Fisiologia sistema imune inato

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Fisiologia do Sistema Imune.
IMUNIDADE INATA:
· Primeira linha de defesa do organismo.
· Os principais tipos de reações são Inflamação e Defesa Antiviral.
· As células desse sistema respondem de maneira igual a cada vez em que um microrganismo entra em contato com o organismo.
· A reação desencadeada pelas células de defesa dependem de estruturas moleculares que são padrões nos patógenos, mas não são encontrados em células do hospedeiro.
· Essas moléculas podem ser:
· Lipopolissacarídeos (LPS) – Bactérias.
· RNA dupla-hélice – Vírus.
· Nucleotídeos (CpG) ricos em CG não metilados – Bactérias.
· Essas moléculas também podem ser descritas como padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs)
· As células efetoras da defesa reconhecem esses padrões através dos receptores de reconhecimento de padrões. Os quais são receptores proteicos de membrana.
· O sistema imune também reconhecem moléculas que são liberadas das células hospedeiras danificadas ou necróticas. Essas moléculas são denominadas de padrões moleculares associados a danos (DAMPs).
· Esse mecanismo tem como finalidade de eliminar as células danificadas e para dar inicio ao processo de reparação tecidual. Esse acontece quando, por exemplo, uma certa região tecidual morre por falta de suprimento sanguíneo (infarto).
· Os receptores proteicos de reconhecimento são monoclonalmente distribuídos, ou seja, células específicas do sistema inato expressam receptores idênticos, como os macrófagos. Por essa razão, muitas células do sistema inato podem reconhecer e responder a um mesmo patógeno.
· Resumidamente, a resposta inata pode ser divida em 3 estágios de infecção microbiana.
· Nas portas de entrada: Quando um microrganismo tenta invadir através das primeiras barreiras que são: Epitélio da pele e dos sistemas gastrointestinal e respiratório. O próprio epitélio atua como uma barreira física contra estes agentes, e também produz moléculas antimicrobianas, pH letal contra micróbios e presença de células linfoides.
· Nos Tecidos: Quando o microrganismo passa pelo epitélio, as células de defesas residentes no epitélio iniciam o processo de inflamação de destruição dos patógenos.
· No sangue: As proteínas plasmáticas, incluindo as proteínas do sistema complemento, reagem contra microrganismos e promovem a sua destruição. 
Receptores de PAMPs e DAMPs
· Os receptores estão presentes em fagócitos, células dendríticas e outros tipos de células.
· Eles estão presentes tanto na membrana plasmática, quanto em endossomos e no próprio citoplasma.
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Receptores Toll-Like (TLR):
· Existem diferentes tipos de TRL que são específicos para diferentes componentes de microrganismos.
· Os TLR-1, TRL-2, TRL-6 reconhecem lipopeptídeos bacterianos e, ainda, o TRL-2 reconhece peptideoglicanos bacterianos. 
· O TRL-4 reconhece o Lipopolissacarídeo (LPS) e o TRL-5 a Flagelina Bacteriana.
· Os receptores TRL-1, -2, -4, -5 e TRL-6 são receptores que estão na membrana plasmática das células do sistema imune inato.
· Existem, ainda, os receptores TRL-3, -7, -8 e TRL-9, que estão no endossoma das células de defesa, com sua porção de reconhecimento voltados para o interior da vesícula. Esses receptores reconhecem ácidos nucleicos de microrganismos invasores.
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· Os sinais gerados pela interação com o TRL ativam os fatores de transcrição que estimulam a expressão de genes que codificam as citocinas, enzimas e outras proteínas que estão envolvidas nas funções antimicrobianas dos fagócitos.
· Existe um fator de transcrição crucial que é o fator nuclear kB (NF-kB), o qual promove a expressão de várias citocinas e moléculas de adesão endotelial e fatores reguladores de interferon, que estimulam a produção de interferons antivirais do tipo I.
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Receptores do Tipo NOD (NRL) e Inflamassoma:
· Esse tipo de receptor está envolvido no reconhecimento de PAMPs e DAMPs presentes no citoplasma da célula de defesa.
