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AULA 6 – Resposta imune celular – imunidade mediada por células Reconhecimento do antígeno por linfócito T O receptor de antígeno no linfócito T (TCR) reconhece apenas antígenos proteicos processados por APCs e denominadas moléculas de MHC Complexo principal de histocompatibilidade – HMC – descoberta e funções • Complexo gênico situado no cromossomo 6 humano • Descoberto como gene altamente polimórfico que determinavam o resultado de transplantes (aceitação ou rejeição) em camundongos • A função fisiológica das moléculas do MHC é apresentação de antígenos aos Linfócitos T. Organização dos genes do HMC • DP, DQ e DR: genes de cadeias alfa e beta das moléculas da classe II • A, B e C: genes de cadeias alfa e betas das moléculas da classe I MHC – Moléculas envolvidas na resposta imune • Moléculas da classe I e II • Principais moléculas do MHC de classe I: HLA-A, HLA-B, HLA-C • Principais moléculas do MHC de classe II: HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP • As moléculas codificadas pelos genes de HMC são denominadas antígenos leucocitários humanos (HLA). Esses genes formam o locus do HLA. O locus do MHC ou locus HLA contém dois conjuntos de genes altamente polimórficos: genes do MHC da classe I e genes do MHC da classe II. Esses genes codificam respectivamente as moléculas de MHC da classe I e II que apresentam os peptídeos aos linfócitos T. • O receptor de Ag no Linfócito T (TCR) reconhece peptídeos antigênicos em associação com moléculas de MHC • Células T reconhecem porções de proteínas antigênicas que são ligadas covalentemente a produtos dos genes de MHC; • Células T citotóxicas reconhecem peptídeos ligados a moléculas de MHC classe I; • Células T auxiliares reconhecem peptídeos ligados a moléculas de MHC classe II Moléculas do MHC – Localização e funções • As moléculas da classe I estão presentes em todas as células nucleadas (exceto em hemácias). Apresentam Ag ao LTc (CD8); • As moléculas da classe II são encontradas somente nas células apresentadoras de antígenos (APCs) (células dendríticas, macrófagos e células B). Apresentam Ag ao LTh (CD4) • As moléculas do MHC da classe I e II são proteínas de membrana que contém na sua porção amino terminal uma fenda na qual se ligam peptídeos. Estrutura das moléculas de MHC Estrutura da molécula do MHC de classe I • Composta de duas cadeias polipeptídicas: uma longa cadeia alfa e uma curta cadeia beta; • A cadeia alfa tem 4 regiões; • A cadeia beta se associa a cadeia alfa auxiliando a manter a conformação apropriada da molécula; • A fenda da molécula de MHC de classe I acomoda peptídeos com comprimento de aproximadamente 8 – 10 aminoácidos; • No MHC há 6 genes que codificam moléculas de classe I: HLA – (A até G), dentre essas, HLA-A, HLA-B e HLA-C são as mais importantes e polimórficas. Estrutura da molécula do MHC de classe II • São compostas de duas cadeias polipeptídicas, uma alfa e uma beta de tamanho aproximadamente igual; • Ambas as cadeias tem 4 regiões; • A fenda da molécula de classe II é aberta em um dos lados de forma que esta pode acomodar peptídeos mais longos de aproximadamente 13-25 aminoácidos com alguns dos aminoácidos localizados do lado de fora da fenda; • No MHC há 5 “loci” que codificam moléculas de classe II, cada um deles contendo um gene para uma cadeia alfa e pelo menos um gene para uma cadeia beta; • Os locis mais importantes e polimórficos são: HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP. RECONHECIMENTO DE ANTÍGENO PELO LINFÓCITO T A principal função dos linfócitos T na imunidade adaptativa é a eliminação dos micróbios capazes de sobreviver em vesículas fagocitarias ou no citoplasma; Para realizar suas funções, os linfócitos T precisam interagir com outras células, pois as células T apenas reconhecem antígenos associados a outras células. O complexo receptor de antígeno no linfócito T (TCR) • Receptor de antígeno do Linfócito T – TCR (cadeias alfa e beta): reconhecimento específico de peptídeos ligados o MHC; • Cada cadeia possui uma região constante e uma variável, quanto à sequência de aminoácidos; • O TCR reconhece antígenos, mas é incapaz de transmitir sinais para a célula T; • Outros peptídeos associados ao receptor – CD3 e cadeia zeta, que formam o complexo TCR. As cadeias CD3 e zeta transmitem sinais que são iniciados quando o TCR reconhece o antígeno (transdução de sinal para o interior da célula); • A ativação da célula T