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Imunidade Inata O sistema imune inato consiste em muitos tipos celulares e moléculas solúveis nos tecidos e no sangue que constantemente previnem microrganismos de entrarem e estabelecerem infecções. Se os microrganismos se estabelecerem, as respostas imunes inatas fornecem a defesa inicial, antes que as respostas imunes adaptativas possam se desenvolver. Funções e Reações das Respostas Imunes Inatas A imunidade inata desempenha três funções essenciais que nos protegem contra microrganismos e lesões teciduais: •A imunidade inata é a resposta inicial aos microrganismos que previne, controla ou elimina a infecção do hospedeiro por muitos patógenos. A importância da imunidade inata na defesa do hospedeiro é ilustrada por observações clínicas e estudos experimentais que mostram que deficiências, inibição ou eliminação de quaisquer dos mecanismos da imunidade inata marcadamente aumentam a suscetibilidade a infecções, mesmo quando o sistema imune adaptativo está intacto ou funcional. Muitos microrganismos patogênicos desenvolveram estratégias para resistir à imunidade inata. As respostas imunes inatas a esses microrganismos podem manter a infecção sob controle até que as respostas imunes adaptativas mais especializadas sejam ativadas. As respostas imunes adaptativas, com frequência mais potentes e especializadas, são capazes de eliminar os microrganismos que resistem aos mecanismos de defesa da imunidade inata. •Os mecanismos imunes inatos eliminam células danificadas e iniciam o processo de reparo tecidual. Esses mecanismos reconhecem e respondem às moléculas do hospedeiro que são produzidas pelas, ou liberadas, ou acumuladas em células mortas do hospedeiro, estressadas e danificadas. A lesão que inicia essas respostas inatas pode ocorrer no contexto de infecção e célula estéril e dano tecidual na ausência de infecção. •A imunidade inata estimula as respostas imunes adaptativas e pode influenciar a natureza das respostas adaptativas para torná-las otimamente efetivas contra diferentes tipos de microrganismos. Assim, a imunidade inata não atua somente em funções defensivas logo após a infecção, mas também fornece sinais que alertam o sistema imune adaptativo para responder. Os dois principais tipos de respostas do sistema imune inato que protegem contra microrganismos são a defesa inflamatória e a antiviral. A inflamação é o processo pelo qual leucócitos circulantes e proteínas plasmáticas são trazidos para os locais de infecção nos tecidos e são ativados para destruir e eliminar os agentes agressores. A inflamação também é a principal reação às células danificadas ou mortas e aos acúmulos de substâncias anormais nas células e nos tecidos. A defesa antiviral consiste em alterações nas células que previnem a replicação viral e aumentam a suscetibilidade à morte pelos linfócitos, eliminando, assim, os reservatórios de infecção viral. Em adição à inflamação ativa e resposta antiviral às infecções, o sistema imune inato inclui defesas físicas e químicas em barreiras epiteliais tais como a pele e cobertura dos tratos gastrintestinal e respiratório, que atuam todo o tempo para bloquear a entrada microbiana. Além disso, o sistema imune inato abrange várias células circulantes, como neutrófilos, e proteínas, como complemento, que podem eliminar os microrganismos do sangue. Características Comparativas das Imunidades Inata e Adaptativa Para a compreensão de como as imunidades inata e adaptativa se complementam para proteção contra Principais componentes da imunidade inata •Barreiras físicas e mecânicas: Retardam/impedem a entrada de moléculas e agentes infecciosos (pele, trato respiratório, membranas, mucosas, fluidos corporais, tosse, espirro). •Barreiras fisiológicas: Inibem/eliminam o crescimento de microrganismos patogênicos devido à temperatura corporal e à acidez do trato gastrointestinal; rompem as paredes celulares e lisam (rompem) células patogênicas através de mediadores químicos (lisozimas, interferon, sistema complemento); •Barreiras celulares: Endocitam/fagocitam as partículas e microrganismos estranhos, eliminando- os (linfócitos natural killer e leucócitos fagocíticos – neutrófilos, monócitos e macrófagos); •Barreira inflamatória: Reação a infecções com danos tecidulares; induzem células fagocitárias para a área afetada. A resposta imune inata é capaz de prevenir e controlar diversas infecções, e ainda pode otimizar as respostas imunes adaptativas contra diferentes tipos de microrganismos. É ela que avisa sobre a presença de uma infecção, acionando assim os mecanismos de imunidade adaptativa contra os microrganismos causadores de doenças que conseguem ultrapassar as defesas imunitárias inatas. https://www.infoescola.com/histologia/mucosa/ https://www.infoescola.com/fisiologia/tosse/ https://www.infoescola.com/fisiologia/espirro/ https://www.infoescola.com/fisiologia/temperatura-corporal/ https://www.infoescola.com/bioquimica/mediadores-quimicos/ https://www.infoescola.com/sistema-imunologico/interferon/ https://www.infoescola.com/citologia/endocitose/ https://www.infoescola.com/biologia/fagocitose/ https://www.infoescola.com/citologia/linfocitos/ https://www.infoescola.com/citologia/celulas-natural-killer/ https://www.infoescola.com/citologia/leucocitos/ https://www.infoescola.com/citologia/neutrofilos/ https://www.infoescola.com/citologia/monocitos/ https://www.infoescola.com/citologia/macrofagos/ patógenos, é instrutivo ressaltar suas importantes diferenças: •As respostas imunes inatas aos microrganismos são imediatas e não necessitam de uma primeira exposição ao microrganismo. Em outras palavras, as células e moléculas efetoras imunes inatas estão completamente funcionais mesmo antes da infecção ou são rapidamente ativadas pelos microrganismos para prevenir, controlar ou eliminar infecções. Em contrapartida, as respostas imunes adaptativas efetivas a um microrganismo recentemente introduzido se desenvolvem ao longo de vários dias como clones de linfócitos, se expandem e se diferenciam em células efetoras funcionais. •Não há alteração considerável na qualidade ou magnitude da resposta imune inata ao microrganismo após exposição repetida, ou seja, existe pouca ou nenhuma memória. Em contrapartida, a exposição repetida a um microrganismo aumenta a rapidez, magnitude e efetividade das respostas imunes adaptativas. •A resposta imune inata é ativada pelo reconhecimento de um quadro relativamente limitado de estruturas moleculares que são produtos dos microrganismos ou são expressas por células do hospedeiro que estão mortas ou lesionadas. É estimado que o sistema imune inato reconheça somente cerca de 1.000 produtos de microrganismos ou células danificadas. Em contrapartida, o sistema imune adaptativo potencialmente pode reconhecer milhões de diferentes estruturas moleculares de microrganismos e, também, antígenos ambientais não microbianos, assim com os próprios antígenos que normalmente estão presentes em tecidos saudáveis. Evolução da Imunidade Inata A imunidade inata, a primeira linha de defesa contra as infecções, é filogeneticamente a parte mais antiga do sistema inato. Ela evoluiu com os microrganismos para proteger todos os organismos celulares contra infecções. Alguns componentes do sistema imune inato de mamíferos são marcadamente similares aos componentes de plantas e insetos, sugerindo que surgiram em ancestrais comuns muito tempo atrás na evolução. Um sistema imune adaptativo, em contrapartida, é claramente reconhecido somente em vertebrados que surgiram cerca de 350 a 500 milhões de anos atrás. ➢ Reconhecimento de microrganismos e os próprios danificados pelo sistema imune inato O sistemaimune inato reconhece estruturas moleculares que são produzidas pelos patógenos microbianos. As substâncias microbianas que estimulam a imunidade inata frequentemente são compartilhadas por classes de microrganismos e são chamadas de padrões moleculares associados ao patógeno (PAMPs). Diferentes tipos de microrganismos (ex. vírus, bactérias Gram-negativas, bactérias Gram-positivas, fungos) expressam diferentes PAMPs. Essas estruturas incluem ácidos nucleicos que são exclusivos dos microrganismos, tais como RNA de fita dupla encontrado em vírus em replicação e sequências de DNA CpG não metiladas encontradas em bactérias; características de proteínas que são encontradas em microrganismos, tais como iniciação por N- formilmetionina, que é típica de proteínas bacterianas; e lipídios complexos e carboidratos que são sintetizados pelos microrganismos, mas não por células de mamíferos, tais como lipopolissacarídios (LPS) em bactérias Gram-negativas e ácido lipoteicoico em bactérias Gram-positivas. Enquanto o sistema imune inato evoluiu para reconhecer somente um número limitado de moléculas que são únicas aos microrganismos, o sistema imune adaptativo é capaz de reconhecer muitas substâncias estranhas diferentes sendo ou não produtos dos microrganismos. O sistema imune inato reconhece produtos microbianos que frequentemente são essenciais para a sobrevivência dos microrganismos. Essa característica do reconhecimento imune inato é importante porque garante que os alvos da imunidade inata não possam ser descartados pelos microrganismos em um esforço para evadir ao reconhecimento pelo hospedeiro. Em contrapartida, os microrganismos podem sofrer mutação ou perder muitos dos antígenos que são reconhecidos pelo sistema imune adaptativo, permitindo, assim, que os microrganismos escapem da defesa do hospedeiro sem comprometer sua própria sobrevivência. O