· Os mais importantes são o NOD-1, NOD-2 e NLRP-3.
· NOD-1 e NOD-2:
- São proteínas citosólicas.
- São específicas para peptideoglicanos bacterianos, que são componentes comuns de parede celular bacteriano.
- Ambos ativam o fator de transcrição NF-kB. 
· NLRP-3:
- Tipo citosólico.
- Reconhece muitas estruturas microbianas ou alterações patológicas no citosol e reage aumentando a produção da citocina inflamatória IL-1B.
- Eles possuem um domínio pirina N-terminal que está relacionado à produção de citocinas que provocam febre.
- Esse receptor reconhece tanto substâncias microbianas quanto substâncias que indicam dano ou morte celular, como ATP, cristais de ácido úrico, mudanças na concentração intracelular de íons K+ e etc.
- Após o reconhecimento dessas substâncias, o NLRP se une a uma proteína adaptadora e uma enzima denominada captase-1 inativa.
- Essa junção, ou oligomerização, tem o nome de Inflamassoma e provoca a ativação da enzima captase-1, a qual irá clivar a forma precursora da IL-1B (pró-IL-1B), dando origem a IL-1B ativada.
- A IL-1B ativada será secretada e causara a inflamação aguda. 
Outros Receptores:
· Existe um receptor denominado RIG, o qual reconhece o RNA produzido por vírus no citoplasma e ativa as vias de sinalização que conduzem à produção de interferon (IFN) do tipo I.
· Sensores de DNA citosólico reconhecem DNA viral citosólico e também induzem a produção de IFN do tipo I.
· Também existem receptores de lectina, ou seja, de carboidratos, os quais reconhecem glicanos de fungos (receptores chamados de dectinas) e resíduos terminais de manose.
· Ainda existe um receptor de superfície celular expresso em fagócitos que reconhecem peptídeos que começam com N-formilmetionina, que é específica para proteínas bacterianas. 
Componentes da Imunidade Inata:
Barreiras Epiteliais:
· As principais portas de entrada de microrganismos para o organismo, que são a pele, o sistema gastrointestinal, o sistema respiratório e o sistema geniturinário, são revestidos por um epitélio contínuo que fornecem uma barreira física e química contra as infecções.
· Esses epitélios consistem em células firmemente aderentes que foram uma barreira mecânica contra micróbios.
· A barreira química do epitélio se dá ao passo que as células desse tecido produzem peptídeos antimicrobianos, como defensinas e catelicidinas, que matam os agentes invasores.
· Além disso, existe a presença de células T chamadas de linfócitos T intraepiteliais, que expressam receptores de antígenos de diversidade limitada. Acredita-se que essas células reconheçam os DAMPs e PAMPs.
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Fagócitos:
· São compostos por neutrófilos e células do sistema Monócito/Macrófago.
· Neutrófilo:
- São conhecidos, também, como leucócitos polimorfonucleares.
- Considerada a população de leucócitos mais abundantes nos sangue, variando de 4.000 a 10.000 por uL, podendo chegar a 20.000 por uL em casos de inflamação.
- A produção de neutrófilos, pela medula óssea, é estimulada por citocinas, conhecidas como fatores estimuladores de colônia, que são secretados por várias células em resposta a infecções e agem nas células-tronco hematopoéticas para estimular a proliferação e a maturação dos precursores de neutrófilos.
- Essas células são os primeiros agentes a combater uma infecção, principalmente bacteriana e fúngica, logo, são as células predominantes na inflamação aguda.
- Eles fagocitam tanto microrganismos presentes na circulação como em tecidos extravasculares.
- Os neutrófilos possuem receptores para produtos do sistema complemento e também para os anticorpos que estão aderidos na superfície de um microrganismo, o que facilita o processo de fagocitose e também aumentam a transdução de sinais intracelulares que amplificam a capacidade do neutrófilo matar os microrganismos ingeridos. 
 
· Monócitos/Macrófagos
- Os monócitos são menos abundantes do que o neutrófilo no sangue, variando de 500 a 1000 uL.
