IMUNIDADE INATA
COMPONENTES
1. Barreiras físicas
- Pele (suor – ácido láctico descida do pH ambiente ácido que não permite a presença de microrganismos não comensais);
- Mucosas:
- mucosa nasal, brônquica, surfactante pulmonar; - HCl no estômago;
- saliva (película adquirida) proteínas com ligandos para certos receptores bacterianos de superfície. As bactérias que não têm esses receptores são deglutidas. Função de lubrificação do esmalte;
- Cavidade oral, esófago; - Intestino: muco-defensinas.
2. Componentes Humorais
2.1. Enzimas e Proteínas Antimicrobianas
- Lisozima: endoglicosidase encontrada na saliva, lágrimas, muco e até leite materno. Têm a função de digestão do peptidoglicano, isto é, têm a capacidade de
clivar as ligações entre os resíduos de carbohidratos do peptidoglicano (NAMA-NAGlu). Desta forma, tornam a parede celular bacteriana mais susceptível à lise osmótica. Apresentando actividade microbicida directa.
- MBL (mannan binding lectin) é um trímero (3 cadeias polipeptídicas) cada
uma tem a capacidade de se ligar independentemente a oses espaçadas 45A nas glicoproteínas, presentes na superfície de bactérias, vírus e fungos. A MBL não
reconhece “oses alvo” nos mamíferos pelo facto destas se encontrarem ocultas pela galactose e ácido siáltico.
Quanto às suas funções, sabe-se que não têm efeito directo sobre o agente patogénico, porém aumentam significativamente a sua vulnerabilidade ao efeito das células de defesa do hospedeiro, de forma a serem mais facilmente capturados e destruídos por um fenómeno denominado de opsonização. Além disso, desencadeia destruição do antigénio por factores humorais, conhecidos como cascata do complemento.
Portanto, as suas funções são a opsonização e activação do complemento. Outros efectores que funcionam de modo idêntico incluem: proteína P (do soro), proteína C (sangue) e a proteína A (do surfactante pulmonar)
2.2. Péptidos Antibióticos
- Defensina: péptido rico em cisteína (3-5 Kda) resistente à acção de
proteases. É classificada em defensina α ou em defensina β consoante a orientação das ligações bissulfeto (S-S). Ambas são constituídas por 3 folhas β pregueadas antiparalelas.
A sua função consiste na formação de canais iónicos na membrana
microbiana para a saída de solutos.
As suas fontes são os granulócitos humano (constituem 30-50% da proteína total dos grânulos) e células epiteliais especializadas do intestino, as células de paneth.
As duas defensinas humanas identificadas são as hDB-1 e a hDB-2. A hDB-1 é sintetizada e secretada pelas células epiteliais das vias aéreas e do tracto urogenital. Enquanto, a hDB-2 é sintetizada de secretada na pele, pulmões e células epiteliais da traqueia.
2.3. Factores Humorais de reconhecimento do LPS (Lipopolissacarídeo)
- LBP (LPS Binding-protein) e a CD14 solúvel: ambas formam um complexo com o LPS existente na superfície bacteriana das gram-negativas. Esse complexo é identificado por receptores específicos, Toll like receptor, dos neutrófilos,
macrófagos e células endoteliais (quemoquinas, cetoquinas, etc). Esta interacção vai
conduzir a diversas alterações fisiológicas no hospedeiro, tal como a secreção de citocinas que desencadeiam um conjunto de fenómenos imunológicos inatos e adquiridos, nomeadamente, activação celular e opsonização.
- BPI (Bactericidal permeability-increasing protein): proteína do soro com 55 kDa, que ao ligar-se ao LPS induz a opsonização da bactéria ou efectua
directamente a lise celular.
2.4. Cascata do Complemento:
O complemento refere-se a um conjunto de proteínas de soro (12 ou mais) que circulam na forma de pró-enzimas, quando sujeitas a uma clivagem proteolítica
são activadas. Na sua forma activa são capazes de activar outras proteínas do complemento e, assim sucessivamente, assistindo-se a uma cascata
auto-amplificadora. Dito isto, pode dizer-se que o complemento é um grupo de zimogénios1 séricos, de origem hepática e macrofágica.
As suas funções são a activação celular, quimiotaxia, opsonização, activação do MAC (complexo de ataque à membrana) e promoção da lise celular.
Existem três vias de activação do complemento: a via clássica, a via alternativa e a via da lectina constituem as vias do complemento. Todas elas envolvem a activação da proteína do complemento C3, no entanto de maneiras diferentes.
A via clássica utiliza proteínas da imunidade adquirida para a activação da C3, enquanto a via alternativa e a via da Lectina são exemplos de imunidade inata.
Na via alternativa primeiramente ocorre a activação da C3 através de hidrólise espontânea, seguidamente a proteína C3 activa interage com os factores B e D, tornando-se num composto altamente reactivo que se se não ligar covalentemente a
nenhuma proteína ou carbohidrato é inactivado. Em contrapartida, se ocorrer uma ligação com uma molécula de superfície celular bacteriana provoca a activação localizada do complemento, i.e., actua sobre outras proteínas do complemento activando a cascata zimogénica (do complemento).
Na via da Lectina há intervenção da MBL que se liga à superfície do agente patogénico e conduz à activação das proteínas do soro MASP1 e MASP2, que activam a C3.
2.5. Proteínas de Fase Aguda
A resposta de fase aguda refere-se a uma resposta primária do organismo desencadeada pela IL-6, IL-1 e TNFα que são secretadas por células do hospedeiro sensíveis à presença de um agente patogénico, sendo o seu principal indutor o LPS, presente na parede celular bacteriana. Durante esta resposta, o fígado apresenta uma grande taxa de produção de proteínas participadoras na defesa microbiana, factores
de coagulação, factor de estimulação de granulócitos, antioxidantes, proteínas de ligação a metais que tornam o ferro, zinco e cobre não disponíveis para os agentes
invasores.
As citocinas secretadas, em conjunto com fenómenos neurais, produzem febre, dor, sonolência, perda de apetite, leucocitose (aumento do nº. de leucócitos) e trombocitose (aumento das plaquetas). Numa resposta aguda prolongada (crónica) pode ocorrer anemia e caquexia (perda generalizada da massa muscular).
Este tipo de resposta pode ser desencadeia não apenas por infecções, como também por traumatismos, queimaduras, necrose tecidual, cancro avançado, ou por uma variedade de doenças imunologicamente mediadas, localizadas ou sistémicas.
Algumas proteínas de fase aguda: factores C3 e B do complemento, a MBL, a
LBP, a proteína C-reactiva e a proteína amilóide P sérica, que participam na defesa anti-microbiana; Lactoferrina, factor Hageman (cascata de coagulação), etc.
2.6. Mediadores de Inflamação
São moléculas de sinalização passíveis de difusão, incluem proteínas,
péptidos ou pequenos compostos orgânicos. Cada uma destas moléculas é responsável
por alguns efeitos próprios da inflamação, tal como a vasodilatação, permeabilidade vascular, dor, febre, coagulação, quimiotaxia dos leucócitos, como também da activação endotelial.
A sua origem é variável, podem ser secretados por células do hospedeiro infectadas ou sob stress (exs: histamina, prostaglandinas, leucotrienos, PAF, óxido nítrico, quimiocinas, IL-6, TNFα), outros são subprodutos da lesão tecidual em si ou da reacção do hospedeiro a ela (exs: subprodutos do complemento – C5a, factores de coagulação, fragmentos de colagénio e bradicinina); enquanto outros são moléculas microbianas, como o LPS e oligopeptídeos N-formilados.
2.7. Activação endotelial
As células endoteliais das vénulas pós-capilares, quando expostas a certos mediadores de inflamação, tal como a histamina, IL-6, TNFα, expressam determinadas moléculas de adesão de superfície, exemplos são: ICAM-1 (intercellular adhesion molecule 1), VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule 1) e ainda a P-selectina e
E-selectina. A expressão destas moléculas permite a fixação dos leucócitos que circulam na corrente sanguínea através das integrinas específicas exibidas na sua membrana. Consequentemente, dá-se a migração dos leucócitos para o espaço extracelular, onde vão realizar a sua principal função, neutralizar o agente invasor.