requer o engajamento de moléculas co-receptoras, CD4 ou CD8, que reconhecem regiões não polimórficas das moléculas de MHC. • Os receptores de antígenos nos linfócitos T (TCR) reconhecem apenas fragmentos peptídicos de antígenos proteicos quando estes são apresentados por moléculas especializadas nas células do hospedeiro (moléculas do MHC). Etapas das respostas das respostas de células • Série de etapas sequenciais que resultam no aumento do número de células T específicas para antígenos e na conversão de células T virgens em células T efetoras; • As células T virgens reconhecem os antígenos peptídicos associados ao MHC na superfície das APCs, com auxílio de outros sinais; • As células T respondem com a produção de citocinas (IL-2) e a expressão de receptores para essas citocinas, criando uma via autócrina de proliferação celular; • Como consequência, ocorre a expansão clonal das células T. parte da progênie diferencia- se em células efetoras, que servem a várias funções da IMC e depois morrem; • Outras partes se diferenciam em células T de memória, que sobrevivem por longos períodos de tempo. Captura e apresentação de antígenos pelas APCs • Os antígenos proteicos são capturados pelas APCs (células apresentadoras de antígenos) por pinocitose ou endocitose, principalmente pelas células dendríticas e transportados por elas para os órgãos linfóides secundários (OLS); • O PRR da célula dendrítica se liga ao PAMP do patógeno; • Os antígenos estimulam as células dendríticas pela ligação aos receptores TRLs e outros. As células estimuladas produzem citocinas inflamatórias (TNF e IL-1); • A ligação aos TRLs e a ação das citocinas ativam as células dendríticas, que passam a expressar CCR7 (receptor para quimiocinas); • As quimiocinas direcionam as células dendríticas para os linfonodos, onde amadurecem, amentando a expressão de MHC e de moléculas co-estimuladoras; • Os antígenos são transportados pelas APCs para regiões dos OLS onde podem encontrar linfócitos T; • 12h a 18h após a penetração do Ag proteico inicia a resposta de linfócitos T no linfonodo. Diferentes APCs com diferentes funções • Células dendríticas: capturam Ag por pinocitose. Apresentam Ags aos linfócitos T virgens; • Macrófagos: capturam Ag por fagocitose. Apresentam Ags as células T efetoras; • Linfócitos B: capturam Ag por BCR. Apresentam Ags aos linfócitos T auxiliares. Reconhecimento de antígeno pelo linfócito T e sua ativação • Quando o TCR se liga ao peptídeo do Ag associado a molécula do MHC, ocorrem modificações nas moléculas de CD3 e proteínas zeta, que enviam um sinal para o núcleo da célula, tornando-a ativada; • O TCR reconhece antígenos, mas é incapaz de transmitir sinais para a célula T; • Outros peptídeos associados ao receptor – CD3 e cadeia zeta, que formam o complexo TCR. As cadeias CD3 e zeta transmitem sinais que são iniciados quando o TCR reconhece o antígeno (transdução de sinal para o interior da célula); • A ativação da célula T requer o engajamento de moléculas co-receptoras, CD4 ou CD8, que reconhecem regiões não polimórficas das moléculas de MHC. Processamento de antígenos extracelulares • Antígenos fagocitados ou endocitados (situados em vesículas) se associam a MHC classe II para serem apresentados as células TH (CD4); • Ex.: bactéria fagocitada por macrófago é quebrada em fragmentos peptídicos no fagossomo. Os peptídeos se ligam a MHC de classe II na vesícula. Os peptídeos ligados são transportadospelo MHC de classe II a superfície celular. Antígenos extracelulares são reconhecidos por linfócitos T auxiliares (Th ou Ta) – CD4 • Linfócitos Th são restritos a classe II Processamento de antígenos intracelulares (vírus) • Antígenos citoplasmáticos se associam à MHC classe I para serem apresentados as células Tc (CD8); • Ex.: célula infectada por vírus começa a sintetizar proteínas virais em seu citoplasma. Fragmentos peptídicos da proteína viral se ligam ao MHC de classe I no RE. Os peptídeos ligados são transportados para superfície celular; Antígenos intracelulares são reconhecidos por linfócitos T citotóxicos ou citolíticos (Tc ou CTL) – CD8 • Linfócitos Tc são restritos a classe I. Reconhecimento dos peptídeos associados ao MHC • Cada célula T madura expressa a molécula de CD4 ou CD8 que são denominados co- receptores; • O TCR reconhece o complexo peptídeo-MHC; • O CD4 reconhece a molécula de MHC de classe II; • O CD8 reconhece a molécula de MHC de classe I; • Células T CD4 aguem como células T