Sistema imune do intestino delgado: o que há de novo? Natália Oliveira e Silva R4-2013

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Sistema imune do

intestino delgado:

o que há de novo?

Natália Oliveira e Silva R4 - 2013

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Sistema imune do

intestino delgado

 _{O tubo digestivo é constantemente exposto aos}

fatores do meio ambiente, como por exemplo, microrganismos e antígenos da dieta;

 Dessa forma, ocorre uma interação entre os

microrganismos do interior do tubo digestivo e do ambiente externo, o que exerce uma importante influência na saúde do hospedeiro;

 _{Sistema imune do intestino é capaz de reagir a}

microrganismos prejudiciais e mantém-se tolerante aos microrganismos do intestino e antígenos presentes na dieta.

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 O intestino humano abriga uma estimativa de

100 trilhões de organismos;

 A grande maioria é composta por bactérias,

envolvendo 500 -1.000 diferentes espécies;

 99% do total de microrganismos

correspondem a 30-40 espécies de bactérias, sendo a maioria delas anaeróbia.

Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Nishio J. Immunoregulation by the gut microbiota. Cell. Mol. Life Sci. (2012) 69:3635–3650

Sistema imune do

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 _{A denominação microbiota intestinal refere-se}

justamente a essa comunidade microbiana presente no intestino;

 _{Inclui grupos bacterianos como}: Bifidobacteria,

Enterobacteria, Clostridia, Lactobacillus e Enterococo – frequentemente presentes, mas não obrigatoriamente, no intestino de adulto saudáveis;

 Essa microbiota pode variar de acordo com muitos

fatores, como local colonizado e idade do hospedeiro.

Mai V et al. Colonic bacterial flora: changing undertandings in the molecular age. J Nutr 2004; 134 (2): 459-64.

Sistema imune do

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 No primeiro ano de vida, a microbiota é

menos estável que no adulto;

 A colonização bacteriana do intestino do

neonato depende do tipo de parto, da dieta (leite materno ou fórmula infantil), da flora bacteriana materna, além das condições de higiene;

 Uso de antibióticos também determina

alterações importantes, tanto da quantidade quanto do tipo de colonização.

Sistema imune do

intestino delgado

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 Em realção a microbiota do intestino delgado,

o duodeno e jejuno devem conter um total inferior a 104-106 UFC;

 Possuem comunidade microbiana transitória,

caracterizada por bactérias derivadas dos alimentos ingeridos, diferente da microbiota do colon, que é persistente.

Sistema imune do

intestino delgado

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 Essa população de bactérias representa uma

série de contribuições chave na saúde do hospedeiro:

 Melhora digestão;

 Ajuda no desenvolvimento do sistema imune;

 Limita a colonização patogênica através de

competição por espaço e nutrição.

Sistema imune do

intestino delgado

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 A participação da microflora no sistema imune inclui:

- Ativação: qualquer pertubação no estabelecimento da microflora refletirá no equilibrio da microbiota e consequente ativação do sistema imune;

- Modulacão: Ex. Bifidobacteria – estimula resposta imune protetora;

- Regulação: supressão da resposta imune por meio de tolerância oral, com redução das respostas humoral e celular.

Sistema imune do

intestino delgado

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 _{A interação entre a microbiota intestinal e o}

hospedeiro envolve uma relação que pode ser:

 _Simbiótica: _Ambos _os _organismos _se

beneficiam mutuamente;

 _{Patológica: Um organismo se beneficia à custa}

do prejuízo do outro;

 Comensal: Um dos organismos é beneficiado,

sem prejudicar o outro.

Sistema imune do

intestino delgado

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 Essa relação de simbiose é dependente de limitação da penetração de bactérias nos tecidos;

 _Desafio:

 _{Linha tênue entre mutualismo e patogenicidade;}  A composição da flora intestinal é dinâmica e

pode variar com localização geográfica, estado nutricional e status imunológico;

Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

Sistema imune do

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GALT

 _{Existe uma interação dinâmica entre a}

microflora intestinal, o epitélio intestinal e o sistema imune do mucosa intestinal, resultando num equilíbrio para o hospedeiro;

 O sistema imune da mucosa constitui uma

barreira imunológica intestinal;

 Formada pelas imunoglobulinas e pelo tecido

linfoide associado ao intestino - GALT (gut-associated lymphoid tissue).

Steinhoff U. Who controls the crowd? New findings and old questions about the intestinal microflora. Immunol Lett 2005; 99 (1):12-6.

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GALT

 GALT inclui:

 Tecido linfoide difuso: apêndice cecal e

folículos linfoides solitários;

 Tecido linfoide organizado: placas de Peyer e

células M.

Steinhoff U. Who controls the crowd? New findings and old questions about the intestinal microflora. Immunol Lett 2005; 99 (1):12-6.