3. Células
3.1. Principais: neutrófilos, monócitos e macrófagos 3.2. Secundárias: NK cells e eosinófilos
NEUTRÓFILOS
Quando maduros designam-se por leucócitos polimorfonucleados (PMNs). Têm um núcleo multilobulado e contêm muitos grânulos citoplasmáticos. Existem 3 tipos de grânulos distintos num neutrófilo maduro, que aparecem em vários estádios da sua maturação:
1. Grânulos Azurófilos (ou primários) estádio de pró-mielócito;
mieloperoxidase, lisozima, defensinas;
2. Grânulos Específicos (ou secundários) estádio de mielócito; lisozima, colagenase, gelatinase e proteína lactoferrina, etc;
3. Grânulos de Gelatinase surgem no estádio de metamielócito; compostos por grandes quantidades de gelatinase.
Atingem a maturidade na medula óssea e por um período adicional de 5 dias são mantidos como reservatório. Depois disso, são libertados na corrente sanguínea, onde constituem metade a 2/3 de todos os leucócitos circulantes.
Um adulto possui aproximadamente 50 biliões de neutrófilos na circulação em qualquer momento e cada um deles é programado para morrer por apoptose em menos de 12 horas, após a sua entrada na corrente sanguínea. Desta forma, 60% de toda a actividade hematopoiética destina-se à produção de neutrófilos em comparação com apenas 20 a 30% destinados à síntese de eritrócitos.
O neutrófilo maduro apresenta pouca capacidade de produzir novas proteínas secretoras ou de membranas, daí possuírem um retículo sarcoplasmático rugoso e um complexo de Golgi pouco desenvolvidos. Constituem uma fonte de ácido araquidónico (percursor dos eicosanóides)
As suas funções são a fagocitose e, posterior, desgranulação.
Se durante a sua circulação forem levados para um tecido inflamado, esses aderem rapidamente ao endotélio das vénulas pós-capilares locais activadas e abandonam a circulação e invadem os tecidos adjacentes, podendo acumular-se aí em grande número.
- Marginação: processo pelo qual os leucócitos aderem às células endoteliais
dispostas na parede das vénulas pós-capilares. Ocorre em 3 fases:
1ª. Fase – “Rolling” ou Fase Mediada por Selectina
O leucócito colide contra a parede vascular e liga-se às células endoteliais, através da ligação das P-selectina e E-selectina com as mucinas presentes na
superfície do leucócito. No entanto, tratando-se de uma interacção que envolve várias
ligações individuais que se dissociam após 1 segundo, o leucócito, sob a força do fluxo sanguíneo, continua a rolar e a saltar intermitentemente ao longo da parede vascular durante esta fase, daí a designação de “rolling”.
2ª. Fase – Fase de Activação (mediada por quimiotaxia)
Uma vez ligados às células endoteliais interagem com diversos mediadores da inflamação, entre eles encontram-se os factores quimiotáticos mais importantes dos leucócitos, as quimiocinas (secretadas pelas células endoteliais activas e por muitos outros tipos de células em resposta à lesão tecidual).
A interacção do neutrófilo com a quimiocina específica desencadeia alterações radicais nas propriedades de adesão, nomeadamente, a expulsão da L-selectina da superfície do neutrófilo, de modo a impossibilitar a sua participação nas ligações mediadas por selectinas. Simultaneamente, ocorrem modificações das integrinas na superfície dos leucócitos, que vão permitir a sua ligação a glicoproteínas específicas do endotélio
vascular. Um exemplo desta interacção é a ligação do LFA (leukocyte function
antigen 1) com a ICAM-1 de uma célula endotelial activa.
3ª. Fase – Fase Mediada por Integrinas ou “Firm-attachment”
As interacções mediadas por integrinas impedem o movimento dos neutrófilos sobre a parede vascular. Uma vez fixados, os neutrófilos realizam o processo designado de migração, de modo a abandonar a vénula e a migrarem para o interior do tecido adjacente.
Migração: no tecido os leucócitos deslocam-se por movimentos amebóides na
direcção de maior concentração de factores quimiotáticos. A migração é facilitada pela ligação das integrinas à fibronectina e outros componentes da matriz extracelular.
Quando alcançam o foco da infecção, realizam a ingestão da bactéria, restos celulares ou de material estranho presente no local. As bactérias sofrem fagocitose. Se se tratar de vírus ocorre endocitose mediada por receptores.
Muitos tipos de partículas (como a maioria das bactérias encapsuladas) não são reconhecidos e, por isso, não interagem com nenhum receptor da superfície dos leucócitos, não podendo ser fagocitados directamente. Assim estas partículas são cobertas por proteínas derivadas do hospedeiro – as opsoninas -, que se ligam a determinados receptores de superfície dessas bactérias. As opsoninas permitem o reconhecimento e interacção com receptores de superfície dos leucócitos, possibilitando deste modo, a internalização destas bactérias em fagossomas. Segundos após, ocorre o processo chamado de desgranulação, que consiste na libertação de grânulos presentes no citoplasma. Estes grânulos fundem-se com o fagossoma e libertam o seu conteúdo, composto sobretudo por enzimas e outras substâncias capazes de matar e degradar bactérias ou outros materiais fagocitados.
Fagocitose Frustrada (ou Desgranulação extracelular) – ocorre quando os
neutrófilos se deparam com um alvo demasiado grande para ser fagocitado.
As células fixam-se ao alvo e descarregam o conteúdo dos seus grânulos na sua superfície. Este processo apesar de ser eficaz na eliminação do corpo invasor, está associado a graves lesões dos tecidos do hospedeiro.
O sistema de neutrófilos possui muitas propriedades vantajosas na imunidade inata, como já se pôde perceber. Entretanto, um sistema de defesa baseado somente nos neutrófilos teria limitações significativas, visto que:
- se tratam de células totalmente incapazes de reconhecer muitos tipos de agentes patogénicos, de modo que não iriam responder à sua presença, mesmo que estes causassem lesão tecidual;
-possuem apenas um reportório limitado de respostas, que consistem principalmente em fagocitose e libertação intracelular ou extracelular do conteúdo dos seus grânulos;
- o sistema de neutrófilos em si quase não tem nenhuma capacidade de modificar as suas respostas consoante exposições anteriores a um determinado agente patogénico – não tem memória.
MONÓCITOS
Células relativamente grandes (10-20µm) com núcleos em forma de rim e com citosqueleto, RER, citoplasma e lisossomas abundantes. Os lisossomas contêm grande parte dos constituintes enzimáticos encontrados nos grânulos azurófilos dos neutrófilos, entretanto são menos numerosos.
Não são muito abundantes na circulação sistémica, constituindo apenas 1-6% de todas as células sanguíneas nucleadas.
São produzidos na medula óssea, sendo depois libertados no sangue, no qual circulam cerca de 1 dia antes de colonizarem um tecido.
Como outros leucócitos, os monócitos circulantes podem ser atraídos para um local de lesão ou infecção através do processo de marginação, no entanto envolve quimiocinas específicas diferentes, pelo facto de exibirem receptores diferentes. Mas, reagem aos mesmos mediadores de inflamação e utilizam proteínas de adesão iguais.
Uma vez presentes nos tecidos são denominados de macrófagos ou histiócitos. Os macrófagos que residem nalguns tecidos, como o fígado ou o cérebro, sofrem alterações na sua morfologia ou função, em resposta a factores existentes no microambiente local. Alguns exemplos são, as células de Kupffer (revestem os sinusóides do fígado e são responsáveis por 10% de massa hepática total); os
osteoclastos no osso ou as células da micróglia no cérebro.
MACRÓFAGOS
Comparativamente ao neutrófilo tem um tempo de vida mais longo, cerca de 2-4 meses. Encontram-se presentes em todos os tecidos do organismo humano.
