Imunidade Inata_ocr.pdf

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RECURSOS EXTRAS

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Imunidade Inata

RECONHECIMENTO DE MICRO-ORGANISM0S E ESTRUTURAS ORGÂNICAS DANIFICADAS PELO SISTEMA IMUNE INATO, 56 RECEPTORES CELULARES DE RECONHECIMENTO DE PADRÕES DA IMUNIDADE INATA, 58 Receptores Semelhantes a Tolf, 60 Receptores Citosólicos de PAMP e DAMP, Ê3 Qotros Receptares Celulares de Reconhecimento de Padrões, 65 COMPONENTES CELULARES DO SISTEMA IMUNE INATO, 66 Barreiras Epiteliais, SG Fagócitos, G7 Células Dendiíticas, 67 Células Assassinas Naturais {Natural tfffisr- NK). 68 Linfocitos T e B com Receptores de Antfgeno de Especificidade Limitada, 72 Mastócitos, 72 MOLÉCULAS SOLÚVEIS DE RECONHECIMENTO E MOLÉCULAS EFETORAS DA IMUNIDADE INATA. 71 Anticorpos Naturais, 72 O Sistema Complemento, 73 Pentraxinas, 74 Colectinas e Ficolinas, 75 A RESPOSTA INFLAMATÓRIA, 75 As Principais Citocinas Pró-infla matérias: TNFr IL-1 e IL-G, 76 Flecrutamento dos Leucócitos para us Sítios de Infecção, 7S Fagocitose e Morte dos Micro-organísmos por Fagúcilos Ativados, 78 Consequências Sistêmicas e Patulógicas das Respostas Inflamatórias Agudas, £1 A RESPOSTA ANTMRAL, 82 ESTIMULAÇÃO DA IMUNIDADE ADAPTATIVA, S3 MECANISMOS DE RETROALIMENTAÇÃO QUE REGULAM A IMUNIDADE INATAr SS RESUMO, 86

A imunidade inata é a primeira linha de defesa contra infecções. As células e moléculas solúveis tia imunidade inata si o completamente funcionais antes do encontro com m microorganismos ou são rapidamente ativadas pelos patogen os, antes do desenvolvimento das respostas imunológicas adaptativas (Cap. J, Fig. 1-1). A imunidade inata evoluiu j u n t a m e n t e com os m i c r o o r g a n i s m o s de m o d o a proteger todos os seres m u l t i cclulares de infecções. Alguns componentes do sistema i m u n e inato do mamífero são m u i t o similares àqueles existentes em plantas e insetos, sugerindo que seu aparecimento se deu em ancestrais comuns. Os peptítieos que são tóxicos a bactérias e fungos, chamados defensinas, p o r exemplo, são encontrados em plantas e mamíferos, apresentando essencialmente a mesma estrutura terciária nestas duas formas de vida. A família de receptores que discutiremos em detalhes mais à frente neste capítulo, chamada receptores semelhantes a TbU (Tbll-like receptor*), e composta p o r proteínas que respondem â presença de m i c r o o r g a n i s m o s patogênicos através da ativação de mecanismos de defesa a n t i microbianos nas células em que são expressos. Os receptores semelhantes a Toll são encontrados em totias as formas de vida da árvore evolutiva, de insetos at,é mamíferos. A principal via de transdução de sinal empregada pelos receptores semelhantes a Toll na ativação de células, chamada NP-KB em mamíferos, também apresenta grande conservação evolutiva. Na verdade, a maioria dos mecanismos tia defesa i m u n e inata, que discutiremos neste capítulo, apareceu m u i t o cedo na evolução, depois do desenvolvimento de organismos multicclulares complexos, há cerca de 75Ü milhões de anos. O sistema i m u n e adaptativo, por o u t r o lado, é claramente reconhecível apenas em vertebrados, surgindo há cerca de 500 milhões de anos. A imunidade adaptativa melhora alguns dos mecanismos antimicTobianos da i m u n i d a d e inata, tornando-os mais poderosos. A l é m disso, a imunidade adaptativa pode reconhecer uma gama m u i t o maior de substâncias e, diferentemente da i m u n i d a d e inata, apresenta memoria do encontro com o antigeno e especialização dos mecanismos efetores. Neste capítulo, descrevemos os componentes, a especificidade e os mecanismos a n t i microbianos do sistema i m u n e inato. O restante deste l i v r o e, em grande parte, devotado ao papel da resposta i m u n e adaptativa na defesa do hospedeiro e em doenças. A i m u n i d a d e inata desempenha três importantes funções. •

 imunidade inata ê a primeira resposta organismos que previne, controla ou elimina

aos microa infecção

55

do hospedeiro por muitos patógenos. Á importância da imunidade inata na defesa do hospedeiro é ilustrada por estudos que mostram que a inibição ou eliminação de qualquer um dos diversos mecanismos da imunidade inata aumenta, de forma s i g n i f i c a t i v a , 3 susceptibilidade a infecções, mesmo quando o sistema i m u n e adaptativo está intaeto e funcional. Revisaremos exemplos de tais estudos mais à frente, neste capítulo e no Capítu lo I 5, quando discutiremos a imunidade a diferentes tipos de micro-organismos. Muitos patógenos desenvolveram estratégias de resistência â i m u n i d a d e inata, e estas estratégias são cruciais à virulência dos micro-organismos. Na infecção por tais agentes infecciosos, as defesas imunes inatas podem manter a doença sob controle ate que as respostas imunes adaptativas sejam ativadas. Às respostas imunes adaptativas, sendo mais potentes e especializadas, são capazes de eliminar micro-organismos que resistem, aos mecanismos de defesa da imunidade inata. Diferentes mecanismos da imunidade inata atuam em diferentes estágios das infecções. As barreiras epiteliais dificultam a entrada de micro-organismos no hospedeiro. Fagócitos residentes e recrutados para os tecidos subepiteliais e para outros locais conferem proteção caso estas barreiras sejam ultrapassadas, e as proteínas plasmáticas e os fagócitos circulantes conferem proteção caso os microorganismos atinjam a corrente sanguínea. • Os mecanismos da im un idade inata reconhecem os produtos de células danificadas e mortas do hospedeiro e servem para eliminar tais células, iniciando o processo de reparo teciduah O sistema i m u n e inato também responde a diversas substâncias que não são de origem microbiana, mas que não deveriam ser encontradas em tecidos saudáveis, como cristais intracelulares. • A im u ti idade inata aos micro-organismos estimula as respostas imunológicas adaptativas e pode influenciar a natureza das respostas especificas, tornando-as mais eficazes contra diferentes tipos de patógenos. Assim, a i m u nidade inata não apenas desempenha funções defensivas logo apôs a infecção, mas também dá um "alerta" de presença de infecção, contra a qual a resposta i m u n e adaptativa subsequente deve ser montada. A l é m disso, diferentes componentes da resposta i m u n e inata freq u e n t e m e n t e reagem de formas distintas a diferentes micro-organismos (p. ex., bactérias ou vírus) e% portanto, influencia o tipo de resposta i m u n e adaptativa a ser desenvolvida. Retornaremos a este conceito no final do capítulo. Os dois principais tipos de respostas do sistema imune inato que nos protegem contra micro-organismos são a inflamação e a defesa anti virai A inflamação é o processo pelo qual leucócitos e proteínas plasmáticas circulantes são enviados aos sítios de infecção e ativados para destruir e eliminar os agentes ofensores. A infla ma ção c também uma importante reação às células danificadas ou mortas e a acúmulos de substâncias anormais em células e tecidos. A defesa anti virai é composta por alterações nas células que impedem a replicação virai e a u m e n t a m a suscctibilidade à morte por linfócitos, eliminando, assim, os reservatórios de infecção virai. A l é m destas reações., os mecanismos da imunidade inata incluem, defesas físicas e químicas através das barreiras epitelàais e da ativação de diversas células e proteínas circulantes que podem eliminar os micro-organismos presentes no sangue, independentemente da inflamação. Os mecanis-

mos utilizados pelo sistema i m u n e inato na proteção contra infecções são descritos adiante, neste capítulo. Nos organismos superiores, muitas células e tecidos são capazes de atuar nas reações imunes inatas. Alguns componentes da imunidade inata trabalham o t e m p o todo, mesmo antes da infecção; dentre estes, estão incluídas as barreiras à entrada microbiana formada pelas superfícies epiteliais, como a pele e o revestimento dos tratos gastrointestinal c respiratório. Outros componentes da imunidade inata são n o r m a l m e n t e inativos, mas respondem rapidamente à presença de micro-organismos e células danifica tias; dentre estes componentes, incluem-se os fagócitos c o sistema complemento. Começaremos nossa discussão da imunidade inata pela descrição de como o sistema i m u n e inato reconhece os micro=organismos c as células do hospedeiro danificadas pela infecção. A seguir, discutiremos cada componente da imunidade inata, e suas funções na defesa do hospedeiro.

TABELA 4-1

Especificidade da Imunidade Inata e Adaptativa

Especificidade

Imunidade Inala

Imunidade Adaptativa

Para estruturas compartilhadas por classes dc microorganismos jpadrões moleculares associados a patógenos!

Para detalhes estruturais d0 moléculas microbianas jantígenosf; pode reconhecer anti genes não microbianos

Diferentes organismos

{ *

o

Receptores --~~í idênticos L de manose

Receptores

A

y Moléculas distintas de anticorpos

Codificados por genes na configuração germinativa; diversidade

Codificados por genes produzidos por recombinação

limitada (receptores de reconhecimento dc padrões)

somática de segmentos ginicos* maior diversidade

RECONHECIMENTO DE MICRÜ-ORGANiSMÜS E ESTRUTURAS ORGÂNICAS DANIIFICADAS PELO SISTEMA IMUNE INATO As especificidades do reconhecimento i m u n e inato e v o l u í ram para combater micro-organismos e são diferentes, em diversos aspectos, daquelas do sistema i m u n e adaptativo (Tabela 4-1). O sistema imune inato reconhece estruturas moleculares que são características de patógenos microbianos, mas não de células mamíferas. As substancias microbianas que estim u l a m a imunidade inata são denominadas padrões m o l e culares associados aos patógenos ( P A M P ) . Diferentes classes de micro-organismos {p. ex., vírus, bactérias grarnnegativas, bactérias gram-positivas e fungos) expressam diferentes PAMP: Estas estruturas incluem ácidos nucleicos presentes exclusivamente em. micro-organismos (como o RNA de fita dupla encontrado em vírus em replicação e as sequencias de CpG não meti la das do DJNA encontradas cm bactérias), proteínas com características observadas cm micro-organismos, corno proteínas cuja síntese é iniciada p o r iV-formilmetionina (típica de bactérias) e lipídios e carboidratos complexos que são sintetizados por microorganismos, mas não p o r células de mamíferos (como o lipopolissacarídeo [LPS] de bactérias gram-negativas, o ácido lipotcicoico de bactérias gram-positivas, e olígossacarídcos ricos cm manose observados em glicoproteínas microbianas, mas não nos mamíferos) (Tabela 4=2). Na verdade, existe apenas um n ú m e r o limitado de diferenças fundamentais entre as moléculas microbianas e as moléculas produzidas p o r organismos superiores. Assim, o sistema i m u n e inato evoluiu para reconhecer somente u n i n ú m e r o limitado de moléculas, cuja maioria é unicamente encontrada em microorganismos, enquanto o sistema i m u n e adaptativo é capaz de reconhecer urna gama de substâncias estranhas m u i t o mais ampla, sejam ou não produtos microbianos. O sistema imune inato reconhece produtos microbianos que são frequentemente essenciais ÍJ S oh re\' ivê na a destes mienr-organismos* Esta característica do reconhecimento i m u n e inato é importante, uma vez que garante que os alvos da imunidade inata não possam ser perdidos pelos microorganismos na tentativa de evitar seu reconhecimento pelo hospedeiro, üm exemplo de alvo da imunidade inata que é essencial aos micro-organismos é o RNA virai de fita dupla, que desempenha um importantíssimo papel na replicação de certos vinis. Da mesma maneira, o LFS e o ácido lipotcicoico

Diferentes micro* organismos

V -te TGR Receptor . scavenger p Receptor de manose

Receptor semelhante a Toít Distribuição dos receptores

Não clonal: receptores idênticos em todas as células da mesma linhagem

Clonal: clones de linfócitos comi especificidades distintas expressam diferentes receptores

Discriminação entre

Sim; células saudáveis de hospedeiro nãe são reconhecidas ou podem expressar moléculas que impedem o

Sim; baseada na eliminação ou inativaçãe de linfécrtos

próprio e não próprio

desenvolvimento de reações imunes inatas

autoimunidade)

TABELA ± - 1

Exemplos de PAMP e D A M P

Padrões Moleculares Associados aos

Tipo de

Patógenos

Micro-organismo

Ácidos nuclcicos

ssRNA

Vírus

dsRNA

Vírus

CpG

Vírus, bactérias

Pilina

Bactéria

Flagclina

Bactéria

Lipídios de

LPS

Bactérias gram-negativas

parede celular

Ácido lipotcicoico

Bactérias gram-positivas

Carboid ratos

Manana

Fungos, bactérias

Glucanas dectina

Fungos

Proteínas

Padrões Moleculares Associados a Danes Proteínas induzidas por estresse

HSP

Cristais

Urato monossódico

Proteínas nucleares

HMGBl

CpG, citidina-guanina dinucleotídeo; dsRNA, fiNA de dupla fita; HMGB1, grupo .DO* de alta mobilidade 1; HSPr proteínas de choque térmico; LPSr lipopolissacarídeo; ESRNA, RNA de fita simples.

reativos ao próprio; pode ser imperfeita \levando â

são componentes estruturais de paredes celulares bacterianas que sao reconhecidos por receptores da imunidade inata; estas duas moléculas são necessárias â sobrevivência bacteriana e não podem ser perdidas. Por outro lado, como veremos no Capítulo 15, os micro-organismos podem sofrer mutações ou perder muitos dos antígenos que sao reconhecidos pelo sistema i m u n e adaptativo, permitindo, assim, sua evasão da defesa do hospedeiro sem comprometer sua própri a sobre vi ven cia. O sistema imune inato também reconhece moléculas endógenas que são produzidas ou liberadas por células danificadas ou mortas. Estas substâncias sao denominadas padrões moleculares associados a danos ( D Á M P ) (Tabela 4-2). Os D À M P p o d e m ser produzidos como resultado de danos celulares provocados por infecções, mas também p o d e m indicar a ocorrência de lesões celulares assépticas causadas p o r diversos mecanismos, como toxinas químicas, qu ei maduras, traumas ou redução do suprimento sanguíneo. Os D À M P geralmente não são liberados de células mortas por apoptose. iEm alguns casos, células saudáveis do sistema i m u n e sao estimuladas a produzir c liberar DÀMP, a u m e n tando a resposta i m u n e inata às infecções. O sistema imune inato usa diversos tipos de receptores celulares, presentes em difcrentes localizações nas células, e moléculas solúveis no sangue e nas secreções de mucosas para reconhecer FÂMF e DAMP {Tabela 4-3}. Moléculas de reconhecimento associadas a células do sistema i m u n e inato são

expressas p o r fagndto» {principalmente macnjfagtjs e neutrófilos), células dcndríticas, células epiteliais {que compõem a interface da barreira entre n corpo e o ambiente externo) e m u i t o s outros tipos celulares cie tecidos e órgãos. Estes receptores celulares de patógenos e moléculas associadas a lesões sao f r e q u e n t e m e n t e chamados de receptores de r e c o n h e c i m e n t o de padrões. Tais receptores sao expressos na membrana plasmática ou na membrana cndossômica cie diversos tipos celulares e t a m b é m em. seu citoplasma. Estas diversas localizações de receptores garantem que o sistema i m u n e inato possa responder a m i ç r o - o i g a n i s m o s presentes fora das células ou no i n t e r i o r cie diferentes c o m p a r t i m e n t o s celulares (Fig. 4 - 1 ) . Q u a n d o estas moléculas cie reconhecim e n t o de padrões associadas às células se ligam a P A M F c D À M P a t i v a m eventos cie transdução de sinal que p r o m o v e m as funções a n t i m i crobianas e pro=in fia matérias tias células em que são expressas. A l é m disso, existem muitas proteínas presentes no sangue e nos fluidos extracelulares {Tabela 4-3) que recon h ecem PA M P. Es tas mo l é o i Ias sol u veis são capa zes de facilitara eliminação cie micro-organismos do sangue e de fluidos extra celulares p o r a u m e n t a r sua ingestão p o r células ou ativar mecanismos extra celulares de morte. Q-v receptores do sistema imune inata são codificados por genes em sua sequencia germinaiiva, enquanto os receptores da imunidade adaptativa são gerados por mecanismos de recombinação somática a partir de genes receptores em precursores de linfocitos maduros. Assim, o repertório cie especificidades dos receptores do sistema i m u n e i n a t o é p e q u e n o q u a n d o comparado ao tios linfocitos B e T do sistema i m u n e adaptativo. Estima-se que o sistema i m u n e inato possa reconhecer cerca de IO 1 padrões moleculares. Por sua vez, o sistema i m u n e adaptativo é capaz cie reconhecer Í Ü 7 o u mais antígenos distintos. A l é m disso, e n q u a n t o o sistema i m u n e adaptativo pode diferenciar antígenos cie diferentes microorganismos da mesma classe e mesmo diferentes antígenos de um m i c r o -organismo, a i m u n i d a d e inata pode diferenciar

apenas classes de miero-organismos, ou apenas produtos de células danificadas, mas na o espécies particulares de microorganismos ou tipos celulares. O sistema imune inato não reage contra células e tecidos normais e saudáveisa Esta característica é essencial à saúde do organismo. É determinada, em parte, pela especificidade dos mecanismos da i m u n i d a d e inata a PAMP e D À M P e, em parte, p o r proteínas reguladoras expressas por células normais, que i m p e d e m a ativação de diversos componentes da i m u n i d a d e inata. Discutiremos exemplos de tal regulação mais à frente., neste capítulo.