auxiliares produtoras de citocinas; • Células T CD8 aguem como células T citotóxicas ou citolíticas • Os sinais bioquímicos que levam a ativação das células T são desencadeados por um conjunto de proteínas que se liga ao TCR para formar o complexo TCR e também pelo co-receptor CD4 ou CD8; • Em resposta ao reconhecimento de antígenos e a co-estimulação, as células T secretam citocinas, algumas das quais induzem a proliferação de células T estimuladas pelo antígeno e outras medeiam funções efetoras das células T; FASE EFETORA DA IMUNIDADE MEDIADA POR CÉLULAS Ativação células TH • Vários receptores das células T devem reconhecer seus ligantes situados nas APCs • As células T virgens reconhecem antígenos nos tecidos linfoides e respondem pela proliferação e pela diferenciação em células efetoras; • As células T efetoras reconhecem o mesmo antígeno em qualquer local do corpo e respondem pela eliminação destes microrganismos; • TCR reconhece peptídio/MHC – sinal inicial. Ativação • Co-receptor (CD4) reconhece regiões não polimórficas do HMC • Moléculas de adesão (LFA-1 e LFA-2) reconhecem ICAM-1 e LFA-3 • Receptor para co-estimular (CD28) reconhece B7. Sinal secundário. Produção de citocinas e fatores de crescimento. • Receptores para citocinas e quimiocinas • Uma vez ativados pelo antígeno, as células T se tornam efetoras e voltam ao local de infecção porque expressam altos níveis de moléculas de adesão que se ligam aos ligantes expressos no endotélio e porque respondem as citocinas quimiotrativas produzidas no local da infecção; • Os fagócitos desse local que tenham ingerido os microrganismos apresentam fragmentos de peptídeos de proteínas microbianas ligados a moléculas de MHC de classe II para reconhecimento pelas células T efetoras CD4. Papel da célula Th na resposta imune adaptativa • A célula T auxiliar modula o comportamento de todas as células (B, Tc, granulócitos, macrófago, NK, K) por meio das citocinas. Podendo ativar ou suprimir, dependendo da citocina. Respostas das células CD4 à ativação • A CD4 ativada sofre proliferação, e amadurecimento em CD4 de memória ou CD4 efetora que produz citocinas, que sofre diferenciação em Th1, Th2, Th17 ou Treg Diferenciação de células Th • Célula dendrítica + T CD4 → Th1 → IFN-gama (patógenos intracelulares e autoimunidade) • Célula dendrítica + T CD4 → Th2 → IL-4 e IL-13 (parasitas extracelulares e alergia) • Célula dendrítica + T CD4 → Th17 → IL-17 → (bactérias extracelulares, fungos e autoimunidade) • Célula dendrítica + T CD4 → TREG → IL-10 e TGF-beta (regulação das respostas imunes, homeostasia de linfócitos, tolerância imunológica) Respostas TH1 e TH2 – seleção dos mecanismos efetores • Th0 → patógeno intracelular → Th1 → IFN-gama → macrófago ativado, NK, CLT (imunidade celular) • Th0 → patógeno intracelular → Th2 → IL-4 e IL-5 → linfócito B, anticorpos, mastócito, eosinófilo (imunidade humoral) Resposta Th1 – ativação de macrófagos por citocinas • Os linfócitos T CD4+ da sub-população Th1 reconhecem antígenos associados a moléculas de MHC de classe II na superfície de macrófagos que tenham fagocitado microrganismos; • Th1 respondem com a produção de citocinas que ativam macrófagos; • Moléculas ativadoras de macrófagos: IFN-gama • Os macrófagos que fagocitam microrganismos produzem IL-12. A IL-12 estimula a diferenciação de linfócitos T CD4+ virgens na população Th1, produzindo IFN-gama ao encontrar antígenos microbianos nos macrófagos. Mecanismos microbicidas dos fagócitos • Acidificação: pH 3,5 – 4,0 • Derivados tóxicos do oxigênio • Derivados tóxicos do nitrogênio • Peptídeos antimicrobianos: proteínas catiônicas, defensivas • Enzimas: lisozima, hidrolases ácidas • Competidores: lactoferrina Respostas Th2 – ativação de LB para produção de IgE e ativação de eosinófilos • Quando células Th2 reconhecem antígenos, produzem IL-4 e IL-5 (IL-10 também); • A IL-4 estimula a produção de IgE e a IL-5 ativa eosinófilos; • Células Th2 respondem com a produção de citocinas que ativam LB a produzirem anticorpos IgE e que ativam eosinófilos; • As citocinas Th2, incluindo IL-4, 5, 10 e 13 inibem a ativação dos macrófagos, servindo para terminar ou controlar respostas Th1, evitando lesões Citotoxidade celular dependente do anticorpo (CCDA) • Células citotóxicas reconhecem o Fc do anticorpo ligado a célula alvo e as destroem Ativação de células Tc • TCR reconhece peptídeo/MHC classe I – sinal inicial da ativação; • Co-receptor (CD8) reconhece regiões não