Na ausência de inflamação, alguns macrófagos permanecem imóveis nos tecidos, enquanto outros vagueiam constantemente por movimento amebóide. Em ambas situações, a célula procede à internalização do meio circundante através do processo de pinocitose. Sempre que se depara com mediadores de inflamação ou outros sinais de lesão tecidual activa-se, o que leva a um aumento do seu metabolismo, mobilidade, actividade fagocítica e, consequentemente, do seu volume citoplasmático.
O aumento do metabolismo traduz-se na síntese de novas proteínas, nomeadamente, a óxido nítrico sintetase, cujo produto (ON) desempenha função de bactericida.
Os estímulos capazes de activarem os macrófagos traduzem-se no contacto directo com:
- certos microrganismos ou partículas inertes; - com o LPS bacteriano;
- produtos de degradação do tecido do hospedeiro;
- componentes do sistema do complemento ou sistema da coagulação; - citocinas secretadas por linfócitos vizinhos, como IFNγ.
Outro potente activador é o DNA bacteriano que se caracteriza pela presença de um grande número de dinucleótidos citosina-fosfato-guanosina não metilados. Pensa-se que são reconhecidos por receptores intracelulares específicos, após a fagocitoPensa-se e digestão da bactéria.
Receptores de Superfície dos Macrófagos
Os macrófagos expressam à sua superfície CD14 membrana (versão da CD14
solúvel).
Recentemente foi descoberto uma nova família de receptores designados de TLR (Toll-like receptor), conhecidos pelo menos 10 diferentes no ser humano. Entre eles destaca-se o TLR-4 expresso pelos macrófagos e por outras células do sistema imunológico. Qual o seu mecanismo de acção?
O TLR-4 tem um papel fundamental no reconhecimento do LPS bacteriano, uma vez que as formas solúvel e de membrana da CD14 ligadas ao LPS não conseguem sinalizar tal ligação ao macrófago ou a outra célula de defesa. Assim, esses complexos LPS/CD14 associam-se inicialmente à porção extracelular do TLR-4, cujo domínio citoplasmático gere sinais no interior da célula, levando à sua activação.
Existem outros TLR expressos noutros tipos celulares capazes de se ligarem directamente ao LPS, a lipoproteínas microbianas e a outras moléculas estranhas ricas em lípidos.
A ausência destes receptores provavelmente se reflectiria numa susceptibilidade aumentada a infecções fatais por microrganismos gram-negativos.
Outros receptores incluem receptores para componentes do complemento,
imunoglobulinas e outras opsoninas.
Produtos secretados:
Secretam uma variedade de substâncias, com diferentes características e funções…
- Lisozima, componentes do complemento, peróxido de hidrogénio – actividade anti-microbiana;
- elastases e colagenases – facilitam a migração celular e ajudam na cicatrização;
- citocinas – GM-CSF (factor de estimulação de colónias de granulócitos-monócitos) que prolongam a vida dos neutrófilos nos tecidos ao inibir a apoptose; IL-6 que induz a
resposta de fase aguda; factores de crescimento de fibroblastos; prostaglandinas e quimiocinas que atraem linfócitos e outros leucócitos, incluindo outros macrófagos e monócitos.
Funções dos Macrófagos:
- Fagocitose – lenta e não compromete a continuidade da célula. De resto, é semelhante
ao dos neutrófilos.
- Remodelação Tecidual – através da secreção de elastases e colagenases;
- Interface entre a resposta imune inata e adquirida – afectam as respostas dos linfócitos mediante pelo menos duas maneiras principais:
1. Secreção de citocinas, como TNFα e IL-12, que controlam a activação,
diferenciação e quimiotaxia de outras células;
2. Células apresentadoras de antigénio - os macrófagos processam as bactérias
e depois expressam à sua superfície uma substância estranha (“no-self”) que é reconhecida pelos linfócitos e à qual formulam uma resposta mais elaborada, de modo a iniciar uma resposta imunológica adquirida.
A presença de grande número de macrófagos e de linfócitos num local é característico de uma inflamação crónica ou hipersensibilidade do tipo tardio.
CÉLULAS NATURAL KILLER (NK)
São grandes linfócitos produzidos na medula óssea, que contêm grânulos citoplasmáticos ricos em perforinas capazes de matar as células-alvo.
Na corrente sanguínea representam 15% dos linfócitos circulantes, enquanto os linfócitos T e B encontram-se a 75 e 10 %, respectivamente.
Desenvolvem-se sem factores tímicos, no entanto necessitam de IL-15 para a sua activação, nomeadamente, na sua forma de LAK (lymphokine activated killer).
Na sua superfície exibem os seguintes marcadores: CD16+, CD56+, CD3-,
enquanto as células T expressam CD3+,CD16-, CD56-.
Os mecanismos de acção ainda não estão completamente esclarecidos, mas sabe-se que, as células NK não necessitam da expressão de moléculas MHC sobre as
células-alvo para se activarem, uma vez que elas estão sempre predispostas a matar
qualquer célula que porventura encontrem, embora são impedidas de matar células do hospedeiro porque reconhecem MHC classe I do hospedeiro. Por conseguinte, só
atacam as células cujas proteínas MHC da classe I foram perdidas ou alteradas
(identificadas então como “no-self”), o que acontece frequentemente em neoplasias ou infecções virais. Então como se garante o reconhecimento do MHC self pelas NK? Através de dois sistemas de receptores inibitórios:
- Sistema KIR (killer inhibitory receptors): codificados por uma família de genes do cromossoma 19. Ligam-se ao MHC classe I self inibindo a acção destruidora das NK. Classificadas como receptores inibitórios do tipo imunoglobulin like.
- Sistema Lectine-like: refere-se ao receptor CD94/NKG2A que inibe a
desgranulação nas células NK ao ligar-se a HLA-E (molécula MHC classe I
não-clássica).
As moléculas de superfície celular utilizadas pelas células NK para o reconhecimento de alvos para natural killing não estão bem definidas:
Todas as células NK expressam um receptor de superfície, denominado NKp46, cujo bloqueio compromete o processo natural killer.
Quase todas as células expressam e são activadas por 2B4, um receptor que se liga a CD48 (expresso na maioria das células hematopoiéticas). Estes receptores parecem ser importantes no processo natural killer, mas o seu papel ainda não está totalmente esclarecido.
Quando as células NK são estimuladas pela IL-2 aumentam a sua capacidade citotóxica, sendo designadas por LAK (lymphokine-activated killer), que aumentam a capacidade de destruição das células-alvo e mostram-se bastante relevantes no tratamento de tumores. No entanto, este tratamento foi suspenso pelo facto de serem necessárias doses tóxicas de IL-2. A activação pela IL-2 induz as células NK a expressarem NKp44 (não expresso em repouso), que pode aumentar o processo de destruição.
As células NK activadas produzem citocinas, como IFNγ (induz uma resposta por células T para a diferenciação em células TH1), TNFα, GM-CSF e CSF-1.
FASES DA RESPOSTA IMUNE
1º. Apresentação e reconhecimento do Ag – a presença e detecção de um antigénio
leva à secreção de citocinas pelas células de defesa da imunidade inata;
2º. Activação e diferenciação celular – por sua vez, as citocinas levam à activação e
diferenciação de outras células e expressão dos receptores de superfície pelas células endoteliais;
3º. Fase Efectora – fase final em que as células activadas e diferenciadas realizam
processos de destruição do microrganismo patogénico. Nesta fase, podem ser recrutadas ainda mais células ao foco da infecção pela libertação de citocinas e outros mediadores de inflamação pelas células efectoras.
4º. O objectivo da resposta imune é atingido - a eliminação do antigénio (Ag). Depois
da eliminação do Ag ainda pode haver intervenção de mais células, pela possibilidade de existir destruição tecidual, vestígios bacterianos, etc.
