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Apresentação Damos o nome de resposta imunológica ao conjunto de reações fisiológicas do organismo formadas por componentes celulares e humorais contra componentes moleculares de microrganismos ou substâncias de origem não infecciosa. Esse conjunto de reações é fornecido pelo sistema imunológico. A inflamação é um tipo de resposta do sistema imune contra a infecção ou a lesão tecidual, cujo objetivo é o restabelecimento da homeostase. Percebemos a importância da inflamação em casos de deficiência de componentes do sistema imune em que ocorre um aumento na suscetibilidade a infecções. De maneira oposta, respostas exacerbadas a moléculas inofensivas podem gerar danos teciduais, eventos chamados de doenças por hipersensibilidade. Nesse contexto, a imunopatologia estuda as doenças de hipersensibilidade e as doenças autoimunes que estão relacionadas às respostas inapropriadas contra moléculas próprias, induzindo manifestações patológicas. Assim, nesta aula, estudaremos o sistema imune, focando no processo inflamatório e abordando alguns aspectos relacionados à imunopatologia. Objetivos • Reconhecer os componentes relacionados à Resposta Imune Inata e à Resposta Imune Adaptativa; • Explicar o processo inflamatório com base nos sinais cardinais e nos fenômenos relacionados ao início, ao desenvolvimento e à resolução da resposta inflamatória; • Definir reações de hipersensibilidade e doenças autoimunes. Noções gerais sobre sistema imunológico O sistema imune está relacionado à defesa contra microrganismos infecciosos e substâncias estranhas não infecciosas. Mecanismos que normalmente protegem os indivíduos contra uma infecção e eliminam substâncias estranhas também são capazes de causar lesão tecidual e doenças em algumas situações (ABBAS et al., 2015). O sistema imune é composto por células e moléculas, cuja resposta coletiva e coordenada com a entrada de substâncias estranhas no organismo é denominada resposta imune. Esses componentes estão presentes em nódulos linfáticos, linfonodos, baço, timo, sangue, linfa, tecido conjuntivo, pele e mucosas. A comunicação entre as células do sistema imune é realizada pelas citocinas (moléculas compostas por proteínas) (ABBAS et al., 2015; JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2008). Podemos classificar o sistema imune em: • Sistema Imune Inato (resposta celular, inespecífica) Com a defesa imediata contra a invasão microbiana. • Sistema Imune Adaptativo ou Específico (resposta humoral) Que complementa a imunidade inata. O sistema imune inato é a primeira linha de defesa do organismo contra microrganismos e consiste em mecanismos de defesa celulares e bioquímicos presentes mesmo antes da infecção, respondendo rapidamente a esta. A reação aos produtos dos microrganismos e células lesionadas ocorre da mesma forma em exposições repetidas (ABBAS et al., 2015; MURPHY, 2014). É composto por: • Barreiras físicas e químicas (epitélio e agentes antimicrobianos produzidos nas superfícies epiteliais); • Células fagocíticas (neutrófilos, macrófagos); • Células dendríticas; Células linfoides (NK – natural killer); Proteínas sanguíneas, incluindo membros do sistema complemento e outros mediadores da inflamação. A principal resposta do sistema imune inato contra agressões por infecção ou danos teciduais é a inflamação. No sistema imune adaptativo, observamos a resposta às infecções intracelular e extracelular. Determinantes antigênicos ou epítopos são as estruturas específicas presentes nos antígenos, e são responsáveis pela indução de respostas imunes específicas por meio do reconhecimento pelo sistema imune adaptativo (anticorpos ou linfócitos). As principais características do sistema imune adaptativo estão relacionadas a: Especificidade (respostas específicas para moléculas distintas). Memória (responder com mais eficiência e velocidade à exposição de um microrganismo com o qual já se teve contato prévio). Os componentes são os linfócitos, os anticorpos (Figura 1) e as citocinas (Figura 2). Células do sistema imunológico A Figura 3 representa os principais tipos celulares que participam da imunidade inata: Os fagócitos são representados pelos neutrófilos – leucócitos polimorfonucleares com núcleo lobulado, grânulos citoplasmáticos azurófilos (lisossomos) e específicos (mediadores) que participam das fases iniciais da resposta inflamatória (até 24 horas) – e macrófagos – células teciduais que representam os monócitos da corrente sanguínea; a migração dos monócitos é tardia (24-48 horas). A função dos neutrófilos e dos macrófagos é eliminar agentes agressores (microrganismos, tecidos necróticos e substâncias estranhas) por internalização dos agentes e produção de moléculas com atividades oxidantes ou enzimáticas seguidas da liberação de mediadores químicos sinalizadores (citocinas e derivados metabólicos do ácido araquidônico). Os macrófagos em especial podem ser ativados por uma via clássica (eliminação do agente agressor por fagocitose), ou após a erradicação do microrganismo ocorre a ativação da via alternativa e a promoção do reparo tecidual. Os neutrófilos têm a capacidade de movimentação direcionada dos locais de maturação ou circulação para os locais de infecção ou agressão. A sequência de eventos associados à migração celular são: Marginalização, rolamento, adesão firme de leucócitos ao endotélio, transmigração entre as células endoteliais (diapedese) e migração para os tecidos intersticiais (quimiotaxia) (Figura 4). Os mastócitos são células teciduais que armazenam nos grânulos diversos mediadores da inflamação: Histamina, heparina e proteases. Calor, traumatismo mecânico, frio, detergentes, reação de antígenos com IgE na superfície da célula, ação das anafilatoxinas C3a e C5a representam estímulos para a desgranulação e liberação das substâncias presentes em seus grânulos. Os basófilos apresentam características funcionais e morfológicas semelhantes aos mastócitos, mas são células sanguíneas. Têm função pouco conhecida, mas armazenam e liberam histamina. Têm núcleo lobulado; numerosos grânulos no citoplasma; receptores de membrana para IgE; C3a e C5a (complemento) e para leucotrienos. A presença deles no processo inflamatório está relacionada a picada de carrapatos, inflamações alérgicas (asma brônquica, rinite alérgica e dermatite atópica). As células dendríticas estão relacionadas ao sistema imune adaptativo e são apresentadoras de antígenos aos linfócitos. Elas se caracterizam por possuírem longas projeções similares a dendritos. Ocorrem na pele, parênquima dos órgãos e mucosas e têm capacidade fagocítica. Os eosinófilos são leucócitos granulócitos que apresentam núcleo lobulado e estão presentes nas mucosas de órgãos do trato respiratório, do gastrointestinal e do geniturinário. Os linfócitos apresentam subpopulações que participam da resposta imune inata e adaptativa. Eles diferem na forma de executar as funções e em reconhecer antígenos. • Linfócitos B Reconhecem os antígenos extracelulares e diferenciam-se em plasmócitos produtores de anticorpos (ou imunoglobulinas – Ig). Os anticorpos são proteínas solúveis efetoras da imunidade humoral (Figura 1). • Linfócitos T São células da imunidade celular que reconhecem peptídeos de microrganismos intracelulares e são divididos em dois subtipos: CD4+ e CD8+. Quando ativados, os linfócitos T CD4+ são chamados de células T auxiliares, ou helper, e auxiliam fagócitos a destruir microrganismos intracelulares. Os linfócitos T CD8+ eliminam células infectadas por vírus por indução de apoptose. Da mesma forma que outros leucócitos, os linfócitos ativados em uma resposta inflamatória também migram para os tecidos orientados por quimiocinas. • Atenção Ainda existe a subpopulação de Linfócitos NK ou natural killer, que participam da resposta imune inata apresentando em suas membranas receptores de ativação(carboidratos na membrana de células induzem a liberação de perforinas) que levam à morte celular por apoptose e receptores inibitórios (KIR) – MHC de classe I – que inibem a sinalização intracelular dos receptores de ativação. Células cancerosas e infectadas por vírus ou bactérias intracelulares não expressam MHC de classe I, ocorrendo a morte celular decorrente da ativação dos receptores de ativação. Células do sistema imunológico O sistema complemento é um conjunto de proteínas plasmáticas e de superfície com funções relacionadas ao sistema imune inato e ao sistema imune adaptativo. A ativação do complemento envolve cascatas proteolíticas: Uma enzima precursora inativa (zimogênio) se torna uma protease ativa que 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. Na