolos são suscetíveis ao espalhamento da infecção por broncopneumonia, e as células do revestimento alveolar podem ser diretamente infectadas por vírus. As proteínas surfactantes A (SP-A) e D (SP-D), secretadas dentro dos espaços alveolares, são membros da família das colectinas e se ligam a PAMPs. Esses surfactantes estão envolvidos na neutralização viral e na remoção de microrganismos dos alvéolos, mas também suprimem respostas inflamatórias e alérgicas no pulmão. Por exemplo, a SP-A inibe a sinalização de TLR2 e TLR4, bem como a produção de citocinas inflamatórias em macrófagos alveolares, sendo que a SP-A também se liga ao TLR4 e inibe a ligação do LPS. A SP-A e a SP-D diminuem a atividade fagocítica dos macrófagos alveolares. Os macrófagos alveolares representam a maioria das células livres junto aos espaços alveolares. Essas células são funcionalmente distintas dos macrófagos da maioria dos outros tecidos, no sentido de que mantêm um fenótipo anti- inflamatório. Expressam IL-10, óxido nítrico e TGF-β, além de serem fracamente fagocíticas em comparação aos macrófagos residentes em outros tecidos, como baço e fígado. Os Vitória Farias – 2º semestre de medicina macrófagos alveolares inibem as respostas de célula T, bem como a função de apresentação de antígeno das DCs das vias aéreas — efeitos atribuídos à IL-10 e ao TGF-β que secretam. IMUNIDADE ADAPTATIVA A imunidade humoral protetora nas vias aéreas é dominada pela IgA secretória, assim como em outros tecidos de mucosa, embora a quantidade de IgA secretada seja menor do que no trato gastrintestinal. A IgA secretória exerce papel importante nas vias aéreas superiores. Os sítios anatômicos de ativação, diferenciação e troca de classe de IgA da célula B naive podem variar, mas incluem tonsilas e adenoides na nasofaringe e nos linfonodos no mediastino e adjacente aos brônquios, nos pulmões. Há relativamente poucos folículos linfoides agregados ou isolados na lâmina própria, em comparação ao observado no intestino, e provavelmente menos iniciação de respostas imunes humorais nesses locais. O homing de plasmoblastos secretores de IgA de volta para o interior do tecido das vias respiratórias nas proximidades do epitélio da mucosa respiratória depende da quimiocina CCL28 secretada pelo epitélio respiratório e seu receptor CCR10 nos plasmócitos. A IgA é transportada para dentro do lúmen das vias aéreas pelo mesmo mecanismo de receptor de poli-Ig de transporte transcelular do intestino. As respostas de IgE aos antígenos nas vias aéreas são frequentes e estão envolvidas nas doenças alérgicas do sistema respiratório, incluindo a febre do feno e a asma. A IgE desempenha suas funções efetoras inflamatórias quando ligada aos mastócitos, abundantes nas vias aéreas. As respostas de célula T no pulmão são iniciadas pela amostragem de antígenos de vias aéreas pelas DCs, e apresentação desses antígenos a células T naive nos linfonodos peribrônquicos e mediastínicos. Uma rede de DCs está presente na mucosa das vias aéreas e uma subpopulação dessas DCs brônquicas estende os dendritos por entre as células epiteliais bronquiais e para dentro do lúmen das vias respiratórias. Essas DCs mostram antígenos das vias aéreas, migram para os linfonodos drenantes, apresentam os antígenos processados para células T naive e têm propensão a dirigir a diferenciação dessas células T para a subpopulação Th2. As células Th2 se alojam de volta dentro da mucosa bronquial, onde podem ser reativadas por alérgenos apresentados pelas DCs na lâmina própria. Essa via é considerada central ao desenvolvimento de asma alérgica. Outras DCs são encontradas na lâmina própria, sob as células epiteliais. IMUNIDADE INATA AOS VÍRUS Os principais mecanismos da imunidade inata contra vírus são a inibição da infecção por interferons do tipo I e o killing das células infectadas mediado por células NK. A infecção por muitos vírus está associada à produção de interferons (IFNs) do tipo I pelas células infectadas, bem como por células dendríticas, especialmente do tipo plasmacitoide, em resposta aos produtos virais. Diversas vias bioquímicas disparam a produção de IFN. Entre essas vias, estão o reconhecimento de