RESPOSTA INFLAMATÓRIA
Inflamação: resposta fisiológica do organismo a situações de stress tecidual. Também
se define como sendo a resposta vascular à lesão ou infecção. Tem função protectora, uma vez que acciona o processo de defesa, cicatrização e reparação.
A inflamação não é considerada uma reacção imunológica, visto que pode
ser causada não só por infecções microbianas, mas também por traumatismos, agentes físicos, agentes químicos, necrose e também por um estímulo imunológico (reacções de hipersensibilidade).
Existem 3 tipos de inflamação: - Aguda;
- Crónica;
- Granulomatosa crónica.
1. INFLAMAÇÃO AGUDA
Refere-se a uma reacção protectora coordenada de início rápido e de curta duração. Formula uma resposta inicial a uma lesão tecidual, que conduz à dilatação e
aumento de permeabilidade vascular local. Estes fenómenos vasculares têm como
objectivo:
- aumento do fluxo de O2 e plaquetas ao local;
- destruição e remoção do agente causal, se presente; - circunscrição da área afectada;
- liquefacção e remoção do tecido afectado.
Portanto, o objectivo geral da inflamação aguda é iniciar o processo de
eliminação da fonte do estímulo lesivo e restabelecer a integridade do tecido lesado.
-Sinais cardinais locais: calor, rubor, edema e dor.
-Sinais clínicos sistémicos: pirexia (febre); pulso rápido; leucocitose; dependendo da patogenicidade do agente infeccioso poderá ocorrer celulite (exsudado purulento disperso áreas adjacentes) ou abcesso (colecção localizada de pus).
- Mediadores Celulares:
- Neutrófilos/PMNs; - Monócitos e macrófagos; - Células endoteliais vasculares;
- Linfócitos (menor actividade fagocitária; desencadeiam resposta imune); - Mastócitos/ eosinófilos/ basófilos.
Células Fagocitárias
Objectivos:
1. Eliminar o agente infeccioso; 2. Recrutar resposta imune;
- Mediadores Solúveis: presentes no exsudado inflamatório agudo (fluido
dinâmico proveniente do plasma para o espaço extracelular e linfático). Medeiam fenómenos da resposta inflamatória.
- Armazenados Histamina (principal mediador da inflamação; tem origem nos mastócitos, plaquetas e basófilos; efeitos: vasodilatação, aumento da permeabilidade das vénulas pós-capilares)
- Activamente sintetizados:
NO (Óxido Nítrico) produzido no endotélio, macrófagos e neutrófilos activos. Cada uma destas células activas expressa a enzima óxido nítrico sintetase, que gere NO a partir do a.a. arginina e oxigénio. (Na presença de outras espécies de oxigénio reactivo no interior do fagossoma, o NO é convertido noutros produtos tóxicos para as bactérias, leveduras, vírus e outros, um exemplo é o peroxinitrito).
Os seus efeitos são: vasodilatação, co-adjuvante na digestão intracelular, também actua como mensageirao para regular as funções de outras células circundantes (ex. libertação de histamina e de outros mediadores vasoactivos pelos mastócitos e plaquetas.
PAF (Factor de activação plaquetária) produzido pelo endotélio, neutrófilo e monócitos. Efeitos: aumento da permeabilidade vascular; agregação plaquetária e aumento da síntese de ácido araquidónico.
Citoquinas:
- PDGF (Platelet-derived growth factor) células endoteliais; - IL-1, TNFα: macrófagos e linfócitos;
- Efeitos:
- indução de moléculas de adesão no endotélio; - aumento da síntese de prostaciclinas;
- febre, anorexia e estimulação de proteínas de fase aguda; - quimiotaxia.
Eicosanóides derivam do ácido araquidónico; efeitos: acção local; vasoconstrição (contracção do músculo liso - dificulta a passagem dos organismos patogénicos para a circulação sistémica), quimiotaxia.
Exemplos de eicosanóides são as prostaglandinas (produtos da COX) e os
leucotrienos (produtos da lipoxigenase).
- Derivados do plasma:
Sistema do complemento 3 vias de activação: clássica, alternativa e da lectina.
Os componentes do complemento são:
- C5a: estimula a libertação de histamina que, por sua vez, aumenta
a permeabilidade vascular e quimiotaxia;
- C4a, 2a, 3b: opsonização; - C5a + c6, c7, c8,c9: MAC.
Factores de coagulação têm o objectivo da coagulação e formação da rede de fibrina.
- Factor XII (Hageman): estimula a deposição de fibrina;
activa o sistema das quininas; activa o sistema trombolítico. Quininas:
- Bradiquinina aumenta a permeabilidade vascular; diminui o limiar
da dor e activa o sistema complemento.
Plasmina possui actividade fibrinolítica (degrada a fibrina, responsável da formação do trombo); activa o sistema do complemento e activa o factor XII.
Fibrina componente major do exsudado inflamatório agudo, que pretende a contenção do foco infeccioso e facilita a migração dos PMNs.
- Moléculas de adesão membranar têm função de ajudar no processo de marginação.
- Fases da Inflamação Aguda: 1. Activação endotelial
- exposição de mediadores inflamatórios;
- expressão de moléculas de adesão intercelular (ICAM-1) e adesão
vascular (VCAM-1);
- expressão de selectinas (E e P-selectina); - expressão recrutada ou constitutiva (P-selectina) - permeabilidade vascular;
- síntese de NO vasodilatação;
- síntese de moléculas complementares nos PMN.
- Outros fenómenos: Agregação plaquetária (PAF) produção de
eicosanóides vasoconstrição e quimiotaxia;
2. Marginação
- Ocorre em 3 fases:
1. Rolling: mediada por selectinas;
2. Activation: mediada por factores quimiotáticos; 3. Firm attachment: mediada por integrinas.
3. Migração (início 30s após lesão; pico 8-12h) 4. Fagocitose
- Opsoninas: proteínas do hospedeiro com afinidade para certas
proteínas de superfície da partícula que, quando ligadas a estas, permitem que sejam reconhecidas pelos receptores das células fagocitárias. Exemplos são:
- Desgranulação morte bacteriana/dissolução do conteúdo do
fagossoma fagolisossoma
Os fagossomas fundem-se com os grânulos;
A desgranulação pode ser:
- Enzimática: com a acção de α-defensinas (tornam as membranas
microbianas permeáveis), lisozima, lactoferrina, proteases e bomba H+ (que cria um ambiente ácido) – todas elas com efeitos microbianos.
- Oxidativa: envolve agentes oxidantes gerados pelo complexo NADPH-dependent oxidase-cloramina. A 2ªvia envolve a produção de óxido nítrico (NO). Mais comum, quando a fagocitose envolve Toll-like receptores ou
a porção Fc da Igs, ao contrário do que acontece com elementos fagocitados com intervenção de componentes do complemento.
- Os polimorfonucleados (PMN’s), depois de desgranularem, não se
replicam, muitos morrem no local, sendo substituídos por PMN circulantes;
- Resposta muito prolongada ou intensa: conduz à formação de pus, que é um fluido viscoso que se forma devido à libertação de enzimas pelos PMNs mortos (piócitos) que dissolvem as células circundantes do hospedeiro e material estranho. Muitas vezes, também é causado pelo escape acidental do conteúdo dos grânulos num momento da fagocitose. Um exemplo extremo é o da fagocitose frustrada, em que ocorre libertação extracelular do conteúdo dos grânulos (desgranulação extracelular).
5. Recuperação
Como já vimos, em resposta a uma lesão/necrose tecidual ocorre uma inflamação aguda que, resumidamente, se traduz num aumento de neutrófilos no local afectado.
Se a resposta neutrofílica for muito intensa ou se prolongar por muito tempo vai haver acumulação de neutrófilos mortos (piócitos) e remanescentes celulares, levando à formação de pus no local e, consequente abcesso. Se esse pus se dispersar por áreas adjacentes formar-se então celulite.
Depois disso, podem acontecer 3 situações distintas, consoante a eficácia da resposta e grau de destruição tecidual:
- 1.ª Situação: a menos grave, é a de neutralização do agressor e mínima lesão tecidual, em que ocorre o crescimento de células novas e resolução da lesão, sem formação de cicatriz.