sistema imune inato também reconhece moléculas endógenas que são produzidas ou liberadas de células danificadas ou mortas. Essas substâncias são chamadas de padrões moleculares associados ao dano (DAMPs). Os DAMPs podem ser produzidos como resultado de dano celular causado por infecções, mas eles também podem indicar lesão estéril às células causada por qualquer das inúmeras razões, tais como toxinas químicas, queimaduras, trauma ou redução no suprimento sanguíneo. Os DAMPs geralmente não são liberados de células que estão em processo de apoptose. Em alguns casos, células saudáveis do sistema imune são estimuladas a produzir e liberar certos DAMPs, algumas vezes chamados de alarminas, que aumentam a resposta imune inata às infecções. O sistema imune inato usa vários tipos de receptores celulares, presentes em diferentes localizações nas células, e moléculas solúveis no sangue e secreções mucosas para reconhecer PAMPs e DAMPs. As moléculas de reconhecimento associadas à célula, do sistema imune inato, são expressas por fagócitos (primariamente macrófagos e neutrófilos), células dendríticas, células epiteliais que formam a interface da barreira entre o corpo e o meio ambiente externo e muitos outros tipos de células que ocupam tecidos e órgãos. Esses receptores celulares para patógenos e moléculas associadas a dano frequentemente são chamados de receptores de reconhecimento de padrão. Eles são expressos na superfície, em vesículas fagocíticas e no citosol de vários tipos celulares, todos sendo localizações onde os microrganismos podem estar presentes. Quando esses receptores de reconhecimento de padrão associados a célula se ligam aos PAMPs e DAMPs, ativam vias de transdução de sinal que promovem as funções antimicrobianas e pró- inflamatórias das células nas quais eles são expressos. Os receptores do sistema imune inato são codificados por genes herdados, enquanto os genes que codificam receptores da imunidade adaptativa são gerados por recombinação somática de segmentos de genes em precursores de linfócitos maduros. Como resultado, a diversidade dos receptores do sistema imune inato e a variação de suas especificidades são pequenas quando comparadas àquelas das células B e T do sistema imune adaptativo. Além disso, enquanto o sistema imune adaptativo pode distinguir entre antígenos de diferentes microrganismos de mesma classe e mesmo diferentes antígenos de um microrganismo, a imunidade inata pode distinguir somente classes de microrganismos, ou somente células danificadas de células saudáveis, mas não espécies particulares de microrganismos ou tipos celulares. ➢ Receptores de reconhecimento de padrão associados à célula e sensores da imunidade inata A maioria das células expressa receptores de reconhecimento de padrão, sendo, assim, capaz de atuar nas respostas imunes inatas. Fagócitos, incluindo neutrófilos e macrófagos, e células dendríticas expressam a maior variedade e maior número destes receptores. ✓ Receptores do Tipo Toll Os receptores do tipo Toll (TLRs) são uma família conservada evolucionariamente de receptores de reconhecimento de padrão em muitos tipos celulares que reconhecem produtos de uma grande variedade de microrganismos, assim como moléculas expressas ou liberadas por células estressadas ou em processo de morte. Existem nove diferentes TLRs funcionais em humanos, denominados TLR1 até TLR9. Os TLRs são um tipo de glicoproteínas integrais, de tipo I, de membrana que contêm repetições ricas em leucina flanqueadas por locais ricos em cisteína em suas regiões extracelulares, que estão envolvidas na ligação ao ligante, e um domínio de homologia do receptor Toll/IL-1 (TIR) em suas caudas citoplasmáticas, que é essencial para a sinalização. Os domínios TIR também são encontrados nas caudas citoplasmáticas dos receptores para as citocinas IL-1 e IL-18, e vias de sinalização similares são disparadas pelos TLRs, IL-1 e IL-18. Os TLRs de mamíferos estão envolvidos em respostas a uma grande variedade de moléculas que são expressas pelos microrganismos, mas não por células saudáveis de mamíferos. Os ligantes que os diferentes TLRs reconhecem são estruturalmente diversos e incluem produtos de todas as classes de microrganismos. Exemplos de produtos bacterianos que se ligam aos TLRs incluem LPS e ácido lipoteitoico. Exemplos de ácidos nucleicos que são ligantes do TLR incluem RNAs de fita dupla, que formam os genomas de alguns vírus e são gerados durante o ciclo de vida da maioria dos RNA dos vírus, mas não são produzidos pelas células eucarióticas; RNAs de fita simples, que são distintos dos RNAs de fita simples dos citoplasmas celulares transcritos por suas localizações dentro dos endossomas e pelos seus grandes conteúdos de guanosina e uridina; e dinucleotídios CpG não metilados, que são comuns nos procariotos, mas raros nos genomas de vertebrados. Os TLRs também estão envolvidos na resposta a moléculas endógenas cuja expressão ou localização indicam dano celular. Exemplos de moléculas do hospedeiro que se ligam aos TLRs incluem proteínas de choque térmico (HSPs), que são chaperonas induzidas em resposta a vários agentes estressantes celulares. As bases estruturais das especificidades dos TLRs residem nos múltiplos módulos extracelulares ricos em leucina destes receptores, que se ligam diretamente aos PAMPs ou a moléculas adaptadoras que se ligam aos PAMPs. Existem entre 16 e 28 repetições ricas em leucina nos TLRs, e cada um destes módulos é composto de 20 a 30 aminoácidos que incluem motivos conservados LxxLxLxxN (onde L é leucina, x é qualquer aminoácido e N é a asparagina) e resíduos de aminoácidos que variam entre diferentes TLRs. A ligação do ligante aos domínios ricos em leucina causa interações físicas entre as moléculas do TLR e a formação de dímerosde TLR. O repertório de especificidades do sistema TLR é estendido pela habilidade dos TLRs de heterodimerizar um com o outro. Por exemplo, dímeros de TLR2 e TLR6 são necessários para respostas ao peptidoglicano. Especificidades dos TLRs também são influenciadas por várias moléculas não TLR acessórias. Isso é mais bem definido para a resposta do TLR4 ao LPS. O LPS primeiro se liga à proteína solúvel de ligação do LPS no sangue ou fluido extracelular, e este complexo serve para facilitar a distribuição do LPS para a superfície da célula respondedora. Uma proteína extracelular denominada MD2 (do inglês myeloid differentiation protein 2) se liga ao componente lipídio A do LPS, formando um complexo que, então, interage com o TLR4 e inicia a sinalização. Outra proteína denominada CD14 também é necessária para uma sinalização eficiente induzida pelo LPS. O CD14 é expresso pela maioria das células (exceto células endoteliais) como uma proteína solúvel ou uma proteína de membrana ligada ao glicofosfatidilinositol. Ambos CD14 e MD2 também podem se associar a outros TLRs. Assim, combinações diferentes de moléculas acessórias nos complexos TLR podem servir para ampliar a quantidade de produtos microbianos que podem induzir respostas imunes inatas. Os TLRs são encontrados na superfície celular e nas membranas intracelulares e são, então, capazes de reconhecer microrganismos em diferentes localizações celulares. Os TLRs 1, 2, 4, 5 e 6 são expressos na membrana plasmática, onde eles reconhecem vários PAMPs no meio ambiente extracelular. Alguns dos estímulos microbianos mais potentes para as respostas imunes inatas se ligam a esses TLRs da membrana plasmática, tais como LPS bacteriano e ácido lipoteitoico, que são reconhecidos pelos TLRs 4 e 2, respectivamente. Em contrapartida, os TLRs 3, 7, 8 e 9 são expressos principalmente dentro das células no retículo endoplasmático e nas membranas endossomais, onde eles detectam vários ligantes ácidos nucleicos diferentes que são típicos dos microrganismos, mas não mamíferos. O reconhecimento dos ligantes microbianos pelo TLR resulta na ativação de várias vias de sinalização e, por fim, nos fatores de transcrição, que induzem a expressão de genes cujos produtos são importantes para respostas inflamatórias e antivirais. As vias de sinalização são iniciadas pela ligação do ligante ao TLR na superfície celular ou no retículo endoplasmático ou endossomas, levando à dimerização das proteínas do TLR. A dimerização do TLR induzida pelo ligante aproxima os domínios TIR das caudas citoplasmáticas de cada proteína para próximo uma das outras. Isso é seguido pelo recrutamento do domínio TIR contendo as proteínas adaptadoras, o que facilita o recrutamento e ativação de várias proteinoquinases, levando à ativação de diferentes fatores de transcrição. Os principais fatores de transcrição que são ativados pelas vias de sinalização do TLR incluem fator nuclear κB (NF-κB), ativação da proteína 1 (AP-1), fator 3 de resposta do interferon (IRF3) e IRF7. NF-κB e AP-1 estimulam a expressão de genes que codificam muitas moléculas necessárias para as respostas inflamatórias, incluindo citocinas inflamatórias (ex. TNF e IL-1), quimiocinas (ex. CCL2 e CXCL8) e moléculas de adesão endotelial (ex. E- selectina). IRF3 e IRF7 promovem a produção de interferons tipo I (IFN-α e IFN-β), que são importantes para as respostas imunes inatas antivirais. ✓ Receptores Citosólicos para PAMPs e DAMPs Em adição aos TLRs ligados na membrana, que sentem os patógenos fora das células ou nos endossomas, o sistema imune inato evoluiu para equipar as células com receptores de padrão de reconhecimento que detectam infecção ou célula danificada no citosol. Três classes principais destes receptores citosólicos são receptores do tipo