- Durante o processo inflamatório, o monócito entra no tecido extravascular e diferencia-se em macrófago.
- Essas células sobrevivem nos tecidos por muito mais tempo que os neutrófilos.
- Alguns macrófagos residentes em tecidosespecíficos são oriundos de monócitos não circulantes, isto é, advêm de monócitos produzidos no saco vitelínico ou no fígado fetal.
- Alguns desse macrófagos podem ser as células de Kupffer, no fígado, as micróglias, no cérebro, macrófago alveolar, nos pulmões, e macrófagos sinusoides, no baço.
- Os macrófagos estão relacionados com a produção de citocinas que regulam a inflamação, ingerem e destroem microrganismos, fazem a limpeza de tecidos mortos e iniciam o processo de reparo tecidual.
- Os macrófagos exibem receptores de DAMPs e PAMPs, além de outros, como receptores de ativação do sistema complemento e de manose.
- O macrófago pode ser ativado por duas vias, sendo elas a via clássica e a via alternativa.
- A via clássica consiste em respostas induzidas pelos sinais imunes inatos, como de TLR, e pela citocina IFN-y. Esses macrófagos ativados classicamente são denominados de M1 e estão relacionados com a destruição de microrganismos e no desencadeamento da inflamação.
- A via alternativa ocorre na ausência de fortes sinais de TLR e é induzida pelas citocinas IL-4 e IL-13. Esses macrófagos são conhecidos como M2 e estão relacionados com o reparo tecidual e o fim da inflamação.
Células Natural Killer (NK):
· Essas células reconhecem células infectadas e perturbadas e respondem destruindo essas células e secretando a citocina ativadora de macrófagos IFN-y.
· Compõem cerca de 10% dos linfócitos no sangue e nos órgãos linfoides periféricos.
· Contem grânulos citoplasmáticos abundantes e expressam algumas proteínas de superfície únicas.
· Quando uma célula NK interage com uma célula infectada, a célula de defesa secreta seus grânulos no espaço extracelular no ponto de contato entre as células. As proteínas dos grânulos entram na célula infectada e ativam as enzimas que induzem a apoptose.
· A função das células NK é eliminar reservatórios celulares de infecção e erradicar as infecções causadas por microrganismos intracelulares obrigatórios, como vírus.
· Além disso, a célula NK ativada secreta citocina interferon-y, o qual ativa os macrófagos para que se tornem mais eficazes em matar microrganismos fagocitados.
· Os macrófagos e as células dendríticas, quando em atividade, secretam citocinas que aumentam a capacidade de proteção exercida pelas células NK. Uma dessas citocinas é a IL-15, que está relacionada com o desenvolvimento e maturação das células NK. Outras citocinas são o IFN-1 e IL-12, os quais estão relacionados com o aumento da função de destruição das células NK.
· As células NK possuem receptores que reconhecem moléculas expressadas em células infectadas com vírus e bactérias intracelulares, bem como células estressadas por dano no DNA e transformações malignas.
· Esses receptores possibilitam que as NK eliminem essas células infectadas, células com danos irreparáveis e células tumorais.
· Existe um receptor, denominado de NKG2D, que reconhece as moléculas que se assemelham às proteínas do complexo MHC I e são expressar em resposta a diversos tipos de estresse celular.
· Outro receptor é o CD16, específico para o anticorpo IgG ligados às células. O reconhecimento das células revestidas de anticorpos resulta na morte dessas células, processo denominado de citotoxicidade celular anticorpo-dependente, o qual as células NK são as principais mediadoras.
· Os receptores ativadores das células NK tem subunidades de sinalização que contêm imunorreceptores com base em tirosina (ITAM) em suas caudas citoplasmáticas. 
· Esses ITAM, sofrem uma fosforilação quando ativados por algum ligante. Essa fosforilação resulta em resíduos de tirosina, e os ITAM fosforilados ligam-se e ativam as proteínas tirosina quinase citosólicas. Essas proteínas fosforilam e ativam outros substratos em várias vias de sinalização diferentes subsequentes na transdução de sinal, causando a exocitose dos grânulos citotóxicos e à produção de IFN-y.
