www.medresumos.com.br
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS
2016
IMUNOLOGIA
● IMUNOLOGIA
2016
Arlindo Ugulino Netto.
INTRODUÇÃO AO SISTEMA IMUNOLÓGICO O sistema imunológico (do latim: imuunis = insento de pagamento de impostos; logos = estudo, conhecimento), também conhecido como sistema imunitário, compreende todos os mecanismos pelos quais um organismo multicelular se defende de invasores internos, como bactérias, vírus ou parasitas. Portanto, a imunologia é a ciência que estuda o sistema imunitário: suas células e órgãos, sua fisiologia e patologia e suas reações com os demais sistemas orgânicos. Existem dois tipos de mecanismos de defesa: os inatos ou não específicos ( imunidade inata), como a proteção da pele, a acidez gástrica, as células fagocitárias ou a secreção de lágrimas; e o sistema imunitário adaptativo (imunidade adquirida ), como a ação direcionada dos linfócitos e a sua produção de anticorpos específicos. Imunidade Inata: primeira linha de defesa do nosso organismo, com a qual, já nascemos. Como exemplo de um dos integrantes desse sistema têm-se os macrófagos e neutrófilos, células fagocitárias com receptores de baixa especificidade (MHC – Complexo Principal de Histocompatibilidade – é um complexo proteico da célula fagocitária responsável por apresentar o antígeno ao linfócito). Imunidade Adquirida: sistema imunitário que se potencializa a partir da exposição à antígenos, sendo ela mais específica. Como exemplo de integrantes, têm-se os linfócitos com receptores CD (Classes de Diferenciações) muito mais específicos e seletivos. Esses receptores também determinam o grau de maturidade da célula.
OBS1: Antígeno é toda partícula ou molécula capaz de iniciar uma resposta imune, a qual começa pelo reconhecimento pelos linfócitos e cumula com a produção de um anticorpo específico. Anticorpo (imunoglobulinas) são glicoproteínas sintetizadas e excretadas por células plasmáticas derivadas dos linfócitos B, os plasmócitos, presentes no plasma, tecidos e secreções que atacam proteínas estranhas ao corpo (antígenos), realizando assim a defesa do organismo (imunidade humoral). Depois que o sistema imunológico entra em contato com um antígeno (proveniente de bactérias, fungos, etc.), são produzidos anticorpos específicos contra ele. OBS²: Epítopo (determinante antigenico) são sequências de aminoácidos presentes na estrutura proteica do antígeno que é reconhecida por receptores específicos nos anticorpos. HISTÓRICO Século XV: Chineses e turcos tentam induzir imunidade através da variolação. 1546: Girolamo Fracastoro, Univ. Pádua, diz "O contágio é uma infecção que passa de um para outro...a infecção se origina de partículas muito pequenas - imperceptíveis" 1798: Sir Edward Jenner, vacinação, o pai da imunologia , observou que os fazendeiros que contraíram varíola bovina ficavam protegidas da varíola humana. Inoculou então um menino de 8 anos com a varíola bovina e obteve resultados satisfatórios. A técnica foi denominada de “vacinação” (de vaca). 1879-1881: Louis Pasteur , vacinas atenuadas. Estava estudando a bactéria que causa a cólera, cultivando-a e injetando em galinhas. Ao voltar de férias, ele usou uma cultura velha para injetar e, surpreendentemente, as galinhas adoeceram mas melhoraram. Pasteur concluiu: cultura velha, e fez uma cultura fresca. Desta vez, como ele tinha poucas galinhas, resolveu usar algumas do experimento anterior. Resultado: as galinhas do experimento anterior sobreviveram e as não inoculadas previamente morreram. Pasteur reconheceu que o envelhecimento da cultura tinha enfraquecido a bactéria, a ponto de torná-la não letal, e aplicou este conhecimento para proteger outras doenças. Ele chamou a linhagem atenuada de VACINA, de vaca. Pasteur então produz vacinas para cólera, anthrax , e raiva. Elie Metchnikoff, teoria dos fagócitos. Observou a fagocitose de esporos de fungos por leucócitos e antecipou a ideia de que a imunidade era devido às células brancas do sangue. Partiu daí a definição de imunidade celular . 1890: Emil von Behring e Kitasato, antitoxina da difteria. Demonstram que o soro de animais imunes à difteria pode transferir a proteção. Esse componente, antitoxina, era capaz de neutralizar, precipitar toxinas, aglutinar e lisar bactérias. Partiu daí a definição de imunidade humoral . 1974: Peter Doherty e Rolf Zinkernagel, descoberta da especificidade das respostas imunes mediadas por células T (restrição das células T). 1989: Tim Mosmann e Robert Kopfman, descoberta dos subtipos de células Th1/Th2, através do perfil de citocinas que produzem. 1
www.medresumos.com.br
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS
2016
● IMUNOLOGIA
SISTEMA IMUNE E HOMEOSTASIA