NOD, receptores do tipo RIG e sensores citosólicos de DNA. Esses receptores citosólicos, similares aos TLRs, são ligados às vias de transdução de sinal que promovem inflamação ou produção de interferon tipo I. A habilidade do sistema imune inato em detectar infecção no citosol é importante porque partes dos ciclos de vida normais de alguns microrganismos, tais como translação de gene viral e montagem de partícula viral, ocorrem no citosol. Algumas bactérias e parasitas têm mecanismos que permitem que eles escapem de vesículas fagocíticas no citosol. Microrganismos podem produzir toxinas que criam poros nas membranas plasmáticas da célula do hospedeiro, incluindo membranas endossomais, através das quais as moléculas microbianas podem entrar no citosol. Esses poros também podem resultar em alterações na concentração de moléculas endógenas, tais como íons, no citoplasma, que são sinais confiáveis de infecção e dano e são detectados pelos receptores citosólicos. o Receptores do Tipo NOD Os receptores do tipo NOD (NLRs) são uma família de mais de 20 proteínas citosólicas diferentes, algumas das quais reconhecem PAMPs e DAMPs e recrutam outras proteínas para formar complexos de sinalização que promovem inflamação. Esta família de proteínas é chamada de NOD (domínio de oligomerização de nucleotídio contendo proteína). Proteínas típicas de NLR contêm pelo menos três diferentes domínios com estruturas e funções distintas. Estes incluem um domínio repetido rico em leucina que “sente” a presença do ligante, similar às repetições ricas em leucina dos TLRs; um domínio NACHT (proteína inibitória da apoptose neuronal [NAIP], CIITA, HET-E e TP1), que permite que NLRs se liguem um ao outro e formem oligômeros; e um domínio efetor, que recruta outras proteínas para formar complexos de sinalização. Existem três subfamílias de NLR, cujos membros usam diferentes domínios efetores para iniciar a sinalização. Os três domínios efetores são chamados de CARD (domínio caspase de recrutamento), domínio Pyrin e domínio BIR. Os NLRs são encontrados em uma grande variedade de tipos celulares, embora alguns NLRs tenham distribuição tecidual restrita. Alguns dos NLRs mais bem estudados são encontrados em células imunes e inflamatórias e em barreiras de células epiteliais. O NOD1 e NOD2, membros da subfamília NOD contendo domínios CARD dos NLRs, são expressos no citosol de vários tipos celulares, incluindo células epiteliais de mucosa e fagócitos, e eles respondem aos peptidoglicanos da parede celular bacteriana. NOD2 é altamente expresso nas células intestinais de Paneth no intestino, onde estimula a expressão de substâncias antimicrobianas denominadas defensinas em resposta aos patógenos. NOD1 reconhece o ácido diaminopimélico (DAP) derivado principalmente do peptidoglicano de bactérias Gram-negativas, ao passo que NOD2 reconhece uma molécula distinta denominada dipeptídio muramil derivada de ambos peptidoglicanos Gram-negativos e Gram-positivos. Esses peptídios são liberados de bactérias intra ou extracelulares; no último caso, sua presença no citosol necessita de mecanismos bacterianos especializados para distribuição de peptídios para as células do hospedeiro. Esses mecanismos incluem sistemas de secreção dos tipos III e IV, que evoluíram em bactéria patogênica como meios de distribuição de toxinas para as células do hospedeiro. Quando os oligômeros dos NODs reconhecem seus ligantes peptídicos, incluindo toxinas bacterianas, uma mudança conformacional ocorre e permite que os domínios do efetor CARD das proteínas NOD recrutem múltiplas cópias da quinase RPI2, formando um complexo de sinalização que foi chamado de sinalosoma NOD. As quinases RIP2 destes complexos ativam o NK-κB, o que promove a expressão de genes inflamatórios, similares aos TLRs que sinalizam através de MyD88. Ambos NOD1 e NOD2 parecem ser importantes nas respostas imunes inatasaos patógenos bacterianos no trato gastrintestinal, como Helicobacter pylori e Listeria monocytogenes. A subfamília de NLRP dos receptores do tipo NOD respondem aos PAMPs e DAMPS citosólicos com formação de complexos de sinalização chamados de inflamassomas, que geram formas ativas das citocinas inflamatórias IL-1 e IL18. Existem 14 NRLPs (família NLR, proteínas contendo domínio pirina), a maioria dos quais compartilha um domínio efetor de pirina, denominado assim em razão da raiz grega piro, que significa “calor”, porque foi primeiro identificado em um gene mutado que está associado a uma doença febril herdada. Os inflamassomas que contêm três desses NLRPs – IPAF/NLRC4, NLRP3 (também chamado de criopirina) e NLRP1 – têm sido bem estudados. Quando esses NLRPs são ativados pela presença de produtos microbianos ou mudanças na quantidade de moléculas endógenas ou íons no citosol, eles se ligam a outras proteínas por meio de interações homotípicas entre os domínios estruturais compartilhados, formando, assim, o complexo do inflamassoma. As respostas NLRP-inflamassoma são induzidas por uma grande variedade de estímulos citoplasmáticos que frequentemente são associados a infecções e estresse celular, incluindo produtos microbianos, cristais ambientalmente e endogenamente derivados e redução nas concentrações citosólica de íon potássio (K+). Os produtos microbianos que ativam NLRP- inflamassoma incluem moléculas bacterianas, tais como flagelina, muramil dipeptídio, LPS e toxinas formadoras de poro, bem como RNA bacteriano e viral. Substâncias cristalinas também são potentes ativadores dos inflamassomas, e esses cristais podem ser derivados do meio ambiente, como asbestos e sílica, ou podem ser endogenamente derivados, como urato monosódio, pirofosfato de cálcio di-hidrato e colesterol. Outros estímulos endógenos da ativação do inflamassoma incluem o ATP extracelular, talvez liberado de células mortas e transportado para o citoplasma da célula respondedora. A diversidade estrutural dos agentes que ativam o inflamassoma sugere que eles não se ligam diretamente às proteínas NLRP, mas podem agir induzindo um conjunto de alterações nas condições citoplasmáticas endógenas que ativam os NLRPs. As concentrações citoplasmáticas reduzidas de íon potássio podem ser o mecanismo comum porque as reduções no K+ celular induzidas por algumas toxinas bacterianas formadoras de poros podem ativar os inflamassomas e muitos outros ativadores conhecidos de inflamassoma podem aumentar o e fluxo de K+ das células. Outro mecanismo comum envolvido na ativação do inflamassoma é a geração de espécies reativas de oxigênio, que são radicais livres tóxicos de oxigênio frequentemente produzidos durante a lesão celular. A ativação da caspase-1 pelo inflamassoma também pode causar uma forma de morte celular programada chamada de piroptose, caracterizada por inchaço das células, perda da integridade da membrana plasmática e liberação de mediadores inflamatórios. A piroptose resulta em morte de certos microrganismos que têm acesso ao citosol e aumenta a liberação de IL-1 β gerada pelo inflamassoma, que perde a sequência líder hidrofóbica necessária para a secreção convencional de proteínas pelas células. Em adição à piroptose dependente de caspase-1, a via da piroptose dependente de caspase-11 é necessária para a proteção contra certas bactérias que prontamente ganham acesso ao citosol das células do hospedeiro, mas os estímulos inatos que ativam esta via ainda são desconhecidos. A ativação desregulada do inflamassoma decorrente de mutações autossômicas de ganho de função em um ou outro componente proteico leva a disparo inapropriado e excesso de produção de IL-1. O resultado são ataques recorrentes de febre e inflamação localizada, mais comumente nas articulações e nos intestinos. Esses distúrbios são chamados de síndromes periódicas associadas à criopirina (CAPS) e consistem em um subgrupo de um grande grupo de síndromes febris periódicas com sintomas similares causados pela produção excessiva ou resposta às citocinas inflamatórias. Esses distúrbios também são chamados de síndromes autoinflamatórias, pois são caracterizadas por inflamação espontânea sem um agente disparador. Tais doenças são distintas das dos distúrbios, que são distúrbios da imunidade adaptativa causados por anticorpos e/ou células T reativas aos próprios antígenos. Os pacientes com CAPS podem ser tratados de maneira bem-sucedida com antagonistas para IL1. Um grande interesse nos inflamassomas foi gerado por achados de que ele pode ser ativado por quantidades excessivas de substâncias endógenas depositadas nos tecidos. Essas substâncias incluem cristais de colesterol na aterosclerose, ácidos graxos livres e lipídios na síndrome metabólica associada à obesidade e na doença de Alzheimer β-amiloide. Em todas essas situações, a ativação do inflamassoma leva à produção de IL-1 e inflamação, o que pode contribuir para a patogênese da doença. Esses achados estimularam estudos clínicos para aliviar algumas destas doenças (doença cardíaca aterosclerótica, diabetes tipo 2 associado à obesidade) com antagonistas de IL-1. o Receptores do Tipo RIG Os receptores do tipo RIG (RLRs) são sensores citosólicos do RNA viral que respondem aos ácidos nucleicos virais induzindo a produção de interferons tipo I antivirais. Os RLRs podem reconhecer RNA de dupla fita e heteroduplos RNADNA, que incluem os genomas de RNA de vírus e o RNA transcrito de RNA e DNA de vírus. Os dois RLRs mais bem caracterizados são o RIG-I (gene I induzido por ácido retinoico) e o MDA5 (gene 5 associado à diferenciação de melanoma). Ambas proteínas contêm domínios de recrutamento de duas caspases