- 2.ª Situação: se o agente agressor for neutralizado, no entanto existir uma grande destruição do tecido são recrutados fibrócitos ao local que se diferenciam em fibroblastos, os quais vão produzir colagénio, de modo a repararem o dano tecidual. Esta situação resulta na reposição de tecido conjuntivo fibroso, formando-se uma cicatriz.
- 3.ª Situação: caracterizada pela persistência do agente agressor no local, que
continua a causar destruição tecidual. Esta “não eliminação” do agente invasor conduz a uma reorganização da resposta inflamatória, provocando uma inflamação crónica, na
qual o organismo reage continuamente à presença do agente patogénico na tentativa da sua eliminação, sem sucesso Inflamação Crónica.
2. INFLAMAÇÃO CRÓNICA
Representa uma resposta inflamatória prolongada, com início 7 a 10 dias após a lesão, provocada por agentes patogénicos que não conseguem destruir o hospedeiro, sem que este os consiga eliminar.
- Tipos:
-Primária: - inflamação granulomatosa e doenças auto-imunes; - resposta a agentes lesivos de baixo grau de virulência.
- Secundária: episódios prolongados e repetidos de inflamação aguda.
Lesão/necrose Tecidual Resposta Neutrofílica Formação de Abcesso Agressão Neutralizada
Alguma lesão tecidual
Agressor Neutralizado
Mínima lesão tecidual
Persistência agente agressor
Destruição tecidual Crescimento de células Formação tec. granulação Reorganização com persistência do estado inflamatório Resolução sem cicatriz Cicatrização INFLAMAÇÃO AGUDA Inflamação Crónica
- Mediadores Celulares:
- Macrófagos; - Linfócitos T e B; - Plasmócitos.
- Mediadores Solúveis: CSF-1 (M-CSF); IL-1 e quimioquinas.
- Activação do Macrófago:
- contacto directo com a superfície de determinado microrganismo; - LPS;
- restos teciduais do hospedeiro;
- proteínas do complemento/cascata de coagulação; - DNA bacteriano (dinucleótidos CpG não metilados) - citoquinas (IFNγ)
- Propriedades dos Macrófagos:
- possibilidade de fagocitar partículas de maiores dimensões; - 2 a 4 meses de vidas;
- capacidade de divisão/fusão;
- fagocitose mais lenta e menos dramática;
- possibilidade de síntese recrutada de proteínas secretórias e enzimas e lisossomas, daí possuírem RE e organitos bem desenvolvidos;
- secreção de substâncias biologicamente activas para os tecidos adjacentes.
- Modulação da Resposta Imune:
- Secreção de citoquinas (GM-CSF, IL-6 e TNFα e IL-12) - APC
Capacidade de reparação e cicatrização
Quando o alvo é demasiado grande, numeroso ou resistente à digestão dos PMNs, há recrutamento em massa de macrófagos à região.
3. INFLAMAÇÃO CRÓNICA GRANULOMATOSA
Descreve uma infecção por microrganismos por baixa virulência causadores de uma inflamação crónica persistência.
- Características:
- Granuloma: pequena massa inflamatória crónica com a formação de novos
vasos, fibroblastos e colagénio.
- Células Epitelióides: interdigitação macrofágica;
- Células gigantes multinucleadas: formadas por macrófagos
SISTEMA DO COMPLEMENTO
Complemento: grupo de proteínas do plasma e membrana celular que desempenham
um papel crucial na defesa do hospedeiro.
Funções:
1. Opsonização;
2. MAC Lise celular;
3. Remoção de complexos imunes; 4. Remoção de células apoptóticas; 5. Inflamação;
6. Anafilaxia (reacção alérgica sistémica, severa e rápida, em resposta a um alergénio).
Vias de Activação do Complemento
A maior parte das proteínas iniciais da cascata do complemento encontram-se em circulação na sua forma inactiva. Então, estas terão de sofrer activação para produzirem efeitos biológicos.
Existem 3 vias de activação do complemento:
- Via Clássica – normalmente, activada por complexos imunes;
As proteínas da via clássica e os componentes terminais são designados pela letra C seguida de números.
- Via Alternativa – não necessita da presença de anticorpos para a sua activação;
- Via da Lectina – desencadeada pela MBL (mannan-binding lectin)
Todas estas vias actuam através da interacção de proteínas, denominadas
componentes do complemento. Essas proteínas organizam-se e activam-se de forma
sequencial, de modo a levarem à formação de enzimas complexas capazes de clivar um componente chave, C3, que é comum a todas as vias. A partir dessa etapa, as vias prosseguem de forma idêntica, com a ligação dos componentes terminais, formando o complexo de ataque à membrana (MAC), que provoca a lise da célula invasora.
Componentes do Complemento (Componentes C)
VIA CLÁSSICA VIA ALTERNATIVA VIA DA LECTINA REGULADORES C1q C1r C1s C2 C3 C4 Properdina (P) Factor B Factor D MBL MASP-1 MASP-2 Inibidor da C1 (C1-INH) C4-BP (proteína de ligação) DAF (CD55) CR1 (CD35) Proteína-S (vitronectina) VIA LÍTICA C5,C6,C7,C8,C9
Considerações Importantes:
- “b”: péptido ligado à membrana, maiores dimensões; - “a”: péptido de menores dimensões
C3b/C3a, C4b/C4a, C5b/C5a. Excepção: C2
Definições:
- Activação: alteração das proteínas C, de forma a interagirem com o componente
seguinte da cascata.
- Fixação: ligação de proteínas C a complexos imunes.
- Unidade Hemolítica (CH50): diluição do soro que lisa 50% de uma solução
standard de eritrócitos revestidos por Ac.
- Inactivação: desnaturação (geralmente por calor) de um componente inicial da
cascata resultando em perda da actividade hemolítica.
- Convertase/esterase: proteína C alterada que actua como enzima proteolítica para outro componente C.
Via Clássica Via Lectina Via Alternativa
Dependente de Ac Independente de Ac Activação do C3 e formação da C5 convertase Activação do C5 Formação MAC
VIA CLÁSSICA DO COMPLEMENTO
1º. Ligação do anticorpo a um antigénio;
2º. Ligação do C1q à porção Fc da IgM ou a duas moléculas de IgG (pode ser: IgG1,
IgG2 ou IgG3).
3º. Activação enzimática da C1r ( )
4º. cliva a cadeia α da C4, ocorrendo a libertação de C4a (pequeno péptido);
5º. Mediante um ião magnésio (Mg2+), o C4b (sobre a célula-alvo) liga-se à C2; 6º. C2 é clivado pelo , originando os fragmentos C2a e C2b;
7º. C2b é libertado e forma-se o complexo C4bC2a que se liga à C3
- pode libertar o fragmento C2a, enzimaticamente inactivo; - C4b ligado à célula-alvo pode-se ligar a um novo C2. 8º. Activação do C3:
- constituído 2 cadeias (cadeia α e β) ligadas por uma ponte dissulfeto;
- 2 aminoácidos da cadeia α estão ligados por uma ligação tioéster mergulhada numa bolsa hidrofóbica da proteína.
- clivagem do C3a (da cadeia α) exposição da ligação tioéster Complexo
altamente reactivo constituído pelo C4b, C2a e C3b (Complexo )
A presença de C3b opsoniza a célula-alvo;
C1q C1r (2)
C1s (2)
Potencial enzimático – actividade de
serina-protease
Ligação ao Anticorpo (porção Fc)
Unidas por iões Ca2+
C1 Clivagem do C1s C4 Cadeia α Cadeia β Cadeia γ C4a C4b
Ligam-se à célula-alvo através de uma ligação éster
Aumento da fagocitose por células com receptores de C3b OU
Interacção com IgG OU
Não existe ligação reage com H O forma-se C3b (H2O)
Forma inactiva do C3b é instável
9º. O complexo combina-se com o C5 e cliva-o Fragmentos C5a e C5b O C5a é o fragmento menor 10º. C5b permanece ligado não-covalentemente ao complexo ;
11º. Início da cascata de formação do MAC.