Os sistemas imune, nervoso e endócrino são considerados os três principais sistemas de contato entre o indivíduo e seu meio ambiente. Sistema Nervoso origem embrionária: ectoderma; células: neurônios; substâncias: neurotransmissores. Sistema Endócrino origem embrionária: endoderma; substâncias: hormônios. Sistema Imunológico origem embrionária: mesoderma; células: leucócitos; substâncias: citocinas. As células do sistema imune, diferentemente das células desses outros dois sistemas, exercem suas funções circulando pelas mucosas e tecidos internos e identificando a entrada de moléculas próprias. Essas células utilizam como principais vias de entrada as mucosas e tecidos dos vasos sanguíneos e linfáticos, que seriam como estradas de acesso aos tecidos. As respostas imunes adquiridas podem ser divididas em três fases: o reconhecimento do antígeno, a ativação dos linfócitos e a fase efetora. Todas as respostas imunes são iniciadas pelo reconhecimento do antígeno específico. Isso induz a ativação do linfócito que reconhece o antígeno e culmina na instalação de mecanismo efetores que medeiam a função fisiológica da resposta, ou seja, a eliminação do antígeno. Depois de eliminado o antígeno, a reação imune é atenuada e a homeostase é restaurada. Reconhecimento dos Antígenos: todo indivíduo possui numerosos linfócitos derivados a partir de clones. Cada clone origina-se de um precursor único e é capaz de reconhecer e responder a um determinante antigênico distinto e, quando o antígeno entra, seleciona um clone específico pré-existente, ativando-o. Em um primeiro momento, a linha primordial de defesa imune – imunidade inata – entra em cena por meio de células apresentadoras de antígenos (macrófagos), que fagocitam e “digerem” o antígeno patogênico, degradando -o em nível de peptídeo (epítopo). Esse mesmo macrófago apresenta o epítopo aos linfócitos por meio do seu MHC. Ativação dos Linfócitos: a ativação dos linfócitos requer dois sinais distintos: o primeiro é o antígeno e o segundo, os produtos microbianos ou os componentes das respostas imunes inatas aos micro-organismos. A exigência do antígeno (sinal 1) assegura que a resposta imune a seguir seja específica. A exigência de um estímulo adicional, desencadeado pelos micro-organismos ou por reações imunes inatas (sinal 2), assegura que as respostas imunes sejam induzidas quando necessárias (isto é, contra micro-organismos e outras substâncias nocivas), e não contra substâncias inócuas, incluindo os antígenos próprios. As respostas dos linfócitos aos antígenos e aos segundos sinais constituem da síntese de novas proteínas, proliferação celular e diferenciação em células efetoras e de memória. Síntese de Novas proteínas: os linfócitos começam a transcrever os genes que anteriormente estavam silenciosos e a sintetizar uma variedade de novas proteínas (citocinas secretadas que estimulam o
o
2
www.medresumos.com.br
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS
2016
● IMUNOLOGIA
crescimento e a diferenciação dos próprios linfócitos e de outras células efetoras; receptores de citocinas; e outras proteínas envolvidas na transcrição dos genes e na divisão das células). Proliferação celular: em resposta ao antígeno e aos fatores de crescimento formados formados pelos linfócitos o estimulados pelos antígenos e por outras células, os linfócitos antígeno-específico sofrem divisão mitótica. Isso resulta em proliferação e aumento de tamanho do clone antígeno-específico, a chamada expansão clonal. Diferenciação em células efetoras: efetoras: parte da progênie de linfócitos estimulados por antígenos diferenciam-se o em células efetoras, cuja função é a de eliminar o antígeno. As células T auxiliares diferenciadas secretam citocinas que ativam outras células. Homeostase – declínio das respostas imunes: ao final de uma resposta imune, o sistema imune retorna ao o seu estado basal, em grande parte porque a maioria da progênie de linfócitos estimulados por antígenos morre por apoptose (morte celular limpa, fisiológica e regulada). Uma grande fração dos linfócitos estimulados por antígenos sofrem apoptose, provavelmente porque a sobrevivência desses linfócitos é dependente do antígeno, e dos fatores de crescimento induzidos pelo antígeno e, como a resposta imune elimina o antígeno que a iniciou, o linfócito fica privado do estimulo essencial para a sobrevivência. Diferenciação em células de memória: parte da progênie dos linfócitos B e T estimulados por antígenos não se o diferenciam em células efetoras. Em vez disso, tornam-se linfócitos de memória memória funcionalmente quiescentes, que são capazes de viver por longos períodos, aparentemente na ausência de antígenos.