C o m esta introdução, peidemos passar a discutir a grande variedade de moléculas do corpo capaz de reconhecer PAMF e D ÀMP, e x a m i n a n d o sua especificidade, localização e f u n ções. Começaremos pelos FÀMP e D A M P expressos em membranas ou citoplasma celulares. As moléculas solúveis de reconhecimento c as moléculas efetoras cia i m u n i d a d e inata, encontradas no sangue e nos fluidos extracelu lares, são descritas mais adiante, À maioria dos tipos celulares expressa receptores de recon h e c i m e n t o de padrões e, portanto, é capaz de participar de respostas i m u n e s inatas. Fagócitos, i n c l u i n d o neutrófilos e macrofagos, e células dendríticas expressam as maiores variedades e quantidades destes receptores, o que é consistente c o m seu papel f u n d a m e n t a l na detecção de m i c r o organismos e células danificadas c sua ingestão objetivando sua eliminação (como o fazem, os neutrófilos e macrofagos), ou na indução de u m a reação tendo c o m o meta estimular a inflamação c o m subsequente indução da i m u n i d a d e adaptativa {o que é uma i m p o r t a n t e função cias células dendríticas). Os receptores cie reconhecimento cie padrões são

Receptores de Reconhecimento de Padrões Associados às Células

Local

Exemplos Específicos

ILigantes PAMP/DAMP

Receptores semelhantes a Totf(TLR)

Membrana plasmática e membranas endossômicas das células dendríticas, fagócitos, linfocitos B, células endotelíais e muitos outros tipos celulares

TLR 1-9

Diversas moléculas microbianas, incluindo LPS bacteriano e peptidoglicanos, ácidos nucleicos virais

Receptores semelhantes a ÍMGD 4NLR)

Citoplasma do fagócitos, células epiteliais e outras células

NGD1/2

Peptidoglicanos da parede celular bacteriana Flagelina, dipeptideo muramil, LPS; cristais do urate; produtos de células danificadas

Lipídio da parede celular bacteriana RNA virai

Família NÂLP (infla ma ssomos] Receptores semelhantes a RIG (RLRj

Citoplasma de fagócitos o outras células

RIG-1, MlDA-5

RNA virai

Receptores similares à lectina de tipo C

Membranas plasmáticas de fagócitos

Receptor do manose

Carboidratos da superfície microbiana com manose e frutose terminais Glucanas presentes em paredes celulares fúngicas

<

—

Dectina

Receptores seavenger

Membranas plasmáticas de fagócitos

CD36

Diacilglicerídeos microbianos

Receptores A/-Formil mot-lcu-phc

Membrana plasmática de fagócitos

FSPR e FPRL'1

Peptídcos contendo resíduos W-fermilmetionil

Moléculas Solúveis de Reconhecimento Lacai

Exemplos Específicos

ILigantes PAMP

Pentraxínas

Plasma

Proteína C-reativa

Fosferilcolina o fosfatidüeíanoiamina microbianas

Colectinas

Plasma

Lectína. ligante do manose

Alvéolos

Proteínas surfactantes SP-AeSP-D

Carboidratos com manose c frutose terminais Diversas estruturas microbianas

Fícolinas

Plasma

Fi colina

/V-Aectiigllícosamína e ácido lipoteicoico componentes de paredes celulares de bactérias gram-positivas

Complemento

Plasma

C3

Superfícies microbianas

Plasma

IgM

Fosferilcolina em membranas bacterianas e membranas de célutas apoptóticas

*

a

Polissacarídeo fúngico

Lectiria

Membrana plasmática

pi p

Moléculas de Reconhecimento de Padirões do Sistema Imune Inato

RECEPTORES CELULARES DE RECONHECIMENTO OE PADRÕES DA IMUNIDADE INATA

Lipídio da parede celular bacteriana

FIGURA 4-1 Localizações celulares das moléculas de reconhecimento de padrões do sistema imune inato. Algumas moléculas de reconhecimento de padrões da família TLR JFig. A-2) são expressas na superfície celular, onda podam se ligar a padrões moleculares extracelu lares associados aos patógenos. Outros TLR são expressos em membranas endossômicas e reconhecem ácidos nucleicos de micro-organismos que foram fagocitados por células. As células também apresentam sensores citoplasmáticos de infecção microbiana ^discutidos mais adiante neste capítulo}, incluindo a família NLR de proteínas, que reconhece peptidoglicanos bacterianos, receptores RIG-símille {que se ligam ao RNA vi rali e receptores lectina-slmila da membrana plasnrática íque reconhecem glicanas fúngicas}. Os receptores citoplasmáticos que reconhecem produtos de células danificadas, bem como alguns micro-organismos, sao mostrados na Figura 44.

TABELA 4-3

*

4 . Anticorpos naturais

Membrana emdossômica

associados a vias intracelulares dc transdução dc sinal que ativam diversas respostas celulares, i n c l u i n d o a produção dc moléculas que p r o m o v e m a inflamação e a defesa contra micro-organismos. Organizaremos- nossa discussão ao redor das diversas classes de receptores celulares dc reconhecim e n t o de padrões, que apresentam diferentes estruturas c especificidades para diversos tipos de micro-organismos.

Receptores Semelhantes a Toll Os receptores semelhantes a T o i l (TLR)f u ma família evolutivamente amservaâa de receptores de reconhecimento de padrões, são expressos em muitos tipos celulares e reconhecem produtos de uma ampla variedade de fflícromrganismos. O gene Tbllfoi originalmente identificado cm Drasophilacomo responsável pelo estabelecimento do eixo dorsoventral durante a cmbriogcnese, mas, subsequentemente, descobriu-se que a proteína Toll também medeia respostas anti microbianas nestes organismos, tista descoberta levou à identificação de homólogos a Toll em mamíferos, que foram denominados receptares semelhantes a Toll (Toll-like receptora). Existem nove diferentes TLR funcionais em humanos., denominados TLR I a TLR9 (Fig. 4-2). Os TLR são glicoproteínas do tipo I integrais de membrana que contem repetições ricas em leucina flanqueadas por motivos característicos ricos em cisteína em suas regiões extra celulares, que estão envolvidas na interação com o ligante, e que também possuem um d o m í n i o de homologia 7WZ/receptor de IL-1 (TIR) em suas caudas citoplasmáticas, que é essencial à sinalização. Os domínios TIR são também encontrados nas caudas ritoplasm áticas de receptores das citocinas JL-I e IL-18, e vias similares dc sinalização são usadas por TLR, IL-1 e 1L-18. Os TLR de mamíferos participam de respostas a uma grande variedade de moléculas expressas por micro-organismos, mas não por células saudáveis de mamíferos. Os ligantes reconhecidos pelos diferentes TLK são estrutural mente diversos e incluem produtos de todas as classes de microorganismos (Fig. 4 - 2 ) . Exemplos de produtos bacterianos que se ligam a TLR são o LPS e o ácido lipotcicoico, constituintes de paredes celulares de bactérias gram-negativas e bactérias gram-positivas, respectivamente, e a flagclina, uma subunidade proteica presente no flagelo de bactérias moveis. Exemplos de ligantes de TLK produzidos por vírus são RNA de fita dupla (que compõe o genoma de alguns vírus e é gerado durante o ciclo de vida da maioria dos vírus de RJNA, mas não é produzido p o r células cucarióticas) e RNA de fita simples (que é diferente dos transcritos citop [asmáticos celulares de KNA de fita simples devido à sua localização em endossomos e à alta concentração de guanosina e uridina) + Polissacarideos ricos em manoses presentes em fungos (mananas) são também ligantes de TLK. OS TLR também participam da resposta a moléculas endógenas' cuja expressão ou localização indica dano celular. Exemplos de moléculas do hospedeiro que interagem com TLR incluem proteínas de choque térmico (HSP), que são chaperonas induzidas em resposta a diversos estímulos estressores às células, e a proteína do grupo box de aíta mobilidade I ( H M G B l ) , uma molécula expressa cm grande quantidade que se liga ao DNA e que está envolvida ria transcrição e no reparo genico. Tanto as HSP quanto as HM GB I são, normalmente, intracelulares, mas podem passar a ser extracelulares quando liberadas de células danificadas ou mortas. Quando localizadas extracelularmente, essas proteínas ativam a sinalização via TLR2 c TLR4 em. células dendríticas, rnacrófagos e outros tipos celulares.

A base estrutural das especificidades do TLR reside nos múltiplos módulos extracelulares ricos em {enema encontrados nestes receptoresf que se ligam diretamente aos PÂMP ou a moléculas adaptadoras que interagem com PAMP,l Existem entre 16 e 28 repetições ricas em leucina nos TLR., e cada um destes módulos é composto p o r 20 a 30 aminoácidos, incluindo motivos L x x L x L x x N conservados (onde L é leucina, x é qualquer aminoácido e N é asparagi.na) e resíduos de aminoácidos que variam entre os diferentes TLR. Os resíduos variáveis dos módulos de interação com o ligante compõem u m a superfície convexa formada p o r a-hélices e alças p. Estas repetições contribuem para a capacidade de ligação a moléculas hidrofóbicas, como o LPS bacteriano, apresentada por alguns TLR. Os domínios ricos em. leucina são responsáveis pelas interações físicas entre os TLR c a formação de dímeros desta molécula. O repertório de especificidades do sistema TLR é aumentado pela capacidade de formação de heterodímeros destas moléculas. Dímeros de TLR2 e TLR6, por exemplo, são necessários às respostas a peptíd ogli ca n as. As especificidades dos TLR são também influenciadas por diversas moléculas acessórias não TLR. Um bom exemplo c a resposta de TLR4 aí) LPS- O LPS p r i m e i r o se liga a uma proteína solúvel específica no sangue ou no fluido extra= celular, e este complexo facilita a interação entre o LPS c a superfície cia célula rcspondcdora, Uma proteína extracelular chamada MIJ2 (proteína de diferenciação mieloide 2) se liga ao componente lipidico A do LPS, f o r m a n d o um complexo que, então, interage com TLR4 e inicia a sinalização. Outra proteína, chamada CU 14, é também necessária à sinalização eficiente induzida p o r LJ\S. O CD 14 é expresso pela maioria das células (h exceção das células endoteliais) como uma proteína solúvel ou como uma proteína de m e m brana asso cia ti a às membranas ritoplasm áticas por âncoras dc glieofosfatidilinositol. Tanto CD 14 quanto M D 2 podem também se associar a outros TLR. Assim, diferentes com bina ções de moléculas acessórias em complexos TLK podem aumentar a variedade de produtos microbianos que podem induzir respostas i m u n e s inatas. Oaf TLR são encontrados na superfície celular e em membranas intracelulares e, assim, são capazes de reconhecer micríf-otganismos em diferentes localizações celulares (Fig. 4-2). Os TLR 1, 2, 4, 5 e 6 são expressos na membrana plasmática, onde reconhecem diversos PAMP no ambiente extra celular. Alguns dos mais potentes estímulos microbianos para as respostas imunes inatas são moléculas que se ligam a estes TLR dc membrana plasmática, como o LP.S e o ácido lipotcicoico bacterianos, que são reconhecidos por TLR 2 e 4, respectivamente. Por sua vez, os TLK 3# 7, 8 e 9 são expressos principalmente no interior das células, no retículo endoplasmátieo e nas membranas cndossfymicas, onde detectam diferentes ligantes de ácido nuclcico (Fig. 4-2). Alguns destes ácidos nucleicos são expressos de forma m u i t o mais abundante por micro-organismos do que por mamíferos, como RNA dc fita dupla, que é sintetiza ti o por vírus de RNÀ e se liga a TLR3, e motivos CpG não metilados comuns cm DNA proca ri ótico, que se liga ao TLR 9. O RNA de fita simples, que se liga ao TLRB, e o UNA de fita simples ou dupla, que se liga ao TLK9, não sã ti unicamente expressos por microorganismos, mas a relativa especificidade destas moléculas a produtos microbianos é associada à sua localização endossõmica. O RNÀ e o DNA das células do hospedeiro não são n o r m a l m e n t e encontrados em endossomos, mas os RNA e UNA microbianos podem terminar em endossomos de neutrófilos, rnacrófagos ou células dendríticas quando os micro-

íLipopetídeos Peptidoglicano bacterianos bacte ri an o

IFIagelina bacteriana

T L R 1 :TLR2

Lipopetídeos bacterianos TLR2:TLR6

FIGURA 4-2 Estrutura, localização a especificidade dos 11LR mamíferos. Note que alguns TLR são expressos em endossomos, e outros, na superfície celular.

organismos são fagocitados p o r estas células. A l é m disso, o DNA d o hospedei ro de células mortas devido à infecção, ou p o r outras causas, pode terminar em endossomos dos fagócitos. Em outras palavras, os TLK 3, 7, H e 9 podem diferenciar componentes próprios saudáveis de moléculas estranhas ou próprias que so são detectados quando as células são danificadas. Orna proteína tio retículo endoplasmático, chamada UNC-9313, é necessária à localização endosso mica e ao funcionamento adequado de TLR 3, 7, 8 e 9. O reconhecimento de ligantes microbianos por TLR leva á ativação de diversas vias de sinalização e, pí)r fim, de fatores de transcrição, que induzem a expressão de genes cujos produtos são importantes para o desenvolvimento de respostas inflamatórias e antivirais {Fig. 4-3). As vias tie sinalização

são iniciadas pela interação entre ligante e TLR na superfície celular, no retículo endoplasmático ou nos endossomos, levando à dimerização das proteínas TLR. A dimcri7ação do TLR induzida por ligante é feita pela aproximação de domínio» TIR das caudas ritoplasm áticas de cada proteína. A seguir, há o recrutamentt) cio domínio TIR contendi) proteínas a d a p t a doras, o que facilita o recrutamento e a ativação de diversas proteínas rinases, levando â ativação de diferentes fatores de transcrição. Os principais fatores de transcrição que são ativados pelas vias de sinalização dos TLR são o fator nuclear KK (JNJF-KB), a proteína ativadora I {ÂP-1), o fator de resposta a ti interferon 3 (IRF3) e a ti 1RF7. O NF-KB e a AP-1 estimulam a expressão de genes que codificam muitas das moléculas necessárias às respostas inflamatórias, incluindo citoeinas

I \ Domínio I Domínio I Proteína TIR L!l de morte LJ adaptadora TLR1 TLIR2 TLR5 TLR6

TLR4

Membrana plasmática

SSRIMAT^ J 3 N A

FIGURA 4-3 Funções de sinalização dos T1LR. Os TLR 1r 2, 5 e 6 usam a proteína adaptadora MyDBB e ativam os fatores do transcrição NF-kB a AP-1. O TLFI3 usa a proteína adaptadora TRIF o ativa os fatores de transcrição IRF3 e IRF7. O TLFT4 pode ativar ambas as vias. Os TLR 7 e 9 presentes no endossomo utilizam MyDS8 e ativam NF-kB e IRF7 (náo mostrados).

MyDSB jB L

C p G

TLR7 d s R N Á ^ TLR9 TLR3 ' J.

\

J *

Endossoino

de MyDSS e independente cie TRIF, que ativa NF-KK e 1RF4. Portanto, TLR7 e TLR9, ct>rnt} ti TLR4, induzem respostas inflamatórias e anti virais. Detalhes da ativação por NF-KK sã ti discutidos no Capitulo 7.

