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1 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos Os principais eventos durante a infecção incluem entrada do microrganismo, invasão e colonização dos tecidos do hospedeiro, evasão de imunidade do hospedeiro, e lesão tecidual ou dano funcional. Microrganismos produzem doença através da morte de células do hospedeiro que infectam, ou liberando toxinas que podem causar dano tecidual e distúrbios funcionais nas células vizinhas de tecidos distantes que não estão infectadas. Além disso, microrganismos frequentemente causam doenças por estimulação da resposta imunológica que prejudica tanto os tecidos infectados quanto os tecidos normais. A defesa contra microrganismos é mediada pelos mecanismos efetores da imunidade inata e adaptativa. O sistema imune inato fornece a defesa inicial e o sistema imune adaptativo proporciona uma resposta mais forte e sustentada. O sistema imunológico responde de maneira especializada e distinta a diferentes tipos de microrganismos para combater esses agentes infecciosos da forma mais eficaz possível. Diferentes microrganismos requerem diferentes mecanismos de eliminação, e o sistema imune adaptativo evoluiu para responder contra microrganismos da melhor forma. O equilíbrio entre a resposta imune do hospedeiro e estratégias microbianas para resistir à imunidade frequentemente determina o resultado de infecções. Muitos microrganismos estabelecem infecções latentes ou persistentes, nas quais a resposta imune controla, mas não elimina o microrganismo e, o microrganismo sobrevive sem propagar a infecção. Nas infecções virais latentes, o DNA viral pode ser integrado ao DNA das células infectadas, mas nenhum vírus infectante é produzido. Nas infecções bacterianas persistentes, tais como tuberculose, as bactérias podem sobreviver dentro das vesículas endossomais de células infectadas. Em todas essas situações, se o sistema imunológico do hospedeiro torna-se deficiente o microrganismo latente pode ser reativado, resultando numa infecção que causa problemas clínicos significativos. Em muitas infecções, as lesões teciduais e doenças podem ser causadas pela resposta do hospedeiro ao microrganismo mais do que pelo próprio microrganismo. Defeitos hereditários e adquiridos na imunidade inata e adaptativa são importantes causas de susceptibilidade a infecções. Imunidade Inata contra Bacterias Extracelulares Os principais mecanismos de imunidade inata contra bactérias extracelulares são a ativação do complemento, a fagocitose e a resposta inflamatória. Ativação do complemento. Os peptideoglicanos na parede celular das bactérias Gram-positivas e o LPS em bactérias Gram-negativas ativam o complemento da via alternativa. As bactérias que expressam manose na sua superfície, podem se ligar à lectina de ligação a manose, que ativa complemento pela via das lectinas. Um resultado da ativação do complemento é opsonização e fagocitose aumentada de bactérias. Ativação de fagócitos e inflamação. Fagócitos (neutrófilos e macrófagos) utilizam receptores de superfície para reconhecer as bactérias extracelulares, e eles utilizam receptores Fc e receptores de complemento para reconhecer bactérias opsonizadas com anticorpos e proteínas do complemento, respectivamente. Os produtos microbianos ativam receptores do tipo Toll (TLRs) e vários sensores citoplasmáticos em fagócitos e em outras células. Alguns desses receptores funcionam principalmente para promover a fagocitose dos microrganismos (p. ex., receptores de manose, receptores scavenger); outros estimulam as atividades microbicidas dos fagócitos (principalmente os TLRs); e outros ainda promovem tanto a fagocitose quanto a ativação dos fagócitos (Fc e receptores de complemento). 