Fase Efetora das Respostas Imunes – eliminação de antígenos: Durante a fase efetora das respostas imunes, os linfócitos que foram ativados especificamente por antígenos executam as funções efetoras que induzem a eliminação dos antígenos. Os anticorpos e os linfócitos T eliminam, respectivamente, os microorganismos extracelulares e os intracelulares. Essas funções dos anticorpos e das células T exigem, muitas vezes, a participação de outras células não-efetoras e de mecanismos de defesa que também operam na imunidade inata. Assim, os mesmos mecanismos inatos que proporcionam as linhas de defesa iniciais contra agentes infecciosos podem ser usados pela resposta adquirida subsequente para eliminar micro-organismo. De fato, como mencionado anteriormente, uma função geral importante das respostas imunes adquiridas é a de facilitar os mecanismos efetores da imunidade inata e de focalizar esses mecanismos efetores sobre os tecidos e células que contenham antígenos estranhos. A fase efetora, portanto, necessita da participação de vários mecanismos de defesa, incluindo o sistema do complemento e os fagócitos, que também atuam na imunidade inata. As respostas adquiridas facilitam os mecanismos de defesa da imunidade inata.
MECANISMOS INATOS (NÃO-ESPECÍFICOS) O sistema inato é composto por todos os mecanismos que defendem o organismo de forma não específica, contra um invasor, respondendo da mesma forma, qualquer que ele seja. Constituem as estratégias de defesa mais antigas, sendo algumas destas formas encontradas nos seres multicelulares mais primitivos, nas plantas e fungos. BARREIRAS FÍSICAS A pele é a principal barreira física. A sua superfície lipofílica é constituída de células mortas ricas em queratina, uma proteína fibrilar, que impede a entrada de micro-organismos. As secreções ligeiramente ácidas e lípidicas das glândulas sebácea e sudorípara criam um microambiente cutâneo hostil ao crescimento excessivo de bactérias. O ácido gástrico é uma poderosa defesa contra a invasão por bactérias do intestino. Poucas espécies são capazes de resistir ao baixo pH e enzimas destruidoras que existem no estômago. A saliva e as lágrimas contêm enzimas bactericidas, como a lisozima, que destroem a parede celular das bactérias. No intestino, as numerosas bactérias da flora normal competem com potenciais patogénios por comida e locais de fixação, diminuindo a probabilidade de estes últimos se multiplicarem em número suficiente para causar uma doença. É por isso que o consumo de demasiados antibióticos orais pode levar à depleção da flora benigna normal do intestino. Com cessação do tratamento, espécies perigosas podem multiplicar-se sem competição, causando, posteriomente, diversas doenças. O muco é outra defesa, revestindo as mucosas. Ele sequestra e inibe a mobilidade dos corpos invasores, sendo a sua composição hostil para muitos micro-organismos. Além disso, contém anticorpos do tipo IgA. FAGÓCITOS Os fagócitos são as células, como neutrófilos e macrófagos, que têm a capacidade de estender porções celulares (pseudópodes) de forma direcionada, englobando uma partícula ou micro-organismo estranho. Este microrganismo é contido num vacúolo, o fagossoma, que depois é fundido com lisossomas, vacúolos ricos em enzimas e ácidos, que digerem a particula ou organismo.