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 O sistema imune intestinal pode ser dividido

em sistema imune inato e adaptativo;

 Exercem papel importante para o equilíbrio

entre a microbiota intestinal e o hospedeiro;

 São responsáveis pela defesa contra as

microrganismos patogênico: reações iniciais - imunidade inata - e pelas respostas tardias - imunidade adquirida;

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Imunidade inata

 Imunidade inata envolve:

 Barreiras químicas e físicas: epitélio, acidez

gástrica, camada de muco, microbiota intestinal;

 Células fagocitárias: granulócitos,

macrófagos, células NK;

 Sistema complemento e citocinas.

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Imunidade

adaptativa

 Imunidade adaptativa: envolve linfócitos –

proporcionam proteção durardoura após exposição ao antígeno;

 Pode ser:

 Humoral: mediada por linfócitos B e

anticorpos produzidos por eles;

 Celular: mediada por linfócitos T e citocinas.

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Imunidade inata – epitélio

intestinal

 Representa a interface entre o hospedeiro e a

microbiota comensal;

 Atua como barreira física, separando agentes

altamente imunogênicos do lúmen intestinal de outros imunoreativos da submucosa;

 Expressa múltiplos receptores para detectar

presença de bactéria patogências e

comensais;

 Produz moléculas antimicrobianas como alfa

e beta defensinas, lecitinas, dentre outras.

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Epitélio intestinal

 Fatores que contribuem para manter baixa

carga de bactérias:

 Peristaltismo: previne a estase de nutrientes

e bactérias

 Muco: mecanismo de barreira

 Secreção de substâncias antibacterianas pelo

epitélio

Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol. 2012 March;28(2):24–129 Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

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Enzimas digestivas

 Incluem enzimas gástricas, pancreáticas e da

borda em escova;

 Papel de destaque – proteólise eficaz diminui

a possibilidade de absorção de proteínas capazes de desencadear reações alérgicas.

Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol. 2012 March;28(2):24–129 Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

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Epitélio intestinal

 O epitélio intestinal é composto por 4

linhagens de células:

 Enterócitos: absorção

 Células caliciformes: produção de muco

 Células enteroendócrinas

 Células de Paneth: produção de peptídeos

antimicrobianos

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Enterócitos

 Tem importante papel no processamento final

de nutrientes e na sua absorção;

 Possuem junções celulares especializadas

(complexo juncional), que influencia na permeabilidade da barreira intestinal;

 Participação em mecanismos imunológicos:

sintetizam citocinas e quimiocinas, atuam na transdução de sinais inflamatórios, podem agir como células apresentadores de antígenos.

Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol. 2012 March;28(2):24–129 Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Ramiro E et al. The bowel: a key component of the immune system. Rev Esp Enferm Dig 2008; 100 (1):29-34

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Células M

 Célula epitelial membranosa;

 Especializadas na captura de antígenos para

os tecidos linfóides da mucosa intestinal.

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Células caliciformes

 Especializadas na secreção de muco que

recobre a superfície das vilosidades;

 Dificulta a penetração de agentes

patogênicos;

 Proteje as células epiteliais das enzimas

digestivas e lubrifica a superfície.

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Células de Paneth

 Células de Paneth estão presentes na base das

criptas do intestino delgado, em maior concentração no íleo terminal;

 Responsáveis pela maior produção de

proteínas antimicrobianas do intestino delgado: lisozimas, a-defensinas, fosfolipase A2 e lecitina;

 Já foi demonstrado que estas células tem um

mecanismo autônomo para detecção de batérias com potencial invasivo, além de fungos, protozoários e vírus.

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Macrófagos

 Responséveis pela rápida eliminação de

microrganismos que penetram na barreira mucosa;

 Atuam na fagocitose e destruição destes

patógenos que penetram na lâmina própria.

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Resposta humoral

 A resposta humoral do intestino é

caracterizada pela produção de IgA no epitélio e sua secreção no lúmen intestinal;

 É a imunoglobulina mais abundante da

mucosa (80-90%);

 Sintetizada na lâmina própria em resposta à

ativação dos linfócitos T das placas de Peyer;

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Resposta humoral

 Estruturalmente, existem 2 isoformas de IgA, a

monomérica e a polimérica;

 _{A IgA polimérica secretada é resistente à}

proteólise intraluminal e tem importante papel no desenvolvimento da tolerância;

 No lúmen intestinal, a IgA pode formar

imunocomplexos com os antígenos alimentares ou com patógenos, neutralizando-os e evitando sua penetração;

 _{Além disso, inibe a proliferação viral dentro do}

enterócito e neutraliza enterotoxinas;

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Resposta humoral

 A IgA pode também atuar a nível

intraepitelial e subepitelial, captando os antígenos que atravessam a barreira intestinal.