resposta imune inata, o sistema complemento participa da opsonização dos microrganismos e do recrutamento de fagócitos para o local de infecção, destruindo diretamente os microrganismos (Figura 5). Na resposta imune adaptativa, o sistema complemento participa da interação entre as proteínas e outras moléculas do sistema imune. Os produtos gerados funcionam na eliminação dos microrganismos. É ativado por microrganismos e por anticorpos que estão ligados aos microrganismos e a outros antígenos. O sistema complemento pode ser inibido por proteínas reguladoras presentes em células normais do hospedeiro e ausentes nos microrganismos (ABBAS et al., 2015). Inflamação Trata-se de uma reação inespecífica de tecidos vascularizados ao agente agressor (biológico, químico ou físico). Caracteriza-se morfologicamente pela saída de líquido e de células do sangue para o interstício. O objetivo da reação inflamatória é direcionar os componentes celulares e humorais para o foco da lesão tecidual, para manter a integridade do organismo. A função é diluir, destruir e neutralizar agentes nocivos (toxinas e microrganismos) e reparar os locais de lesão (Figura 6). É importante destacarmos que os componentes da reação inflamatória também podem provocar lesões em casos de uma reação inflamatória exagerada (infecção acentuada) ou prolongada, que pode ocorrer nos casos de o agente agressor ser resistente à erradicação ou em reação inflamatória inapropriada, quando observamos resposta contra antígenos próprios ou ambientais inofensivos. Sinais cardinais da inflamação São sinais e sintomas característicos que ocorrem no processo inflamatório. São representados por Rubor (vermelhidão); Calor (aquecimento); Tumor (inchaço); Dor e Perda de função. O calor e o rubor estão relacionados ao aumento da circulação; o tumor ao aumento local do líquido intersticial (edema); e, a dor, ao acúmulo de substâncias biológicas próximo às terminações nervosas. De forma geral, as manifestações da inflamação são decorrentes de alterações vasculares e recrutamento de células. Fenômenos da inflamação De acordo com Lima e Kanashiro (2015) e Brasileiro-Filho (2012), esses fenômenos são classificados em: Irritativos, Vasculares, Exsudativos, Alterativos e Reparativos. Os fenômenos irritativos são modificações provocadas pelo agente inflamatório ocorrendo a liberação de mediadores químicos pelo organismo. Na agressão, temos a liberação de substâncias que induzem modificações em moléculas de tecidos ou produção de lesões nas células ou na matriz extracelular e liberação de mediadores da inflamação pelos componentes teciduais que sofreram a agressão (Figura 7). Os mediadores da inflamação podem ser: • Armazenados nos mastócitos ou em terminações nervosas sensitivas; • Produzidos por células do endotélio, monócitos, macrófagos, neutrófilos, linfócitos e células parenquimatosas ou do estroma. Também apresentam diversas denominações genéricas: • Mediadores endógenos; • Autacoides; • Citocinas; • Quimiocinas. A liberação dos mediadores da inflamação leva ao aumento da permeabilidade vascular; à quimiotaxia; à febre; à dor e ao dano tecidual (Figura 8). Os mediadores da inflamação causam modificações hemodinâmicas na microcirculação representadas por: • Vasodilatação arteriolar, com aumento do fluxo e hiperemia (liberação da heparina); • Constrição de vênulas maiores, que leva ao aumento da pressão hidrostática; • Aumento da permeabilidade, com formação de edema. Essas modificações caracterizam os fenômenos vasculares. O resultado dessas alterações é o aumento da viscosidade do sangue, a lentidão da circulação e a lesão endotelial com consequente formação de trombos (Figura 9). Os fenômenos exsudativos estão relacionados à saída (exsudação) dos elementos do sangue (plasma -A exsudação plasmática dilui os agentes agressores e favorece a saída de anticorpos e moléculas do sistema complemento, componentes humorais do sistema imune inato que possuem ação neutralizadora e opsonizadora sobre microrganismos. Permite a saída de fibrinogênio, que na forma ativa é a fibrina, e funciona como suporte físico para a migração de leucócitos e a formação de uma barreira impedindo a disseminação de microrganismos pelo organismo.