3
www.medresumos.com.br
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS
2016
● IMUNOLOGIA
Os fagócitos reagem a citocinas produzidas pelos linfócitos, mas também fagocitam, ainda que menos eficazmente, de forma autónoma sem qualquer estimulação. Naturalmente esta forma de defesa é importante contra infecções bactérianas, já que virus são demasiado pequenos e a maioria dos parasitas demasiado grandes para serem fagocitados. A fagocitose também é importante na limpeza dos detritos celulares após infecção ou outro processo que leve a morte celular nos tecidos. No entanto os fagócitos morrem após algumas fagocitoses, e se o número de invasores e de detritos for grande, poderão ambos, fagócitos e bactérias, ficarem presos num liquido pastoso e rico em proteínas estruturais, que se denomina pús. Além disso, estas células produzem radicais livres, formas altamente reativas de oxigênio, que danificam as bactérias e outros invasores, além dos tecidos a sua volta. Neutrófilos: são granulócitos, fagocíticos móveis, o mais abundante e é sempre o primeiro a chegar ao local da invasão e sua morte no local da infecção forma o pus. Eles ingerem, matam e digerem patógenos microbianos. São derivados dos mastócitos e basófilos. Macrófago: célula gigante, gigante, sendo forma madura do monócito, tem tem capacidade de fagocitar e destruir micro-organismos intracelulares. A sua diferenciação é estimulada por citocinas. É mais eficaz na destruição dos micro-organismos, tem vida longa ao contrário do neutrófilo. São móveis e altamene aderentes quando em atividade fagocítica. Macrófagos especializados incluem: células de Kupffer (fígado), células de Langerhans (pele) e micróglias (Sistema Nervoso Central). Basófilo e Mastócito: são granulócitos polimorfonucleados que produzem citocinas citocinas em defesa contra parasitas, também são responsáveis pela inflamação alégica mediadas por IgE. Eosinófilo: São granulócitos polimorfonucleados polimorfonucleados que participam na defesa contra contra parasitas também participando de reações de hipersensibilidade via mecanismo de citotoxidade. Envolvido em manifestações de alergia e asma, via espeficidade por antígeno IgE.
SISTEMA COMPLEMENTO O sistema complemento é um grupo de proteínas produzidas pelo fígado, presentes no sangue. Elas reconhecem e ligam-se a algumas moléculas presentes em bactérias (via alternativa), ou são ativados por anticorpos ligados a bactérias (via clássica). Então se inserem na membrana celular do invasor e criam um poro (chamdo de MAC, ou Complexo de Ataque a Membrana), pelo qual entra água excessiva, levando à lise (rebentamento osmótico da célula). Outras proteínas não específicas incluem a proteína C-reactiva, que também é produzida no fígado e se liga a algumas moléculas comuns nas bactérias mas inexistentes nos humanos, ativando o complemento e a fagocitose. RESPOSTA INFLAMATÓRIA A resposta inflamatória é fundamentalmente um a reação inespecífica, apesar de ser na prática controlada pelos mecanismos específicos (pelos linfócitos). Caracteriza-se por cinco sintomas e sinais, definidos na antiguidade grecoromana: calor, rubor, tumor (edema), dor e em último caso (crôcicos) perda da função. A inflamação é desencadeada por fatores libertados pelas células danificadas, mesmo se por danos mecânicos. Esses mediadores (bradicinina, histamina) sensibilizam os receptores da dor, e produzem vasodilatação local (rubor e tumor), mas também atraem os fagócitos, principalmente neutrófilos (quimiotaxia). Os neutrófilos que chegam primeiro fagocitam invasores presentes e produzem mais mediadores que chamam linfócitos e mais fagócitos. Entre as citocinas produzidas, as principais são InterLeucina 1 (IL-1) e TNF (Fator de necrose Tumoral). MECANISMOS ADAPTATIVOS OU ADQUIRIDOS (ESPECÍFICOS) Todo o sistema específico se concentra na capacidade das células imunitárias distinguirem proteínas produzidas pelas células do próprio corpo (antigénio "self" - ou seja do próprio organismo), e proteínas produzidas por invasores ou pelas