 A criança apresentará o mesmo número de

células produtoras de IgA do adulto quando atingitr 1-2 anos – período que a microbiota se torna semelhante ao adulto.

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Imunidade celular

 A imunidade celular é mediada pelos linfócitos T

e seus subprodutos;

 Os linfócitos T CD4+ são classificados em 2

subtipos e são relacionados da sequinte forma com a inflamação da mucosa intestinal:

 Tipo Th1, caracteriza-se por inflamação

transmural e granulomatosa – Doença de Crohn;

 Tipo Th2 é caracterizada por inflamações

superficiais com exsudato celular inflamatório agudo e edema na mucosa – colite ulcerativa.

Brand S. Crohn's disease: Th1, Th17 or both? The change of a paradigm: new immunological and genetic insights implicate Th17 cells in the pathogenesis of Crohn's disease. Gut 2009

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Imunidade celular

 Para não responder aos antígenos da dieta e à

microbiota, o sistema imune do intestino exerce uma ação de supressão, que envolve tanto a tolerância oral, quanto equilíbrio entre resposta Th1/Th2 – importantes para evitar resposta imune inapropriada;

 Um dos mecanismos para promover equilíbrio entre

tolerância e imunidade envolve a presença das células T reguladoras (Treg), que podem suprimir ativamente respostas antígeno-específicas;

 Treg são importantes no controle da resposta imune a

antígenos do próprio indivíduo, evitando a autoimunidade e para manter a tolerância;

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Imunidade celular

 Tolerância oral: capacidade de se reconhecer

e ignorar determinado antígeno por meio de sua exposição prévia por via oral;

 Assim, as células Treg são importantes no

controle da resposta imune a antígenos do próprio indivíduo no sentido de evitar a autoimunidade e manter a tolerância.

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Linfócitos

intraepiteliais

 A resposta celular envolve os linfócitos

intraepiteliais (LIE) que atuam na

manutenção da integridade do epitélio intestinal;

 Localizam-se nos espaços intraepiteliais do

intestino, onde são expostos a uma variedade de antígenos microbianos e alimentares;

 Um subtipo de LIE, os linfócitos gama-delta,

parece desempenhar importante papel na tolerância oral.

Ismail AS et al. Gamma-delta intraepithelial lymphocytes are essential mediators of host-microbial homeostasis at the intestinal mucosal surface. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2011; 108:8743–8748

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 LIE gama-delta também contribuem com a

imunidade adaptativa, restaurando a homeostase da mucosa após dano ao epitélio:

 Reparo do epilélio através da secreção de

fatores de crescimento epitelial;

 Expressam fatores próinflamatórios e

antimicrobianos em resposta a sinais da microbiota;

 Consequentemente, atuam na limitação na

penetração bacteriana na mucosa lesionada.

Linfócitos

intraepiteliais

Ismail A. Reciprocal Interactions between Commensal Bacteria and gama-delta Intraepithelial Lymphocytes during Mucosal Injury. The Journ of Immunology, 2009, 182: 3047–3054

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 O intestino constitui a maior interface entre o ser

humano e o meio ambiente, e uma barreira intestinal intacta é, portanto, essencial na manutenção da saúde e prevenção de doenças;

 _{A barreira intestinal possui vários componentes}

imunológicos e não imunológicos, sendo barreira epitelial é um dos componentes não-imunológicas mais importantes;

 _{Hiperpermeabilidade desta barreira pode contribuir}

para a patogénese de várias doenças gastrointestinais incluindo a doença inflamatória do intestino, doença celíaca e alergia alimentar.

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Alergia alimentar

 Algumas situações podem alterar os mecanismos

protetores da barreira intestinal e colocar em risco a tolerância oral e aumentar a susceptibilidade para o desenvolvimento de alergias alimentares:

 _{Aumento da permeabilidade da barreira intestinal e}

baixa atividade enzimática, observada em recém-nascidos, lactentes e desnutridos;

 Diminuição da secreção ácida, por uso de

medicamentos, por alterar microbiota e reduzir proteólise;

 _{Inflamações intestinais – lesões vilositárias com}

aumento da permeabilidade intestinal.

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Teoria da higiene

 Exposição a microrganismos no início da vida

é importante para o desenvolvimento de um sistema imune equilibrado;

 A interação dinâmica entre a microbiota

intestinal e os fatores externos do ambiente exerce influência no hospedeiro, no sentido

deste apresentar um sistema imune

balanceado, em especial o sistema imune da mucosa intestinal.