ACTIVADORES NÃO- IMUNOLÓGICOS DA VIA CLÁSSICA
Certas bactérias (Escherichia coli e Salmonella spp.), vírus (parainfluenza, HIV) e células apoptóticas interagem directamente com C1q, activando a via clássica na ausência de anticorpos.
Outras activadores tal como, a superfície de cristais de urato, a proteína básica da mielina, o DNA desnaturado, a endotoxina bacteriana e moléculas polianiónicas (ex: heparina).
VIA ALTERNATIVA DO COMPLEMENTO
Ocorre na ausência de anticorpos extrema importância para o sistema imune inato. 1º. Hidrólise espontânea do C3 circulante C3 (H2O) (≈ C3b)
2º. Na presença de Mg2+, o C3b liga-se ao factor B;
3º. Factor B sofre a acção do Factor D Complexo C3bBb1 (Libertação de Ba) 4º. C3-convertase liga-se a um C3 adicional e cliva-o libertação do fragmento C3a e ligação do C3b Complexo C3bBbC3b
1
A C3-convertase da via alternativa (C3bBb) é extremamente instável e, por isso, poderia sofrer rápida decomposição, embora a presença de properdina no sangue se ligue a ela e estabelize-a, permitindo assim a continuação da cascata do complemento.
C5-convertase
Exposição da ligação tioéster
C3-convertase da via alternativa
C5-convertase da via alternativa
VIA DA LECTINA
1º. MBL, com estrutura semelhante ao C1q, reconhece determinados carbohidratos expressos na superfície do microrganismo;
2º. MBL activa 2 serinas proteases: MASP-1 e MASP-2 (homólogas ao C1r e C1s); 3º. MASP-2 activada cliva o C4 C4bC2 (C3-convertase)
Os componentes terminais, da cascata do complemento, prosseguem então como na via clássica.
Acredita-se que o MASP-1 possa clivar a C3 e activar directamente a via alternativa.
Parecem existir outros meios da activação da via da lectina: por complexos antigénio-anticorpo e moléculas IgG que não apresentam resíduos de galactose terminais.
A via da MBL é regulada pelo inibidor da C1 e pela α2-macroglobulina. VIA LÍTICA
- Fase tardia da cascata do complemento;
- Iniciada com a ligação e activação do factor C5.
COMPONENTES FINAIS C5-9 E O COMPLEXO DE ATAQUE À MEMBRANA
Esta fase é idêntica para todas as vias e corresponde à formação do MAC… 1º. C5 liga-se ao complexo e é clivado em C5a e C5b;
2º. C5a é libertado; C5b continua a sequência lítica (não forma uma ligação covalente com a superfície do alvo)
3º. C5b liga-se ao C6, mantendo-se estável Complexo C5b6;
4º. C5b6 pode-se ligar ao C7 C5b67 (bastante hidrofóbico e interage com a camada lipídica membranar, sendo capaz de se inserir na bicamada lipídica);
5º. Ligação de uma molécula de C8; 6º. Ligação de múltiplas moléculas de C9;
7º. Formação do MAC = C5b678 (9) n
O complexo de ataque à membrana (MAC) possui uma superfície externa hidrofóbica, que se associa à bicamada lipídica e outra superfície interna hidrofílica, por onde passam pequenos iões e água. Isto possibilita a comunicação do líquido intracelular com o liquido extracelular, assim a célula-alvo fica incapaz de manter o seu equilíbrio osmótico e químico. Cria-se uma maior pressão osmótica no interior da célula e a água desloca-se para o meio intracelular, causando aumento de volume e consequente lise celular.
LIMITAÇÃO DO COMPLEMENTO: células com metabolismo mais complexo podem
internalizar e destruir os complexos do complemento ou eliminá-los como vesículas da superfície celular. Portanto, há células invasoras que desenvolvem mecanismos de
protecção contra o MAC.
REGULADORES DA FASE FLUIDA
São proteínas que se ligam às células do hospedeiro, defendendo-as do complemento. Têm extrema importância, uma vez que evitam a destruição dos próprios tecidos do hospedeiro. C1INH C4bp Factor I Factor H Proteína S Clusterina Factor J C1INH – Inibidor do C1
- do tipo serina-protease (serpina); - inactiva C1r e C1s;
- inibidor do factor Hageman activado (proteína da cascata de cininas); - liga-se ao centro activo das enzimas, inibindo a sua actividade e é consumido; - Como é consumido aquando da sua actividade inibidora, é necessária a transcrição e tradução de dois genes activos que o codificam para manter uma concentração plasmática que garante uma actividade inibidora eficaz;
- Angioedema hereditário: possuem defeitos nos dois genes responsáveis pela formação de C1INH. Apresentam metade a um terço dos níveis normais de C1INH e sofrem ataques frequentes de angioedema (edema indolor dos tecidos cutâneos profundos). É possível que seja devido à activação da cascata das cininas ou do sistema complemento, com produção de péptidos que provocam extravasamento vascular. C4bp, FACTOR I e FACTOR H
- C4bp liga-se ao C4b e facilita a sua clivagem pelo factor I (proteolítica); - O factor I inactiva C3b e C3 (H2O):
- necessita de um co-factor: factor H
- Factor H também acelera a clivagem do C3;
- Na presença de factor H e I, a cadeia α C3b ou C3 (H2O) é clicada iC3b - iC3b é inactiva (incapaz de dar continuidade à cascata) actua como opsonina.
- Factor I pode clivar mais o iC3b C3dg + C3d
PROTEÍNA S
- Liga-se ao complexo C5b67 impedindo a sua fusão com a membrana, mesmo
que este se ligue aos factores C8 e C9, continuam activos. CLUSTERINA
- inibe a fusão do complexo C5b67 com a membrana celular, protegendo as
células da lesão imunológica;
- Carência associada a doenças auto-imunes (como o Lúpus). FACTOR J
- inibe a formação do complexo C1;
- inibe a clivagem de C3 pela C3-convertase da via alternativa (Factor D)
PROTECTED SITE CONCEPT
Refere-se a um local específico de ligação do C3b na superfície dos microrganismos, que previne a interacção com os factores H e I que têm a capacidade de o clivar e degradar. Os objectivos são permitir a ligação do C3b a membranas no-self sem este ser degradado, e, ao contrário, permitir a rápida destruição do C3b ligado a membranas self.
RECEPTORES E PROTEÍNAS MEMBRANARES REGULADORAS
- Receptores C1q: C1qRp; C1qR02; gC1qR, cC1gR
RECEPTOR LIGANTE MECANISMO DE ACÇÃO
C1qRp C1q, MBL, SP-A* Fagocitose
C1qR02 C1q Produção de radicais de O2 por neutrófilos, eosinófilos e endotélio
gC1qR C1q Quimiotaxia
cC1gR C1q, MBL, SP-A Fagocitose, citotoxicidade, produção de anticorpos, secreção de citocinas
- Receptores C3: existem uma série de receptores para C3b, iC3b, C3d e C3dg.
RECEPTOR LIGANTE MECANISMO DE ACÇÃO
CR1 (CD35) C3b, C4b, iC3Bb
Fagocitose, destruição de
imunocomplexos, co-factor para a clivagem de C3b e C4b
CR2 (CD21) C3d, C3dg, iC3b Activação das células B
CR3 (CD11b/18) iC3b Fagocitose, adesão celular, co-factor para o factor I
CR4 (CD11d/18) iC3b Adesão celular
C3Ar C3a
Quimiotaxia, desgranulação dos mastóctitos, aumento da
permeabilidade vascular
- Moléculas Reguladoras: não actuam como receptores, mas controlam a activação desfavorável do complemento.
DAF (Decay Accelerating Factor, CD55):
- Catalisador da decomposição da C3-convertase e C5-convertase, através da
remoção de C2a e C2b;
- Não tem actividade de co-factor para o factor I;
- Limita a lesão da membrana se o complemento for activo sobre a superfície de uma célula do hospedeiro.