2 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos Em adição, as células dendríticas e os fagócitos que são ativadas pelos microrganismos secretam citocinas que induzem a infiltração leucocitária nos locais de infecção (inflamação). Os leucócitos recrutados ingerem e destroem as bactérias. Imunidade Adaptativa contra Bacterias Extracelulares A imunidade humoral é uma importante resposta imunológica protetora contra bactérias extracelulares, funciona para bloquear a infecção, para eliminar os microrganismos e para neutralizar suas toxinas. As respostas dos anticorpos contra bactérias extracelulares são dirigidas contra antígenos de parede celular e toxinas segregadas e associados às células, que podem ser polissacarídeos ou proteínas. A neutralização é mediada pela alta afinidade dos isotipos IgG, IgM, IgA, esta última principalmente nos lumens dos órgãos das mucosas. A opsonização é mediada por algumas subclasses de IgG e a ativação do complemento é iniciada pela produção de IgM e subclasses de IgG. Os antígenos proteicos de bactérias extracelulares também ativam as células T CD4+ auxiliares, que produzem citocinas que induzem inflamação local, aumentam as atividades fagocíticas e microbicidas de macrófagos e neutrófilos e estimulam a produção de anticorpos. As respostas TH17 induzidas por estes microrganismos recrutam neutrófilos e monócitos e, assim, promovem a inflamação local em locais de infecção bacteriana. As bactérias também induzem respostas TH1, e o interferon-४ (IFN-४) produzido pelas células TH1 ativa os macrófagos para destruir os microrganismos fagocitados. Esta citocina também pode estimular a produção de isotipos de anticorpos opsonizantes e de ligação ao complemento. Efeitos Prejudiciais das Respostas Imunes a Bacterias Extracelulares As principais consequências prejudiciais da resposta do hospedeiro contra as bactérias extracelulares são a inflamação e choque séptico. A fase inicial do choque séptico é causada pelas citocinas produzidas por macrófagos, que são ativados pelos componentes da parede celular bacteriana, incluindo LPS e os peptideoglicanos. O fator de necrose tumoral (TNF), a IL-6 e IL-1 são as principais citocinas mediadoras de choque séptico, mas o IFN-g e a IL-12 também podem contribuir. A progressão do choque séptico está associada às respostas imunológicas defeituosas, talvez relacionada à depleção ou supressão das células T, resultando em uma disseminação microbiana não controlada. Determinadas toxinas bacterianas estimulam todas as células T num indivíduo que expressa genes para uma família particular de Vb do receptor de células T (TCR). Essas toxinas são chamadas de superantígenos porque se assemelham a antígenos na medida em que eles se ligam aos TCRs e às moléculas MHC de classe II (embora não às fendas de ligação ao peptídeo), mas ativam muito mais células T do que antígenos peptídicos convencionais. A sua importância reside na sua capacidade para ativar muitas células T, com a produção subsequente de grandes quantidades de citocinas que também podem causar uma síndrome inflamatória sistêmica. 3 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos Imunidade Inata contra Bacterias Intracelulares A resposta imune inata contra bactérias intracelulares é mediada principalmente por fagócitos e células natural killer (NK). Os produtos destas bactérias são reconhecidos por TLR e por proteínas citoplasmáticas da família dos receptores do tipo NOD (NLR), resultando na ativação dos fagócitos. As bactérias intracelulares ativam as células NK por induzir a expressão de ligantes de ativação de células NK em células infectadas e pela estimulação da produção de IL-12 e IL-15 pelas células dendríticas e macrófagos e ambas são citocinas ativadoras da célula NK. As células NK produzem IFN-४, que por sua vez ativa os macrófagos e promove a morte da bactéria fagocitada. A Imunidade Adaptativa contra Bacterias intracelulares Uma característica de bactérias intracelularesfacultativas é a sua capacidade de sobreviver e até mesmo de se replicar dentro de fagócitos. Uma vez que esses microrganismos são capazes de encontrar um nicho onde eles são inacessíveis a anticorpos circulantes, a principal resposta imunológica protetora contra bactérias intracelulares é o recrutamento e ativação de fagócitos mediados por células T (imunidade mediada por células). Células T CD4+ diferenciam-se em efetoras TH1 sob a influência da IL-12, que é produzida por macrófagos e células dendríticas. As células T expressam o ligante de CD40 e secretam IFN-४, e esses dois estímulos ativam macrófagos, induzindo a produção de várias substâncias microbicidas, incluindo espécies reativas de oxigênio, o óxido nítrico e enzimas lisossomais. As bactérias fagocitadas estimulam respostas de células T CD8+ se os antígenos bacterianos forem transportados a partir de fagossomos para o