N-terminais que interagem com outras proteínas de sinalização, um domínio RNA-helicase e um domínio C-terminal, estas duas últimas estando envolvidas no reconhecimento do RNA. RIG-I e MDA5 reconhecem diferentes grupos de RNAs virais que são característicos de vírus diversos, parcialmente baseados no comprimento do ligante do RNA. Os RLRs também podem distinguir RNA viral de fita simples de transcritos de RNA de fita simples de células normais. Por exemplo, RIG-I somente reconhecerá RNA com um ambiente 5’trifosfato, que não está presente no RNA citosólico de células. Os RLRs são expressos em uma grande variedade de tipos celulares, incluindo leucócitos derivados da medula óssea e várias células teciduais. Portanto, esses receptores permitem que muitos tipos celulares suscetíveis à infecção pelo RNA de vírus atuem nas respostas imunes inatas a esses vírus. Na ligação do RNA viral, os RLRs iniciam os eventos de sinalização que levam à fosforilação e ativação de IRF3 e IRF7, bem como NF-κB, e esses fatores de transcrição induzem a produção de interferon tipo I. o Sensores Citosólicos de DNA e a Via STING Os sensores citosólicos de DNA (CDSs) são moléculas que detectam o DNA citosólico e ativam vias de sinalização que iniciam as respostas antimicrobianas, incluindo produção de interferon tipo I e autofagia. O DNA pode ser liberado dentro do citosol por vários microrganismos intracelulares mediante diversos mecanismos. Diferentes moléculas e vias sensoras de DNA foram caracterizadas, incluindo as seguintes: •Avia STING (estimuladora dos genes IFN) é o principal mecanismo de ativação induzida por DNA das respostas de interferon tipo I. STING é uma proteína transmembranar localizada no retículo endoplasmático, que é indiretamente ativada pelo DNA microbiano no citosol. A STING também estimula a autofagia, um mecanismo pelo qual as células degradam suas próprias organelas, tais como a mitocôndria, sequestrando-as dentro de vesículas ligadas à membrana efundindo as vesículas com os lisossomas. Na imunidade inata, a autofagia é um mecanismo de distribuição de microrganismos citosólicos para o lisossoma, onde eles são mortos pelas enzimas proteolíticas. •O ativador dependente de DNA dos fatores regulatórios de IFN (DAI) se liga ao DNA de várias fontes microbianas e ativa IRF3, levando a uma resposta do tipo TFN I. O DAI também ativa a via do NF-κB. •ARNA polimerase se liga ao DNAmicrobiano, transcreve-o em RNA e o RNA ativa a via RIG levando à expressão de interferon tipo I, como descrito anteriormente. •AIM2 (ausente no melanoma-2) é outro CDS que reconhece dsDNA citosólico. Ele forma um inflamassoma contendo caspase-1 que processa pró-IL- 1β e pró-IL-18. ➢ Outros Receptores de Reconhecimento de Padrão ✓ Associados à Célula Vários outros tipos de receptores de membrana plasmática e citoplasmáticos transmitem sinais de ativação similares aos TLRs que promovem respostas inflamatórias e aumentam a morte de microrganismos ou participam principalmente na captação dos microrganismos para os fagócitos. o Receptores para Carboidratos Receptores que reconhecem carboidratos na superfície dos microrganismos facilitam a fagocitose dos microrganismos e a secreção de citocinas que promovem subsequentes respostas imunes adaptativas. Esses receptores pertencem à família de lectinas do tipo C, assim denominada porque eles se ligam aos carboidratos (por isso, lectinas) de maneira Ca++ dependente (por isso, tipo C) e foram chamados de CLRs (receptores de lectina do tipo C) para fazer um paralelo com a nomenclatura de TLRs e outros receptores. Algumas das lectinas são proteínas solúveis encontradas no sangue e nos fluidos extracelulares (discutidos anteriormente); outras são proteínas integrais de membrana situadas nas superfícies de macrófagos, células dendríticas e algumas células teciduais. Todas essas moléculas contêm um domínio de reconhecimento conservado de carboidrato. Existem vários tipos de lectinas do tipo C na membrana plasmática com especificidades para diferentes carboidratos, incluindo manose, fucose, Nacetilglucosamina e β-glicanos. Em geral, essas lectinas da superfície celular reconhecem estruturas de carboidratos encontradas nas paredes celulares de microrganismos, mas não em células de mamíferos. Alguns receptores lectina de tipo C atuam na fagocitose de microrganismos, ao passo que outros têm funções de sinalização que induzem respostas protetoras das células do hospedeiro aos microrganismos. •Uma das lectinas de membrana do tipo C mais estudadas é o receptor de manose (CD206), que está envolvido na fagocitose de microrganismos. Esse receptor reconhece certos açúcares terminais nos carboidratos da superfície microbiana, incluindo D- manose, L-fucose e N-acetil-Dglucosamina. Esses açúcares terminais estão frequentemente presentes na superfície dos microrganismos, ao passo que os carboidratos da célula eucariótica são mais comumente terminados por galactose e ácido siálico. Assim, os açúcares terminais nos microrganismos podem ser considerados PAMPs. •Dectinas. A dectina-1 (lectina-1 de tipo C associada à célula dendrítica) e a dectina-2 são receptores de célula dendrítica que servem como receptores de reconhecimento de padrão para dois estágios do ciclo de vida de organismos fúngicos. A dectina-1 se liga ao β- glicano, que é o principal componente da parede celular da levedura de Candida albicans, um fungo ambíguo mas potencialmente patogênico. A dectina-2 reconhece oligossacarídios de alta manose na forma de hifa da Candida. Os ligantes carboidratos das dectinas também são expressos em algumas bactérias e outros microrganismos. Em resposta à ligação aos seus ligantes, ambas as dectinas induzem eventos de sinalização nas células dendríticas que estimulam a produção de citocinas e outras proteínas que promovem inflamação e aumentam as respostas imunes adaptativas. A estimulação da dectina das células dendríticas induz a produção de algumas citocinas que promovem a diferenciação de células T CD4+ imaturas a um tipo de célula T chamada de TH17, que é particularmente efetiva na defesa contra infecções fúngicas e algumas bacterianas. •Outros receptores de carboidrato de célula dendrítica incluem a langerina (CD207), expressa principalmente pelas células de Langerhans epidermais, e a DC-SIGN (CD209), expressa na maioria das células dendríticas. ADC-SIGN pode ter um papel patogênico na promoção da infecção por HIV-1 de células T. A glicoproteína do envelope gp120 do HIV-1 se liga à DC-SIGN nas células dendríticas em tecidos mucosos, as células dendríticas carreiam os vírus através dos linfáticos para os linfonodos e os vírus são, então, transferidos e infectam as células T CD4+. o Receptores Scavenger Compreendem uma coleção de proteínas da superfície celular estrutural e funcionalmente diversas que foram originalmente agrupadas com base na característica comum de mediar a captação de lipoproteínas oxidadas para as células. Alguns desses receptores scavenger, incluindo SR-A e CD36, são expressos nos macrófagos que medeiam a fagocitose de microrganismos. Em adição, o CD36 atua como um correceptor no reconhecimento de TLR2/6 e na resposta ao ácido lipoteitoico e lipopeptídios diacilados derivados de bactérias. Existe um grande grupo de estruturas moleculares que se ligam a cada um dos receptores scavenger, incluindo LPS, ácido lipoteitoico, ácidos nucleicos, β-glicano e proteínas. O significado dos receptores scavenger na imunidade inata é destacado pela observação de que vários patógenos microbianos expressam fatores de virulência que bloqueiam o reconhecimento e fagocitose mediados pelo receptor scavenger. o Receptores Formil-Peptídio O receptor-1 formil peptídio (FPR1), expresso em leucócitos, reconhece peptídios bacterianos contendo resíduos de N-formilmetionil e estimula o movimento das células. Pelo fato de todas as proteínas bacterianas e poucas proteínas de mamíferos (somente aquelas sintetizadas dentro da mitocôndria) serem iniciadas por N-fornilmetionina, o FPR1 permite que os fagócitos detectem e respondam preferencialmente às proteínas bacterianas. Os ligantes peptídicos bacterianos que se ligam a esse receptor são alguns quimioatraentes para leucócitos mais potentes. Os quimioatraentes incluem vários tipos de moléculas difusíveis, frequentemente produzidas nos locais de infecção, que se ligam a receptores específicos nas células e direcionam seu movimento para a fonte do quimioatraente. O FPR1 e todos os receptores de quimioatraentes pertencem à superfamília de receptores acoplados a sete proteínas transmembranares ligadas a trifosfato de guanosina (GTP). Esses receptores iniciam as resposta intracelulares através de proteínas G triméricas associadas. As proteínas G estimulam muitos tipos de respostas celulares, incluindo alterações no citoesqueleto que são responsáveis pela motilidade celular aumentada. Componentes celulares do sistema imune inato As células do sistema imune inato servem como sentinelas para detectar microrganismos e células danificadas nos tecidos e realizar várias funções essenciais para a defesa contra os microrganismos. Algumas células formam barreiras físicas que impedem as infecções. Diversos tipos celulares expressam os vários receptores de padrão de reconhecimento e, após o reconhecimento de PAMPs e DAMPs, as células respondem com a produção de citocinas inflamatórias e proteínas antivirais e com a morte de microrganismos ou células infectadas. Além disso, algumas destas células da imunidade inata são críticas para a estimulação de subsequentes respostas imunes