Receptores Citosólicos de PAMP e DAMP Além dos TLR lidados à membrana, que percebem patógenos fora das células ou em endossomos, o sistema i m u n e inato também possui células equipadas com receptores de reconhecimento de padrões que detectam infecções ou danos celulares no citoplasma (Fig. 4=1 e Tabela 4-3). As duas principais classes destes receptores citoplasmáticos são os receptores semelhantes a NOD e os receptores semelhantes a RIG. Estes receptores citoplasmáticos, como os TLR, são associados a vias de transdução de sinal que promovem a inflamação ou a produção de interferon do tipo I. A capacidade do sistema i m u n e inato de detectar infecção no citoplasma é importante, uma vez que partes dos ciclos normais de vida de alguns micro-organismos, como a tradução genica virai e a montagem de partículas virais, ocorrem neste compartimento celular. Algumas bactérias e parasitas possuem mecanismos de escape das vesículas fagocíticas para o citoplasma. Os micro-organismos podem produzir toxinas que criam poros na membrana plasmática da célula hospedeira, incluindo membranas endossômicas, através dos quais as moléculas microbianas podem acessar o citoplasma. Estes poros podem também ser resultantes de alterações na concentração de moléculas endógenas no citoplasma, que são claros sinais de infecção e de dano, sendo então detectados pelos receptores citoplasmáticos. Receptores Semelhantes a NOD

Expressão de genes inflamatórios: -Citocinas {TMF, IL-1JL-6) -Quimiocinas (CCL2. CXCLÔ, outras) -Moléculas de adesão endotelial {E-se lectina) -Moléculas coesti mui adoras (CD80, GD86)

-Inflamação aguda -Estimulação da imunidade adaptativa

inflamatórias (p. ex., TNF e IL- l) r químíodnas (p. ex., CCL2 e CXCL8) e moléculas de adesão endotclial (p. ex., E-sclectina) (discutidas a seguir). O IRF3 c o IRF7 promovem a produção de interfernns de tipo 1 (TFN-ra e IFN-p), importantes para o desenvolvimento de respostas imunes inatas anti virais. Diferentes combin ações de intermediários a ti apta ti ores e sinalizadores são usados por diferentes TLR, o que e a base dos efeitos comuns e únicos destas moléculas. Os TLR cie superfície celular que se engajam ao a ti apta ti or iVíyDÍSÃ, por exemplo, levam à ativação de NF-kK, e a sinalização por TLR

Expressão de genes de interferon do tipo I {IFN o/p)

I Secreção de IFN do tipo I

t

Estado antivíral irai]

que usa o adaptador chamado TRIF {domínio TIR contendo adaptador que induz IFN-p) leva à ativação de IRF3. Todos os TLR r à exceção do TLR"5, sinalizam através de MyDÃS e sao, portanto, capazes de ativar NF-KB e induzir respostas inflamatórias. A sinalização de TLR3 ocorre através de TRIF e, portanto, ativa ERF3, induzindo a expressão de interferons de tipo í. O TLR4 sinaliza através de MyDSS e TRIF e é capaz de induzir ambos os tipos de respostas. A sinalização dos TLR 7 e 9 endossômicos, que sao mais expressos por células dendríticas plasmodtoidcs, se dá através tie uma via dependente

Os receptores semelhantes a JV0D (NLR) compõem uma família de mais de 20 diferentes proteínas citosâUcas, algumas das quais percebem PAMP e DA .<11P citoplasmãticm e recrutam outras proteínas, formando a mi plexos de sinalização que promovem a inflamação. Esta família de proteínas recebe o nome NOD (proteína contendo domínio de olígorncrização nucleotídica). As proteínas NLR características contem pelo menos trés diferentes domínios com estruturas e funções distintas. Dentre estes, incluem-se um domínio rico em repetições de leucina (que reconhece o ligante, similar ao observado em TLR), um domínio NACHT {proteína neuronal de inibição de apoptosc [NAJF], ClITA, HET-F e TF I), que permite que os NLR se liguem uns a tis outros e f o r m e m o ligo meros, e um domínio efetor, que recruta outras proteínas., formando complexos de sinalização. Existem trés subfamílias de NLR, cujos membros usam diferentes domínios efetores para iniciar a sinalização, chamados CA RD, Firina e BIR. Os NLR são encontrados em muitos tipos celulares, embora alguns apresentem distribuições teci duais restritas. Alguns d tis NLR mais bem estudados são encontrados em células imunológicas, inflamatórias e de barreiras epiteliais. Às moléculas NOD 1 e NOD2, membros d a subfamília de N LR que contém o domínio CA RD., são expressas no citoplasma de diversos tipos celulares, incluindo células epiteliais mucosas e fagócitos, e respondem a peptidoglicanas da parede celular bacteriana. NOD2 é particularmente expresso em. grandes quantidades nas células intestinais de Fa neth, onde estimula a expressão de substâncias anti microbianas, ch amadas defensinas, em resposta a patógenos. N O D l reconhece substancias derivadas, principalmente, de bactérias gram-negativas, enquanto NOD2 reconhece urna molécula distinta chamada dipeptídeo mura mil, presente em

organismos gram-negativos e gram-positivos. Estes peptídeos são liberados por bactérias intracelulares ou extracelulares; a presença destas ultimas no citoplasma requer a utilização de mecanismos especializados de liberação de peptídeos nas células do hospedeiro. Estes mecanismos incluem os sistemas de secreção de tipo UE e tipo IV, que evoluíram, em bactérias patogênicas, como formas tie liberação de toxinas nas células do hospedeiro. (Juan ti o oligômeros de NOD reconhecem seus ligantes pcptídicos, incluindo toxinas bacterianas, há uma alteração conformacional que permite que o domínio efetor CA RD tias proteínas NOD recrutem múltiplas cópias da cinase R1P2, formando um complexo de sinalização que foi denominado sinalossomo NOD. Às cinases R1P2 destes complexos ativam NF-KB, que promove a expressão de «enes inflamatórios, de maneira similar à sinalização dos TLR por MyDS8, anteriormente discutida. NO Dl e NOD2 parecem ser importantes em respostas imunes inatas a patógenos bacterianos do trato gastrointestinal, como Helicohacter pylori e Listeria monoeytogenes, Há grande interesse em descobrir se certos polimorfismos em NOD2 aumentam o risco tie desenvolvimento de uma doença inflamatória intestinal chama ti a doença de Crohn, que provavelmente se deve a um defeito da resposta inata a organismos comensais e patogênicos presentes neste órgão. Além disso, mutações em N 0 D 2 que aumentam a sinalização desta via provocam uma doença inflamatória sistémica denominada síndrome de Blau. A suhfamãia NLRP de SLR responde a PAMP e DAMP ci top las má t i cos através da formação de complexos de sinalização chamados inflamassomos, que geram formas ativas da citocina inflamatória ÍL-1 (Fig. 4-4). Existem 14 NLRP (proteínas da família de NLR contendo domínio de piri na)., sendo que muitos compartilham o domínio efetor Pirina, que recebe este nome devido â raiz grega pyrof que significa calor, por ter sido identificado pela primeira vez em um gene mutante associado a urna doença febril congênita. Os inflamassomos, contendo apenas trés destes NLRP, foram bem estudados, notavelmente os 1PÂF/NLRC4, NLRF3 e NLR PI.. Quando estes NLRP sao ativados pela presença de produtos microbianos ou por alterações na quantidade de moléculas endógenas ou íons no citoplasma, eles se ligam a outras proteínas através de interações homotípicas entre domínios estruturais comparti I ha dos, formando, portanto, um complexo designado i n f l a rnassomo. Após a interação com o ligante, por exemplo, diversas proteínas NLR Pi idênticas formam um oligômcro, e cada NLRP3 do oligómero se liga a uma proteína adaptadora chama tia A SC. Os adaptad tires, então, se ligam à forma precursora inativa da enzima caspa se 1, através de interações dos domínios de recrutamento de caspase presentes em ambas as proteínas. As caspa ses são proteases com resíduos de cisteína em seus sítios ativos que clivam as proteínas em resíduos cie aspartato. A caspase 1 passa a ser ativa apenas após o recrutamento do complexo inflamassomo. Embora diversas outras caspases participem de uma forma de morte celular chama tia apoptosc (Cap. 14), a principal função da caspase I é clivar formas precursoras citoplasmaticas inativas de duas citocinas homólogas, chamadas 1L-Ip e I L - l f t . À. clivagem por caspase J gera formas ativas destas citocinas, que, então, deixam a célula e desempenham diversas funções pró-inflamatórias. Descreveremos a ação destas citocinas e as respostas inflamatórias em detalhes mais à frente, neste capítulo. Por hora, é suficiente dizer que a inflamação induzida por 1L=1 desempenha uma função protetora contra micro-organismos que incitam a formação do inflamassomo. Quando a atividade do inflam assom ti é anormalmente estimulada, há a produção

elevada de ÍL-1 a que pode provocar dano tedduaL Algumas das febres periódicas hereditárias (também chamadas síndromes autoinflarnatórias), por exemplo, que são doenças raras caracterizadas por surtos repetidos de febre, inflamação e destruição tecidual, são causadas por mutações de ganho de função no gene NLRF3, e os antagonistas de IL-1 são m u i t o eficazes em seu tratamento. As respostas do NLRP-iftflamasnomo são induzidas por uma grande variedade de estímulos citoplasmáticos, incluindo produtos microbianos, cristais ambientais ou endógenos, e redução nas concentrações ci to pia sm â ti cos do íotí potássio (R*)t que são frequentemente associadas a infecções e estresses celulares (Fig. 4-4}. Dentre os produtos microbianos que ativam os NLRP-inflamassomos, incluem-se moléculas bacterianas como flagelina, dipeptídeo mura mil, LPS e toxinas formadoras de poros, assim corno o RNA bacteriana

e virai. Substâncias cristalinas são também potentes ativadores de inflamassomos., e estes cristais podem ser derivados do ambiente, como amianto ou sílica, ou ser endógena mente derivados de células mortas, como urato monossódico e pirofosfato desidratado de cálcio. Outros estímulos endógenos à ativação de inflamassomos é o ATP extra celular, talvez liberado por células mortas e transportados ao citoplasma da célula respondei!ora. A diversidade estrutural dos agentes que ativam o inflamassomo sugere que estes não se ligam diretamente às proteínas NLRF, mas podem agir por meio da indução de um peque no conjunto dc alterações das condições citoplasmáticas endógenas que ativam tais moléculas. As menores concentrações citoplasrnáticas de íon potássio podem ser um destes mecanismos comuns, uma vez que, quando induzidas por alguma toxina bacteriana formadora de poros, podem, ativar os inflamassomos.

Membrana plasmática

e muitos dos demais conhecidos ativadores de inflamassomos aumentam o efluxo de K* das células. Outro mecanismo comum implicado na ativação do inflamassomo é a geração de espécies reativas de oxigênio, que são radicais livres tóxicos de oxigénio que são frequentemente produzidos durante lesões celulares. O tipo de inflamassomo que usa a proteína chamada A Í M 2 (ausente em melanoma 2), em vez cie proteínas da família NLRP, reconhece DNA de fita dupla (dsDNA) citosólico. A descoberta de que algumas substâncias cristalinas são potentes ativadores de infla ma ssomos mudou nosso entendimento de certas doenças inflamatórias. A gota é uma doença inflamatória dolorosa há muito conhecida por provocar a deposição de cristais de urato monossódieo nas articulações. Com base ern nosso conhecimento de que cristais dc urato ativam o inflamassomo, há interesse em usar antagonistas dc 1L-I no tratamento de casos graves de gota, que são resistentes aos fármacos anti-inflamatórios convencionais. Da mesma maneira, a pseudogota é causada pela deposição de cristais de pirofosfato de cálcio e ativação do inflamassomo. A inalação ocupacional de sílica ou amianto pode provocar doenças pulmonares inflamatórias e fihróticas crónicas, e há também interesse na possibilidade de bloqueio do inflamassomo ou administração de antagonistas de IL-1 ern seu tratamento. Receptores Semelhantes a fílG

Efluxo die K+ Espécies reativas de oxigênio

Cristais endógenos (MSU, CPPD) Cristais exógenos (MSU, CPPD, Alúmen, Amianto, Colesterol) DNA virai

Muramil dipeptídeo

Núcleo

^

|!L-1P secretada

Inflamação aguda FIGURA 4-4 Um inflamassomo. A. ativação do inflamassomo MLRF3, que processa a prá-IL-1^ a IL-1 ativa, ó mostrada. Os inflamassomos de outras proteínas NLRP funcionam de forma similar. A expressão de prú-IL-1^ á induzida por diversos PAMP ou DAMF) através da sinalização do receptor de reconhecimento de padrão, como os TLR. CPPD, pirofosfato di-hídratado de cálcio; MSU, urato monossúdico.

Os receptores semelhantes a RIG (RLR) são sensores citosâlicos de UNA virai que respondem a ácidos nudeicüti de vírus através da indução da produção de interferons antivirais de tipo I. Os RLR perdem reconhecer RNA de fita simples e dupla, inclusive os geri ornas de vírus de RNA transcritos de RJNÀ e DNA vírus. Os dois R L R mais bem caracterizados são o RIG-T (gene indutível por ácido retinoico I) e o MD A. 5 (gene de melanorna associado à diferenciação 5). tistas duas proteínas contêm dois domínios dc recrutamento de caspase na região N-terminal, que interagem com outras proteínas de sinalização, e um domínio RNÁ-helicasc de função desconhecida. ftIG-Te MD A 5 apresentam diferentes especificidades para o R.NA virai, parcialmente baseadas no comprimento do genoma do RNA de dupla fita, que podem aumentar a sensibilidade de detecção de uma ampla gama destes ácidos nucleicos de tamanhos diferentes. Os RLR também podem discriminar o RNA virai de fita simples de transcritos de RNA de fita simples de células normais. O RÍG-L por exemplo, apenas reconhece RNA com trifosfato 5*r que não é encontrado no RNA citoplasm ático das células do hospedeiro, devido à adição de 7-metilguanosina ou remoça o do trifosfa to 5*. Os RLR sao expresseis por uma ampla variedade de tipos celulares, incluindo leucócitos derivados da medula óssea c diversas células tedduais, Estes receptores, portanto, permitem que muitos tipos celulares suscetíveis à infecção por vírus tie RNA participem das respostas imunes inatas a estes patógenos. Ao se ligarem ao RNA, os RLR iniciam eventos de sinalização que levam â ativação de IRF3 e IRF7, c estes fatores de transcrição induzem a produção de interferons de tipo í. Além disso, a sinalização por RLR pode também ativar NF-KB. A sinalização de RIG-I e MD A 5 depende dc sua ligação a proteínas adaptadoras e da ativação de cascatas de sinalização que provocam, a ativação de 1RF3/7 ou NF-KÜ.

Outros Receptores Celulares de Reconhecimento de Padrões Diversos tipos de receptores citoplasmáticos e dc membrana plasmática que não os anteriormente descritos são expressos

em várias populações celulares e reconhecem moléculas microbianas (Tabela 4-3). Alguns destes receptores transmitem sinais de ativação, como os TLR, que promovem respostas inflamatórias e aumentam a morte de micro-organismos. Outros receptores participam principalmente da ingestão tie micro-organismos pelos fagócitos. Receptores de Carboidratos Os receptores que reconhecem carboidraios na superfície de micro-organismos facilitam a fagocitose destes patógenos e estimulam o desenvolvimento das respostas imunológicas adaptativas subsequentes. Estes receptores pertencem à família das lectinas de tipo C, assim chamadas por se ligarem a carboidratos (Iccthiax) de modo dependente de Ca1"* {daí, tipo C). Algumas destas lectinas são proteínas solúveis encontradas no sangue e em fluidos cxtracelu lares (discutidas a seguir); outras são proteínas de membrana encontradas nas superfícies de macrofagos, células dendriticas e algumas células tedduais. Todas estas moléculas contém um domínio conservado de reconhecimento de carboidratos. Existem diversos tipos lectinas de tipo C nas membranas plasmáticas, com especificidades para diferentes carboidratos, incluindo manose, glicose, W-acetilglicosamina c p-glucanas. Dc modo geral, estas lectinas de superfície celular reconhecem carboidratos encontrados nas paredes celulares de micro-organismos, mas não de células mamíferas. Algumas destas lectinas de tipo C atuam na fagocitose de patógenos, e outras desempenham funções de sinalização que induzem respostas protetoras nas células do hospedeiro aos micro-organismos. •

Receptor de manose. Uma das mais estuda ti as lectinas de membrana de tipo C é o receptor de manose (C.D206), que atua na fagocitose de micro-organismos. Este receptor reconhece certos açúcares terminais presentes nos carboidratos da superfíde microbiana, incluindo D-rnanose, L-fucosc e Ai-acetil-D-glucosamína. Estes açúcares terminais são frequentemente encontrados na superfície de micro-organismos, enquanto os carboidratos de células eu cari óticas tendem a apresentar terminações de ga lactose e ácido siálico. Assim, os açúcares terminais tios microorganismos podem ser considerados PAMR Os receptores de manose não possuem quaisquer funções intrínsecas conhecidas de sinalização e acredita-se que se liguem a micro-organismos na primeira etapa de sua ingestão por macrofagos e células dendriticas. No entanto, a importância da fagocitose mediada por esse receptor na eliminação dos micro-organismos ainda não é conhecida. • Declinas, A dectina 1 (lectina de tipo C associada á célula dendrítica 1) ca dectina 2 são receptores de célula dendritica que reconhecem padrões de dois estágios tio d d o de vida de fungos. A dectina 1 se liga à p-glucana, que é o principal componente tia forma leveduriforme de Condida alhkans, um fungo ubíquo, mas potencialmente patogênico. A dectina 2 reconhece oligossacarídcos ricos em manose presentes nas hifas de Condida. Em resposta à interação com seus ligantes nas paredes celulares de fungos, estas duas dectinas induzem eventos de sinalização em células dendriticas que estimulam a produção de cítodnas e outras proteínas que promovem a infla maçã ti e estimulam as respostas imunológicas adaptativas. A estimulação das células dendriticas por dectinas induz a produção de algumas citocinas que promovem a diferenciação de linfocitos T CD4' virgens (naíve) a um tipo dc linfócito T efetor denominado T H I 7 , que é particularmente eficaz na defesa contra infecções fúngicas. Outros receptores de

carboidratos encontrados nas células dendríticas sao a I-angerina (CD2Ü7)# expressa principalmente por células dc Langerhans epidérmicas, e DC-SIGN, expressa pela maioria das células dendríticas. DC-STGN pode desempenhar um papel patogênico na promoção da infecção por HTV-1 nos linfócitos T. A gficoprotcína gpí2í) do envelope do HlV-1 se liga ao DC-SIGN das células dendríticas em tecidos de mucosa; o vírus é, então, carreado pelas células dendríticas através dos vasos linfáticos ate os gânglios linfáticos drenantes, onde é transferido a linfodfos T CD4', infecta ndo-os. Receptores Scavenger Os receptores venger f o r m a m um grupo de proteínas de membrana celular de estrutura e função diversas, que foram originariamente agrupadas com base cm características comuns relacionados à ingestão de lipoproteínas oxidadas pelas células. Alguns destes receptores scavenger, incluindo SR'A e CDU6, são expressos por rnacrófagos e medeiam a fagocitose de micro-organismos. Além disso, o CD:36 atua como corrcceptor no reconhecimento c resposta ao ácido lipotcicoico e aos lipopeptídeos diadiados cie origem bacteriana por TLR2/6. Uma ampla gama de estruturas moleculares pode se ligar aos receptores scavenger, incluindo LPS, ácido lipotcicoico, ácidos nuclcicos, p-gincanas e proteínas. A importância dos receptores scavenger na imunidade inata é destacada pela maior suscetibilidade à infecção observada em camundongos que não possuem (knockout) tais receptores e pela observação de que diversos patógenos microbianos expressam fatores de virulência que bloqueiam o reconhecimento e a fagocitose por eles mediados. Receptores N-Fonnil Met-Leu-Phe Os receptores /V-Formil met-leu-pher incluindo FPK e FPRLl expressos por neutrófilos e rnacrófagos, respectivamente, reconhecem peptídeos bacterianos contendo resíduos de metionida tt-fonriilados (jY-tbrmilmctionil) c estimulam o movimento direcionado das células. Uma vez que todas as proteínas bacterianas e algumas proteínas cios mamíferos (apenas aquelas sintetizadas no interior das mítoeõndrias) são iniciadas por jY-formilmetionina, FPR c FPRLl permitem que os fagócitos detectem e respondam preferencialmente a proteínas bacterianas. Os ligantes pcptídicos bacterianos que interagem. com estes receptores são alguns dos quimioatraentes primeiramente identificados c mais potentes para leucócitos. Os quimioatraentes incluem diversos tipos de moléculas, frequentemente produzidas nos sítios de infecção, que se ligam a receptores específicos nas células e direcionam seu movimento em direção à fonte destas substâncias. Outros quiomioatraentes, como as quimiodnas discutidas no Capítulo 3, são sintetizados pelas células do hospedeiro. FPR e FPRLl, assim como todos os outros receptores de quimiotáticos, pertencem. a uma superfamília de receptores que atravessam setes vezes a membrana citoplasmática acoplados ã proteína G que se liga à guanosina trifosfato (GTP) (GPCR). Estes receptores iniciam as respostas intracelulares através de proteínas G triméricas associadas (Cap. 7). Às proteínas G estimulam muitos tipos de respostas celulares, incluindo alterações no citocsqueleto, aumentando a motilidade celular.