RNA e DNA viral por TLRs endossômicos e a ativação de receptores tipo RIG citoplasmáticos, bem como da via STING, pelo RNA e DNA viral, respectivamente. Essas vias convergem na ativação de proteínas quinases que, por sua vez, ativam fatores de transcrição IRF, que estimulam a transcrição do gene de IFN. Os IFNs do tipo I atuam inibindo a replicação viral tanto em células infectadas como em células não infectadas. Esse mecanismo é a RESPOSTA ANTIVIRAL. As células NK matam células infectadas por vírus e constituem um importante mecanismo de imunidade contra vírus no início do curso da infecção, antes de as respostas imunes adaptativas terem se desenvolvido. A expressão de MHC de classe I frequentemente é “desligada” nas células infectadas por vírus, como um mecanismo para escapar dos linfócitos T CD8. Isso permite que as células NK matem as células infectadas, uma vez que a ausência de classe I libera as células NK de um estado normal de inibição. A infecção viral também pode estimular a Vitória Farias – 2º semestre de medicina expressão de ligantes de célula NK nas células infectadas. SISTEMA INATO: RESPOSTA ANTIVIRAL A principal forma pela qual o sistema imune inato bloqueia as infecções virais é a indução da expressão de interferons do tipo I, cuja ação mais importante é inibir a replicação viral. Os receptores de reconhecimento de padrão, incluindo alguns TLRs, NLRs, RLRs e CDSs, geram sinais que estimulam a expressão dos genes de IFN-α e IFN-β em muitos tipos celulares diferentes. Esses interferons do tipo I secretados pelas células atuam em outras células prevenindo a disseminação da infecção viral. Os interferons do tipo I são citocinas que medeiam aresposta imune inata inicial às infecções virais. O termo “interferon” deriva da habilidade destas citocinas de interferir na infecção viral. Existem numerosos tipos de interferons do tipo I, os quais são estruturalmente homólogos e codificados por genes em um único grupamento localizado no cromossomo 9. Dentre os interferons do tipo I, os mais importantes na defesa antiviral são o IFN-α (que, na verdade, engloba 13 proteínas diferentes estreitamente relacionadas) e o IFN-β, que é uma proteína única. As DCs plasmacitoides são as principais fontes de IFN-α que, todavia, também pode ser produzido por fagócitos mononucleares. O IFN-β é produzido por muitos tipos celulares em resposta à infecção viral. Os estímulos mais potentes para a síntese de interferon do tipo I são os ácidos nucleicos virais. Lembre que os receptores do tipo RIG e os sensores de DNA presentes no citosol, bem como os TLRs 3, 7, 8 e 9 presentes nas vesículas endossômicas, reconhecem ácidos nucleicos virais e iniciam as vias de sinalização que ativam a família IRF de fatores de transcrição, os quais induzem expressão do gene de interferon do tipo I. O receptor para interferons do tipo I, que se liga ao IFN-α e ao IFN-β, é um heterodímero composto por dois polipeptídeos estruturalmente relacionados, IFNAR1 e IFNAR2, expressos em todas as células nucleadas. Esse receptor sinaliza para ativar os fatores de transcrição STAT1, STAT2 e IRF9, que induzem expressão de vários genes diferentes cujos produtos proteicos contribuem para a defesa antiviral de vários modos: → Os interferons do tipo I, sinalizando via receptor de interferon do tipo I, ativam a transcrição de vários genes que conferem às células uma resistência à infecção viral denominada estado antiviral. A ação antiviral do interferon do tipo I é primariamente uma ação parácrina, no sentido de que uma célula viralmente infectada secreta interferon para atuar e proteger as células vizinhas ainda não infectadas. Os efeitos dos interferons do tipo I não são específicos para a expressão gênica viral, e parte da habilidade dessas citocinas de bloquear a disseminação da infecção é devido à sua toxicidade às células do hospedeiro que estão nas proximidades das células infectadas. O interferon secretado por uma célula infectada também pode agir de maneira autócrina, inibindo a replicação viral na própria célula que o secreta. → Os interferons do tipo I causam o sequestro de linfócitos nos linfonodos, maximizando assim a oportunidade de encontrar