adaptativas. ➢ BarreirasEpiteliais As superfícies das barreiras epiteliais formam barreiras físicas entre os microrganismos no meio ambiente externo e o tecido do hospedeiro, e as células epiteliais produzem agentes químicos anti-microbianos que impedem a entrada dos microrganismos. As principais interfaces entre o meio ambiente e o hospedeiro mamífero são a pele e as superfícies mucosas dos tratos gastrintestinal, respiratório e geniturinário. Essas interfaces são recobertas por camadas contínuas de células epiteliais especializadas que atendem a muitas funções fisiológicas, incluindo a prevenção da entrada de microrganismos. A perda da integridade destas camadas epiteliais pelo trauma ou outras razões predispõe um indivíduo às infecções. A função protetora da barreira epitelial é em grande parte física. As células epiteliais formam junções próximas umas às outras, bloqueando a passagem dos microrganismos entre as células. A camada externa de queratina, que se acumula à medida que os queratinócitos da superfície da pele morrem, serve para bloquear a penetração microbiana em camadas mais profundas da epiderme. O muco, uma secreção viscosa contendo glicoproteínas chamadas de mucinas, é produzido pelas células respiratórias, gastrintestinais e urogenitais e prejudica fisicamente a invasão microbiana. A função dessas barreiras é o aumento da ação ciliar na árvore brônquica e a peristalse no intestino, o que facilita a eliminação dos microrganismos. Embora essas propriedades físicas sozinhas sejam muito importantes na defesa do hospedeiro, outros mecanismos de defesa epiteliais evoluíram para complementar as barreiras mecânicas. As células epiteliais, bem como alguns leucócitos produzem peptídios que têm propriedades antimicrobianas. Duas famílias estruturalmente distintas de peptídios antimicrobianos são as defensinas e as catelicidinas. •Defensinas são pequenos peptídios catiônicos, com 29 a 34 aminoácidos de comprimento, que contêm ambas as regiões catiônica e hidrofóbica e três pontes dissulfeto intracadeias. Duas famílias de defensinas humanas, denominadas α e β, são diferenciadas pela localização destas pontes. As defensinas são produzidas pelas células epiteliais das superfícies mucosas e pelos leucócitos contendo grânulos, incluindo neutrófilos, células natural killer e linfócitos T citotóxicos. As defensinas também são produzidas em qualquer local do intestino, nas células da mucosa respiratória e na pele. Algumas defensinas são constitutivamente produzidas por alguns tipos celulares, mas suas secreções podem ser aumentadas por citocinas ou produtos microbianos. As ações protetoras das defensinas abrangem a toxicidade direcionada aos microrganismos, incluindo bactérias, fungos e vírus em envelope, e a ativação de células envolvidas na resposta inflamatória aos microrganismos. As defensinas matam os microrganismos por uma variedade de mecanismos, muitos dos quais dependem de suas habilidades em se inserir e romper funções das membranas microbianas. •Catelicidina é produzida pelos neutrófilos e pelas células da barreira epitelial da pele, trato gastrintestinal e trato respiratório. É sintetizada como um precursor proteico de 18 kD com dois domínios, sendo proteoliticamente clivada em dois peptídios, cada um com funções protetoras. Ambas a síntese e clivagem proteolítica do precursor podem ser estimuladas por citocinas inflamatórias e produtos microbianos. As catelicidinas ativas protegem contra infecções por múltiplos mecanismos, incluindo toxicidade direta a uma grande variedade de microrganismos e ativação de várias respostas em leucócitos e outros tipos celulares que promovem a erradicação dos microrganismos. A barreira epitelial contém certos tipos de linfócitos, incluindo linfócitos T intraepiteliais, que reconhecem e respondem aos microrganismos comumente encontrados. Os linfócitos T intraepiteliais estão presentes na epiderme da pele e no epitélio mucoso. Vários subgrupos de linfócitos intraepiteliais estão presentes em diferentes proporções, dependendo das espécies e da localização tecidual. Esses subgrupos são distinguidos principalmente pelo tipo de receptor de antígeno da célula T (TCRs) que eles expressam. Uma característica comum destas células T é a diversidade limitada de seus receptores de antígenos quando comparados à maioria das células T no sistema imune adaptativo. Acredita-se que os linfócitos T intraepiteliais reconheçam um pequeno número de estruturas microbianas comumente encontradas. Os linfócitos intraepiteliais podem atuar na defesa do hospedeiro secretando citocinas, ativando fagócitos e matando células infectadas. ➢ Fagócitos Células que têm funções fagocíticas especializadas, principalmente macrófagos e neutrófilos, são a primeira linha de defesa contra microrganismos que rompem as barreiras epiteliais. O papel essencial que os fagócitos desempenham na defesa imune inata contra microrganismos é demonstrado pela elevada taxa de bactérias letais e infecções fúngicas em pacientes com baixas contagens de neutrófilos sanguíneos atribuídas a câncer na medula óssea ou quimioterapia e naqueles com deficiências herdadas em funções dos fagócitos. ➢ Células Dendríticas As células dendríticas realizam o reconhecimento essencial e papéis efetores na imunidade inata. São células com longos processos citoplasmáticos do tipo dendritos, estão constitutivamente presentes no epitélio e na maioria dos tecidos do corpo. Em razão da sua localização e morfologia, essas células são preparadas para detectar microrganismos invasores. Além disso, as células dendríticas expressam mais tipos diferentes de TLRs e receptores de padrão de reconhecimento do que qualquer outro tipo celular, tornando-as os mais versáteis sensores de PAMPs e DAMPs dentre todos os tipos celulares no corpo. Um grupo em particular de células dendríticas, chamado de células dendríticas plasmacitoides por causa de sua morfologia similar aos plasmócitos secretores de anticorpo, é a principal fonte de citocinas antivirais, interferons tipo I, produzidos na resposta viral a infecções. Essa característica das células dendríticas plasmacitoides é atribuída em parte ao fato de que elas expressam quantidades abundantes de TLRs endossomais (TLRs 3, 7, 8, 9), que reconhecem ácidos nucleicos de vírus internalizados pelas células. As células dendríticas são as únicas capazes de disparar e direcionar as respostas imunes adaptativas mediadas por célula T, e isso depende de suas respostas imunes inatas aos microrganismos. Essa capacidade reflete a habilidade das células dendríticas em captar os antígenos proteicos microbianos, transportá-los para os linfonodos onde as células T imaturas se localizam e apresentar os antígenos proteicos em uma forma na qual as células T possam reconhecer. É importante ressaltar que a resposta imune inata das células dendríticas aos PAMPs, particularmente a sinalização de TLR, aumenta a habilidade das células dendríticas em processar e apresentar os antígenos estranhos. Além disso, a sinalização do TLR induz a expressão de moléculas pelas células dendríticas, incluindo coestimuladores e citocinas, que são necessários, em adição ao antígeno, para a ativação das células T imaturas e sua diferenciação em células T efetoras. ➢ Mastócitos Estão presentes na pele e no epitélio mucoso e secretam rapidamente citocinas pró-inflamatórias e mediadores lipídicos em resposta às infecções e outros estímulos. Contêm abundantes grânulos citoplasmáticos preenchidos com vários mediadores inflamatórios que são liberados quando as células são ativadas pelos produtos microbianos ou por um mecanismo especial dependente de anticorpo. O conteúdo do grânulo inclui aminas vasoativas (comohistamina) que causam vasodilatação e permeabilidade capilar aumentada e enzimas proteolíticas que podem matar as bactérias ou inativar toxinas microbianas. Os mastócitos também sintetizam e secretam mediadores lipídicos (como prostaglandinas) e citocinas (como TNF). Pelo fato de os mastócitos normalmente estarem localizados adjacentes aos vasos sanguíneos, seus conteúdos granulares liberados rapidamente induzem mudanças nos vasos sanguíneos que promovem inflamação aguda. Os mastócitos expressam TLRs, e os ligantes do TLR podem induzir desgranulação do mastócito. Os produtos dos mastócitos também fornecem defesa contra helmintos e são responsáveis pelos sintomas das doenças alérgicas. ➢ Células Linfoides Inatas As células linfoides inatas (ILCs) são células derivadas da medula óssea com morfologia linfocítica e que atendem a diversas funções antimicrobianas. Essas células surgem de um precursor comum na medula óssea identificável pela expressão do fator de transcrição Id2; elas dependem de IL-7 ou, em um caso, de IL-15 para o desenvolvimento, e, ao contrário dos linfócitos do sistema imune adaptativo, emergem completamente capazes de realizar funções efetoras sem a necessidade de expansão clonal ou diferenciação. As ILCs usam mecanismos efetores compartilhados pelas células T, particularmente a habilidade em produzir várias citocinas, mas elas não reorganizam os genes do receptor de antígeno e não expressam TCRs. ✓ Células Natural Killer As células natural killer (NK), as primeiras e mais bem descritas células linfoides inatas, são um subgrupo de ILCs tipo I, que desempenham importantes papéis nas respostas imunes inatas principalmente contra vírus intracelulares e bactérias. O termo natural killer deriva do fato de que sua principal função é a morte das células infectadas, similar às células killer do sistema imune adaptativo, os