- 1 e células - Na exsudação celular, observamos a marginalização leucocitária, a diapedese, e, na fase inicial, a ocorrência de polimorfonucleares (24 horas) e de macrófagos (48 horas) com posterior aparecimento de linfócitos.) do leito vascular para o interstício. A exsudação plasmática ocorre nas fases iniciais do processo inflamatório continuando por todo o processo. Fenômenos alterativos resultam em processos de degeneração e necrose e estão relacionados à ação direta (efeito citopático viral) ou indireta (a própria resposta) do agente inflamatório. A capacidade de reparo da lesão inflamatória representa os fenômenos reparativos. Os mecanismos anti-inflamatórios se referem à cura ou à cronificação da inflamação. A eliminação do agente agressor depende da degradação dos mediadores químicos (vida média curta ou pela inativação enzimática). Se o agente não for eliminado, ocorre a evolução para a inflamação crônica. Inflamação aguda e inflamação crônica A inflamação é classificada em aguda ou crônica dependendo da duração. A inflamação aguda é uma reação de início rápido e de curta duração caracterizada morfologicamente por fenômenos exsudativos (edema, migração de neutrófilos da microcirculação e vasodilatação vascular com aumento do fluxo sanguíneo e da permeabilidade vascular). Os estímulos relacionados à inflamação aguda são: • Infecções (bacterianas, virais, parasitárias) • Toxinas microbianas, agentes físicos e químicos (lesão térmica, radiação, algumas substâncias ambientais) • Reações imunológicas (reações de hipersensibilidade) • Traumas • Necrose tecidual A inflamação crônica é uma resposta de duração prolongada (dias a anos), repetitiva, progressiva e caracterizada por influxo de linfócitos e macrófagos com proliferação vascular associada e fibrose (cicatrização). É uma interação complexa entre várias populações celulares e seus mediadores secretados. Por exemplo, linfócitos T ativados produzem citocinas que recrutam e ativam macrófagos que apresentam antígenos e secretam mais citocinas, criando assim um ciclo de reações celulares que mantém a inflamação de forma crônica e progressiva (FRANCO et al., 2015; LIMA; KANASHIRO, 2015; BRASILEIRO- FILHO, 2012). A progressão da inflamação aguda segue para a resolução (regeneração e reparo), em uma resposta bem-sucedida, e para a restauração da arquitetura estrutural e funcional do hospedeiro. Também pode progredir para uma cicatrização, devido à destruição grave do tecido ou quando não há regeneração tecidual (ocorre substituição do tecido original por tecido conjuntivo), que podeevoluir para fibrose comprometendo funcionalmente o órgão, ou pode, finalmente, evoluir para uma inflamação crônica, processo que ocorre quando o agente agressor não é removido do organismo (FRANCO et al., 2015; LIMA; KANASHIRO, 2015; BRASILEIRO-FILHO, 2012) (Figura 09). Noções gerais sobre imunopatologia Imunopatologia é o estudo de lesões produzidas pelos componentes do sistema imunológico. Estudaremos aspectos relacionados à etiologia e à patogênese das doenças por hipersensibilidade, caracterizadas por respostas inflamatórias exacerbadas e autoimunes em que o organismo desenvolve respostas inflamatórias inapropriadas a antígenos inócuos ou próprios (Figura 11). Doenças por hipersensibilidade Caracterizadas por respostas imunes inadequadas a substâncias consideradas inofensivas ou inócuas (antígenos ambientais), promovendo lesões no organismo. As reações de hipersensibilidade geralmente ocorrem por ação de componentes genéticos ou por características particulares dos antígenos. As respostas imunes relacionadas às doenças de hipersensibilidade são crônicas e progressivas porque o antígeno é difícil ou impossível de ser eliminado ou evitado (autoantígenos e antígenos ambientais). As hipersensibilidades são classificadas em: • Tipo I (hipersensibilidade imediata) São mediadas por anticorpos IgE. As doenças por hipersensibilidade do tipo I são as alergias, as atopias ou as reações anafiláticas, sendo desencadeadas após a exposição a antígenos exógenos (alérgenos). São localizadas (anafilaxia localizada) ou sistêmicas (choque anafilático (LIMA; KANASHIRO, 2015; BRASILEIRO-FILHO, 2012). • Tipo II (mediadas por anticorpos IgM e IgG e ativação do sistema complemento As reações por hipersensibilidade do tipo II estão relacionadas às doenças não sistêmicas nas quais os anticorpos – IgG e IgM – atuam contra antígenos