COMPONENTES CELULARES DO SISTEMA IMUNE INATO As células dtí sistema i m u n e inato realizam diversas funções que são essenciais para a defesa contra micro-organismos.

Algumas células formam barreiras físicas que impedem infecções. Diversos tipos celulares expressam os vários receptores de reconhecimento de padrões que acabamos de discutir e, portanto, são capazes cie reconhecer PAMP e DAMP c de produzir citocinas inflamatórias e proteínas anti virais, culminando com a morte dos micro-organismos ou eliminação dc células infectadas. Além disso, a lgumas células da imunidade inata são críticas â estimulação das respostas imunes adaptativas subsequentes. Agora, discutiremos os tipos celulares que realizam tais funções.

B a t e i r a s Epiteliais Superfícies epiteliaht intactas formam barreiras físicas entre os micro-organismos do ambiente externo e os tecidos do hospedeiro; além disso, as células epiieliais produzem substâncias químicas aniimicrobianas que impedem a entrada de micro-organismos (Fig. 4-5). As principais interfaces entre o ambiente e o hospedeiro mamífero são a pele e as superfícies de mucosas dos tratos gastrointestinal, respiratório e genitourinário. listas interfaces são revestidas por contínuas camadas de células epiteliais especializadas que desempen h a m muitas funções fisiológicas, incluindo a prevenção da entrada de micro-organismos. A perda de integridade destas camadas epiteliais, por traumas ou outras razões, predispõe o indivíduo a infecções. Á. função da barreira protetora é, em grande parte, física. As células epiteliais são m u i t o próximas umas às outras, bloqueando a passagem dc microorganismos por entre elas. À camada externa de qu era tina, que se acumula com a morte dos qucratinócitos da superfície cutânea, bloqueia a penetração microbiana em camadas mais profundas da epiderme. O muco, uma secreção viscosa contendo glicoproteínas cbamacias mucinas, é produzido pelas células epiteliais respiratórias, gastrointestinais e urogenitais. O muco impede, fisicamente, a invasão microbiana c facilita a remoção de micro-organismos pela ação ciliar da árvore brônquica e cio pcristaltismo intestinal. Embora estas propriedades da barreira física sejam m u i t o importantes na

Barreira física à infecção

Peptídeos antibióticos Morte dos micro-organismos por antibióticos, defensinas e catelicidinas localmente produzidos

Morte dos micro-organismos e células infectadas por linfócitos intraepiteliais

ILinfácifto iritraepitelial

FIGURA 4-5 Barreiras epiteliais. Os epitólíos nas portas de entrada dos micro-organismos sâo barreiras físicas, produzem substâncias antimicrobianas e albergam linfócitos intraeprteliais que aparentemente matam micro-organismos e células infectadas.

defesa do hospedeiro, outros mecanismos epiteliais de defesa evoluíram para complementa-las. Av células epiteliais, assim como alguns leucócitos, produzem peptídeos que apresentam propriedades antimicrobianas. Duas famílias estruturalmente distintas de peptídeos anti microbianos são as defensinas e as catelicidinas. •

As defensinas são pequenos peptídeos catiônicos, com cerca de 29 a 34 aminoácidos de comprimento, que contem trés pontes dissulfeto intra cadeias. As duas famílias de defensinas humanas, denominadas a e p, são diferenciadas pela localização destas pontes. As defensinas são produzidas por células epiteliais de superfícies de mucosa e por leucócitos contendo grânulos, incluindo neutrófi los, células assassinas naturais (natural killer- NK) e linfócitos T citotóxicos. Cada tipo celular produz uma determinada molécula de defensina. As células dc Paneth no interior das criptas do intestino delgado são as principais células produtoras de defensinas C£. As defensinas das células de Paneth são às vezes chamadas cripticidinas, c sua função é limitar a quantidade dc micro-organismos no lúmen. As defensinas são também produzidas em outras áreas do intestino, em células mucosas respiratórias c na pele. Algumas defensinas são constituti va mente produzidas por alguns tipos celulares, mas sua secreção pode ser aumentada por citocinas ou produtos microbianos. Hm outras células, as defensinas são produzidas apenas cm resposta a d t o d n a s c produtos microbianos. As ações protetoras das defensinas incluem efeitos tóxicos diretos aos micro-organismos, incluindo bactérias e fungos, c a ativação das células envolvidas nas respostas inflamatórias a micro-organismos. Os mecanismos de seus efeitos microbicidas diretos são pouco compreendidos. • As c a t e i i o d i n a s são produzidas por neutrófilos e diversas barreiras epiteliais, incluindo a pele, o trato gastrointestinal e o trato respiratório. Á catelicidina é sintetizada como precursor, com dois domínios de 18 kD, que é protcoliticamente clivado cm dois peptídeos, ambos com funções protetoras. A síntese do precursor c a clivagem protcolitica podem ser estimuladas por citocinas inflamatórias e produtos microbianos. As catelicidinas ativas protegem contra infecções por múltiplos mecanismos, incluindo efeitos tóxicos diretos a uma ampla gama de micro-organismos e a ativação de diversas respostas em leucócitos e outros tipos celulares, que promovem a erradicação dos agentes infecciosos. O fragmento C-terminal, chamado L'L-17, pode também se ligar ao LPS, um componente tóxico da parede externa de bactérias gram-negativas (anteriormente mencionado), e inativá-lo. As barreiras epiieliais çon tem certos tipos de linfócitos, incluindo linfócitos T i n tra epi te l ia is, que reconhecem e nevvpondem aos micro-organismos comumerite encon trados. Os linfócitos T intra epiteliais são encontrados na epiderme em e pi té li os mucosos. Diversos subtipos de linfócitos intraepiteliais são observados em diferentes proporções, dependendo da espécie animal c da localização tecidual. Estes subtipos são diferenciados, principalmente, pelos receptores de antígeno dos linfócitos T (TCR) que expressam.. Alguns linfócitos T intra epiteliais expressam uma forma convencional do TCR, chamada a% que está presente na maioria das células T em tecidos linfoides, Outros linfócitos T epiteliais expressam uma forma do receptor dc antígeno chamada yfi, que pode reconhecer antígenos pcptídicos e não pcptídicos. Orna característica c o m u m destes linfócitos T é a limitada

diversidade de seus receptores de antígeno quando comparados à maioria das células T do sistema i m u n e adaptativo. Acredita-se que os linfócitos T intraepiteliais reconheçam um numero limitado de estruturas microbianas comum ente encontradas (p. ex., PAMP). Os linfócitos intraepiteliais podem atuar na defesa do hospedeiro através da secreção de citocinas, da ativação de fagócitos e da morte cie células infectadas.

Fagócitos Células que apresentam funções fagocíticas especializadas, principalmente macrófagos e neutrófilos, são a primeira linha de defesa contra micro-organismos que ultrapassam as barreiras epiteliais. Introduzimos estes tipos celulares no Capítulo 2, e discutiremos muitos outros detalhes de suas funções mais â frente, neste capítulo, e em outros trechos deste livro. Por hora, é importante saber que estas células fagocíticas realizam dois tipos gerais cie funções na defesa contra micro-organismos. Primeiro, são capazes dc internalizar e matar micro-organismos. Neutrófilos e macrófagos são particularmente bons nesta função. Segundo os fagejeitos respondem aos micro-organismos produzindo diversas citocinas que promovem inflamação e também aumentam a função antimicrobiana das células tio hospedeiro no sítio cie infecção. Entre os "fagócitos profissionais", os macrófagos são particularmente bons nesta segunda função. Os macrófagos estão também envolvidos no reparo de tecidos danificados, que é outra importante função na defesa cio hospedeiro. Üm papel essencial desempenhado pelos fagócitos na defesa i m u n e inata contra agentes infecciosos é demonstrado pela alta taxa de infecções bacterianas e fúngicas letais cm pacientes com baixos números de neutrófilos no sangue, causados por cânceres da medula óssea ou quimioterapia em pacientes com diferentes cânceres, ou aincia em pacientes com deficiências congênitas cias funções fagocitárias.

Células Dendríticas As células dendríticas desempenham funções essenciais de reconhecimento, alem de papéis efetores, na imunidade inata, introduzi mos as células dendríticas no Capítulo 2, e seu papel na apresentação de antígenos aos linfócitos T é discutido no Capítulo 6. Lembre-se de que a célula dcndrítica representa na verdade uma família heterogénea de células derivadas da medula óssea, com longos processos citoplasmáticos similares a dendritos, e que são constitutiva mente encontradas em epitélios e muitos tecidos do corpo. Dadas as suas localização e morfologia, estas células detectam micro-organismos invasores. Além disso, as células dendríticas expressam mais tipos diferentes de TLR e receptores citoplasmáticos de reconhecimento de padrões cio que qualquer outra população celular, tornando-as os mais versáteis sensores de PAMP e DAMP de toei o o corpo. Um dado subtipo cie células dendríticas, as células dendríticas plasmocitoides, assim chamadas por sua morfologia similar à de plasmócitos produtores cie anticorpos, é a maior fonte de citocinas anti virais, os interferons de tipo T, sintetizadas em resposta às infecções virais. Esta característica das células dendríticas plasmocitoides se deve ao fato de que, cm parte, estas células, mais do que qualquer outro tipo celular, expressam TLK cndossõmicos (TLR 3, 7, 8, 9) que reconhecem ácidos nu ciciais dos vírus epie foram internalizados pela célula. Discutiremos as ações anti vira is dos interferons de tipo I em maiores detalhes mais à frente, neste capítulo.

As células dendriticas são as células mais eficientes em desencadear e direcionar respostas imunes adaptativas mediadas por linfocitos Tf e isto depende de suas respostas imunes inatas aos micnf-organismos. tista capacidade reflete a habilidade das células dendriticas dc internalizar antígenos proteicos microbianos, transporta-los aos gânglios linfáticos, onde esta o os linfocitos T virgens, e apresentá-los de m o d o que possam ser reconhecidos por estes linfocitos. tistas fonções serão discutidas em maior detalhe no Capítulo 6. É importante notar que a resposta inata mediada pelas células dendriticas aos PAMP é essencial para estas fonções, que sao aumentadas pela sinalização por TLR. Além disso, a sinalização por TLR induz a célula dendrítica a expressar moléculas, incluindo moléculas cocstimuladoras e citocinas, que são necessárias, além do antígeno, à ativação de linfocitos T virgens e à sua diferenciação em células efetoras. Dependendo da natureza do micro-organismo que induz a resposta inata, a célula dendrítica direciona a diferenciação do liníocito T virgem em tipos distintos tie células efetoras, como células T H I produtoras de 1FN=Y ou células T H I 7 produtoras de IL-17. A influência das células dendriticas na ativação do linfócito T e na sua diferenciação será mais discutida no Capitu lo 9.

Células Assassinas Naturais {Natural Kiíler-

NK)

As células assassinas naturais (natural killer - NK) são linfocitos distintos dos linfocitos Te tí que desempenham importantes funções nas respostas imunes inatas, principalmente contra vírus e bactérias intracelulares. O termo natural killer deriva do fato de que estas células são capazes de realizar sua função de morte sem a necessidade de expansão clonal c diferenciação, o que é requerido para respostas efetoras de outras células assassinas do sistema i m u n e diante de células do hospedeiro infectadas por micro-organismos, tis linfocitos T cito tóxicos (CTL). Ás células NK constituem 5% a 15% das células mono nucleares do sangue e do baço, sendo raras em outros órgãos líofoidcs, mas são encontrados ern grandes números no fígado e no útero gravídico. As células NK são originárias de precursores da medula óssea e parecem grandes linfocitos, com numerosos grânulos citoplasmáticos. As células NK não expressam os receptores de antígeno altamente diversos e clonal mente distribuídos característicos dos linfocitos B e T. tim vez disso, usam receptores codificados pelo DNA em sua configuração ger m i n ativa, discutidos a seguir, para diferenciar células infectadas por patógenos de células saudáveis. No sangue, as células NR podem ser identificadas pela expressão de CD56 e ausência de CD3, duas proteínas de membrana frequentemente encontradas juntas cm CTL ativados. Reconhecimento de Células infectadas e sob Estresse pelas Células NK As NK diferenciam células infectadas e sob estresse de células saudáveis, e sua ativação é regulada pelo equilíbrio entre sinais gerados por receptares de ativação e de inibição, Existem diversas famílias destes receptores (Fig. 4-6), c discutiremos alguns de seus membros mais adiante. Estes receptores reconhecem moléculas na superfície de outras células e geram sinais de ativação ou inibição que prorntive m ou inibem as respostas das células NK. De modo geral, os receptores de ativação reconhecem ligantes em células infectadas e danificadas, e tis receptores de inibição reconhecem ligantes que sã ti normal mente expressos nas células saudáveis normais. Quando uma célula NK interage com

outra célula, o resultado é determinado peia integração tios sinais gerados pelo conjunto tie receptores tie ativação e inibição expressos pelas NK e que interagem com tis ligantes das outras células. Dada a natureza estocástica de sua expressão, o conjunto de receptores de ativação e inibição expressos pelas células NK de qualquer indivíduo apresenta significativa diversidade. Assim, as células NK de um indivíduo respondem a diferentes tipos de micro-organismos ou células infectadas. Além disso, os genes que codificam muitos destes receptores são poli mórficos; isto significa que existem diversas variantes gênicas em uma população, de modo que um indivíduo pode expressar formas ligeiramente diferentes de receptores do que outro indivíduo, Muitas células NK expressam receptores inibidores que reconhecem moléculas do complexo principal de h istocompa iihilidade (MHC) de classe /, que são proteínas de superfície célula r normalmente expressas por quase todas as células saudáveis do corpo (Fig. 4-7) . A principal função das moléculas de MHC de classe 1, além de seu papel na regulação da ativação das células NK, é apresentar os peptídeos derivados tie proteínas citoplasmátiças, incluindo proteínas microbianas, na superfície celular, para serem reconhecidos por linfocitos T CD8*- Descreveremos a estrutura e a função das moléculas de MHC em relação ao reconheci mento de antígenos do linfócito T CDS* no Capítulo 6. Por hora, é importante entender que as células NK usam tipos fundamentalmente diferentes de receptores do que os empregados pelos linfocitos T no reconhecimento de moléculas dc MHC tie classe 1. Diferentemente dos linfocitos T, muitos dos receptores das células NK para moléculas de MHC de classe I respondem inibindo sua ativação. Isto é importante porque células normais expressam MHC de classe I, e muitos vírus e outros eventos que estressam as células levam à perda tia expressão destas moléculas. Assim, as células NK interpretam a presença das moléculas de MHC de classe I como marcadores de células próprias normais, e sua ausência é urria indicação de infecção ou dano. Por sua vez, as células NK não recebem sinais de inibição de células infectadas ou sob estresse. Ao mesmo tempo, as células NK tendem a receber sinais tie ativação destas mesmas células infectadas através tie receptores de ativação. O resultado geral é a ativa ção das células NK, que secretam citocinas e matam a célula infectada ou sob estresse. Esta capacidade dc ativação das células NK por células do hospedeiro que não apresentam M H C de classe 1 é chamada de reconhecimento tia ausência de próprio. Os receptores inibidores das células NK compartilham uma característica comumf o motivo estrutural de suas caudas citoplasmaticas, chamado motivo de inibição a base de tirosina do imunorreceptor (777 Aí), que se liga às mole arfas que bloqueiam as vias de sinalização dos receptores de ativação ÍFigs. 4-6 e 4-7). Os ÍT1M contêm resíduos tie tirosina que são fosforilados seguindo a interação entre o ligante e o receptor inibidor. A fosoforilação desses Í T I M leva ao recrutamento e à ativação de fosfata ses que removem fosfatos de diversas proteínas ou lipídios envolvidos nas vias de sinalização gerados durante a ativação dos receptores de NK. O resultado final é o bloqueio das funções de sinalização dos receptores de ativação. Os ITIM são encontrados nas caudas citopl asm áticas dc outros receptores além dos receptores inibidores dc NK, e suas estruturas e funções de sinalização são discutidas com detalhes no Capitu lo 7. O maior grupo de receptores inibidores expressos nas NK é composto pelos receptores imunoglobulina-símile de células killer (K1R), que são membros da superfamília da imunoglobulina (Ig). Os membros desta família contêm um domínio

A Engajamento do receptor inibidor

Sinais de ativação

B Ausência de engajamento do receptor de í ni bicão

Remoção de fosfatos e inibição

Receptor de ativação

Q Engajamento de múltiplos receptores de ativação . , Sinais de

Sinais de ativação

ativaçao

jnibicão

Receptor de inibição

Ligantes dos O vírus inibe a Complexo MHC receptores próprio de expressão do de células classe I - peptídeo MHC de classe I NK Célula normal Célula infectada por vírus autólo-ga {negativa para MHC de GIasse 1)