com os antígenos microbianos. O mecanismo para esse efeito dos interferons do tipo I é a indução de uma molécula nos linfócitos chamada CD69, que forma um complexo e diminui a expressão do receptor de esfingosina 1- fosfato (S1P), o S1PR1. A saída do linfócito dos tecidos linfoides depende da ligação de S1P ao S1PR1. Portanto, o S1PR1 reduzido inibe esta saída e mantém os linfócitos nos órgãos linfoides. → Os interferons do tipo I aumentam a citotoxicidade das células NK e CTLs CD8+, além de promoverem a diferenciação de células T naive na subpopulação Th1 de células T auxiliares. Esse efeitos dos interferons do tipo I intensificam as imunidades inata e adaptativa contra Vitória Farias – 2º semestre de medicina infecções intracelulares, incluindo vírus e algumas bactérias. → Os interferons do tipo I regulam positivamente a expressão de moléculas de MHC de classe I e, desse modo, aumentam a probabilidade de as células viralmente infectadas virem a ser reconhecidas e mortas pelos CTLs CD8+. Os CTLs CD8+ vírus-específicos reconhecem peptídeos derivados de proteínas virais ligados a moléculas do MHC de classe I na superfície de células infectadas. Portanto, aumentando a quantidade de MHC de classe I sintetizado por uma célula viralmente infectada, os interferons do tipo I aumentarão o número de complexos peptídeo viral-MHC de classe I expostos na superfície celular que os CTLs poderão detectar e responder. O resultado final é o killing aumentado de células infectadas por vírus e a erradicação das infecções virais. Assim, as principais atividades do interferon do tipo I atuam em conjunto para combater as infecções virais. O IFN-α está em uso na clínica como agente antiviral para certas formas de hepatite viral. O IFN-α também é usado no tratamento de alguns tumores, talvez por reforçar a atividade do CTL ou inibir a proliferação celular. O IFN-β é usado como terapia para esclerose múltipla, porém o mecanismo de seu efeito benéfico nessa doença é desconhecido. A proteção contra vírus é devido, em parte, à ativação de vias de morte apoptótica intrínsecas nas células infectadas e à sensibilidade aumentada aos indutores extrínsecos de apoptose. As proteínas virais sintetizadas nas células infectadas podem ser dobradas de forma incorreta, e seu acúmulo deflagra uma resposta a proteínas não dobradas que pode culminar na apoptose das células infectadas, caso o acúmulo de proteína incorretamente dobrada não possa ser corrigido. Além disso, células viralmente infectadas são hipersensíveis à apoptose induzida por TNF. O TNF é produzido em abundância pelas DCs plasmacitoides e macrófagos em reposta às infecções virais, em adição aos interferons do tipo I. O receptor de TNF do tipo I engaja vias pró-inflamatórias e também vias pró- apoptóticas de morte. A via dominante ativada pela ligação do TNF depende do estado de síntese proteica nas células que respondem, sendo que a infecção viral pode desviar este equilíbrio na direção da apoptose. IMUNIDADE ADAPTATIVA AOS VÍRUS A imunidade adaptativa contra infecções virais é mediada por anticorpos, os quais bloqueiam a ligação e a entrada do vírus nas células hospedeiras, e por linfócitos T CD8+, que eliminam a infecção destruindo as células infectadas. Os anticorpos mais efetivos são anticorpos de alta afinidade produzidos nas reações de centros germinativos T- dependentes. Os anticorpos são efetivos contra os vírus somente durante o estágio extracelular das vidas desses microrganismos. Os vírus podem ser extracelulares antes de infectarem as células hospedeiras, ou quando são liberados das células infectadas por brotamento viral ou com a morte das células infectadas. Os anticorpos antivirais se ligam ao envelope viral ou aos antígenos do capsídeo e atuam principalmente como anticorpos neutralizadores, para prevenir a fixação e entrada dos vírus nas células hospedeiras. Assim, os anticorpos previnem tanto a infecção inicial como a disseminação célula à célula. Vitória Farias – 2º semestre de medicina Os anticorpos secretados, especialmente do isotipo IgA, são importantes para neutralizar os vírus juntos aos tratos respiratório e intestinal. Além disso, os anticorpos podem opsonizar