linfócitos T citotóxicos (CTLs), e elas estão prontas para o fazer uma vez que tenham se desenvolvido, sem nova diferenciação (por isso, natural). As células NK constituem 5% a 15% das células mononucleares no sangue e no baço. Elas são raras em outros órgãos linfoides, porém são mais abundantes em órgãos como fígado e útero gravídico. Assim como com todas as ILCs, as células NK não expressam diversos receptores de antígenos clonalmente distribuídos e típicos das células B e T. Em vez disso, elas utilizam receptores que codificam DNA para distinguir células infectadas com patógeno das células saudáveis. Elas podem ser identificadas no sangue pela expressão de CD56 e ausência do marcador CD3 de célula T. A maioria das células NK sanguíneas humanas também expressa CD16, que está envolvido no reconhecimento das células recobertas por anticorpo. As funções efetoras das células NK são matar as células infectadas e produzir IFN-γ, que ativa macrófagos para destruírem microrganismos fagocitados. As células NK, assim como as CTLs, apresentam grânulos contendo proteínas que medeiam a morte das células-alvo. Quando as células NK são ativadas, a exocitose dos grânulos libera essas proteínas adjacentes às células-alvo. Uma proteína do grânulo da célula NK, chamada de perforina, facilita a entrada de outras proteínas granulares, denominadas granzimas, para o citosol das células alvo. As granzimas são enzimas que iniciam uma sequência de eventos de sinalização que causam a morte das células-alvo por apoptose. Com a morte das células infectadas com vírus e bactérias intracelulares, as células NK eliminam os reservatórios de infecção. No início do curso de uma infecção viral, as células NK se expandem e são ativadas por IL-12 e IL-15, matando as células infectadas antes que os CTLs específicos para antígenos se tornem completamente ativados. As células NK também podem ser importantes mais adiante no curso da infecção viral com a morte das células infectadas que escaparam do ataque imune mediado pelo CTL por meio de redução na expressão de moléculas de MHC de classe I. Alguns tumores, especialmente aqueles de origem hematopoética, são alvos das células NK, talvez porque as células tumorais não expressem níveis normais ou tipos de moléculas de MHC de classe I. O IFN-γ derivado da célula NK aumenta a capacidade dos macrófagos para matarem as bactérias fagocitadas, similarmente ao IFN-γ produzido pelas células T. Essa interação célula NK dependente de IFN-γ-macrófago pode controlar uma infecção com bactéria intracelular (ex. Listeria monocytogenes) por vários dias ou semanas e, então, fornece tempo para que a imunidade mediada por célula T se desenvolva e erradique a infecção. O IFN- γ produzido pelas células NK nos linfonodos também pode direcionar a diferenciação das células T imaturas em células TH1. Algumas células NK humanas não expressam CD16 nem são citotóxicas, mas produzem abundante IFN-γ. Previsivelmente, a depleção das células NK induz a suscetibilidade aumentada à infecção por alguns vírus e bactérias intracelulares. Receptores Ativadores e Inibidores de Células NK As células NK distinguem as células infectadas das células saudáveis, e a função da célula NK é regulada pelo balanço entre sinais que são gerados a partir de receptores ativadores e receptores inibidores. Esses receptores reconhecem moléculas na superfície de outras células e geram sinais ativadores e inibidores que promovem ou inibem respostas NK. Os receptores ativadores estimulam preoteinoquinases que fosforilam substratos nas vias de sinalização, ao passo que os receptores inibidores estimulam fosfatases que contrabalançam as quinases. Em geral, os receptores ativadores reconhecem ligantes nas células infectadas ou danificadas, que precisam ser eliminados, e os receptores inibitórios reconhecem células normais saudáveis, que necessitam ser preservadas. Quando uma célula NK interage com outra célula, o resultado é determinado pela integração dos sinais gerados por uma gama de receptores inibitórios e ativadores que são expressos pela célula NK e que interagem com ligantes na outra célula. A ligação aos receptores ativadores estimula a atividade de morte das células NK, resultando em destruição das células estressadas ou infectadas. Em contrapartida, a ligação dos receptores inibitórios desliga a função NK e previne a destruição das células saudáveis. Em virtude da natureza estocástica de sua expressão, existe uma significativa diversidade nos receptores ativadores e inibitórios que diferentes células NK expressam em qualquer indivíduo. O resultado disso é que células NK individuais, mesmo na mesma pessoa, podem responder a diferentes tipos de microrganismos ou células infectadas. Além disso, os genes que codificam muitos desses receptores são polimórficos, significando que existem muitas variações de genes na população, de tal forma que uma pessoa expressará uma forma ligeiramente diferente de receptores de outra pessoa. Outro importante receptor ativador nas células NK é o CD16 (FcγRIIIA), que é um receptor de baixa afinidade para anticorpos IgG. As moléculas de anticorpo têm terminações de ligação ao antígeno altamente variáveis e, na terminação oposta, apresentam uma porção invariável, chamada de região Fc, que interage com várias outras moléculas no sistema imune. O CD16 se associa a uma de três proteínas de sinalização. Durante uma infecção, o sistema imune adaptativo produz anticorpos IgG1 e IgG3, que se ligam aos antígenos microbianos expressos na superfície das células infectadas, e o CD16 nas células NK pode se ligar às regiões Fc destes anticorpos. Como resultado, o CD16 gera sinais de ativação, através de seus parceiros de sinalização associados, e as células NK podem matar as células infectadas que foram recobertas com moléculasde anticorpo. Esse processo é chamado de citotoxicidade mediada por célula dependente de anticorpo. A maioria das células NK expressa receptores inibitórios que reconhecem moléculas do complexo maior de histocompatibilidade (MHC) de classe I, que são proteínas de superfície células normalmente expressas em todas as células nucleadas saudáveis do corpo. As células NK utilizam tipos de receptores fundamentalmente diferentes dos das células T para reconhecer as moléculas de MHC de classe I. Diferentemente das células T, muitos dos receptores NK para MHC de classe I respondem com inibição da ativação da NK. Isso é útil porque as células normais expressam moléculas de MHC de classe I e muitos vírus e outras causas de estresse celular levam a uma perda da expressão na superfície celular do MHC de classe I. Assim, as células NK interpretam a presença das moléculas de MHC de classe I como marcadores de normais, saudáveis, e sua ausência é uma indicação de infecção ou dano. Dessa maneira, as células NK serão inibidas pelas células saudáveis, mas não receberão sinais inibitórios das células infectadas ou estressadas. Ao mesmo tempo, as células NK são suscetíveis de receber sinais de ativação das mesmas células infectadas através de receptores ativadores. O resultado será ativação da célula NK para secretar citocinas e para matar a célula infectada ou estressada. Esta habilidade das células NK em se tornarem ativadas pelas células do hospedeiro que não têm o MHC de classe I foi denominada reconhecimento da falta do próprio. O maior grupo de receptores inibitórios NK são os KIRs, que se ligam a uma variedade de moléculas de MHC de classe I. Outros receptores inibitórios são as lectinas, tais como o heterodímero CD94/NKG2A, que reconhece a molécula de MHC de classe I chamada de HLA-E. Interessantemente, o HLA-E exibe peptídios derivados de outras moléculas de MHC de classe I; assim, em essência, o CD94/NKG2A é um receptor de vigilância para várias diferentes moléculas de MHC de classe I. Uma terceira família de receptores inibitórios NK, chamada de receptores do tipo Ig de leucócito (LIRs), também consiste em membros da superfamília Ig que se ligam às moléculas de MHC de classe I, embora com menor afinidade do que os KIRs, e mais altamente expressos nas células B do que nas células NK. Receptores ativadores e inibitórios NK contêm motivos estruturais em suas caudas citoplasmáticas, que ativam vias de sinalização que respectivamente promovem ou inibem a morte da célula-alvo e a secreção de citocina. Os receptores ativadores têm motivos de ativação baseados em imunorreceptores de tirosina (ITAMs), os quais possuem resíduos de tirosina que se tornam fosforilados pelas quinases citoplasmáticas após a ligação dos receptores. Outras preoteinoquinases são recrutadas para os ITAMs modificados e se tornam ativadas, e estas quinases contribuem para a sinalização através da fosforilação proteínas adicionais, eventualmente levando a atividade citotóxica e secreção de citocina. As ITAMs também são encontradas nas caudas citoplasmáticas de outros receptores de sinalização com multicadeias do sistema imune, incluindo os receptores de antígeno nas células T e B. Os receptores inibitórios das células NK têm motivos de inibição baseados em imunorreceptores de tirosina (ITIMs), que se ligam a moléculas que bloqueiam as vias de sinalização dos receptores de ativação. Os ITIMs possuem resíduos de tirosina que são fosforilados na ligação ao receptor inibitório. Isso leva ao recrutamento e ativação das fosfatases, o que remove fosfatos de várias proteínas ou lipídios de sinalização gerados pelas vias de sinalização dos receptores de ativação NK. O final resulta em bloqueio das funções de sinalização dos receptores de ativação. As