Célula NK não ativada; ausência de morte celular

Remoção ineficaz de fosfatos e

Célula NK ativada; morte da célula infectada

Célula em estresse comi expressão induzida de ligantes de ativação

Célula NK ativada; morte da célula estressada

FIGURA 4-6 Funções dos receptores de ativação e inibição das células NK. A, Os receptores de ativação das cólUas NK reconhecem ligantes em oôlulasalvo 0 ativam a proteína tirosina cinase íFTKl. cuja atividade é suprimida por receptoras inibidores que reconhecem moléculas de MHC de classe I e ativam a proteína tirosina fosfatase \PTP\. As células NK não matam eficientemente células saudáveis que expressam MHC de classe I. B, Caso uma infecção virai ou outro estresse iniba a expressão de MHC de classe I pelas células e induza a expressão de outros ligantes de ativação, o receptor inibidor da célula NK nâo é enga[ado e o receptor de ativação age sem oposição, desencadeando as respostas das células NKr como morte de células-alvo e secreção de citocina. CR Células estressadas por infecção ou transformação neoplásica podem expressar quantidades maiores de ligantes ativadores. Tais ligantes se ligam aos receptores de atrvação da célula NK e induzem maior fosforilação da tirosina do que pode ser impedido pelas fosfatases associadas ao receptor inibidor, resultando em morte da célula em estresse. Os detalhes estruturais e os ligantes dos receptores de ativação e inibição das células NK são mostrados na Figura 4-7

estrutural chamado dobra Ig, identificado pela primeira vez em anticorpos (também conhecidos como Ig), discutidos no Capítulo 5. Os KIK se ligam a diversas moléculas de MHC de classe 1. O segundo grupo importante de receptores inibidtires de NK pertence â família tias lectinas cie tipo C, que inclui proteínas que se ligam a carboidratos, como anteriormente discutido. Um destes receptores c o hcterodímero chamado CD94/NKG2A, que reconhece a molécula de M H C tie classe l denominada HLA-E, É interessante notar que o HLÂ-E apresenta peptídeos derivados tie outras moléculas tie M H C de classe 1; assim, em essência, o CIJ94/MKG2A é um receptor de vigilância de diversas moléculas tie classe I de MHC. A terceira família de receptores inibidores das células NK, chamados receptores leucodtarios Ig-símile (LIK), também é membro da superfamília tia Ig que se liga a moléculas de

MHC de classe I, embora com m e n o r afinidade do que os KlR, e sendo a maioria expressa em linfocitos B do que em células NK. Os receptores de ativação das células NK reconhecem um grupo heterogêneo de ligantes, alguns dos quais podem ser expressos pí)r células normais e outros que são expressos principalmente por células que foram submetidas a estresse infeccioso ou metabólico. Os aspectos moleculares dos ligantes de muitos destes receptores não são bem caracterizados. A expressão induzida de ligantes em células não saudáveis, que interagem com os receptores de ativação tias células NK, pode gerar sinais que suplantam os sinais dos receptores inibid tires, especialmente quando a célula não saudável apresenta poucas, ou nenhuma, moléculas de MHC de classe I (Fig. 4-6) +

I!

I

I

i

Ligante

Su b u n id ades d e si na] ização c itop I as m áí i ca Receptor CO E2

o !5

JQ

CD94

HLA-E

NKG2A

co

1LT-2

9>

HL A-A, B5 Cs E,F S G CMVÜL18

o. Q>

HLA-C,

S

Bw4. A

O

£ FceRly, Ç CD16

CO 0)

FceRIr, C IDAP12

NCR (NKp46à NIKp3Ü., NKp44)

* cg CO

ÍDAP12

E

o

KIR2DS

CL d> O

£

Célula recoberta por IgG

DAP12 CD94 NKG2C, E

HLA-C; ligantes codificadas por patógenos? iHLA-E; ligantes codificadas por patógenos? MIC-A. MIC-B, ULBP

DAP10 NKG2D

Membrana da célula NK

ITAM YxxM ITIM FIGURA 4-7 Estrutura e ligantes dos receptores de ativação a inibição das células NK. Exemplos de receptores inibidores e ativado res da células NK e seus ligantes. O CD16 e os receptores citotóxicos naturais (NCR) associam-se a homodfmero de cadeia Ç, homodímeros FceRly ou heterodimeTOs Ç-FccRty. Existem diversos KIR, com especificidades de ligação variáveis.

A maioria dos receptores de ativação das células NK compartilha um motivo estrutural comum em suas caudas citoplasm áticas, chamado motivo de ativação à base de tirosina do imunarreceptor (ITAM), que participa de eventos de sinalização que promovem a morte da célula-alvo e a secreção de citocinas (Fig. 4=7). Em alguns destes receptores, uma única cadeia polipcptídica contem intracclularmente o 1TÀM e extracelularmente a porção capaz de interagir com o ligante. Em outros receptores, os 1TÀM estJo em cadeias polipeptídicas separadas, a r m o em PcERIy, Ç e DÁ PI 2, que não interagem com í} ligante, mas sao associados de forma não covalente à cadeia tio receptor envolvida em reconhecer o ligante. Os Í T A M são também encontrados em caudas cito» plasmáticas dc outros receptores de sinalização no sistema imune, incluindo os receptores de antígeno dos linfócitos T

e K. Depois da interação entre o ligante e os receptores de ativação das células NK, os resíduos de tirosina dos ITAM são fosforilados por cinases ritoplasm áticas e outras proteínas cinases são recrutadas, interagem com os ITAM fosforilados e são ativadas. Estas cinases aumentam a sinalização por fosforilarem outras proteínas. A estrutura e as funções de sinalização dos ITAM são discutidas em mais detalhes no Capítulo 7. Muitos dos receptores de ativação tias células NK são membros das famílias tias lectinas de tipo C ou dos KIR, que também incluem receptores inibidores, como discutido anteriormente. Alguns deis receptores de ativação parecem se ligar a moléculas dc MHC de classe 1, corno os receptores inibidores, mas não se sabe como estes receptores são preferencialmente ativados por células infectadas ou danificadas.

Sabe-se também que os receptores de ativação reconhecem ligantes que não as clássicas moléculas de MHC. Um receptor de ativação das células NK da família das lectinas de tipo C bem conhecido é o NKG2D, que se liga a proteínas semelhantes às moléculas de MHC de classe I, incluindo MIC-À e MIC-B, que são enajntradas em células infectadas por vírus e células tu mora is, mas não em células normais. O receptor NKG2D é associado à subunidade de sinalização denominada D AP 10, que apresenta motivos de sinalização diferentes dos ITAM encontrados em outros receptores de ativação, mas que também aumenta a citotoxicidade das células NK contra as células-a Ivo. Outro importante receptor de ativação das células NK é o CD 16 (FcyRiria), que é uns receptor de baixa afinidade para anticorpos IgG. As moléculas de antiairpo apresentam regiões de ligação ao antígeno altamente variáveis e, no lado oposto, uma estrutura invariante, chamada região Fc, que interage com diversas outras moléculas do sistema i m u n e . Descreveremos a estrutura tios anticorpos em detalhes no Capítulo 5, mas, por oraf é suficiente saber que o CD16 se liga à região Fc de certos tipos de anticorpo chamados IgG 1 ou IgG3. O CD 16 se associa a uma das três diferentes proteínas de sinalização contendo ITAM (p. ex., FceRly, Ç e proteínas DÀF12). Durante a infecção, o sistema i m u n e adaptativo produz anticorpos IgG 1 e IgG3 que, especificamente, se ligam aos micro-organismos e a seus antígenos nas células infecta da s, e o CD 16 das células NK pode se ligar às regiões Fc destas imunoglobulinas. Assim, o CD 16 gera sinais de ativação, através de seus parceiros de sinalização, e as células NK podem matar as células infecta ti as que foram recobertas pelas moléculas de anticorpo. Este processo é chamado citotoxicidade m e d i a d a por células d e p e n d e n t e de anticorpo; esta é uma função efetora tia imunidade adaptativa e será discutida no Capítulo 12, quando falarmos da imunidade h u m o r a l A capacidade dos receptores de ativação em induzir respostas funcionais nas células NK é aumentada por citocinas. As principais citocinas do sistema i m u n e inato que estim u l a m a função das células NK são EL-12, TL-15, 1L-Í8 e intcrferons de tipo í (discutidos a seguir). Cada uma destas citocinas aumenta a atividade citotóxica das células NK e a quantidade da ritorina 1FN-Y secreta d a pelas células NK. O IFN-y apresenta diversos efeitos anti microbianos e será discutido em detalhes no Capítulo 10. Além disso, a IL-12 e a 1L-15 são importantes fatores de crescimento para as células NK. Os genes KIR são polimórficos, o que significa que existem, diversas variantes alélicas na população humana, e os grupos de alelos KIR são frequentemente herdados juntos, de um único progenitor, Estes grupos de genes associados são denominados haplótipos KIR. Existem dois haplótipos KIR principais e alguns mais raros. Os haplótipos diferem quanto ao numero de receptores codificados, e alguns apresentam mais ou menos receptores de ativação do que outros. Alguns haplótipos são associados à maior susceptibilidade a algumas doenças, incluindo aborto espontâneo c uveíte. Funções Efetoras das Células NK As funções efetoras das células NK são matar células infectadas e ativar os macrófagos para destruição dos micro-organismos fagocitados (Fig. 4-ft). O mecanismo tia citotoxicidade mediada por células NK é essencialmente o mesmo utilizado por CTL CDS*, que d escreverem os em detalhes no Capít u l o 10. As células NK, como os CTL, apresentam grânulos contendo proteínas que medeiam a morte das células-alvo.

Quando as células NK sã ti ativadas, a exoeitose de seus grânulos liberam estas proteínas nas proximidades das célulasalvo. Uma tias proteínas presentes nos grânulos da célula NK, chamada perforina, facilita a entrada de outras proteínas d tis grânulos, chamadas granzimas, no citoplasma das células-alvo. As granzimas são enzimas que iniciam a sequência de eventos de sinalização que provocam a morte das células-alvo por apoptosc. As %fias de sinalização que causam apoptosc são discutidas no Capítulo 14. Por matarem as células infectadas por vírus e bactérias intracelulares, as células NK eliminam tis reservatórios de infecção. Alguns tumores, principalmente aqueles de origem hematopoiética, são alvos das células NK, talvez porque as células tu morais não expressem níveis normais das moléculas de MHC de classe I. O 1FN-7 derivado de células NK ativa macrófagos, a m o o 1FN-Y produzido por linfócitos T, e aumenta a capacidade de morte das bactérias fagocitadas por estas células (Cap. 1Ü). O 1FN=Y produzido por células NK nos gânglios linfáticos pode também direcionar a diferenciação dos linfócitos T virgens em células TH I (Cap. 9). As células NK desempenham diversos papéis importantes na defesa contra micro-organismos intracelulares. As células NK matam as células infectadas por vírus antes da ativação completa de CTL antígeno-específicos, isto é, nos primeiros dias depois da infecção. Logo no início da infecção virai, as células NK são expandidas e ativadas por IL-12 e LL-15, e matam as células infectadas, especialmente aquelas que apresentam, menores níveis de moléculas de MHC de

Célula danificada

Célula NK

infectada por vírus

Macrófago com micro-organismos fagocitados

Morte de células danificadas

Morte de células infectadas

Morte de micro-organismos fagocitados

FIGURA 4-8 Funções das células NK. A, As células NK reconhecem ligantes em cá lulas infectadas ou submetidas a outros tipos de astresse, matando as células do hospedeiro. Dessa forma, as células NK eliminam os reservatórios de infecção, bem como células disfuncionais. B, As células NK respondem à 1U12 produzida por macrófagos e secretam IFN-yr que induz os macrófagos a matar os micro-organismos fagocitados.

classe I. A l é m disso, o IPN-y se creta do por células NK ativa macrofagos que destroem os micro-organismos fagocitados. Hsra reação macrofágica mediada pelo TFN-Y dependente de células NK pode ajudar a controlar uma infecção por bacterias intracelulares, corno histeria monocyiogenes, p o r vários dias ou semanas, e assim permite tempo para o desenvolvim e n t o da imunidade mediada por linfocitos T, que erradica a infecção. A depleção de células NK aumenta a suscetihilida de à infecção por alguns vírus e bactérias intracelulares. Hm camundongos deficientes em linfocitos T, a resposta das células NK pode manter a infecção por tais micro-organismos sob controle por algum tempo, mas os animais acabam sucumbindo, por não apresentarem a imunidade adaptativa celular. Às células NK também podem ser importantes na fase tarei ia da resposta i m u n e do hospedeiro por matar células infectadas que escaparam aí) ataque imunológico mediado por CTL por apresentarem menor expressão de moléculas de M H C de classe I. Uma vez que as células NK píHlem matar certas células tu mora is in vitw, foi também proposto que estas atuem sobre clones malignos in vivo.

Linfocitos T e B com Receptores de Antígeno do Especificidade Limitada Como discutiremos em mais detalhes nos capítulos seguintes, a maioria dos linfocitos Tc B c componente do sistema i m u n e adaptativo e caracterizada por um repertório de especificidades altamente tiiverso para reconhecimento dc diferentes antígenos. À diversidade tios receptores de antígeno é gerada pela recombinação somática aleatória de um graneie grupo de segmentos de D N A encontrado na forma germinativa., assim como pela adição de sequencias de nucleotídcos nas junções entre os segmentos recombinados., originando genes dc receptores de antígeno únicos em cada clone de linfócito (Cap. 8). No entanto, certos subtipos de linfocitos T e B apresentam diversidade m u i t o pequena, uma vez que as mesmas sequencias dos genes de receptores de antígenos são recombinadas em cada clone e há pouca ou n e n h u m a modificação nas sequencias de junção. Parece que estes subtipos de linfocitos T c B reconhecem estruturas compartilhadas que são expressas p o r muitas espécies microbianas diferentes e c o m u m ente encontradas: ern outras palavras, reconhecem PAMP. Os subtipos de linfocitos T com limitada diversidade de receptores de antígeno incluem os linfocitos T assassinos naturais {natural killer) invariantes (ilMKT), os linfocitos T Jõ e os linfocitos T intra epiteliais com TCK fjf|B (já mencionados). Os subtipos cie linfocitos K que produzem anticorpos de especificidade limitada são os linfocitos B - l e os linfocitos B da zona marginal. H mb ora estes linfocitos T e B desempenhem funções efetoras similares aos seus equivalentes dc maior diversidade clonal, a natureza de suas especificidades os coloca em uma categoria especial, já que são mais parecidos com. as células efetoras da imunidade inata do que com as células da imunidade adaptativa. Bstes subtipos especiais de linfocitos T e B são ti escritos nos Capítulos 10 c I 1, respectivamente.

Mastócitos Üs mastócitos estão presentes na pele e no epitêlio de mucosa e rapidamente secretam citocinas p ró - i rifla ma tó ria s e mediadores lipídicos em resposta a infecções e outros estímulos. Começamos a falar sobre tis mastócitos no Capítulo 2. Lembre-se de que estas células apresentam abundantes grânulos citoplasmáticos contendo diversos mediadores inflamatórios

que sao liberados quando as células são ativadas, seja por produtos microbianos ou por um mecanismo especial dependente de anticorpos. Os grânulos contêm a minas vasoativas (como a histamina), que provocam vasodilatação e aumento da permeabilidade capilar, e enzimas proteolíticas que podem matar bactérias ou inativar toxinas microbianas. Os mastócitos também sintetizam e secreta TU mediadores lipídicos (como as prostaglan dirias) e citocinas (como o TNF). Uma vez que mastócitos geralmente e s t i o localizados nas p r o x i midades de vasos sanguíneos (Fig. 2-1), o conteúdo de seus grânulos rapidamente induz alterações vasculares, que prom o v e m a inflamação aguda. Os mastócitos expressam TLR, e os ligantes de TLR podem induzir sua desgranulação. Camundongos deficientes em mastócitos apresentam dificuldade de controle de infecções bacterianas, o que provavelmente se deve à alteração das respostas imunes inatas. Os produtos mastocitários também atuam na defesa contra helmintos e são responsáveis pelos sintomas tie doenças alérgicas. Voltaremos a discutir os mastócitos c sua relação às doenças alérgicas no Capítulo 19.

MOLÉCULAS SOLÚVEIS DE RECONHECIMENTO E MOLÉCULAS EFETORAS DA IMUNIDADE INATA Diferentes tipos de moléculas que reconhecem micro-organismos e p r o m o v e m respostas inatas são encontra ti as em forma solúvel no sangue e nos fluidos extra celulares. Bstas moléculas são responsáveis pela primeira defesa contra patógenos presentes fora das células do hospedeiro em alguma parte de seu ciclo de vrida. As moleculas efetoras solúveis atuam de duas formas principais. •

For se ligarem aos micro-organismos, atuam como opsoninas e a u m e n t a m a capacidade tie fagocitose pelos macrofagos, neutrófilos c células dendriticas. Isto ocorre porque as células fagocíticas expressam receptores de membrana específicos para as opsoninas, e estes receptores podem mediar, de forma eficiente, a interna li zação do complexo formado pela opsonina c o agente invasor. • Depois da ligação aos micro-organismos, os mediadores solúveis da imunidade inata p r o m o v e m respostas inflamatórias que induzem recrutamento adicional tie mais fagócitos para os sítios de infecção, podendo também matá-los diretamente. As moléculas efetoras solúveis são, às vezes, chamadas de mediadores h u m tirais da imunidade inata, assim corno os anticorpos são considerados como medi ad tires h u m tira is da imunidade adaptativa. Os principais componentes d ti sistema i m u n e inato h u m tirai são os anticorpos naturais, ti sistema complemento, as ctileciinas, as pentraxinas c as ficolinas. A seguir, descreveremos as principais características e funções destes componentes tia imunidade inata.

estas irnunoglobulinas são denominadas anticorpos n a t u rais. Como observado em outros componentes da i m u n i dade inata, os anticorpos naturais já estão presentes antes da infecção e reconhecem padrões moleculares comuns em micro-organismos ou células estressadas ou mortas. Os anticorpos naturais geralmente são específicos para moléculas de carboidrato ou lipídio, mas na o proteínas, e a maioria é de isótipo IgM, uma tias diferentes classes das moléculas de ig (Cap. 5). À maioria dos anticorpos naturais em humanos c em camundongtis é específica para lipídios oxidados, incluindo as regiões terminais de alguns fosfolipídios como lisofosfatidilcolina e fosforiIcolina, encontradas em membranas bacterianas e em células apoptóticas, mas que não são expostas na superfície das células saudáveis do hospedeiro. Algumas evidencias experimentais indicam que os anticorpos naturais específicos para estes fosfolipídios conferem proteção contra infecções bacterianas e facilitam a fagocitose de células apopttíticas. Os grupos tie anti corpos sanguíneos anti-A BO, outro exemplo de anticorpos naturais, reconhecem certos glicolipídios (os antígenos de grupo sanguíneo) expressos na superfície de muitos tipos celulares, i n c l u i n d o células sanguíneas. Os antígenos e anticorpos dc grupo sanguíneo são importantes em. transplantes, mas não na defesa do hospedeiro, e sã ti discutidos no Capítulo 16.