· As células NK possuem um receptor para que sua atividade seja suprimida, esse receptor é específico para o MHC I, molécula a qual toda célula expressa para que não seja atacada pela célula NK.
· 
Sistema Complemento:
· É um conjunto de proteínas circulantes e associadas à membrana que são importantes na defesa contra microrganismos.
· Muitas dessas proteínas são enzimas proteolíticas e a ativação desse sistema envolve uma cascata de eventos realizada por essas enzimas.
· Essas cascatas podem ser ativadas por três vias diferentes:
· Via Clássica: 
- É a via desencadeada por anticorpos.
- É um componente da via humoral da imunidade adaptativa.
· Via Alternativa:
- Desencadeado quando algumas proteínas do sistema estão ativadas na superfície de microrganismos. Essa via é parte da imunidade inata.
Mecanismo:
· A proteína C3 é espontaneamente hidrolisada na circulação em C3a e C3b, porém, se não houver estímulo, estes são rapidamente destruídos.
· O fragmento C3b se liga na superfície do invasor, formando ligações covalentes estáveis com proteínas microbianas.
· O C3b se liga a outra proteína chamada de Fator B, a qual é clivada em fator Ba e Bb por outra proteína chamada fator D.
· Enquanto o Fator Ba volta para a circulação, o fator Bb permanece ligado ao C3b, formando um complexo C3bBb, que também pode ser chamado de C3 convertase, a qual cliva mais proteínas C3, formando uma quantidade maior de C3b e C3bBb para se ligarem à superfície do invasor.
· Algumas moléculas de C3 convertase se ligam a um C3b adicional, formando a C5 convertase, para clivar a proteína C5 e iniciar as etapas tardias de ativação do complemento.
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· Via da Lectina:
- Ativada quando a proteína plasmática ligadora de carboidratos, a lectina ligadora de manose, liga-se aos resíduos terminais de manose na superfície das glicoproteínas dos microrganismos.
- A lectina ativa as proteínas da via clássica, mas, uma vez iniciada por um produto microbiano na ausência de anticorpos, é considerada um componente da imunidade inata.
· As proteínas do complemente ativadas funcionam como enzimas proteolíticas para clivar outras proteínas do sistema.
· Essa cascata pode ser rapidamente amplificada, pois cada passo de clivagem gera muitas moléculas que são substratos para outras enzimas na cascata.
· O principal componente do complemento é uma proteína plasmática denominada C3, que é clivada por enzimas geradas nos primeiros passos da cascata.
· O principal produto da clivagem de C3 é chamado de C3b, o qual fica ligado, por ligação covalente, aos microrganismos e é capaz de recrutar e ativar as próximas proteínas da cascata na superfície microbiana.
· As três vias de ativação diferem na forma como elas são ativadas, entretanto, compartilham do mesmo final e executam as mesmas funções, que são:
· Opsonização e fagocitose:
- C3b reveste os microrganismos e promove a ligação destes aos fagócitos, graças aos receptores para C3b presente neles.
- Assim, os microrganismos que estão revestidos com as proteínas do complemento são rapidamente fagocitados pelos fagócitos.
· Inflamação:
- Os fragmentos C3a e C5a são quimioatraentes de leucócitos, principalmente neutrófilos e monócitos, de modo que eles promovem o recrutamento de leucócitos (inflamação) no local de ativação do complemento.
· Lise celular:
- A ativação do complemento provoca a formação de um complexo de proteínas poliméricas que se inserem na membrana celular microbiana, perturbando a permeabilidade da barreira e causando a lise osmótica ou apoptose do agente invasor.
· As etapas tardias do sistema complemento são iniciadas pela ligação de C5 a C5 convertase (C3bBbC3b), causando a clivagem de C5 em C5a e C5b.
· A C5a volta para a circulação e estimula o processo inflamatório.
· O restante da fase tardia do sistema complemento, consiste na ligação sequencial dos fragmentos C6, C7, C8 e C9, ao complexo nucleado por C5b.