citosol ou se as bactérias escaparem dos fagossomos e entrarem no citoplasma das células infectadas. A ativação dos macrófagos, que ocorre em resposta aos microrganismos intracelulares é capaz de causar lesão tecidual. Devido à evolução das bactérias intracelulares para resistir à destruição dentro de fagócitos, elas muitas vezes persistem por longos períodos e causam estimulação antigênica crônica e a ativação das células T e de macrófagos, o que pode resultar na formação de granulomas em torno dos microrganismos. A resistência à eliminação mediada por fagócitos também é a razão pela qual estas bactérias tendem a causar infecções crônicas que podem durar anos, muitas são recorrentes após cura aparente e são difíceis de erradicar. 4 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos Imunidade contra fungos As respostas imunológicas a estes microrganismos são frequentemente combinações das respostas a bactérias extracelulares e intracelulares. Os fagócitos e células dendríticas reconhecem os organismos fúngicos através dos TLRs e dos receptores do tipo lectina chamados dectinas. Os neutrófilos presumivelmente liberam substâncias fungicidas, tais como as espécies reativas de oxigênio e enzimas lisossomais e fagocitam os fungos para a morte intracelular. As cepas virulentas de Cryptococcus neoformans inibem a produção de citocinas, tais como o TNF e a IL-12 por macrófagos e estimulam a produção de IL-10, inibindo assim a ativação dos macrófagos. A imunidade celular é o principal mecanismo de imunidade adaptativa contra infecções fúngicas. As células dendríticas ativadas através do receptor de lectina produzem citocinas indutoras de TH17, como IL-6 e IL-23. As células TH17 estimulam a inflamação e os neutrófilos e monócitos recrutados destroem os fungos. As respostas TH1 são protetoras em infecções fúngicas intracelulares, como a histoplasmose, mas estas respostas podem provocar a inflamação granulomatosa, que é uma importante causa de lesão tecidual no hospedeiro nessas infecções. Fungos também induzem respostas específicas de anticorpos que podem ser protetoras. Imunidade contra virus Respostas imunes inatas e adaptativas contra os vírus têm como objetivo bloquear a infecção e eliminar as células infectadas. Os principais mecanismos de imunidade inata contra os vírus são a inibição da infecção por interferons do tipo I e a destruição das células infectadas mediada pelas células NK. A infecção por diversos vírus está associada à produção de interferons tipo I por células infectadas, especialmente por células dendríticas do tipo plasmocitoide. Várias vias bioquímicas desencadeiam a produção de interferon. Estas vias incluem o reconhecimento de RNA e DNA viral pelos TLRs endossomais e ativação de receptores citoplasmáticos tipo RIG e da via de STING pelo RNA e DNA virais, respectivamente. Estas vias convergem para a ativação de proteínas quinases o que por sua vez ativa os fatores de transcrição de IRF que estimulam a transcrição do gene de interferon tipo I. Os interferons tipo I têm a função de inibir a replicação viral em ambas as células infectadas e não infectadas. As células NK destroem outras células infectadas por uma variedade de vírus e são um importante mecanismo de imunidade contra os vírus no início do curso da infecção, antes das respostas imunes adaptativas terem se desenvolvido. A expressão do de MHC de classe I é muitas vezes desligada nas células infectadas por vírus como um mecanismo de fuga dos CTLs. Isso permite que as células NK destruam as células infectadas porque ausência da molécula de classe I libera as células NK de um estado normal de inibição. A imunidade adaptativa contra as infecções virais é mediada pelos anticorpos, que bloqueiam a ligação do vírus e entram nas células hospedeiras, e por CTLs, que eliminam a infecção matando as células. Os anticorpos são eficazes contra os vírus apenas durante afase extracelular das vidas desses microrganismos. Os vírus podem ser extracelulares no início do curso da infecção, antes que eles infectem as células hospedeiras, ou quando são liberados de células infectadas por vírus por brotamento ou se ascélulas infectadas morrerem. Os anticorpos antivirais ligam-se ao envelope viral ou aos antígenos do capsídeo e funcionam principalmente como anticorpos neutralizantes para impedir a fixação e a entrada do vírus nas células hospedeiras. Assim, os anticorpos evitam tanto a infecção inicial quanto a disseminação célula a célula. Os anticorpos secretados do isotipo IgA são importantes para a neutralização dos vírus no trato respiratório e intestinal. Além da neutralização, os anticorpos podem opsonizar partículas virais e promover a sua depuração por fagócitos. A ativação do complemento também pode participar da imunidade viral mediada por anticorpos, principalmente através da promoção de fagocitose e possivelmente pela lise direta de vírus com envoltórios lipídicos. 