0 Sistema Complementa

A v i a clássica, assim chamada por ter sido a primeira a ser descoberta, usa urna proteína plasmática denominada C l q para detectar anticorpos ligados à superfície de um micro-organismo ou outra estrutura (Fig. 4-1Ü), Após a ligação de C l q à porção Fe d tis anticorpos, duas serina proteases associadas, chamadas C l r e Cls, são ativadas e iniciam a cascata proteofítica das demais proteínas do sistema complemento. A via clássica e um dos principais mecanismos efetores do braço h u m o r a l das respostas imunes adaptativas (Cap. 12). Uma vez que anticorpos naturais TgM são m u i t o eficientes na ligação a C l q , a via clássica também participa da imunidade inata. Além disso, outras proteínas solúveis do sistema i m u n e inato, chamadas pentraxinas, discutidas a seguir, podem se ligar a C l q e iniciar a via clássica. A via a l t e r n a t i v a , descoberta mais tarde, mas que é filogenética mente mais antiga tio qire a via clássica, é desencadeada quando uma proteína do sistema complem e n t o chamada C3 reconhece, diretamente, certas estruturas da superfície microbiana, como o LPS bacteriano. O componente C3 e também constitutiva mente ativado em solução em baixo nível e se liga a superfícies celulares, mas é, então, inibido por moléculas reguladoras presentes em células mamíferas. Uma vez que os microorganismos não possuem estas proteínas reguladoras, a

E t a p a s iniciais

Etapas tardias

Micro-organismo C3b é depositado sobre o mioro-organismo

Complexo de ataque à membrana (MAC) 00m

Via clássica Lectina ligante de manose

Anticorpos Naturais M u i t o s anticorpos corn milhões de diferentes especificidades são produzidos nas respostas imunológicas humorais p o r linfocitos H e suas progénies, como parte d ti sistema i m u n e adaptativo, e descreveremos as irnunoglobulinas e as respostas dos linfocitos B ern detalhes em capítulos posteriores. No entanto., existem subtipos tie linfocitos B que produzem anticorpos ctim um n ú m e r o limitado de especificidades, sem exposição excessiva a antígenos estranhos, e

•

•

O sistema complemento ê composto por varias proteínas plasmáticas que trabalham juntas na opsonização de microorganismos, na promoção do recrutamento de fagócitos para o sitio de infecção e, em alguns casos, na morte direta de patógenos (Fig. 4-9). À ativação tio sistema complemento é baseada em cascatas proteolíticas, em que uma enzima precursora inativa, chamada zimogeno, é transformada em uma protease ativa que cliva, e portanto induz, a atividade proteo] ítica da próxima proteína do sistema complemento em

Início da ativação do sistema^ complemento

uma cascata. Na sequência da cascata, as atividades enzimáticas resultam em uma tremenda amplificação da quantidade dc produtos proteolíticos gerados. Bstes produtos realizam as funções efetoras do sistema complemento. Outras cascatas proteolíticas são as vias de coagulação do sangue e o sistema dnina-calicreína que regula a permeabilidade vascular. A primeira etapa de ativação do sistema complemento é o reconhecimento das moléculas nas superfícies microbianas, mas não nas células do hospedeiro. A ativação do sistema complemento pode ocorrer através de três distintas vias.

Via das lectinas

Funções efetoras

C3a: Inflamação

C3b: Opsonização e fagocitose

C5a: Inflamação

Lise d o microorganismo

FIGURA 4-9 Vias da ativação do sistema complemento. A ativação do sistema complementa podo ser iniciada por três vias distintas, que lavam à produção de C3b ínas primeiras etapas). O C3b inicia as etapas tardias de ativação do sistema complemento, culminando na produção de peptídeos que estimulam a inflamação {C5a> a em C9 polimerizado, que forma o complexo de ataque à membrana, assim chamado por criar orifícios em membranas plasnráticas. As funções mais importantes das principais proteínas produzidas nas diferentes etapas sao mostradas. À ativação, as funções e a r&gulação do sistema complemento são discutidas em mais detalhes no Capítulo 12.

C1q

Lectina ligante de manose

FIGURA 4-10 C l , lectina ligante de manose e ficolina. Estas três proteínas hexaméricas homólogas podem iniciar a ativação do sistema complemento ao se uniram aos saus ligantes nas superfícies celulares. As cabaças globulares da lactina de tipo C ao final das hastas colagenosas de C1q e da ladina ligante de manosa sa ligam às regiòes Fedia IgM ou à manose presente na superfície de micro-organismos, respectivamente. As cabeças globulares similares ao fibrinagônio da ficolina se ligam à W-acetilglicosamina da superfície de micro-organismos. Esta ligação gera alterações conformacionais que ativam a sarino protease da C1r e C1sr associadas a C1qr au MAS PI e MASR2, associadas à lectina ligante de manosa e à ficolina.

MASP1

MASP1

MASP2

MASP2

IL-1 e EL-6, e este grupo de proteínas plasmáticas é denominado proteínas de fase aguda. A PTX3 é produzida por diversos tipos celulares, i n c l u i n d o células dendríticas, macrófagos e células endoteliais, em resposta a ligantes de TLR e a citocinas inflamatórias, como TNFr mas não é urna proteína de fase aguda. A PTX3 é também armazena ti a em grânulos neutrofílicos e liberada quando os neutrófilos m o r r e m . A PTX3 reconhece células apoptóticas e certos micro-organismos. Estudos realizados com camundongos knockoui revelaram que a 1*7X3 confere proteção contra alguns micro-organismos , incluindo o fungo Àspergülus fumigatus.

Colectinas e Ficolinas

superfície microbiana

•

Ficolina

Anticorpo IgM

ativação espontânea pode ser amplificada nas superfícies microbianas. Assim, esta via pode diferenciar estruturas próprias normais de micro-organismos com base na presença ou ausência de proteínas reguladoras. A v i a das l e c t i n a s é desencadeada por uma proteína plasmática chamada lectina ligante de manose (MEL), que reconhece resíduos terminais de manose presentes em glicoproteínas e glicolipídios microbianos, assim como o receptor de manose tias membranas de fagócitos, anteriormente descritas (Fig. 4-10). À M B L é um m e m b r o da família das colectinas (discutidas a seguir), com estrutura hexamérica similar à do componente C l q do sistema complemento. Depois que a M B L se liga aos micro -organismos, dois zimógenos chamados M A S P I {serina protease associada à lectina ligante de manaria) e MASP2, com funções similares a C l r e C Is, se associam a ela e iniciam as etapas proteolíticas finais idênticas às da via clássica.

O reconhecimento de micro-organismos por qualquer uma das ires vias do sistema complemento resulta no recrutamento sequenciai e na montagem de outras proteínas deste sistema em complexos de proteases (Fig. 4-9). Um. destes complexos, chamado C3 convertase, cliva a proteína central do sistema complemento, ( 3 , produzindo C3a e C3b. O fragm e n t o maior, C l b , se liga de forma covalente à superfície microbiana onde a via do sistema complemento foi ativada. Oh é uma opsonina que p r o m o v e a fagocitose de micro» organismos. O fragmento menor, C3a, é liberado e estimula a inflamação p o r agir como quimiotatien para neutrófilos. O C3b se liga a outras proteínas do sistema complemento, f o r m a n d o uma protease chamada C5 convertase, que cliva C5, gerando um peptídeo pequeno (C5a) e um fragmento maior (C5b} que permanece ligado à membrana microbiana. O C5a, além se ser quimiotãtico, i n d u z alterações nos vasos sanguíneos, levando aí) extravasamento de proteínas plasmáticas e fluídos nos sítios de infecção. O C5b inicia a formação de um complexo proteico do sistema complemento formado de C6, C7, CS associados a vários C9, que são m o n tados em uma estrutura denominada c o m p l e x o de a t a q u e

Manose na superfície microbiana

/V-acetilglicosamina na parede celular bacteriana

à m e m b r a n a ( M A C ) , que provoca a lise das células em que o complemento é ativado. O sistema complemento é um componente essencial da i m u n i d a d e inata; pacientes com deficiências em C3 são altamente suscetíveis a infecções bacterianas recorrentes e frequentemente letais. No entanto, as deficiências genéticas na formação do M A C {o p r o d u t o terminal da via clássica) a u m e n t a m a suscetihilidade a um n u m e r o limitado de patógenos, principalmente bactérias do gênero Neisseria, que, por apresentarem paredes celulares delgadas, são especialmente sensíveis à ação lítica do M À C . O sistema complemento será discutido em mais detalhes no Capitulei 12.

Pentraxinas Diversas proteínas plasmáticas que reconhecem estruturas microbianas e participam da imunidade inata pertencem ã família das pentraxinas, que é um grupo filogenética mente antigo de proteínas pentaméricas de estruturas homólogas. Os principais membros desta família são as pentraxinas curtas, a proteína C-reativa (CEP) c amilóide sérica (SAP) e a pentraxina longa FTX3, CRP e SAP se ligam a diversas espécies de bactérias e fungos. Os ligantes moleculares reconhecidos por CRP e SAP incluem a fosforil colina e a fosfatidiletanolamina, respectivamente, que são encontradas em membranas bacterianas e células apoptóticas, como anteriormente discutido. A PTX3 reconhece diversas rntilécuias de fungos, de algumas bactérias gram-positivas c gramnegativas e de vírus. CRP, SAP e l*TX3 ativam o sistema complemento por ligação a C l q , iniciando a via clássica. As concentrações plasmáticas dc CRP sao m u i t o baixas em indivíduos saudáveis, mas podem aumentar até 1.000 vezes durante infecções e em resposta a outros estímulos inflamatórios, O aumento dos níveis de CRP é resultado de sua maior síntese pelo fígado, induzida pelas citocinas IL-6 e IL-1, que são produzidas por fagócitos durante a resposta i m u n e natural. A síntese hepática e tis níveis plasmáticos de diversas outras proteínas, i n c l u i n d o SAP e outras não relacionadas às pentraxinas, também a u m e n t a m em. resposta a

As colectinas pertencem a uma família de proteínas triméricas ou hexaméricas, em que cada subunidade contém uma cauda colagenosa conectada à região do pescoço por uma cabeça de lectina dependente de cálcio (tipo C). Três membros desta família atuam como moléculas efetoras solúveis no sistema i m u n e inato; estas sã ti a lectina ligante de manose (MBL) e as proteínas surfactantes pulmonares SP-À e SP-D. A M B L , que é um receptor solúvel de reconhecimento de padrão que se liga aos terminais d tis earboidratos ricos em manose e fucose, foi anteriormente discutida, quando falamos sobre a via das lectinas de ativação do sistema complemento (Fig. 4-10). A M B L pode também atuar como urna opsonina por se ligar a tis micro-organismos e aumentar sua fagocitose, lembre-se de que as opsoninas se ligam simultaneamente ao patógeno e a tis receptores de superfície presentes nas membranas de fagócitos, e no caso da M B L , estes receptores são chamados receptores de C l q , uma vez que também se ligam a esta molécula. Este receptor medeia a inter» nalização dos micro-organismos que sã ti opsonizados pela MBL, O gene que codifica a M Ü L é polirnórfico, e certos a lei tis sã ti associados a alterações na formação do hexã m e t r o e redução dos níveis sanguíneos da molécula. Baixos níveis de M B L são associados à maior suscctibilidade a diversas infecções, especialmente quando combinados a outros estados de i m u o o d efici ênci a. As proteínas surfa ctantes A (SP-A) e D (SP-D) são colectinas com propriedades lipofílicas compartilhadas por outros surfa ctantes. Estas proteínas são encontradas nos alvéolos pulmonares, e suas principais funções parecem ser a mediação de respostas imunes inatas neste órgão. SP=A e SP-D se ligam a diversos micro-organismos e atuam corno opsoninas, facilitando sua ingestão por macrófagos alveolares, Estas proteínas podem também inibir, diretamente, o crescimento bacteriano e ativar macrófagos. Camundongos deficientes cm SP-A e SP-D apresentam m e n o r resistência a diversas infecções pulmonares. As ficolinas são proteínas plasmáticas que são estruturalmente similares às a)lectinas, apresentando um d o m í n i o colagenoso, mas, em vez de possuírem o d o m í n i o de lectina do tipi) C, t ê m um domínio de reconhecimento de earhoidratos semelhante ao fibrinogênio (Fig. 4 - l Ü ) . Estas proteínas se ligam a diversas espécies de bactérias, opsonizando-as e ativando o sistema complemento de maneira similar à M B L . Os ligantes moleculares das ficolinas incluem A r -acetil.glicosamina e o ácido lipotcicoico presente nas paredes celulares de bactérias gram-positivas* Agora que discuti mos as propriedades gerais e os diversos componentes do sistema i i n u n c inato, incluindo as células, os receptores celulares de reconhecimento de patógenos.

as moléculas solúveis dc reconhecimento e as moléculas efetoras, podem tis ver como estes diversos componentes trabalham na proteção contra micro-organismos. As três principais formas utilizadas pelo sistema i m u n e inato na proteção contra infecções são a indução de inflamação, a indução da defesa anti virai e a estimulação da imunidade adaptativa. Muitas destas reações são meti ia das p o r citocinas, que desempenham papéis importantes e diversos na imunidade inata (Tabela 4-4). Como discutiremos a seguir, estas citocinas atuam principalmente nas proximidades de seu sítio de produção (ações parácrinas), mas algumas também podem ter efeitos distantes (ações endócrinas).

A RESPOSTA INFLAMATÓRIA A principal forma pela qual o sistema imune inato lida com infecções e lesões teciduais é através da indução da inflamação aguda, que ê o acúmulo de leucócitos, proteínas plasmáticas e fluidos derivados do sangue em um sítio de infecção ou lesão no tecido extravascular. Os leucócitos e as proteínas plasmáticas normalmente circulam no sangue e são recrutados aos sítios de infecção e lesão, onde realizam diversas funções efetoras que matam patógenos e iniciam ti reparti do dano teci dual. O principal leucócito que é recrutado do sangue a tis sítios de inflamação aguda é o neutrófilo, mas monócitos circulantes, que se transformam cm macrófagos nos tecidos, tornam-se cada vez mais proeminentes com o passar d ti tempo e podem ser a populaçao dominante em algumas reações. Entre as importantes proteínas plasmáticas que adentram os sítios inflamatórios estão as proteínas do sistema complemento, tis anticorpos e as proteínas de fase aguda. A. chegada destes componentes sanguíneos ao sítio i n f l a m a t ó r i o é dependente cie alterações reversíveis ntis vasos sanguíneos do tecido infectado ou danificado. Estas alterações incluem a u m e n t o d ti f l u x o sanguíneo no tecido, conseguido através da dilatação arteriolar, maior adesão dos leucócitos circulantes ao revestimento cn dote li ai das vênulas e aumento da permeabilidade de capilares e vênulas às proteínas plasmáticas e aos fluidos. Todas estas alterações são induzidas por citocinas c por pequenos mediadores moleculares inicialmente derivados de células residentes nos tecidos, ctimo inastócítos, macrófagos e células endoteliais, cm resposta à estimulação de PAMP ou DAMP, Com o desenv o l v i m e n t o d ti processo inflamatório, os mediadores p o d e m ser derivados de leucócitos recém-chegados e ativados e de proteínas d ti sistema complemento. A inflamação aguda pode se desenvolver m i n u t o s a horas e perdura por ti ias. A inflamação crônica é um processo que ocorre após a inflam aça ti aguda caso a infecção não seja eliminada ou em resposta a lesão tecidual prolongada, Este tipí) dc inflamação envolve o recrutamento e a ativa cão de monócitos c linfócitos. Sítios inflamatórios crónicos também frequentemente sofrem rcmod cl amento tecidual, com angiogênese e fibrose. Embora os estímulos imunológicos inatos possam contribuir para o desenvolvimento tia inflamação crónica, o sistema i m u n e adaptativo pode também estar envolvido, já que as citocinas produzidas p o r linfócitos T sã ti potentes indutores da inflamação {Cap. 10). Descrições detalhadas dos diversos mediadores c tias manifestações patológicas da inflamação aguda e crónica podem ser encontradas em livros de patologia. Fticaremos nossa discussão cm aspectos particulares do processo inflamatório crónico que têm grande relevância na imunidade inata e adaptativa e nas doenças inflamatórias imunomcdiadas.