células humanas sob o controle de vírus (antigénio "non-self" - ou seja, que não é reconhecido como sendo do próprio organismo). Esta distinção é feita através de receptores, os TCR (T-cell receptors) ou BCR (B cell receptors que são anticorpos presos à membrana). Estes receptores, TCR ou BCR, para serem eficazes têm de ser produzidos com milhões de conformações. De outro modo não se ligariam a muitos tipos de proteínas de invasores, e não os reconheceriam. Muitos dos TCR e BCR assim gerados vão reagir com péptidos próprios. Uma das funções do Timo e Medula óssea é manter os jovens linfócitos sequestrados até que seja possível determinar quais reagem com moléculas do próprio organismo. Essa função é feita por células especializadas desses orgãos que apresentam aos linfócitos jovens moléculas produzidas por elas (e, portanto, próprias). Todos os linfócitos que reagem a elas são destruídos, e apenas aqueles indiferentes a própria (mais possivelmente reativos a não-próprios) são largados na corrente sanguínea. Os linfócitos que não reagem a própria são milhões, cada um com milhões de configurações possíveis de receptores e haverá inclusive vários, cada um com receptor para zonas diferentes de cada proteína microbiana possível. A esmagadora esm agadora maioria m aioria dos linfócitos nunca nu nca encontra uma proteina para a qual o seu receptor seja específico. Aqueles poucos que a encontram, são estimulados e multiplicam-se. São geradas células efetoras com o receptor específico 4
www.medresumos.com.br
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS
2016
● IMUNOLOGIA
(produtoras de anticorpos ou citotóxicas, ou ainda coordenadoras) e células memória. As células de memória são quiescentes, têm vida longa e são capazes de reconhecer esse antígeno mesmo muito depois, multiplicando-se em maior numero e respondendo mais rapidamente a infecções futuras.
LINFÓCITOS B E PRODUÇÃO DE ANTICORPOS Os linfócitos B possuem um BCR (IgD e IgM), que é em tudo semelhante ao anticorpo, mas está preso na membrana. Os linfócitos B concentram-se nos gânglios linfáticos, onde filtram a linfa, à espera de uma molécula que seja não-self e reaja especificamente com o seu receptor aleatório. Para cada molécula possível há vários linfócitos específicos. Logo, assim que haja uma ligação específica antigênio-receptor e se o linfócito for estimulado simultaneamente por citocinas produzidas pelos linfócitos T CD4 + (reguladores ou Helper), eles multiplicam-se e diferenciam-se em plasmócitos e em células-memória. Estas, se a infecção se repetir muitos anos depois, podem iniciar a reposta mais rapidamente. Os plasmócitos produzem então grandes quantidades BCR solúvel e não preso à membrana, ou seja, anticorpos específicos para aquela molécula. Os anticorpos são assim proteínas receptoras livres no sangue, que são específicas e se ligam à molecula nãoself e possivelmente invasora. Os anticorpos podem assim ligar-se a antígenos na superfície de bactérias, vírus ou parasitas. Eles os eliminam de várias formas. Podem neutralizar o invasor diretamente (cobrindo a superficie de um vírus e impedindo-o de se ligar aos seus receptores nas células, por exemplo); atrair fagócitos (que reconhecem e são estimulados por eles); ativar o sistema complemento de forma a lisá-los; ou ainda estimular as células citotóxicas (assassinas) para destruírem as células identificadas pelo anticorpo. Há vários tipos de anticorpos: IgM é sempre o primeiro tipo a ser produzido; IgG é o principal grupo de anticorpos sanguíneos e há vários subtipos, aparece mais tarde que IgMs, e têm maior afinidade após hipermutação; os IgAs são anticorpos secretados para as mucosas, como intestino, genitais e bronquios; as IgE têm funções de luta contra parasitoses; os IgD estimula o sistema imunitário. LINFÓCITO T E CITOTOXICIDADE Os Linfócitos T CD8 + são os linfócitos citotóxicos ou também chamado de Killers. Eles têm cada um, um tipo de receptor específico nas suas membranas, gerado aleatóriamente numa fase de recombinação genética do