partículas virais e promover sua eliminação pelos fagócitos. A ativação do complemento também pode participar na imunidade viral mediada por anticorpo, principalmente via promoção de fagocitose e, possivelmente, pela lise direta dos vírus contendo envelopes lipídicos. A resistência a um vírus particular, induzida por infecção ou vacinação, costuma ser específica para o tipo sorológico (anticorpo-definido) do vírus. Um exemplo é o vírus influenza, em que a exposição a um tipo sorológico não confere resistência aos outros sorotipos do vírus. Os anticorpos neutralizam os vírus fora da células. Depois que os vírus entram e passam a se replicar no meio intracelular, tornam-se inacessíveis aos anticorpos. Por isso que, por si só, os anticorpos não conseguem erradicar uma infecção estabelecida. A eliminação de vírus residentes nas células é mediada por linfócitos T CD8+, que matam as células infectadas. Esses linfócitos fazem a vigilância contra a infecção viral. A maioria dos CTLs vírus-específicos são células T CD8+ que reconhecem peptídeos virais citosólicos, em geral sintetizados endogenamente, apresentadospor moléculas de MHC classe I. Se a célula infectada for uma célula tecidual e não uma célula apresentadora de antígeno, como uma célula dendrítica, a célula infectada pode ser fagocitada pela célula dendrítica que processa os antígenos virais e os apresenta às células T CD8+ naive. (apresentação cruzada ou crosspriming). A diferenciação integral dos CTLs CD8+ muitas vezes requer citocinas produzidas por células auxiliares CD4+ ou coestimuladores expressos em células infectadas. As células T CD8+ sofrem uma intensa proliferação durante a infecção viral, e a maioria das células que proliferaram são específicas para alguns peptídeos virais. Algumas células T ativadas se diferenciam em CTLs efetores capazes de destruir qualquer célula nucleada infectada. Os efeitos antivirais dos CTLs são devidos principalmente ao killing das células infectadas, porém outros mecanismos são a ativação de nucleases nas células infectadas, as quais degradam os genomas virais, e à secreção de citocinas, como o IFN-γ, que ativa fagócitos e pode ter alguma atividade antiviral. Os vírus desenvolveram numerosas estratégias para escapar ao ataque dos CTLs CD8+. Entre estas, estão o bloqueio do processamento e apresentação de antígenos pela via do MHC de classe I e o desligamento das respostas de célula T CD8+ pela indução do fenômeno de exaustão. Nas infecções latentes, o DNA viral persiste nas células hospedeiras, porém o vírus não se replica nem mata as células infectadas. A latência frequentemente é um estado de equilíbrio entre infecção e resposta imune. Os CTLs gerados em resposta ao vírus podem controlar a infecção, mas são incapazes de erradicá-la. Como resultado, os vírus persistem nas células infectadas, às vezes, por toda a vida do indivíduo. Essas infecções latentes são comuns com o vírus Epstein-Barr e vários outros vírus contendo DNA pertencentes à família do herpesvírus. A reativação da infecção está associada à expressão de genes virais responsáveis pelos efeitos citopáticos e pela disseminação do vírus. Esses efeitos citopáticos podem incluir a lise das células infectadas ou a proliferação descontrolada das células. Qualquer deficiência na resposta imune do hospedeiro pode resultar em falha no controle de uma infecção latente reativada. Uma consequência da infecção persistente por alguns vírus, como na hepatite B, é a formação de imunocomplexos circulantes compostos por antígenos virais e anticorpos específicos. Esses complexos são depositados em vasos sanguíneos e levam à vasculite sistêmica. Algumas proteínas virais contêm sequências de aminoácidos que também estão presentes em certos autoantígenos. Foi postulado que, devido ao mimetismo molecular, a imunidade antiviral pode levar a respostas imunes contra autoantígenos. Vitória Farias – 2º semestre de medicina IMUNOEVASÃO POR VÍRUS Os vírus desenvolveram numerosos mecanismos para evadir a imunidade do hospedeiro. ♥ Os vírus podem alterar seus antígenos e, portanto, deixarem de ser alvos das respostas imunes. Os antígenos afetados são mais comumente glicoproteínas