TABELA 4-4

Citocinas da Imunidade Inata

Citocina

Tamanlao

Principal Fonte Celular

Principais Alvos Celulares e Efeitos Biológicos

Fator de nseroso tumorai {TNF»

117 kD; homotrímero dc 51 Kd

Macrofagos, linfocitos T

Células endoteliais: ativação (inflamação, coagulação} Neutrófilos: ativação Hipotálamo: febre Fígado: síntese de proteínas de ta se aguda Músculo, tecido adiposo: catabolismo I caquexia) Muitos tipos celulares: apoptosc

Inferis urina 1 (IL-1)

117 kDr forma madura; 33 kD, precursores

Macrofagos, cólullas endoteliais, algumas células epiteliais

Células endoteliais: ativação (inflamação, coagulação) Hipotálamo: tebre Fígado: síntese de proteínas de ta se aguda

Quimiocinas [Tabela 3-2)

8-12 kD

Macrofagos, células endoteliais r linfocitos Tr fibroblastos,

Leucócitos: quimiotaxia, ativação; migração para os tecidos

plaquetas Inter! e uri na 12 (IL-12)

Hoterodimero formado

Macrofagos, células dondríticas

Linfocitos T: diferenciação Th'1 Células NK e linfocitos T: síntese do IFN-y, aumento da atividade citotéxica

IFN-a: macrofagos IFN-p: fibroblastos

Todas as células: estado antiviral, aumento da expressão dc MHC de classe 1

por subunidades com 35 kD e 40 kD Interferons do tipo 1 jlFN-a, IFIM-p)

IFN-«: 15-21 k.D IFN-p: 2)0-25 kD

Células NK: ativação Inter! euci na 10 (IL-10|

Hamodímero do 34-40 kD; subunidades do IS kD

Macrofagos, linfocitos T

Macrofagos, células dendriticas: inibição da

{principalmente linfocitos T

produção de IL-12 e da expressão dc

reguladores)

moléculas coestimuladoras e moléculas dc

um fragmento polipeptídico, e tres destas cadeias polipcptídicas sao polimerizadas, constituindo proteínas circulantes de TNF em formato de pirâmide (Fig. 4-11). Os sítios de ligação ao receptor são localizados na base da pirâmide, permitindo a interação simultânea da citocina a trê-s moléculas de receptor. Existem dois receptores distintos de TNF, chamados tipo l (TNF-RI) e tipo II. (TNF-RI1). A afinidade do TNF por seus receptores é incomumente baixa para uma citocina, com Rrf de apenas I X IO-9 M para a ligação ao TNF-Kl e de aproximadamente 5 x IÜ~M1 M para a ligação ao TNF-RII. Os dois receptores de TNF são encontrados na maioria tios tipos celulares. Os receptores de TNF são membros tie uma grande família de proteínas denominada superfamília do receptor de TNF, muitas tias quais estão envolvidas em respostas imunológicas e inflamatórias. Estes receptores são expressos como trímeros na membrana plasmática. A ligação da citocina a alguns membros da família dos receptores de TNF, como TNF-RI, TNF-Kl! e CD4Ü, leva ao recrutamento dc proteínas chamadas fatores associados ao receptor de TNF (TRAF) a tis domínios citoplasmáticos dos receptores. OsTRAF ativam fatores de transcrição, notavelmente NF-KB e ÀP-1. A ligação tia citocina a outros membros tia família, como TNF-RI, leva ao recrutamento de uma proteína adaptadora que ativa caspa ses e desencadeia a apoptosc. Assim, diferentes membros da família de receptores de TNF podem induzir a expressão gê nica ou a morte celular, e alguns podem fazer ambos (Cap. 7)+

MlHlC dc classe II Inter! euci na 6 (IL-6)

19-26 kD

Macrofagos, células endoteliais, linfocitos T

Fígado: síntese de proteínas de fase aguda Linfocitos B: proliferação dc células produtoras dc anticorpo

Inter!euci na 15 {IL-15|

13 kD

Macrofagos, outras células

Células NK: proliferação Linfocitos T: proliferação (células de memoria CD8+)

Interleucína 1B j IL-18)

17 kD

Macrofagos

Células NK e linfocitos T: síntese de IFN-y

liitorleucina 23 jlL-23)

iHeíerodímiero formado por

Macrofagos e células

Linfocitos T: manutenção de linfocitos T

uma subunidade única

>

j*'v

f

- -

produtores de IL-17

dondríticas

f \j

do 19 kD e a subunidado dc 40 kD dalL-12 Interleucína 27 jlL-27)

Hcterodímero formado por subunidades de 28

Macrofagos c células dendriticas

kD e 13 kD

As Principais Citocinas Pró-inflamatórias: TNF, IL-1 e IL-G Orna das primeiras respostas do sistema i m u n e inato a infecções e danos teciduais é a secreção de citocinas por células, que é extremamente importante nas respostas inflamatórias agudas. Três das mais importantes citocinas pró-inflamatórias do sistema i m u n e inato sao o TNF, a EL-1 (que já mencionara tis diversas vezes) e a ÍJL-ó (Tabela 4-4). Os macrofagos e os mastócitos teciduais são as principais fontes destas citocinas, embora outros tipos celulares, incluindo células endoteliais e epiteliais, possam também produzir IX-1 e 1L-6. Discutiremos as principais características destas citocinas, principal mente do TNF e da IX-1, antes cie descrever seu papel na inflamação aguda.

Linfocitos T: diferenciação TH1; inibição de células T H 1 Células NK: síntese dc IFN-y

Fator de Necrose Tumoraf O fator de necrose tu moral (TNF) é o mediador das respostas inflamatórias agudas a bactérias e outros micro-organismos infecciosos, O nome desta citocina é derivado de sua identificação original como substância sérica (fator) que provoca a necrose de tumores, agora sabidamente resultante tia inflamação local e tia trombose dos vasos sanguíneos na área ncoplásica. O TíNF é também, chamado TNF-ix para sua diferenciação do TNF-p, também denominado linfotoxina. O TÍNF é produzido por macrofagos, células dentiríticas e outros tipos celulares. Em macróiagos, é sintetizado como uma proteína de membrana não glicosila da de tipo TI e expresso como homotrímero, capaz de se ligar a uma forma do receptor de TNF. Á forma membranosa do TNF é clivada por uma metaloproteinase associada à membrana, liberando

i

'

1

•

A produção de TNF por macrofagos é estimulada por P A M P e DAIVÍP, T L R , N L R c R L R p o d e m i n d u z i r a e x p r e s s ã o

gênica de TNF, em parte por ativação do fator de transcrição NF-KB. Muitos produtos microbianos podem, portanto, induzir a produção de TNF. Grandes quantidades desta citocina podem ser produzidas durante infecções por bactérias gram-negativas e gram-positivas, que liberam os ligantes tie TLR, o LPS e ácido lipotcicoico, respectivamente, de suas paredes celulares. O choque séptico, urna doença letal provocada pela entrada de bactérias na corrente sanguínea, é mediado, em grande parte, por TNF. Discutiremos o choque séptico mais à frente, neste capítulo. Interleucína

t

A interleucina í (iL-1) é também uni mediador de respostas inflamatórias agudas e desempenha muitas ações similares ao TNE A principal fonte celular de I L - I , assim como de TNF, é formada por fagócitos mononuclcares ativados. Diferentemente do TNF, a IL-1 é também produzida por muitos tipos celulares que não os macrofagos, como neutrófilos, células epiteliais (p. ex. r queratinócitos) e células endoteliais. Existem duas formas de IL-1, chamadas TL-Itt c I L - l p , que apresentam hoiuologia inferi or a 3Ü%, mas se ligam a tis mesmos receptores celulares de superfície c desempenham as mesmas ações biológicas. A principal forma biologicamente ativa secreta da é a I L - I p , A produção de IL-I geralmente requer dois sinais distintos, um que ativa a nova transcrição gênica com a produção do polipeptídeo precursor pró-IL- Ep dc 33 kD, e um segundo sinal que ativa o inflamassomo que irá clivar protcoliticamente o precursor, gerando a proteína Í L - I p madura de 17 klJ (Fig. 4-4). Como já discutido neste capítulo, a transcrição gênica de IL-1 (3 é induzida pelas vias de sinalização TLK e NOD, que ativam NF-KB, enquanto a clivagem tia pró-IL-1 (3 é mediada por NLR 1*3 do inflamassomo. A IL-1 é secreta d a pela via não clássica, uma vez que# diferentemente da maioria das proteínas secretadas, nem I L - l f t nem I L - l p apresentam sequências de sinalização hidrofóbicas que têm como alvo o polipeptídeo nascente à membrana do retículo cndoplasmátien. É possível que a IL-1 madura seja liberada principalmente quando as células infectadas ou tis macrofagos ativados morrem. Algumas bactérias patogênicas induzem tanto o processamento mediado pelo inflamassomo tia IL-1|3 e de IL-1 & em macrofagos quanto a morte celular dependente de caspase I, Eevando à liberação de citocinas inflamatórias. O TNF pode também estimular fagócitos c outros tipos celulares a produzirem TL-1. Este é um exemplo da cascata tie citocinas que apresentam atividades biológicas similares. À IL-1 medeia seus efeitos biológicos através de um receptor de membrana chamado receptor de IL-1 do tipo 1, expresso por muitos tipos celulares, incluindo células endoteliais, células epiteliais e leucócitos, Este receptor é urna proteína cie membrana que contém um domínio Ig extracelular de interação com o ligante e um domínio tie sinalização TM/receptor de TL-1 (TIR) na região citoplasmática, jã descrito ern referência aos TLR. Os eventos de sinalização que ocorrem quando a IL-1 se liga ao receptor de I L - I de tipo T sao similares àqueles desencadeados por TLR, resultando na ativação dos fatores de transcrição NF-KB e AF-1 (Cap. 7). O receptor de IL-I do tipo II parece ser incapaz dc ativar tais vias.

FIGURA 4-11 Estrutura do rsceptor da TNF ligado ã linfotoxina. A. astrutura em fita mostra a porção superior do complexo formado paios três receptores da TNF (TNIF-RI) e uma molécula de citocina ligada, revelada por cristalografia da raios X. A linfotoxina é um lK>motrímero em que as três subunidades são mostradas am azul* escuro. O homotrímero da linfotoxina forma uma pirâmide invertida de três lados, com sua basa no topo, e o ápice, na porção infarior. As três moléculas da TNF-Ftí, mostradas em maganta, ciano e vermalho, ligarn-se a um homotrímero de linfotoxina, e cada uma interage com dois diferentes monòmaros da linfotoxina no complexo homotrímero. As pontes dissulfetos do receptor são mostradas em amarelo. 0 TNF é homólogo à linfotoxina a presumível ma nte se liga a saus receptores Interfeuoina S da mesma maneira. (De Banner DW, et âi.f Ceil: Crystaí structure of the A IL-ó é outra importante citocina em respostas inflamasoíubie hurnan 55 kd TNF-receptor-human TNff* cornpíex: 73:431-445. & Ceil tórias agudas que apresenta efeitos locais e sistêmicos. Press, 1393.}

i n c l u i n d o a i n d u ç ã o da síntese hepática dc diversos outros mediadores inflamatórios, a estimulação cia produção de neutrófilos na medula óssea e a diferenciação de linfócitos T auxiliares (helper) produtores de 1L-17. À IL-6 é sintetizada p o r fagócitos mononuclcares, células en dote lia is vasculares, fibroblastos e outras células cm resposta a PAMP, I L - 1 e TWF. A IL-6 e um polipeptídeo h o m o d í m e r o da família de citocinas do t i p o L O receptor de ÍL-FS é composto p o r uma cadeia polipeptídica capaz de interagir com a citocina e uma subunidade capaz de transduzir sinal (chamada g p l 30), que é t a m b é m um c o m p o n e n t e de sinalização de receptores de outras citocinas. O receptor de I L - 6 participa da via de sinalização que ativa o fator de transcrição STAT5.

Recrutamento dos Leucócitos para os Sítios de Infecção O r e c r u t a m e n t o de grandes n ú m e r o s de neutrófilos, seguidos de monócitos, do sangue para os tecidos caracteristicam e n t e ocorre como parte das respostas inflamatórias agudas a infecções e lesões teciduais. Ás citocinas TNF, I L - 1 e IL-ó e as quimiocinas, que sao secreta d as cm sítios locais de infeccção ou de lesa o tecidual, t ê m m ú l t i p l o s efeitos sobre as células en dote lia is vasculares, os leucócitos e a medula óssea, que, j u n t o s , a u m e n t a m a concentração local de células que p o d e m combater os patógenos e reparar os tecidos (Fig. 3-3, Cap. 3). O recruta m e n t o de leucócitos foi descrito no Capít u l o 3 e será apenas brevemente discutido aqui. TNF e IL-1 induzem as células cndoteliais das vênulas pós - ca pila res expressar tanto a E-seledina quanto a aumentar a expressão de ICAAÍ-Í e VCAM-1f ligantes das interrinas de leucócitos, Estas alterações na expressão de moléculas de adesão nas células endoteliais são resultantes da ativação, p o r TNF e IL-1, de fatores dc transcrição, i n c l u i n d o NF-KH, levando à transcrição gcnica dc novas moléculas de adesão. A expressão de P-se lectina é t a m b é m induzida nas células endote li ais v e n u lares nos sítios de infecção e lesão tecidual, mas, em grande parte, se deve aos efeitos da histamina e da t r o m b i n a , que e s t i m u l a m a rápida mobilização da P-selectina armazenada em grânulos nas células cndoteliais ã superfície celular. O TNF e a IL-Í também estimulam a secreção de quimiocinas; como ÇXCLl e CC.L2, por diversas células, que se ligam a receptores de neutrófilos e monócitos, respectivãmente, aumentam a afiriidade das integrinas leucocítãrias a seus ligantes, estimulando assim o movimento direcionado de leucócitos. O resultado da maior expressão de sclectinas, integrinas e q u i m i o c i n a s é o a u m e n t o da adesão de n e u t r ó filos e monócitos às células cndoteliais e sua transmigração através da parede vascular. Os leucócitos que se a c u m u l a m nos tecidos c o m p õ e m o i n f i l t r a d o i n f l a m a t ó r i o . As ações tio TNF sobre o endotélio e os leucócitos sao e x t r e m a m e n t e importantes nas respostas inflamatórias locais a micro-organismos. Hm caso dc presença dc quantidades inadequadas de TNF (p. ex., em pacientes submetidos a trata m e n t o c o m agentes que bloqueiam o TNF ou cm camundongos que não o secretam [knDckoul]), a consequência pode ser a falha tio controle cias infecções. A l é m disso, o TNF, a IL-1 e a ÍL-6 produzidos nos sítios inflamatórios p o d e m cair no sangue e chegar à medula óssea, onde a u m e n t a m a produção cie neutrófilos a partir de progenitores medulares, geralmente agindo em c o n j u n t o com fatores estimuladores de colónias. Dessa forma, essas citocinas a u m e n t a m o s u p r i m e n t o de células que p o d e m ser recrutadas aos sítios de infecção.

Fagocitose e Morte dos Micro-organismos por Fagócitos Ativados Neutrófilos e macrófagos recrutados aos sítios de infecção ingerem m icro- organismos em vesículas pelo p rocesso de fagocitose, destruindo-os (Fig. 4-12). A fagocitose é um processo ativo, dependente de energia, de incorporação de partículas grandes (> Ü,5 |Am de diâmetro) em vesículas. As vesículas iagocíticas se f u n d e m aos lisossomos, onde as partículas ingeridas são destruídas e, desta forma, os mecanismos cie m o r t e , que p o d e m danificar o f a g o d t o , são isolados do restante da célula. 0,v neutrófilos e macrófagos expressam receptores que especificamente reconhecem os micro-organismos, e a ligação desses patógenos a estes receptores é a primeira etapa da fagocitose. Alguns destes receptores são receptores de reconhecim e n t o de padrões, i n c l u i n d o lectinas de t i p o C c receptores scavenger, já discutidos. Os receptores de reconhecimento de padrões p o d e m a u x i l i a r a fagocitose apenas de organismos que expressam determinados padrões moleculares, c o m o a manose. Os fagócitos t a m b é m apresentam receptores cie alta afinidade por certas opsoninas, i n c l u i n d o moléculas cie anticorpos, proteínas do sistema c o m p l e m e n t o c lectinas plasmáticas; estes receptores são m u i t o importantes para a fagocitose de diversos micro-organismos que são revestidos p o r opsoninas, Um dos mais eficientes sistemas de npsonização de micro-organismos é seu revestimento p o r anticorpos. Lembre-se de que as moléculas de anticorpos apresentam um sítio de ligação ao antígeno em u m a extremidade, c a outra, a região Fc, interage com células e moléculas efetoras do sistema i m u n e inato. Existem diversos tipos cie anticorpos, que discutirem tis em detalhes nos Capítulos 5 e 12. Os fagócitos expressam receptores de Fc cie alta afinidade chamados FcyRÍ, específicos para um t i p o de a n t i corpo chamado IgG (Cap. 12). Assim, caso um i n d i v í d u o responda a uma infecção por m e i o da síntese de anticorpos IgG contra antigenos microbianos, estas i m u n o g l o b u l i n a s se ligam, a tis antígenos, e as regiões Fc tios anticorpos ligados p o d e m interagir ctim FcyRI dos fagócitos; o resultado final é a fagocitose eficiente dos micro-organismos. Uma vez que diversos anticorpos p o d e m ser produzidos, ligando-se a vários produtos microbianos, a opsonização mediada ptir anticorpos p e r m i t e a fagocitose de u m a gama de patógenos m a i o r do que a conseguida p o r rncio ti tis receptores de recon h e c i m e n t o de padrões. A fagocitose dependente tie antígenos ilustra a p o n t e entre a i m u n i d a d e inata e a i m u n i d a d e adaptativa —• tis anticorpos são produtos do sistema i m u n e adaptativo (linfócitos B) que r e c r u t a m células efetoras do sistema i m u n e inato (fagócitos) para o desempenho de suas funções protetoras. Após a ligação dos micro-organismos ou partículas a tis receptores dos fagócitos, a m e m b r a n a plasmática tia região dos receptores começa a se redistribuir e estende u m a p r o jeção com f o r m a t o de taça a ti redor do patógeno, Q u a n d o esta proírusão da m e m b r a n a se estende além do diâmetro da partícula, ti topo da taça se fecha e r em seu interior, se forma u m a vesícula intracelular {Fig. 4-12). tista vesícula, chamada fagosstimo, c o n t é m a partícula estranha ingerida e se solta tia m e m b r a n a plasmática. Os receptores tie superfície t a m b é m e n v i a m sinais de ativação que e s t i m u l a m as atividades microbicidas ei tis fagócitos. Os micro-organismos fagocitados são destruídos, c o m o descrito a seguir; ao mesmo tempo, são gerados peptídeos das proteínas microbianas, que sã ti apresentados a tis linfócitos T, que p o r sua vez iniciam as respostas imunológicas adaptativas (Cap. 6).