5 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos Os anticorpos neutralizantes bloqueiam a infecção viral de células e a disseminação de vírus de célula a célula, mas uma vez que os vírus entram nas células e começam a replicar intracelularmente, eles se tornam inacessíveis aos anticorpos. A eliminação dos vírus que residem dentro das células é mediada por CTL, que matam as células infectadas. A principal função fisiológica dos CTLs é a vigilância contra infecção viral. A maioria dos CTLs específicos para vírus são células TCD8+ que reconhecem peptídios virais, citosólicos, geralmente sintetizados endogenamente e que são apresentados por moléculas de classe I do MHC. Se a célula infectada é uma célula de tecido e não uma APC, tais como células dendríticas, a célula infectada pode ser fagocitada pelas células dendríticas, que processa os antígenos virais e os apresenta para as células T CD8+ imaturas (apresentação cruzada). A diferenciação completa de CTLs CD8+ muitas vezes requer as citocinas produzidas pelas células T CD4+ auxiliares ou os coestimuladores expressos nas células infectadas. Algumas das células T ativadas diferenciam-se em CTL efetores, que podem matar qualquer célula nucleada infectada. Os efeitos antivirais de CTLs são principalmente devidos à morte de células infectadas, mas outros mecanismos incluem a ativação de nucleases dentro de células infectadas que degradam genomas virais e a secreção de citocinas, tais como IFN- g, que ativa fagócitos pode apresentar alguma atividade antiviral. Muitos vírus são capazes de alterar seus antígenos de superfície, tais como as glicoproteínas do envelope, e assim escapar do ataque por anticorpos. No entanto, as células infectadas podem produzir algumas proteínas virais que são invariantes, de modo que a defesa mediada por CTLs continua a ser eficaz contra esses vírus. Em infecções latentes, o DNA viral persiste nas células do hospedeiro, maso vírus não se replica ou destrói as células infectadas. A latência é frequentemente um estado de equilíbrio entre a infecção e a resposta imune. Os CTLs são produzidos em resposta ao vírus que pode controlar a infecção, mas não erradicá-la. Como resultado, o vírus persiste nas células infectadas, por vezes, durante toda a vida do indivíduo. Em algumas infecções virais, a lesão no tecido pode ser causada por CTLs. Evasão da Resposta Imunológica pelos Vírus Os vírus podem alterar seus antígenos e, portanto, deixam de ser alvos da resposta imune. Os antígenos afetados são mais comumente glicoproteínas de superfície reconhecidas por anticorpos, epítopos de células T, mas também podem ser submetidas à variação. Os principais mecanismos de variação antigênica são mutações pontuais e rearranjo dos genomas de RNA (em vírus de RNA), que conduzem a variação e mudança antigênica. Estes processos são de grande importância na propagação do vírus influenza. Os dois principais antígenos do vírus são a hemaglutinina viraltrimérica (o pico de proteína viral) e a neuraminidase. O rearranjo dos genes virais resulta em alterações importantes na estrutura antigênica chamada de mudança antigênica, o que cria vírus distintos como o da gripe aviária ou o vírus da gripe suína. Devido à variação antigênica, um vírus pode tornar-se resistente à imunidade gerada na população pelas infecções anteriores. 