· C5b inicia a montagem do complexo de ataque à membrana (MAC).
· O componente C6 se liga ao C5b, possibilitando a ligação do fragmento C7. O complexo C5bC6C7 é inserido na membrana lipídica do microrganismo e possibilita a ligação do C8.
· C8 liga-seao complexo C5bC6C7 para dar inicio a ligação de polimerização de C9.
· O fragmento C9 se liga ao complexo C5bC6C7C8 para formar um poro na membrana do agente invasor.
· Esse poro possibilita a passagem de água e íons, causando a lise osmótica do microrganismo, esse complexo de C9 polimerizado é denominado de complexo de ataque à membrana (MAC).
Citocinas na Imunidade Inata:
· Em resposta aos microrganismos, células dendríticas, macrófagos, mastócitos e outras células secretam as citocinas que estimulam muitas reações da imunidade.
· As citocinas são proteínas solúveis e que medeiam as reações imunes e inflamatórias, além de serem responsáveis pelas comunicações entre leucócitos e entre estes e outras células.
· A maior parte das citocinas são denominas de interleucinas e as principais produtoras são os mastócitos, células dendríticas e macrófagos ativados pelo reconhecimento de microrganismos.
· As citocinas são secretadas em pequenas quantidades em resposta a um estímulo externo e se ligam aos receptores de alta afinidade nas células-alvo, sendo estas as próprias células que as produzem (ações autócrina) ou em células adjacentes (ações parácrinas).
· As principais citocinas da imunidade inata são: o fator de necrose tumoral (TNF); a interleucina-1 (IL-1); e as quimiocinas. Essas citocinas estão envolvidas no recrutamento sanguíneo de neutrófilos e monócitos para o local de infecção.
· O TNF e a IL-1 também possuem efeito sistêmicos, como agir sobre o hipotálamo para induzir a febre. Além disso, essas citocinas, junto com a IL-6, estimulam os hepatócitos a produzirem várias proteínas de resposta de fase aguda, como a proteína C reativa e o fibrinogênio, que contribuem para a morte microbiana e isolamento dos locais infecciosos, respectivamente.
· Em concentrações elevadas, o TNF promove a formação de trombos no endotélio e reduz a pressão sanguínea por uma combinação da contratilidade miocárdica reduzida e dilatação vascular e vazamentos. Quando infecções graves se disseminam pelo corpo, os níveis elevados de TNF, produzidos em resposta às bactérias, pode acarretar em uma condição clínica denominada choque séptico, que consiste na baixa pressão arterial (o que define como choque), coagulação intravascular disseminada e distúrbios metabólicos.
Reações Imunes Inatas:
· O sistema imune inato elimina os microrganismos por induzir a resposta inflamatória aguda e através de mecanismos antivirais.
Inflamação:
· Consiste no recrutamento de células e vazamentos de proteínas plasmáticas através de vasos sanguíneos e ativação destes componentes.
· Ocorre um aumento de fluxo sanguíneo no local, causado por, principalmente, histamina e substância P liberados por mastócitos e macrófagos. Além disso, ocorre a exsudação de proteínas plasmáticas e ativações das terminações nervosas.
· Esses mecanismos cooperam para que haja eritema, edema, calor e dor no local. Também ocorre o acumulo local de fagócitos em resposta às citocinas liberadas na região.
· A inflamação é composta pelas seguintes etapas:
· Recrutamento de fagócitos:
- Se um agente infeccioso invade a região subepitelial, as células de defesa residentes, tais como macrófagos e células dendríticas, reconhecem o agente e liberam citocinas.
- As citocinas mais relevantes são a TNF e IL-1, as quais agem no endotélio das vênulas próximas à região de infecção e dão início às sequencias de eventos da migração dos leucócitos para os tecidos.
- Em resposta ao TNF e IL-1, as células endoteliais expressam uma molécula de adesão da família das selectinas chamada E-selectina. Além disso, a trombina causa a rápida translocação de P-selectina para a superfície endotelial.