citocinas podem aumentar as respostas funcionais das células NK. As principais citocinas do sistema imune inato que estimulam a função NK são IL- 12, IL15, IL-18 e interferons tipo I. Cada uma dessas citocinas aumenta a atividade citotóxica das células NK, e elas podem estimular a secreção de IFN-γ pela célula NK independente dos receptores de ativação. Além disso, IL-12 e IL15 são importantes fatores de crescimento para as células NK. ✓ Outras Células Linfoides Inatas Os três subgrupos de células linfoides inatas, Grupo 1 (que inclui células NK), Grupo 2 e Grupo 3, produzem diferentes grupos de citocinas, participam na defesa do hospedeiro contra patógenos distintos e podem estar envolvidos em diferentes distúrbios inflamatórias. Esses subgrupos são análogos aos subgrupos TH1, TH2 e TH17 de linfócitos T CD4 + que secretam algumas das mesmas citocinas. Os ILCs do Grupo 1 produzem IFN-γ e incluem as células NK citotóxicas e não. As ILCs do Grupo 2, assim como o subgrupo TH2 das células T auxiliares CD4+, secretam IL-5, IL-9 e IL13 e expressam o fator de transcrição GATA2. As ILCs do Grupo 3 produzem IL-22 e/ou IL-17 e expressam o fator de transcrição RORγt, que são características compartilhadas pelo subgrupo TH17 e pelas células T auxiliares CD4+. As ILCs do Grupo 3 são encontradas em locais mucosos e atuam na defesa contra bactérias extracelulares, bem como na manutenção da integridade das barreiras epiteliais. As células indutoras de tecido linfoide (LTi) são ILCs do Grupo 3, que, em adição à secreção de IL-17 e IL-22, também expressam linfotoxina-α de membrana e secretam TNF, citocinas que são necessárias para o desenvolvimento normal dos órgãos linfoides. Reconhecimento solúvel e moléculas efetoras da imunidade inata Diferentes tipos de moléculas que reconhecem microrganismos e promovem respostas inatas existem em forma solúvel no sangue e nos fluidos extracelulares. Essas moléculas fornecem defesa inicial contra patógenos que estão presentes do lado de fora das células do hospedeiro em algum estágio do seu ciclo de vida. As moléculas efetoras solúveis atuam de duas maneiras principais: •Por ligação aos microrganismos, elas agem como opsoninas e aumentam a habilidade dos macrófagos, neutrófilos e células dendríticas em fagocitar os microrganismos. Isso ocorre porque as células fagocíticas expressam receptores de membrana específicos para as opsoninas, os quais podem eficientemente mediar a internalização do complexo de opsonina ligada ao microrganismo. •Após a ligação aos microrganismos, os mediadores solúveis da imunidade inata promovem respostas inflamatórias que trazem mais fagócitos para os locais de infecções e eles também podem matar diretamente os microrganismos. As moléculas efetoras solúveis algumas vezes são chamadas de ramo humoral da imunidade inata, análoga ao ramo humoral da imunidade adaptativa mediada pelos anticorpos. Os principais componentes do sistema imune inato humoral são sistema complemento, colectinas, pentraxinas e ficolinas, que serão descritos a seguir. ➢ Sistema Complemento O sistema complemento consiste em várias proteínas plasmáticas que trabalham juntas para opsonizar os micro-organismos promover o recrutamento de fagócitos para o local de infecção e, em alguns casos, matar diretamente os microrganismos. A ativação do complemento envolve cascatas proteolíticas nas quais uma enzima precursora inativa, chamada de zimogênio, é alterada para se tornar uma protease ativa que cliva e, assim, induz a atividade proteolítica da próxima proteína do complemento na cascata. As cascatas enzimáticas resultam em significativa amplificação da quantidade de produtos proteolíticos que são gerados. Esses produtos realizam as funções efetoras do sistema complemento. Além do sistema complemento, outras cascatas proteolíticasimportantes medicamente incluem as vias da coagulação sanguínea e o sistema cinina-calicreína que regula a permeabilidade vascular. O primeiro passo na ativação do sistema complemento é o reconhecimento de moléculas nas superfícies microbianas, mas não nas células do hospedeiro, o que ocorre de três maneiras, cada uma se referindo a uma via distinta da ativação do complemento: •A via clássica, assim chamada porque foi descoberta primeiro, utiliza uma proteína plasmática chamada de C1q para detectar anticorpos ligados na superfície do microrganismo ou outra estrutura. Uma vez que C1q tenha se ligado à porção Fc dos anticorpos, duas serinoproteases associadas, chamadas de C1r e C1s, se tornam ativas e iniciam uma cascata proteolítica envolvendo outras proteínas do complemento. A via clássica é um dos principais mecanismos efetores do braço humoral das respostas imunes adaptativas. As proteínas solúveis do sistema imune inato denominadas pentraxinas, também podem se ligar ao C1q e iniciar a via clássica. •A via alternativa, que foi descoberta mais tarde, porém é filogeneticamente mais antiga do que a via clássica, é disparada quando uma proteína do complemento chamada de C3 reconhece diretamente certas estruturas da superfície microbiana, tais como LPS bacteriano. O C3 também é constitutivamente ativado em solução a um baixo nível e se liga às superfícies celulares, mas, então, é inibido por moléculas regulatórias presentes nas células de mamíferos. Pelo fato de os microrganismos não terem essas proteínas regulatórias, a ativação espontânea pode ser amplificada nas superfícies microbianas. Assim, esta via pode distinguir o próprio normal de Linfócitos T e B com Diversidade Limitada de Receptor de Antígeno A maioria dos linfócitos T e B é componente do sistema imune adaptativo e se caracteriza por um repertório altamente diverso de especificidades para diferentes antígenos. Entretanto, certas pequenas populações de linfócitos expressam receptores de antígenos que são estruturalmente os mesmos daqueles das células T e B, mas esses receptores têm pouca diversidade. Esses subgrupos de células T e B podem reconhecer estruturas expressas por muitas espécies microbianas comumente encontradas. As células T com diversidade limitada de receptor de antígeno incluem células T NK invariantes (iNKT), células γδ e células T intraepiteliais com TCRs αβ. Os subgrupos de células B que produzem anticorpos com um quadro limitado de especificidades incluem as células B-1 e as células B da zona marginal. Embora essas células T e B realizem funções similares assim como suas contrapartes clonalmente diversas, a natureza de suas especificidades as coloca em uma categoria especial de linfócitos que se assemelham mais a células da imunidade inata do que a células da imunidade adaptativa. microrganismos estranhos baseando-se na presença ou ausência das proteínas regulatórias. •A via da lectina é disparada por uma proteína plasmática chamada de lectina ligante de manose (MBL), que reconhece resíduos de manose terminal nas glicoproteínas e nos glicolipídios microbianos, similarmente ao receptor de manose nas membranas dos fagócitos. AMBL é um membro da família de colectina com uma estrutura hexamérica similar ao componente C1q do sistema complemento. Após a MBL se ligar aos microrganismos, dois zimogênios chamados de MASP1 (serinoprotease 1 associada à manose ou serinoprotease associada à lectina ligante de manan) e MASP2, com funções similares ao C1r e C1s, se associam à MBL e iniciam passos proteolíticos na cascata e idênticos à via clássica. O reconhecimento dos microrganismos por qualquer uma das três vias do complemento resulta em recrutamento sequencial e montagem de proteínas adicionais do complemento em complexos de proteases. Um desses complexos, chamado de C3 convertase, cliva uma proteína central do sistema complemento, C3, produzindo C3a e C3b. O sistema complemento é um componente essencial da imunidade inata, e pacientes com deficiências em C3 são altamente suscetíveis a infecções bacterianas recorrentes, frequentemente letais. Deficiências genéticas na formação de MAC (o produto terminal da via clássica) aumenta a suscetibilidade a somente um número limitado de microrganismos, notadamente a bactéria Neisseria, que tem paredes celulares finas que a tornam especialmente suscetível à ação lítica do MAC. ➢ Pentraxinas Várias proteínas plasmáticas que reconhecem estruturas microbianas e atuam na imunidade inata pertencem à família pentraxina, que é filogeneticamente o grupo mais velho de proteínas pentaméricas estruturalmente homólogas. Membros proeminentes desta família incluem pentraxinas pequenas, proteína C-reativa (PC-R) e amiloide P sérico (SAP), e a pentraxina longa PTX3. Ambos CRP e SAP se ligam a várias espécies diferentes de bactérias e fungos. Os ligantes moleculares reconhecidos por PC-R e SAP incluem a fosforilcolina e a fosfatidiletanolamina, respectivamente, que são encontradas nas membranas bacterianas e ficam expostas nas células apoptóticas. PC-R, SAP e PTX3 ativam o complemento por meio de ligação ao C1q e iniciam a via clássica. As concentrações plasmáticas de PC-R são muito baixas em indivíduos saudáveis, mas podem aumentar até 1.000 vezes durante as infecções e em resposta a outros estímulos inflamatórios. Os níveis aumentados de PC-R são resultado da síntese aumentada, pelo fígado, induzida pelas citocinas IL-6 e IL-1, que são produzidas pelos fagócitos como parte da resposta imune inata. A síntese hepática e os níveis plasmáticos de várias outras proteínas, incluindo SPA e outras não relacionadas com as pentraxinas, também aumentam em resposta a IL-1 e IL-6. Essas proteínas plasmáticas são chamadas de reagentes de fase aguda, porque estão elevadas