6 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos Alguns vírus inibem a apresentação de antígenos de proteínas citossólicas associados ao MHC de classe I. Os vírus produzem uma variedade de proteínas que bloqueiam diferentes etapas do processamento, transporte e apresentação do antígeno. A inibição da apresentação antigênica bloqueia a montagem e expressão de moléculas de classe I do MHC estáveis e a exposição de peptídios virais. Como resultado, as células infectadas por estes vírus não podem ser reconhecidas ou mortas pelas CD8+ CTL. As células NK são ativadas pelas células infectadas, especialmente na ausência de moléculas de MHC de classe I. Alguns vírus podem produzir proteínas que atuam como ligantes para receptores inibitórios das células NK e assim, inibir a ativação de células NK. Alguns vírus produzem moléculas que inibem a resposta imunológica. Os poxvírus codificam moléculas que são secretadas por células infectadas e se ligam a várias citocinas, incluindo o IFN-g, TNF, IL-1, IL-18, e quimiocinas. As proteínas de ligação a citocinas secretadas podem funcionar como antagonistas competitivos das citocinas. O vírus Epstein-Barr produz uma proteína homóloga à citocina IL-10, que inibe a ativação de macrófagos e células dendríticas e assim, pode suprimir a imunidade mediada por células. 7 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos Algumas infecções virais crônicas estão associadas à insuficiência de respostas CTL, o que permite a persistência viral. Estudos de uma infecção crônica com choriomeningite linfocítica em camundongos mostraram que este tipo de imunodeficiência pode resultar da sinalização de receptores inibitórios da célula T, como a via de PD-1, que normalmente funciona para manter a tolerância de células T a antígenos próprios. Assim, os vírus podem ter evoluído para explorar mecanismos normais de regulação imunológica e para ativar essas vias nas células T. Este fenômeno tem sido chamado de exaustão, o que implica que as respostas imunológicas contra os vírus são iniciadas, mas interrompidas prematuramente. Existe evidência da exaustão de células T CD8+ nas infecções virais humanas crônicas, incluindo o HIV e a infecção pelo vírus da hepatite. Os vírus podem infectar e destruir ou inativar as células imunocompetentes. O exemplo óbvio é o HIV, que sobrevive ao infectar e eliminar as células T CD4+, os principais indutores de respostas imunes a antígenos proteicos. Imunidade contra parasitas A maioria das infecções parasitárias são crônicas devido a fraca imunidade inata e a capacidade dos parasitas para fugir ou resistir à eliminação por respostas imunológicas adaptativas. Imunidade Inata contra Parasitas A principal resposta da imunidade inata aos protozoários é a fagocitose, mas muitos desses parasitas são resistentes à fagocitose e podem se replicar mesmo dentro de macrófagos. Alguns protozoários expressam moléculas de superfície que são reconhecidas por TLRs e ativam os fagócitos. As espécies de Plasmodium (o protozoário responsável pela malária), o Toxoplasma gondii (o agente que causa a toxoplasmose), e espécies de Cryptosporidium (o principal parasita que causa a diarreia em pacientes infectados pelo HIV), todos expressam lipídios glicosil fosfatidilinositol que podem ativar TLR2 e TLR4. Os fagócitos também podem atacar os parasitas helmintos e secretar substâncias microbicidas para matar organismos que são muito grandes para serem fagocitados. No entanto, muitos helmintos possuem tegumentos espessos que os tornam resistentes aos mecanismos citocidas de neutrófilos e macrófagos, e que são muito grandes para serem ingeridos pelos fagócitos. Alguns helmintos podem ativar a via alternativa do complemento, embora parasitas obtidos de hospedeiros infectados parecem ter desenvolvido resistência à lise mediada pelo complemento. A Imunidade Adaptativa contra Parasitas Diferentes protozoários e helmintos variam muito com relação às suas propriedades estruturais e bioquímicas, os ciclos de vida e seus mecanismos patogênicos. Portanto, não é surpreendente que diferentes parasitas provoquem respostas imunológicas adaptativas distintas. O principal mecanismo de defesa contra os protozoários que sobrevivem dentro de macrófagos é a resposta imunológica mediada por células, em particular pela ativação de macrófagos por citocinas derivadas de células TH1. A ativação das células TH2 pelos protozoários resulta no aumento da sobrevivência do parasita e na 8 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos exacerbação de lesões devido às ações supressoras de citocinas TH2 de macrófagos. Protozoários que replicam dentro de várias células do hospedeiro e lisam