polimórficas do MHC; • Moléculas de adesão (LFA-1 e LFA-2) reconhecem ICAM-1 e LFA-3; • Receptor de IL-2 reconhecem a IL-2 liberada pela Th ou por Tc. Respostas das células CD8 a ativação • CD4 ativada se prolifera, amadurece em CD8 de memória e CD8 efetora (destrói células infectadas) Linfócitos T citotóxicos ou citolíticos (Tc ou CTL) – CD8 • As CLTs reconhecem peptídeos associados a moléculas de do MHC de classe I nas superfícies de células infectadas e as destroem; • O reconhecimento antigênico pelas CLTs efetoras resulta na ativação da via de transdução de sinal que leva a exocitose de seus grânulos na região de contato com a célula alvo; • Esses grânulos contem granzima e perforina. A perforina distribui as granzimas no citoplasma da célula alvo e as granzimas ativam as enzimas caspases que induzem a apoptose. Mecanismos de citotoxidade de células linfoides (linfócitos Tc, células NK) • LTC degranula e libera monômeros de perforina nas redondezas. Enzimas que polimerizam perforina para formar canais de perforinas também são liberadas e estas juntamente com Ca++ catalisam a formação de canal na membrana da célula alvo; • O LTC também pode liberar enzimas degradadoras e toxinas que viajam através dos canais de porfirina e danificam a célula-alvo; • Citocinas como TNF alfa e TNF beta são liberadas do LTC ou de macrófagos próximos. Interferon gama também pode ser liberada dos LTCs ou de outras células linfoides próximas. Eles se ligam a receptores na célula-alvo e dispara apoptose. Mecanismos de citotoxidade de células mieloides (neutrófilo, eosinófilo) • Proteínas catiônicas • C3a • Hidrolases • Ânions superóxidos e outros reativos intermediários do oxigênio (ROI) • Óxido nítrico (NO e outros RNI) • Fator necrose tumoral (TNF-alfa) • São substâncias que lesam a célula alvo ALGUNS CONCEITOS Imunomoduladores • Drogas que, por diversos mecanismos, interferem na resposta imune, modificando o curso das doenças. • Imuno-estimulantes: usados para aumentar a resposta imune contra infecções e contra o câncer • Imunossupressores: usados para suprir rejeição em receptores de transplantes de órgãos e para tratar uma variedade de doenças inflamatórias e doenças autoimunes Imunoestimulantes • Imunoestimulantes específicos: vacinas, usadas para estimular umaresposta imune protetora a antígenos de patógenos específicos • Imunoestimulantes inespecíficos: atuam no sistema imunológico como um todo para aumentar a resposta imune Imunoestimulantes inespecíficos • Bacilo de Calmette-Guerin (BCG) – ativa macrófagos para matar as células cancerosas • Citocinas o IL-12 (ativa células NK e células T), o TNF estimulam a produção de citocinas pelas células T e macrófagos e destroem células cancerosas diretamente o Interferons IFN- e IFN-, que ativam macrófagos e células NK, promovendo a regressão tumoral. • Imunoglobulinas - anticorpos monoclonais dirigidos contra o câncer, que favorece as reações de CCDA, a lise pelo complemento, a opsonização e a fagocitose do tumor • Imunotoxinas - constituída de uma citocina acoplada com uma toxina (Ex. IL-12-toxina diftérica para tratar leucemias de células T) Imunossupressores • Glicocorticóides - Prednizolona • Inibem a ativação, proliferação e sobrevida dos linfócitos T; • Reduzem o número de células B (apoptose de seus progenitores); • Inibem a liberação de citocinas e mediadores inflamatórios dos macrófagos; • Suprimem a migração de neutrófilos durante a resposta inflamatória • Induz a apoptose de mastócitos • Inibidores da calcineurina - Ciclosporina, Tracolimus - ligam-se a imunofilinas específicas presentes nos linfócitos T, inibindo a proliferação celular. • Antiproliferativos – sirolimo- inibe uma enzima que é crítica para a transdução da sinalização da IL-2, impedindo a proliferação e diferenciação dos linfócitos T. • Antimetabólitos- Azatioprina, Leflunomide, Metotrexato, Ácido micofenólico - inibem a produção de purinas, impedindo a proliferação celular. • A maioria dos inibidores agem na expansão clonal • Imunobiológicos (biofármacos) • Muromonab-CD3 (OKT-3) - anticorpo monoclonal murino dirigido contra CD3 de células T humanas. • Imunobiológicos (biofármacos) • Basiliximab e Daclizumab - anticorpos monoclonais dirigidos contra o receptor da IL-2 (CD25) de células T humanas; • Ligam-se especificamente a porção alfa do complexo CD25, na superfície dos linfócitos ativados, bloqueando a sinalização da IL-2.
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