no sangue durante as reações inflamatórias agudas. O PTX3 é produzido por vários tipos celulares, incluindo células dendríticas, macrófagos e células endoteliais, em resposta aos ligantes TLR e citocinas inflamatórias, tais como TMF, mas ele não é um reagente de fase aguda. O PTX3 também é armazenado nos grânulos de neutrófilos e liberado quando os neutrófilos morrem. O PTX3 reconhece várias moléculas em fungos e bactérias Gram-positivas e Gram-negativas e vírus, assim como células apoptóticas. O PTX3 também contribui para proteção contra o vírus influenza. ➢ Colectinas e Ficolinas As colectinas são uma família de proteínas triméricas e haxaméricas, cada subunidade contendo uma cauda do tipo colágeno conectada por uma região de pescoço a uma cabeça de lectina (tipo C) dependente de cálcio. Três membros desta família servem como moléculas efetoras solúveis no sistema imune inato; estas são lectinas ligantes de manose (MBL) e proteínas SP-A e SP-D surfactantes pulmonares. A lectina ligante de manose (MBL), é um receptor de reconhecimento de padrão que se liga a carboidratos com manose e fucose terminais, e também pode funcionar como uma opsonina com a ligação e o aumento da fagocitose de microrganismos. Relembre que as opsoninas se ligam simultaneamente aos microrganismos e aos receptores da superfície nas membranas dos fagócitos e, no caso da MBL, o receptor de superfície é chamado de receptor C1q porque ele também liga a C1q. Esse receptor medeia a internalização dos microrganismos que são opsonizados pela MBL. O gene que codifica a MBL é polimórfico, e certos alelos estão associados a prejuízo na formação do hexâmetro e redução nos níveis sanguíneos. Baixos níveis de MBL estão relacionados com suscetibilidade aumentada a uma variedade de infecções, especialmente em combinação com outros estados imunodeficientes. A proteína surfactante A (SP-A) ea proteína surfactante D (SP-D) são colectinas com propriedades lipofílicas compartilhadas por outros surfactantes. Elas são encontradas nos alvéolos pulmonares e suas principais funções são manter a habilidade dos pulmões em se expandir e como mediadores das respostas imunes inatas dos pulmões. Elas se ligam a vários microrganismos e agem como opsoninas, facilitando a ingestão pelos macrófagos alveolares. SP-A e SP-D também pode inibir diretamente o crescimento bacteriano e podem ativar macrófagos. As ficolinas são proteínas plasmáticas que são estruturalmente similares às colectinas. Elas possuem um domínio do tipo colágeno, mas em vez do domínio lectina do tipo C, elas têm um domínio de reconhecimento de carboidrato do tipo fibrinogênio. As ficolinas se ligam a várias espécies de bactérias, opsonizando-as e ativando o complemento de maneira similar à MBL. Os ligantes moleculares das ficolinas incluem a N-acetilglucosamina e o ácido lipoteitoico, componente das paredes celulares de bactérias Gram- positivas. Agora que discutimos as propriedades gerais de vários componentes do sistema imune inato, incluindo células, receptores de reconhecimento de padrão de patógeno celular e reconhecimento solúvel e moléculas efetoras, podemos considerar como esses vários componentes trabalham para a proteção contra os patógenos. As três principais maneiras pelas quais o sistema imune inato protege contra infecções são indução de inflamação, indução de defensa antiviral e estimulação da imunidade adaptativa. Resposta inflamatória A principal maneira pela qual o sistema imune lida com as infecções e lesões teciduais é estimulando a inflamação aguda, que é o acúmulo de leucócitos, proteínas plasmáticas e fluido derivado do sangue em tecido extravascular, local de infecção ou lesão. Os leucócitos e as proteínas plasmáticas normalmente circulam no sangue e são recrutados para os locais de infecção e lesão, onde eles realizam várias funções efetoras que servem para matar os microrganismos e iniciar o reparo do tecido danificado. Tipicamente, o leucócito mais abundante que é recrutado do sangue para os locais de inflamação aguda é o neutrófilo, mas os monócitos sanguíneos, que se tornam macrófagos no tecido, são cada vez mais importantes ao longo do tempo e podem se tornar a população dominante em algumas reações. Entre as proteínas plasmáticas que entram nos locais inflamatórios, incluem-se as proteínas do complemento, anticorpos e reagentes de fase aguda. A distribuição destes componentes derivados do sangue para os locais inflamatórios é dependente de alterações reversíveis nos vasos sanguíneos dos tecidos infectados ou danificados. Essas alterações abrangem mudanças no fluxo sanguíneo para o tecido atribuídas à dilatação arteriolar, adesividade aumentada dos leucócitos circulantes para o revestimento endotelial das vênulas e permeabilidade aumentada dos capilares e vênulas às proteínas plasmáticas e fluidos. Todas essas alterações são induzidas por citocinas e pequenas moléculas mediadoras inicialmente derivadas das células residentes nestes tecidos, tais como os mastócitos, macrófagos e células endoteliais, em resposta à estimulação por PAMP e DAMP. À medida que o processo inflamatório se desenvolve, os mediadores podem ser derivados de leucócitos ativados que chegaram recentemente e de proteínas do complemento. A inflamação aguda pode se desenvolver em minutos a horas e durar por dias. A inflamação crônica é um processo que demora mais do que a inflamação aguda se a infecção não for eliminada ou se a lesão tecidual for prolongada. Normalmente, ela envolve o recrutamento e ativação de monócitos e linfócitos. Os locais de inflamação crônica frequentemente também passam por remodelamento tecidual, com angiogênese e fibrose. Embora o estímulo imune inato possa contribuir para a inflamação crônica, o sistema imune adaptativo também pode estar envolvido porque as citocinas produzidas pelas células T são potentes indutores da inflamação. ➢ Principais Citocinas Pró-Inflamatórias TNF, IL-1 e IL-6 Uma das primeiras respostas do sistema imune inato a uma infecção e dano tecidual é a secreção de citocinas pelas células teciduais, que é uma resposta crítica para a resposta inflamatória aguda. As citocinas da imunidade inata têm algumas importantes propriedades e funções gerais: •Elas são produzidas principalmente por macrófagos teciduais e células dendríticas, embora outros tipos celulares, incluindo células endoteliais e algumas células epiteliais, também possam produzi-las. •A maioria destas citocinas age em células próximas às suas células de origem (ação parácrina). Em algumas infecções graves, uma quantidade suficiente de citocinas pode ser produzida de tal forma que elas entram na circulação e agem em locais distantes (ação endócrina). •Diferentes citocinas têm ações similares e sobrepostas ou são funcionalmente únicas. Uma citocina pode estimular a produção de outras, estabelecendo, assim, cascatas que amplificam a reação ou induzem novas reações. •As citocinas da imunidade inata desempenham vários papéis, seja induzindo inflamação, inibindo replicação viral ou promovendo respostas de célula T e limitando as respostas imunes inatas. Três das citocinas pró- inflamatórias mais importantes do sistema imune inato são TNF, IL-1 e IL-6. ✓ Fator de Necrose Tumoral O fator de necrose tumoral (TNF) é um mediador da resposta inflamatória aguda a bactérias e outros microrganismos infecciosos. O nome desta citocina deriva de sua identificação original como uma substância sérica (fator) que causava necrose tumoral, agora conhecido como o resultado da inflamação e trombose de vasos sanguíneos tumorais. O TNF também é chamado de TNF-α para distingui-lo do TNF-β intimamente relacionado, e também denominado linfotoxina. O TNF é produzido por macrófagos, células dendríticas e outros tipos celulares. Em macrófagos, ele é sintetizado como uma proteína de membrana não glicosilada de tipo II e é expresso como um homotrímero, que é capaz de se ligar a uma forma do receptor do TNF. A forma membranar do TNF é clivada por uma metaloproteinase associada à membrana, liberando um fragmento polipeptídico, e três destas cadeias polipeptídicas polimerizam para formar uma forma piramidal triangular que circula a proteína do TNF. Existem dois receptores distintos de receptor de TNF chamados de tipo I (TNF-RI) e tipo II (TNF-RII). Ambos os receptores de TNF são membros de uma grande família de proteínas chamada de superfamília de receptor de TNF, muitos dos quais estão envolvidos nas respostas imune e inflamatória. A ligação do ligante a alguns membros da família do receptor de TNF, tais como TNF-RI, TNF-RII e CD40, leva ao recrutamento de proteínas chamadas de fatores associados ao receptor de TNF (TRAFs) para os domínios citoplasmáticos dos receptores. Os TRAFs ativam fatores de transcrição, notadamente NF-κB e AP-1. Já a ligação da citocina a alguns membros da família, tais como TNF-RI, leva ao recrutamento de uma proteína adaptadora que ativa caspases e dispara a apoptose. Assim, membros diferentes da família de receptores de TNF podem induzir a expressão de genes ou a morte celular e alguns podem fazer ambas. A produção de TNF pelos macrófagos é estimulada pelos PAMPs e DAMPs. TLRs, NLRs e RLRs podem induzir a expressão do gene do TNF, em parte pela ativação do fator de transcrição NF-κB. Muitos produtos microbianos diferentes podem, dessa maneira, induzir a produção de TNF. Grandes quantidades desta citocina podem ser produzidas durante as infecções com bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, que expressam os ligantes de
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