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Doença inflamatória intestinal

 No passado, muitos modelos experimentais

responsabilizavam diversos agentes

infecciosos como causa e como fatores de exacerbação das doenças inflamatórias intestinais (DII);

 Estudos observacionais e não investigados

laboratorialmente;

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 Atualmente, vem sendo investigado a perda da

tolerância imune aos comensais bacterianos entéricos;

 _{Hipótese fortemente justificada pela observação}

da peculiar flora entérica do paciente com DII, caracterizada por:

 Aumento do número de bactérias agressivas,

como Bacterioides, E. coli invasora e Enterococcus

 _Diminuição _da _bactérias _protetoras _como

Lactobacillus e bifidobactérias.

Doença inflamatória intestinal

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 _{Evidencias crescentes indicam que uma desregulação do sistema}

imune, geneticamente determinada, contra flora bacteriana residente possa estar envolvido na patogênse destas doenças;

 _{Em biópsia de pacientes com DII, foi observado que celulas T}

CD4+ representam a vasta maioria de celulas mononucleares infiltrando o intestino;

 _{Evidencias indicam que estas células CD4+ tem papel}

fundamental na patogênese do dano tissular na DII, especialmente na DC;

 O mecanismo que acarreta essa ativação descotrolada de celulas

T ainda não está completamene elucidado;

 _{Acredita-se que moléculas contra-reguladores (TGF beta1, IL-10),}

envolvidos em manter a tolerância contra flora residente, tem atividade defeituosa.

Monteleone I et al. Immunoregulation in the gut: success and failures in human disease. Gut 2002.

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 _{Outro fator importante, a susceptibildade genética do}

hospedeiro, ganhou destaque após a descoberta da associação da doença de Crohn com mutações do gene NOD2;

 _{Pacientes com defeitos no NOD2 tem redução na expressão}

de alfa-defensinas antimicrobianas nas células de Paneth, com consequente alteração no reconhecimento bacteriano e controle da inflamação;

 _{Estas observações sugerem que o produto do gene NOD2}

confere susceptibilidade à doença de Crohn, documentando assim um modelo molecular para o mecanismo patogénico da doença de Crohn, que pode agora ser adicionalmente investigado.

Hugot JP.Association of NOD2 leucine-rich repeat variants with susceptibility to Crohn's disease Nature. 2001

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Doença de Crohn

 _{Tradicionalmente, a doença de Crohn tem sido associada a um perfil}

de citocinas Th1, enquanto que as citocinas Th2 são moduladores da colite ulcerativa;

 _{Este conceito tem sido desafiada pela descrição de células T}

reguladoras (Treg) e por células Th17 pró-inflamatórias, uma nova população de células T caracterizada pela produção de citocinas pró-inflamatórias e quimiocinas;

 _{Vários estudos demonstraram um papel importante das células Th17}

na inflamação intestinal, particularmente na doença de Crohn;

 _{Estudos de associação do genoma indicam que existem genes}

envolvidos na diferenciação Th17 que estão associados com a susceptibilidade à doença de Crohn e em parte também a colite ulcerativa;

 _{Tomadas em conjunto, as células Th1 e Th17 são mediadores}

importantes da inflamação em doenças de Crohn.

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 Há pouco consenso sobre o possível papel de

proteção da barreira intestinal para a prevenção ou tratamento das doenças gastrointestinais;

 No entanto, várias medidas de protecção têm

sido utilizados para melhorar a função de

barreira intestinal, como uso de

antioxidantes, fator de crescimento, nutrição enteral e uso de probióticos.

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Probióticos

 São microrganismos vivos que, quando

administrados em quantidade adequada, conferem um efeito benéfico para a saúde do hospedeiro;

 _{O uso dos probióticos tem sido decrito como}

intervenção preventiva e terpêutica para doenças

gastrointestinais, como diarréia aguda ou

associada ao uso de antibióticos, cólon irritável, doença inflamatória intestinal, constipação;

 Tem ação semelhante à microbiota normal,

atuando na barreira física e funcional do trato gastrointestinal.

Pena FJ. Probiotics and mucosal barrier in children. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2008 Quigley EMM. Prebiotics and probiotics modifying and mining the microbiota. Pharmacol Res 2010.

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Probióicos

 _{Os mecanismos envolvidos no efeito protetor dos}

probiótiocos incluem:

 _{Aumento na produção de anticorpos, principalmente da}

IgA

 _{Aumento da atividade fagocítica e modulação da}

produção de citocinas;

 _{Associam-se ao aumento na quantidade de IFN-gama,}

expansão de linfócitos B e células NK;

 _{Competição por sítios de adesão ou por fonte nutritiva;}

 _{Aderem-se ao muco sem degrada-lo e inibem a adesão de}

bactérias patogênicas.

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Probióticos

 Os probióticos diferem entre si;

 As condições clínicas nas quais sua eficácia

tem sido relatadas são várias, sugerindo que não exista apenas um único mecanismo de ação para todos os tipos de probióticos.