celulares lesando células diretamente (ação citotóxicas) ou alterando as funções celulares do próprio hospedeiro. Um exemplo é a anemia hemolítica autoimune, em que os eritrócitos opsonizados por autoanticorpos serão destruídos pelos fagócitos no baço (LIMA; KANASHIRO, 2015; BRASILEIRO-FILHO, 2012). • Tipo III (por depósito de imunocomplexos) Na hipersensibilidade do tipo III, os complexos antígeno-anticorpos produzidos de forma inapropriada na circulação ou nos tecidos se depositam nos vasos sanguíneos ou no interstício de tecidos, ativando o sistema complemento e induzindo respostas inflamatórias. Se os complexos imunes são formados na circulação, a lesão é sistêmica; se são formados em tecidos específicos, o dano é localizado. A artrite reumatoide é um exemplo de hipersensibilidade de tipo III (LIMA; KANASHIRO, 2015; BRASILEIRO-FILHO, 2012). • Tipo IV (imunidade celular) A hipersensibilidade do tipo IV, associada à imunidade celular, é caracterizada pela ação de linfócitos T nos locais em que os antígenos exógenos e inofensivos estão presentes (LIMA; KANASHIRO, 2015; BRASILEIRO-FILHO, 2012). Autoimunidade e doenças autoimunes Autoimunidade Autoimunidade é uma resposta imune específica contra um antígeno ou uma série de antígenos próprios. A doença autoimune é uma síndrome provocada por lesão tissular ou alteração funcional desencadeada por uma resposta autoimune. Autotolerância Autotolerância é a propriedade do sistema imune adaptativo que mantém a tolerância do sistema imune contra antígenos próprios. Falhas nesse mecanismo podem levar a autoimunidade e a doença autoimune. Tolerância central e periférica A tolerância central é induzida nos órgãos linfoides centrais (timo e medula óssea), quando linfócitos imaturos encontram autoantígenos presentes nesses órgãos; e a tolerância periférica se caracteriza pelo reconhecimento de autoantígenos em tecidos periféricos por linfócitos maduros. O sistema imune adquire autotolerância pela deleção clonal de linfócitos T e B autorreativos e pela supressão funcional de linfócitos T e B autorreativos . O timo e a medula óssea são órgãos linfoides centrais nos quais ocorre a produção e a maturação dos linfócitos T e B. A tolerância central em linfócitos T ocorre no timo quando linfócitos imaturos apresentam receptores de alta afinidade reconhecendo autoantígenos. Dessa forma, pode ocorrer a seleção negativa com deleção das células T imaturas ou o desenvolvimento de linfócitos T regulatórios, com a função de controlar as respostas aos autoantígenos em tecidos periféricos (Figura 13). Em linfócitos B, a tolerância central é induzida quando as células imaturas reconhecem autoantígenos polivalentes na medula óssea. Esse processo resulta em aquisição de uma nova especificidade, a edição de receptor ou a morte por apoptose das células B imaturas. O desenvolvimento das doenças autoimunes está associado a defeitos na autotolerância e/ou ativação de linfócitos autorreativos. Defeitos na autotolerância ocorrem pela não eliminação de linfócitos autorreativos durante a maturação. Fatores genéticos induzem à ocorrência de doença autoimune porque os mecanismos de autotolerância podem ser interrompidos pelos chamados genes de suscetibilidade. Fatores ambientais, principalmente agentes biológicos (infecções), induzem o desenvolvimento da autoimunidade por ativação de células apresentadoras de antígeno (sistema imune inato) (Figura 14), levando à expressão de moléculas coestimuladoras e à produção de citocinas. Isso resulta na ativação de linfócitos T autorreativos. A expressão de antígenos por microrganismos com a mesma sequência de aminoácidos que a de antígenos próprios (mimetismo molecular) acarreta na ativação de linfócitos T autorreativos. Um exemplo clássico é a cardiopatia reumática, uma miocardite decorrente da ação de anticorpos produzidos após uma infecção por estreptococos β- hemolíticos que reconhecem de forma cruzada proteínas miocárdicas. Outras doenças autoimunes são o lúpus eritematoso sistêmico, em que há presença de complexos imunes contra compostos nucleares na circulação; a Miastenia gravis; e, a diabetes melito tipo I, decorrentes de resposta imune específica contra antígenos expressos em um órgão – mielina do sistema nervoso central e células β produtoras de insulina das ilhotas pancreáticas, respectivamente.