Mecanismo:
· Rolamento dos leucócitos: Os neutrófilos circulantes e monócitos expressam carboidratos de superfície que se ligam de forma específica às selectinas. Os neutrófilos se aderem ao endotélio, modificam suas ligações e, sendo influenciados pelo próprio fluxo sanguíneo, rolam sobre a superfície endotelial.
· Adesão firme: Os leucócitos apresentam outro conjunto de moléculas de adesão, que são as integrinas, sendo as mais comuns a LFA-1 e VLA-4. Essas integrinas estão em modo inativo, na superfície do leucócito inativo. As quimiocinas que são produzidas por macrófagos, se ligam a um proteoglicano que está na superfície luminal do endotélio. Esse complexo proteoglicano e quimiocina estimula o aumento de afinidade das integrinas pelos seus ligantes no endotélio. Além disso, a TNF e IL-1 estimula a expressão dos ligantes de integrinas, ICAM-1 e VCAM-1, no endotélio. Logo, a firme ligação das integrinas aos seus ligantes firma os leucócitos que estão rolando no endotélio e, com isso, o citoesqueleto dos leucócitos é reorganizado e a célula se “esparrama” na superfície endotelial.
· Migração dos leucócitos: As quimiocinas também estimulam a motilidade dos leucócitos e, como resultado, essas células começam a migrar entre as células endoteliais, através da parede dos vasos, para o local da infecção.
- Essas sequencias de eventos ocasiona na migração de leucócitos do sangue para o local de infecção extravascular dentro de minutos após a infecção.
· Fagocitose e destruição de microrganismos:
- A fagocitose é um processo de ingestão de partículas maiores que 0,5 um de diâmetro.
- Ela começa com a ligação dos receptores de membrana ao microrganismo, sendo que tais podem ser os PAMPs ou DAMPs.
- Os microrganismos opsonizados com anticorpos e fragmentos do complemento são capazes de se ligar aos receptores específicos em fagócitos, resultando em uma internalização amplificada.
- Essa ligação ao microrganismo resulta na expansão da membrana plasmática dos fagócitos em torno da partícula e, em seguida, se fecha e se comprime fazendo com que o agente infeccioso seja internalizado em uma vesícula ligada à membrana, denominada de fagossomo. 
- Esses fagossomos se unem aos lisossomos para formar os fagolisossomos. Ao mesmo tempo em que isso ocorre, o fagócito recebe estímulos que ativam enzimas do fagolisossomos, as quais irão converter o oxigênio molecular em ânion superóxido e radicais livres. O nome dessa reação é denominada de burst oxidativo ou explosão respiratória e uma das enzimas que a causa é a fagócito oxidase.
- Os radicais livres são denominados de espécies reativas de oxigênio e são tóxicos para os microrganismos ingeridos.
- Uma outra enzima, a óxido nítrico sintase induzida catalisa a conversão de arginina em óxido nítrico (NO), a qual também é microbicida. 
- Uma terceira enzima, denominada de proteases lisossomais, quebram as proteínas microbianas.
- Eventualmente, em respostas aos microrganismos e aos mediadores inflamatórios, os neutrófilos podem acabar sofrendo apoptose e liberar suas vesículas no ambiente. Essas vesículas, ou grânulos, contém conteúdos microbicidas que, ao serem liberadas, formam uma rede de cromatina que são capazes de destruir os microrganismos. Esse processo é conhecido como armadilhas extracelulares de neutrófilos.
Defesa Antiviral:
· O mecanismo de defesa antiviral é composto de reações envolvendo as células NK, os interferons e outros mecanismos.
· O interferon do tipo I, que incluem formas de INF-a e INF-b, são secretadas por várias células infectadas por vírus.
· As células dendríticas, principalmente a plasmocitoides, são uma fonte importantes dessas citocinas.
· Quando ela reconhece os ácidos nucleicos virais, através dos receptores TLR, libera os INF-1 que se liga aos receptores de INF-1 das células infectadas e não infectadas e ativam sinais intracelulares que inibem a replicação viral e destroem os genomas virais.
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