seu desenvolvimento, denominado de TCR (T-cell receptor , semelhante aos anticorpos da célula B, mas de localização membranar). Esses receptores se ligam a outros que todas as células humanas possuem (complexo MHC I), e que apresentam peptídios (fragmentos de proteínas) que elas estejam a produzir à superficie da célula. No caso que os complexos MHC I (Complexo de Histocompatibilidade) - péptido seja reconhecidos por uma célula T CD8 +, esta última desencadeará a morte da célula que apresenta o péptido atravéz de enzimas citolíticas chamadas de perfurinas e granzimas que induzem a apoptose da célula alvo por desequilíbrio osmótico. Todos os linfócitos T CD8+ que têm receptores que reagem a substâncias do próprio corpo morrem durante o seu "estágio" no timo. Quando o linfócito T CD8 + reconhece um antígeno não-self com o seu receptor numa molécula MHC classe I de uma célula do organismo, ele liberta substâncias (perforina) que criam um poro na membrana, lisando (rompendo osmoticamente) a célula, ou então libertam mediadores (granzima) que induzem a célula a iniciar a apoptose (morte celular programada). Há milhões de linfócitos CD8 + em circulação no organismo, cada um com receptores aleatórios para todos os péptidos possiveis não-self. Normalmente o linfócito T CD8 + só destroi as células se for estimulado por citocinas dos linfócitos T CD4 + (reguladores). Se um linfócito T CD8 + com determinado receptor for estimulado dessa forma, ele divide-se em mais células citotóxicas e um pequeno grupo de células quiescentes e de longa esperança de vida, as células memória, manter-se-ão em circulação (entre o sangue e os gânglios linfáticos). Estas células de memória podem ser ativadas mais tarde de uma forma mais eficiente, mais rápida e independentemente da presença de citocinas produzidas pelos linfócitos CD4 +, após reconhecimento do péptido para o qual são específicas apresentado por uma molécula de MHC classe I. FAGÓCITOS Apesar de os fagócitos serem um mecanismo inato, já que respondem a qualquer corp o estranho, eles também tam bém são efetores de primeira linha das decisões dos linfócitos. Os fagócitos, especialmente os macrófagos, respondem a citocinas geradas pelos linfócitos (IL-1). Os monócitos são os precursores dos macrófagos e eles transformam-se em macrófagos se estimulados por citocinas dos T4. Além disso, são atraídos por outras citocinas e fatores libertados de células em locais de infecção activa. Se estimulados apropriadamente pelas citocinas libertadas de forma localizada e controlada pelos linfócitos T4, os macrófagos libertam suficientes quantidades de enzimas e radicais livres para destruir totalmente uma região localizada, matando ambos invasores e células humanas. Além disso, sob controle dos linfócitos, os macrófagos são responsáveis por algumas reações imunológicas específicas como o granuloma e o abcesso. O granuloma ocorre na invasão por micobactérias e fungos, sendo o exemplo mais célebre a tuberculose. É uma reação ordenada por citocinas dos T4, quando há infecção intracelular dos próprios fagocitos. De forma a impedir a disseminação pelo sangue do invasor dentro dessas células móveis, os linfócitos T4 secretam citocinas que chamam mais macrófagos, e os tornam mais resistentes à infecção ("alerta de bactéria endocelular"). 5
www.medresumos.com.br
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS
2016
● IMUNOLOGIA
Vale lembrar também que as citocinas provocam a adaptação pelos macrófagos de morfologia epitelial em volta do núcleo da invasão, com numerosas camadas de células imobilizadas ligadas por conexões impermeáveis, de forma a sequestrar o invasor.
FILOGENIA DO SISTEMA IMUNE No que diz respeito à escala evolutiva, o Sistema Imune Inato (sistema fagocitário) é muito mais antigo que o Sistema Imune Adquirido (sistema linfoide). A grosso modo, desde o surgimento dos invertebrados, já apresentavam células fagocitárias. A partir do surgimento de peixes cartilaginosos, viu-se o surgimento do sistema linfoide e dos órgãos linfoides.
6