de superfície reconhecidas por anticorpos, porém os epítopos da célula T também podem sofrer variação. Os principais mecanismos de variação antigênica são as mutações pontuais e o rearranjo dos genomas de RNA (em vírus de RNA), que levam à deriva antigênica e à variação antigênica. Esses processos são de grande importância na disseminação do vírus influenza. Os dois antígenos principais desse vírus são a hemaglutinina viral trimérica (proteína do espigão viral) e a neuraminidase. Os genomas virais sofrem mutações nos genes codificadores dessas proteínas de superfície, e a variação resultante é chamada deriva antigênica. Os genomas de RNA segmentado de várias cepas de vírus influenza que normalmente habitam diferentes espécies de hospedeiro podem se recombinar nas células hospedeiras, e esses vírus recombinados podem diferir de forma bastante drástica das cepas prevalentes. A recombinação de genes virais resulta em alterações significativas na estrutura antigênica, chamadas variação antigênica, que cria vírus distintos como o da gripe aviária ou o da gripe suína. Devido à variação antigênica, um vírus pode se tornar resistente à imunidade gerada na população por infecções prévias. ♥ Alguns vírus inibem a apresentação de antígenos proteicos citosólicos associada ao MHC de classe I. Os vírus produzem várias proteínas que bloqueiam diferentes etapas no processamento, transporte e apresentação do antígeno. A inibição da apresentação antigênica bloqueia a montagem e expressão de moléculas de MHC de classe I e a exibição de peptídeos virais. Como resultado, as células infectadas por esses vírus não podem ser reconhecidas nem mortas por CTLs CD8+. As células NK são ativadas por células infectadas, especialmente na ausência de moléculas de MCH de classe I. Alguns vírus podem produzir proteínas que atuam como ligantes de receptores de inibição das células NK e, assim, inibem a ativação dessas células. ♥ Alguns vírus produzem moléculas que inibem a resposta imune. Os poxvírus codificam moléculas que são secretadas por células infectadas e se ligam a várias citocinas, incluindo IFN-γ, TNF, IL-1, IL-18 e quimiocinas. As proteínas ligantes de citocinas podem atuar como antagonistas As pandemias de influenza ocorridas em 1918, 1957 e 1968 foram devidas às diferentes cepas do vírus, e a pandemia de H1N1 de 2009 foi causada por uma cepa em que as fitas do genoma de RNA foram recombinadas entre cepas endêmicas em porcos, frangos e seres humanos. Variantes virais mais sutis surgem com maior frequência. Existem tantos sorotipos de rinovírus que a vacinação contra o resfriado comum pode não ser uma estratégia preventiva factível. O HIV-1, causador da Aids, também é capaz de uma tremenda variação antigênica devido a uma elevada taxa de erros na transcrição reversa de seu genoma de RNA durante a reprodução viral. Nessas situações, a vacinação profilática pode ter de ser dirigida contra proteínas virais invariantes. Vitória Farias – 2º semestre de medicina competitivos das citocinas. O vírus Epstein-Barr produz uma proteína homóloga à citocina IL-10, que inibe a ativação de macrófagos e células dendríticas, podendo assim suprimir a imunidade mediada por células. A identificação dessas moléculas origina a intrigante possibilidade de que os vírus adquiriram genes codificadores de inibidores endógenos de respostas imunes durante sua passagem pelos hospedeiros humanos e, portanto, evoluíram para infectar e colonizar seres humanos. ♥ Algumas infecções virais crônicas estão associadas à falha das respostas de CTLs, chamada exaustão, a qual permite a persistência viral. Esse tipo de déficit imune pode resultar da estimulação antigênica persistente levando à regulação positiva de receptores inibidores da célula T, como o PD-1. Há evidência de exaustão da célula T CD8+ em infecções virais humanas crônicas, incluindo as infecções por HIV e pelo vírus da hepatite. ♥ Os vírus podem infectar e destruir ou inativar células imunocompetentes. O exemplo evidente é o HIV, que sobrevive infectando e eliminando as células T CD4+, principais indutoras das respostas imunes a antígenos proteicos.
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