MCP (Membrane cofactor protein, CD46):
- actua como co-factor do factor IFacilita a degradação de C3b e C4b; - expressa em todas as células excepto nos eritrócitos;
- receptor do vírus do sarampo (a sua ligação ao vírus impede a activação do
complemento, causando infecção celular) C8bp ou HRF (Homologous restriction factor):
- impede a finalização bem-sucedida e a fusão do MAC com a membrana. CD59:
- impede a fusão do complexo C5b-9, impedindo a lise.
Todas elas se encontram ligadas à membrana por uma ligação glicosil
fosfoinonositídio glicosídica, de carácter não-covalente, que lhes permite maior mobilidade lateral no interior da membrana celular, o que aumenta a sua capacidade de
detecção de complexos do complemento causadores de lesão. PRINCIPAIS EFEITOS BIOLÓGICOS
Mediadores Inflamatórios
- Fragmentos de maiores dimensões prosseguem a cascata
- Fragmentos de menores dimensões (C3a, C5a, C4a) mediadores da inflamação - C3a, C5a, C4a têm actividade anafilatóxica: causam contracção do músculo liso e desgranulação dos mastócitos e basófilos, com consequente libertação de histamina e outras substâncias vasoactivas que induzem extravasamento capilar.
- O C5a é o anafilatóxico mais potente, uma vez que:
- é fortemente quimiotático para os neutrófilos e outros fagócitos; - aumenta a adesão dos neutrófilos e provoca a sua agregação;
- estimula acentuadamente o metabolismo oxidativo e produção de espécies de reactivas de oxigénio;
- desencadeia a libertação de enzimas lisossomais;
- pode desempenhar um papel importante no desenvolvimento do síndrome de
angústia respiratória do adulto (agregação dos neutrófilos, embolização dos
Imunorregulação (células T) através do C3a e C5a.
COMPLEMENTO NA RESPOSTA IMUNE ADQUIRIDA Acredita-se que:
- a ligação do complemento a antigénios facilita a ligação do antigénio a APC‟s; - o complemento é importante na selecção negativa de células T auto-reactivas.
Factor
Efeitos Biológicos
Regulação
C2b (prokinin) Edema C1-INH
C3a (anafilotoxina) Desgranulação dos mastócitos
Aumento da permeabilidade vascular Factor I
C3b (opsonina) Opsonização
Activação fagocitária Factores H e I
C3a e C4a (anafilotoxinas) = C3a mas < potência
Inibição da imunidade celular Factor I
C4b (opsonina) Opsonização
Fagocitose
C4bp Factor I
C5a
Activação dos neutrófilos Adesão dos neutrófilos Quimiotaxia e migração neutrofílica
Activação dos monócitos Contracção do músculo liso Aumento da permeabilidade vascular
Factor I DAF
C5b67 Quimiotaxia
COMPLEXO MAJOR DE HISTOCOMPATIBILIDADE
O MHC refere-se a uma região do genoma que codifica para um conjunto deproteínas cujo papel principal é a regulação da resposta imune mediada por linfócitos T.
FUNÇAO PRINCIPAL DO MHC: apresentação do antigénio (Ag) aos linfócitos T.
ORIGEM DOS ANTIGÉNIOS
A imunidade adquirida é principalmente dirigida contra antigénios peptídicos de proteínas estranhas, do que propriamente a glicídicos ou lipídicos.
Para actuarem como antigénios dos linfócitos T, as proteínas devem ser inicialmente
processadas em péptidos capazes de se ligarem e serem reconhecidas pelo MHC.
Existem 2 vias de processamento de antigénios, via endocítica e via
citosólica, cada uma dirigida a antigénios com origens diferentes.
Via Endocítica
Via Citosólica
Origem dos antigénios
Endocitose (mediada) de proteínas extracelulares (do hospedeiro e estranhas) Proteínas de membrana (do hospedeiro e estranhas)
Proteínas citosólicas do hospedeiro ou de patogénios intracelulares Péptidos de sinalização
(do hospedeiro e estranhos)
Processamento Enzimas Lisossomais Proteassomas (complexo enzimático)
Células efectoras
Células APC
Células somáticas
nucleadasSítio de ligação Antigénio-MHC
Vesículas endocíticas,
pré-lisossomas Retículo endoplasmático rugoso
Tipo de MHC
Classe II
Classe I
Apresentação a
Linfócitos T CD4
ATENÇÃO!
Embora as vias endocíticas e citosólica estejam separadas, alguns patogénios podem ser processados por ambas. Um exemplo comum é o da macropinocitose, em que os conteúdos das vesículas endocíticas são libertados no citosol. Este fenómeno transfere então antigénios da via endocítica para a via citosólica.
Da mesma maneira, acontece com os vírus enveloplados em que as proteínas virais expressas se ligam à membrana das vesículas endocíticas e são processadas pela via endocítica.
Outro facto interessante: péptidos de sinalização que dirigem as proteínas da membrana para o RER “sobrevivem” na luz do RER e ligam-se ao MHC-I, enquanto o restante do mesmo polipéptido passa para via endocítica, sendo apresentado pelo MHC-II.
ESTRUTURA DO MHC
As proteínas da classe I e da classe II são codificadas por genes diferentes. Cada uma é expressa na superfície da célula como heterodímero composto por 2
cadeias polipeptídicas ligadas de forma não-covalente.
MHC classe I
Consiste num polipéptido transmembranar polimórfico
(cadeiaα), associado de forma
não-covalente a um
polipéptido não polimórfico (β2-microglobulina) que não está ancorada directamente na membrana, só através da sua associação com a cadeia α.
Os três domínios extracelulares da cadeia α são designados α1, α2, α3.
O sítio de ligação dos péptidos antigénicos é formado por uma fenda entre os domínios α1 e α2. A molécula CD8 entra em contacto com o domínio α3.
MHC classe II
Consiste numa cadeia α associada de forma não-covalente a uma cadeia β, ambas polimórficas. Os péptidos antigénicos ligam-se a uma fenda formada pelos domínios α1 e β1.
A molécula CD4 entra em contacto com o domínio β2.
A especificidade de ligação péptido-MHC classe I e de classe II é determinada pelo(a):
- estrutura do sulco:
- MHC-I só pode ligar péptidos com 8-10 aminoácidos;
- MHC-II liga péptidos mais longos, com 9-20 a.a., pelo facto das extremidades da fenda se encontrarem mais afastadas;
- resíduos de aminoácidos que formam o assoalho da folha β e paredes helicoidais do sulco de ligação.
Existem algumas restrições de ligação, embora uma molécula de MHC é capaz de ligar péptidos com uma ampla variedade de sequências.
Importante é reconhecer que a ligação de um péptido ao MHC é muito menos
específica do que a ligação do antigénio a um TCR (T-cell receptor) ou a uma imunoglobulina.
Uma única célula pode expressar até 106 MHC de classe I, logo cada célula tem o potencial de apresentar simultaneamente numerosos péptidos.
INTERACÇÕES MHC-SELF
Existem moléculas MHC vazias na superfície celular? Não, as MHC vazias
são instáveis e degradadas intracelularmente antes de serem expressas na membrana.
Os péptidos expressos na superfície celular com as moléculas MHC são sempre non-self? Não, nos MHC-I, a maior parte são péptidos self de proteínas intracelulares (os proteassomas estão regularmente a degradar proteínas do hospedeiro). Nos MHC-II são restos de proteínas extracelulares que foram endocitadas (uma vez que as células fagocitárias realizam pinocitoses inespecíficas de proteínas solúveis livres no liquido extracelular).
GENES HLA
Existem 3 genes que codificam, cada um deles, cadeias α do MHC-I: HLA-A;
HLA-B e HLA-C. Já a β2-microglobulina é codificada por um único gene
não-polimórfico, localizado no cromossoma 15. Da mesma forma, existem 6 genes que codificam para as cadeias α e β do MHC-II: HLA-DR; HLA-DQ; HLA-DP.