estas células, estimulam anticorpos específicos e as respostas de CTL, semelhante aos vírus citopáticos. A citocina IFN-g tem sido apresentada como protetora em muitas infecções por protozoários, incluindo malária, toxoplasmose e criptosporidiose. A defesa contra muitas infecções por helmintos é mediada pela ativação das células TH2, o que resulta na produção de anticorpos IgE e ativação de eosinófilos. Os helmintos estimulam a diferenciação de células T CD4+ imaturas para o subconjunto de células efetoras TH2, que secretam IL-4 e IL-5. A IL-4 estimula a produção de IgE, a qual se liga ao receptor Fcε de eosinófilos e de mastócitos e a IL-5 estimula o desenvolvimento dos eosinófilos e ativa os eosinófilos. A IgE reveste os parasitas e os eosinófilos se ligam à IgE e são ativados para liberar seus conteúdos granulares, que destroem os helmintos. As ações combinadas de mastócitos e eosinófilos também contribuem para a expulsão dos parasitas do intestino. A expulsão de alguns nematódeos intestinais pode ocorrer devido a mecanismos dependentes de IL-4 que não requerem IgE, como o aumento da peristalse. As respostas imunológicas adaptativas contra parasitas também podem contribuir para a lesão tecidual. Alguns parasitas e seus produtos induzem respostas granulomatosas com fibrose concomitante. As infestações parasitárias crônicas e persistentes são muitas vezes associadas à formação de complexos de antígenos do parasita e anticorpos específicos. Os complexos podem ser depositados nos vasos sanguíneos e nos glomérulos do rim e produzem vasculite e nefrite, respectivamente. Adoença do complexo imunológico é uma complicação da esquistossomose e da malária. Evasão da Resposta Imunológica por Parasitas Os parasitas escapam da imunidade protetora reduzindo a sua imunogenicidade e pela inibição das respostas imunológicas do hospedeiro. Os parasitas alteram seus antígenos de superfície durante o seu ciclo de vida em hospedeiros vertebrados. Existem duas formas de variação antigênica bem definidas. A primeira é uma alteração fase-específica na expressão dos antígenos, de modo a que os estágios teciduais maduros de parasitas produzem antígenos diferentes daqueles das fases infecciosas. O segundo e mais notável exemplo de variação antigênica em parasitas é a variação contínua dos principais antígenos de superfície observada em tripanossomas africanos como o Trypanosoma brucei e o Trypanosoma rhodesiense. A variação antigênica contínua de tripanossomas é principalmente devida a mudanças na expressão dos genes que codificam o maior antígeno de superfície. Uma consequência da variação antigênica em parasitas é a dificuldade para vacinar eficazmente os indivíduos contra estas infecções. Os parasitas se tornam resistentes aos mecanismos imunológicos efetores durante a sua permanência em hospedeiros vertebrados. Talvez os melhores exemplos sejam as larvas dos esquistossomos, que viajam para os pulmões de animais infectados e, durante esta migração, desenvolvem um tegumento resistente a danos pelo complemento e pelos CTLs. 9 Resumo imunologia – Livro Imunologia celular e molecular – Abbas Kézia Signer Santos Os parasitas protozoários podem esconder-se do sistema imunológico por viver no interior das células do hospedeiro ou pelo desenvolvimento de cistos resistentes aos efetores imunológicos. Alguns parasitas helmínticos residem nos lumens intestinais e estão a salvo dos mecanismos imunológicos efetores mediados por células. Parasitas também podem expelir suas capas antigênicas espontaneamente ou após a ligação a anticorpos específicos. A disseminação de antígenos torna os parasitas resistentes a um ataque subsequente mediado por anticorpos. A Entamoeba histolytica é um parasita do grupo dos protozoários que lança antígenos e também pode se converter para uma forma de cisto no lúmen do intestino grosso. Parasitas inibem a resposta imune do hospedeiro por múltiplos mecanismos. A anergia de células T aos antígenos do parasita tem sido observada em esquistossomose grave envolvendo o fígado e o baço e em infecções filariais. Alguns parasitas, como Leishmania, estimulam o desenvolvimento das células T reguladoras, que suprimem a resposta imunológica o suficiente para permitir a persistência dos parasitas.
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