POLIMORFISMO
Existem múltiplos alelos distintos para os diferentes genes referidos acima. Este
polimorfismo determina os resíduos de aminoácidos localizados no sulco e ao redor de
ligação peptídica. Consequentemente, cada forma alélica tem propriedades particulares de ligação de péptidos.
Um indivíduo típico tende a herdar dois alelos diferentes de muitos dos genes que codificam para o MHC. Isso é vantajoso para o indivíduo, uma vez que aumenta a variedade de péptidos antigénicos apresentados às células T.
Assim, o polimorfismo do MHC beneficia a humanidade como um todo, pois aumenta a probabilidade de que pelo menos alguns indivíduos sejam capazes de apresentar antigénios de qualquer agente patogénico novo com que se possam defrontar, ajudando a garantir a sobrevivência da população como um todo.
COMPLEXO GÉNICO HLA
Os loci do MHC localizam-se no braço curto do cromossoma 6.
Os genes do MHC são expressos de forma co-dominante, por exemplo, os 6 alelos do MHC-I (3 em cada cópia do cromossoma 6) são expressos juntos na superfície de cada célula somática. Entretanto, o HLA-C é expresso a um nível mais baixo que o HLA-A e HLA-B. Para o MHC-II, o HLA-DR tende a ser expresso em níveis mais
altos do que o HLA-DP ou HLA-DQ.
No complexo HLA estão também codificadas várias outras proteínas que contribuem para o processamento ou apresentação do antigénio, tal como o TAP-1 e
TAP-2 (proteínas que formam o canal de passagem dos péptidos do citosol para o RER).
O locus HLA também inclui genes para certas proteínas não-clássicas, que apresentam estrutura semelhante às proteínas da classe I e classe II, só que têm funções diferentes:
- Na região da classe I – HLA-G (controla as respostas imunológicas na interface feto-mãe); HLA-E (liga-se a péptidos derivados das sequências de sinais das moléculas clássicas, permitindo o reconhecimento pelas células NK);
- Na região da classe II – HLA-DM (promove a ligação de péptidos processados pela via endocítica no MHC-II); HLA-DO (regula a função da HLA-DM).
CONTROLO DA APRESENTAÇÃO E PROCESSAMENTO DE ANTIGÉNIOS
Embora o processamento e apresentação do antigénio sejam característicos de uma resposta imune, a sua eficácia pode aumentar em momentos de necessidade. Assim, por exemplo, os níveis de expressão das moléculas da classe I, dos transportadores TAP, transporters of antigenic peptides (TAP-1 e TAP-2 formam um canal heterodimérico que bombeia uma ampla variedade de resíduos péptidos de 8-12 resíduos do citosol para o RER) e das subunidades LMP, low-molecular-weigh proteins (subunidades proteicas que parecem modificar os padrões de clivagem dos proteassomas) aumentam em resposta do IFNγ, citocina produzida por macrófagos, linfócitos T auxiliares e outros tipos celulares durante a resposta imune.
O IFNγ também pode induzir a expressão de MHC classe II em células que, normalmente, não o expressam, permitindo temporariamente que essas células apresentem antigénios às células T auxiliares.
No entanto, existem agentes patogénicos que descontrolam activamente estes processos: verificou-se que o vírus do herpes produz proteínas que se ligam aos transportadores TAP e os inactivam. Deste modo, bloqueia a via endocítica numa célula infectada, escapando à detecção pelas células T auxiliares.
RECONHECIMENTO TCR-MHC
O TCR tem afinidade para o péptido e sequências no MHC-groove (sulco do MHC).
A molécula CD4 liga-se ao domínio β2 do MHC classe II, o que favorece a
activação das células Th, as quais podem iniciar uma resposta humoral pelas células B contra o antigénio extracelular. Enquanto a CD8 liga-se ao domínio α3 do MHC
classe I, que vão favorecer a activação das células Tc, capazes de destruírem as células infectadas.
CÉLULAS APC
São células que expressam constitutivamente moléculas MHC classe II e, que portanto, são capazes de apresentar antigénios às céulas T-auxiliares. Existem 3 classes principais de células que funcionam como APC:
Células dendríticas; Macrófagos;
Células B;
APC’s não profissionais: endotélio, hepatócitos, enterócitos e fibroblastos.
Células Dendríticas
São células de origem mielóide e linfóide, encontradas em todos os epitélios de superfície e na maioria dos tecidos sólidos, mas também aparecem como raras células migratórias no sangue e linfa. Dependendo da sua localização recebem vários nomes, tal como: Células de Langerhans (na pele); células dendríticas do sangue (< 0,1 das células sanguíneas nucleadas) e células interdigitantes (espalhadas por todas as zonas de linfócitos T dos órgãos linfóides).
Todas elas possuem numerosas projecções citoplasmáticas – dendritos longos e estreitos, e velcros (estruturas em forma de lâmina) – que se podem estender ou sofrer retracção. Estas projecções são usadas na captura das células envolventes.
São móveis e podem migrar tão rapidamente quanto os neutrófilos para locais de infecção viral ou bacteriana, em resposta a determinadas quimiocinas ou defensinas. Em condições normais, as células teciduais são consideradas imaturas, por expressarem uma quantidade diminuta de proteínas MHC-II na sua membrana celular e, por isso mesmo, serem menos capazes de activar células Th. Entretanto, possui receptores para LPS bacteriano, MBL, porção Fc da IgG e IgE. Daí serem capazes de capturar, através de fagocitose ou endocitose mediada por receptores, uma ampla variedade de potenciais patogénio e complexos imunes. No entanto, uma vez
endocitado/fagocitado o antigénio, a célula necessita de ser activada para desempenhar a sua função. Existem duas maneiras distintas de activação:
1.contacto directo dos receptores Like-Toll com o LPS ou outras macromoléculas bacterianas;
2. expressão de CD40L ou secreção de determinadas defensinas ou citocinas, como TNFα, IL-1, GM-CSF ou TGFβ por células vizinhas, em resposta a uma agressão/lesão tecidual. Ao ligarem-se aos receptores da APC transmitem-lhe sinais a partir da via NFkB.
Esses sinais desencadeiam a maturação da célula dendrítica. Durante a maturação, os péptidos (resultantes do processamento do Ag) ligam-se ao MHC-II pré-formado no citoplasma e são transportados até à superfície celular (através da via endocítica). Relembrando, que estes péptidos também podem ser deslocados para a via citosólica e serem apresentados ao MHC-I, devido à macropinocitose. A seguir, a célula dendrítica, carregada de antigénios, migra até aos nódulos linfáticos onde contactam com células T. Aí, a célula dendrítica madura, secreta as quimiocinas ELC e MDC que atraem células T virgens e células T activadas antigénico-especificas, respectivamente. Também, secreta IL-12, que potencializa a activação e diferenciação das células T. Ainda expressa moléculas co-estimuladoras das células T; B 7.1 e B 7.2, juntamente com moléculas de adesão celular, como ICAM-1 e LFA-3. Consequentemente, as células T migram na sua direcção e são envolvidas nas dobras do seu citoplasma, de modo a entrarem em contacto com os complexos antigénio-MHC e co-estimuladores, e activam-se.
As células dendríticas secretam outros factores que regulam respostas de outras células:
- IL-12 potencializa a acção das células NK;
- ELC atrai células B antigénico-específicas aos gânglios linfáticos, onde se encontram os linfócitos T;
- IFNα (interferão α) citocina que activa os mecanismos antivirais inatos de
outras células.
Devido à sua grande eficiência na captação, transporte e apresentação de antigénio, bem como na atracção de linfócitos T específicas, as células dendríticas são as APC mais potentes. Uma única célula dendrítica tem a capacidade de activar até 3.000 células T.
Portanto, as células dendríticas desempenham um papel-chave na integração da imunidade inata e adquirida. Desempenha um papel crucial nas respostas imunes