Micro-organismos se ligam a receptores fagocítícos Integrina

A membrana do fagócito se fecha ao redor do m icro-orga n ismo

MaG-1

Receptor de manose

Micro-organismo ingerido no fagossoma

Arginiria f*~^iNOS Citrulina Fagolisossomo

Ativação do fagócito Fagossoma com »9 . micro-organismo ingerido

üsossomo com

>

52^

enzimas

Fusão do fagossoma ao lisossomo

Morte dos micro-organismos por enzimas lisossòmicas em lago lisossomos

Oxidase fagocitária

Morte dos micro-organismos fagocitados por ROS e NO

FIGURA 4 - 1 2 Fagocitose e destruição intracelular d» micro-organismos. Os micro-organismos podem sor ingeridos por diferentes receptores de membrana dos fagócitos; alguns se ligam diretamente aos micro-organismos e outros a patógenos opsonizados. (Mote que a integrina Mac-1 se liga aos micro-organismos opsonizados por proteínas do sistema complemento, nâo mostradas}. Os micro-organismos são internalizados em •fagossomos, que se fundem com os lisossomos "formando fagolisossomos, onde os micro-organismos sâo mortos por espécies reativas de oxigênio e nitrogénio e enzimas proteolfticas. iNOS, óxido nítrico sintase indutfvel; NO, óxido nítrico; ROS, espécies reativas de oxigênio.

Neutrófilos e macrófagos ativados matam os micro-organismos fagocitados por meio da ação de moléculas microbicidas nos fagolisossomos (Fig. 4-12). Diversos receptores que reconhecem os micro-organismos, i n c l u i n d o TLR, receptores acoplados à proteína G, receptores para a porção Fc cie anticorpos e receptores para o c o m p o n e n t e C3 citi sistema comp l e m e n t o e para citocinas, p r i n c i p a l m e n t e ÍFN-Y, atuam de f o r m a cooperativa, ativando os fagócitos a matar os patógenos ingeridos. A fusa ti citis vaciiolos fagocíticos (fagossomos) com os lisossomos resulta na formação dos fagolisossomos, onde esta concentrada a maioria dos mecanismos microbicidas. Trés tiptis de mecanismos microbicidas são considerados tis mais importantes. •

Espécies reativas de oxigênio. Macrófagos e n e u t r ó f i l o s ativados c o n v e r t e m ti o x i g ê n i o m o l e c u l a r em espécies reativas de o x i g ê n i o (ROS), que são agentes oxidativos altam e n t e reativos que destroem micro-organismos (e outras células). O sistema p r i m á r i o de geração de radicais livres é o sistema da oxidase fagocitária. A oxidase fagocitária é uma enzima composta p o r múltiplas subunidades e é m tinta da nos fagócitos ativados, p r i n c i p a l m e n t e na m e m brana do fagolissossomo. A oxidase fagocitária é induzida e ativada ptir m u i t o s estímulos, i n c l u i n d o íFN-y e sinais dos TLR. A função desta enzima é a redução do o x i g ê n i o m o l e c u l a r em ROS, c o m o tis radicais superóxidos, u t i l i zandn, c o m o cofator, a f o r m a reduzida da nicotina mi da

•

adenina dinucleotídco fosfato ( N À D P H ) . O superóxido é enzimaticarnente transformado em p e r ó x i d o de hidrogênio, usado pela enzima mieloperoxidase na conversão de íons haleto n o r m a l m e n t e não reativos em ácidos hiptihaletos reativos que são tóxicos para bactérias. O processo dc produção de ROS é chamado e x p l o s ã o (ou hurst) r e s p i r a t ó r i a , u m a vez que ocorre d u r a n t e ti c o n s u m o de o x i g ê n i o (respiraçiti celular). Embora a geração de ROS tóxicos seja com um ente vista c o m o u m a i m p o r t a n t e função da oxidase fagocitária, outra função desta enzima é a p r o d u ç ã t i dc condições, no i n t e r i o r dos va cu til tis fagocíticos, necessárias ã atividade cias enzimas p r o t c o l i t i ca s a n t e r i o r m e n t e discutidas. A oxidase atua c o m o uma bomba de elétrons, gerando urri gradiente e l c t r o q u í m i c o através tia m e m b r a n a tio vacuolo, que é compensado pelo m o v i m e n t o de ítms para o i n t e r i o r ti esta estrutura. O resultado é o aumentei do pH e da osmolaridade no interior do vacuolo, necessário à atividade da elastase e da catepsina G. Uma enfermidade conhecida comi) doença g r a n u l o matosa crônica é causada pela deficiência congênita de um d tis c o m p o n e n t e s da oxidase fagocitária; esta deficiência c o m p r o m e t e a capacidade de m o r t e de certas espécies de bactérias gram-positivas p o r n e u t r ó f i l o s (Cap. 20), Óxido nítrico, A l é m de ROS, os macrófagos p r o d u z e m espécies reativas de nitrogênio, p r i n c i p a l m e n t e o ó x i d o nítrico, pela ação cie uma enzima chamada ó x i d o nitrieti

sinta se indutível (iNOS). A iNOS é uma enzima dtosólica ausente em macrofagos cm repouso, mas pode ser induzida em resposta a produtos microbianos que ativam TLR, especialmente quando combinados ao IFN-y. Á iNOS catalisa a amversa o de argínina a cit.ru lin a, com liberação do gás óxido nítrico, de difusão livre. jNo interior dos fagolisossornos, o oxido nítrico pode se combinar ao peróxido de hidrogênio ou ao superóxido, gerados pela oxidase fagocitária, produzindo radicais deperoxinitrito altamente reativos que matam micro-organismos. A função cooperativa e redundante de ROS e óxido nítrico e demonstrada pelo achado de que camundongos knockout para a enzima iNOS e para a oxida se fagocitária são mais suscetíveis a infecções bacterianas do que animais que não expressam apenas a oxidase fagocitária ou iNOS. • Enzimas proteolíticas. Neutrófilos e macrofagos ativados produzem diversas enzimas proteolíticas nos fagolisossomos que destroem micro-organismos. Uma das importantes enzimas dos neutrófilos é a elastase, uma serino protease de amplo espectro conheci ti a por ser necessária à morte de muitos tipos de bactérias. Outra enzima importante é a catepsina G. Estudos realizados em camundongos knockout confirmaram a exigência tia presença destas enzimas na morte de bactérias por fagócitos. Quando neutró filos e macrofagos são fortemente ativados, podem danificar tecidos normais do hospedeiro através da liberação de enzimas lisossõmicas', ROS e óxido n ítricô. Os produtos rnicrobicidas destas células na o diferenciam tecidos próprios de não próprios (tie origem microbiana). Assim,

caso estes produtos entrem no ambiente extra celular, são capazes de provocar lesão teci dual. Outras Funções de Macrofagos Ativados Além de matarem micro-organismos fagocitados, os macrofagos desempenham muitas outras funções na defesa contra infecções (Pig. 4-13). Muitas destas funções são mediadas pelas citocinas produzidas pelos macrofagos. Já descrevem os como o T N ^ a IL-1 e as químiocinas sintetizadas por fagócitos aumentam as reações inflamatórias a micro-organismos e atraem mais leucócitos, assim como facilitam a passagem de proteínas plasmáticas. Os macrofagos ativados também produzem fatores de crescimento para fibroblastos e células endoteliais que participam do remod cl amento cie tecidos após infecções e lesões. O papel dos macrofagos na i m u n i dade mediada por células é descrito no Capitu lo 10. Outras Citocinas Produzidas durante as Respostas Imunológicas Inatas Além de TNF, IL-1 e IL-6, células dendriticas e macrofagos ativados por PAMP e DAiVlP produzem outras citocinas que desempenham importantes papéis nas respostas imunes inatas (Tabela 4-4). Algumas das principais características dessas citocinas e seus papéis na imunidade inata são discutidos nesta seção. Essas citocinas também têm importantes efeitos na estimulação da imunidade adaptativa, como discutiremos mais tarde, neste capítulo, e ern mais detalhes nos Capítulos 9 e 10. A tL-12 é secretada por células dendriticas e macrofagos e estimula a produção de IFN-y por células NK e linfocitos T,

Receptor semelhante

|FN-y Receptor de IFN-y

FIGURA 4-13 Funções efetoras dos macrofagos. Os maeráfagos sâü ativados por produtos microbianos, como o LPSr e pelo IFN-y produzido por câíulas NK (como anteriormente descrito neste capitulo). O processo de ativação do macrófago leva ú ativação de fatores de transcrição, â transcrição de diversos genes o è síntese de proteínas que medeiam as funções destas células. Na imunidade adaptativa mediada por células, os macrúfagos sao ativados por estímulos oriundos dos linfúcitosT (ligante de CD4Q e IFN-y) e respondem, essencialmente, da mesma maneira JCap. 10r Fig. 10-7].

Moléculas produzidas por macrúfagos ativados

Funções efetoras de macrúfagos ativados

Oxidase fagocitária uuLcir id

I

Espécies reativas de oxigênio {ROS} OS)

iNOS

I

Citocinas (TNF, IL-1, IL-12)

Óxido

nítrico

TT

Fatores de crescimento de fibroblastos, fatores angiogê nicos, metaJoproteinases

i]

Morte de microorganismos

Inflamação, estimulação da imunidade adaptativa

Remodelamento tecidual

aumenta a citotúxicidade mediada por NK e CTL e promove a diferenciação de células T„L A EL-12. é um hcterodímero ligado por pontes dissulfetn, formado por subunidades tie "35 kD (p35) e 40 kD (p40). A subunidade p"35 e um membro da família de citocinas do tipo J. Além da EL-12, existem outras citocinas hetcrodiméricas cujas subunidades sao homologas a uma ou ambas as cadeias da IL-I2, incluindo a EL-2 3, a 1L-27 e a IL-35. Isto é importante, uma vez que anticorpos terapêuticos específicos para subunidades compartilhadas estio sendo desenvolvidos para o tratamento de doenças inflamatórias, e alguns destes anticorpos podem bloquear a função de mais tie uma citocina. Âs principais fontes de 11-12 são células dendriticas e macrofagos ativados. Muitas células parecem sintetizar a subunidade p^5, mas macrofagos e células dendriticas sao os principais tipos celulares que produzem o componente p4Ü e, portanto, a citocina biologicamente ativa. Durante reações imunes inatas aos microorganismos, a IL-12 é produzida cm resposta à sinalização por TLK e outros receptores de reconhecimento de padrão induzidos por muitos estímulos microbianos, incluindo o LPS bactéria no, o ácido lipoteicoico e vinis. O IFN-y produzido por células NK ou por linfocitos T também estimula a produção de IL-I2, participando da alça de amplificação positiva. O receptor de EL-12 (TL-I2R) é um heterodímero composto pelas subunidades pl e f$2, que são membros da família de receptores dc citocina do tipo L Ambas as cadeias são necessárias à ligação de alta afinidade da 1L= 12 e à sinalização, que ativa o fator de transcrição STAT4. A expressão da cadeia p2 do receptor de I L - I 2 e aumentada pelo 1FN=Y< CIJJa produção e estimulada pela própria 1L-12, ern outro exemplo da alça de amplificação positiva das respostas imunes, Estudos realizados com camundongos iiocauteados (hiockouts) e o fenótipo apresentado pelos raros pacientes portadores de mutações no receptor de IL-12 apoiam a conclusão de que esta citocina é importante para a produção dc ÍFN-V por células NK e linfocitos T e para a resistência do hospedeiro a bactérias intracelulares e alguns vírus. Fa cientes portadores de mutações na subunidade pi tio receptor de ÍL-12, por exemplo, sao altamente suscetíveis a infecções por bactérias intracelulares, notavelmente Saimoticlla e micobactérias atípicas. A 1L-12 secreta ti a por DC durante a apresentação do antígeno aos linfocitos T CD4+ virgens promove sua diferenciação no subtipo T H | de linfocitos T, que são importantes na defesa contra infecções intracelulares (Cap. 9). Esta é a principal forma pela qual a imunidade inata influencia as respostas imunológicas adaptativas. A. IL-18 aumenta as funções das células NK, assim como a ÍL-12. Lembre-se de que a produção dc IL-1B, como a de IL-1, é dependente do infla ma ssomo. Também como a IL-1, a IL- IH se liga ao receptor que sinaliza através do domínio TIR. A I L - 1 3 e a citocina que atua como importante estimulador do crescimento e da sobrevivência tie células NK e linfocitos T. A IL-15 é estruturalmente homóloga ao fator de crescimento de linfocitos T, a 1L-2, e o receptor hetcrotrimeriço dc IL-I 5 compartilha duas subunidades idênticas com o receptor de ÍL-2. Urna interessante característica da I L - I 5 e a possibilidade de expressão na superfície celular ligada à. cadeia a de seu receptor e, nesta forma, ela pode ser apresentada a células próximas, estimu I and o-as a expressar o receptor composto pelas duas outras cadeias (p e y). A EL-15 apresentada desta forma por células dendriticas a células NK, nos gânglios linfa ticos, ativa vias de sinalização que promovem a produção de 1FM=Y pelas células NK. A. I L - I 5 também é um fator de sobrevivência para as NK e os linfocitos T CD8 de memória.

Consequências Sistêmicas e Patológicas das Respostas Inflamatórias Agudas TNF, IL-1 e 1L-6 produzidos durante a resposta imune inata a infecções ou danos teciduais têm efeitos' sistêmicos que contribuem para a defesa do hospedeiro e são responsáveis por muitos dos sinais clínicos de doenças infecciosas e inflamatórias (Fig. 4-14). •

TNF, TL-1 e ÍL-6 agem no hipotálamo, induzindo o au= mento cia temperatura corpórea (febre), e são, portanto, chamados pirógenos endógenos (i. e.f agentes causadores de febre produzidos pelo próprio hospedeiro, diferencia ndo-os do LPS, que era considerado um pirógeno exógeno [derivado de micro -organismos]), tlsta distinção tem, principalmente, significado histórico, uma vez que agora sabemos que ti LPS induz febre por meio da produção das citocinas TNF e I L - I . O TNF1 e a IL-I são pirogênicos cm concentrações m u i t o inferiores às tie 1L-6. A febre resultante tia resposta a TNF, IL-1 e 1L-6 é meti ia da pelo aumento cia síntese cie prostaglandinas por células hipotalarnicas estimuladas por citocinas. Os inibidores da síntese de prostagl andinas, como o ácido acctilsalicílico, reduzem a febre por meio do bloqueio tia ação destas citocinas. As vantagens da febre não são bem entendidas, mas podem, estar relacionadas ao aumento das funções metabólicas das células imunológicas, à redução das funções metabóliças dos micro-organismos e às alterações do comportamento do hospedeiro febril, que d i m i n u e m o risco de piora cias infecções e lesões. • iL-1, TNF e IL-ó induzem a expressão de proteínas de fase aguda pelos hepatócitos, incluindo CRP SAP e fihrinogênío, que são secretados no sangue, Elevados níveis de proteínas de fase aguda sã ti cornu mente usados na clínica médica como sinais da presença de infecção nu outros processos inflamatórios. As pentraxinas CRP e SAP desempenham papéis protetores em infecções, como discutimos no início deste capítulo, e o fibrinogênio, um precursor tia fihrina, contribui para a homeostasia e o reparo tecidual.

Em infecções graves, o TNF pode ser produzido em grandes quantidades, provocando anomalias sistêmicas clínicas e patológicas* Caso o estímulo para produção do TNF seja suficientemente forte# a quantidade sintetiza tia pode ser tão grande que a citocina chega à corrente sanguínea e atua cm sítios distantes, a m o um hormônio endócrino (Fig. 4-14). As principais ações sistêmicas do TNF são: •

A inibição da contra ti hi li da de do miocárdio e do tônus da musculatura lisa vascular, causando grande redução na pressão arterial, ou choque, • Desenvolvimento de trombose intravascular, principalmente devida à perda das propriedades anticoagulantes normais do endotélio. O TNF estimula a expressão de fator tecidual pelas células endoteliais, um potente ativador cia coagulação, e inibe a expressão tie trombomodulina, um inibidor da coagulação. As alterações endoteliais são exacerbadas pela ativação de neutrófilos, formando tampões vasculares destas células. A capacidade em provocar necrose de tumores, que é a base do nome desta citocina, e resultante, principalmente, da trombose de vasos sanguíneos tumtirais. • A produção prolongada dc TNF provoca fadiga de células musculares e adiposas, a chamada caquexia. Usta fadiga é

i

Inflamação local

i

Células eridoteliais IL-1

TNF, IL-1

a

quimiocinas

%

V

TNF

Molécula de adesão

&

Efeitos protetores sistêmicos

Efeitos patológicos sistêmicos Coração

Cérebro

TNF,

TNF

| L

-|V IL-6 * *

Ê'

£7

^^ ^ Aumento de permeabilidade

n _. 1

Fígado

I L - 6 ^

Célula endotelial

Leucócitos IL-1, IL-6, quimiocinas

Baixo débito

Febre

TNF, IL-1, IL-6

m

Proteínas de fase aguda

Células endoteliais/ vaso sanguíneo TNF

Medula óssea Trombo

Aumento de permeabilidade

Diversos tecidos TNF

Ativação

Produção de leucócitos

Musculatura esquelética

Resistência à insulina

FIGURA 4^14 Apões locais e sistêmicas das citocinas na inflamação. 0 TiMFi a IL1 e a IL-6 desempenham múltiplos efeitos inflamatórios locais e sistêmicos. O TNF e a IU1 agem sobre leucócitos e o endotélio, induzindo inflamação aguda, o também induzem a expressão de IL-6 por leucócitos e outros tipos celulares. OTNFr a Ibl e a IL-6 medeiam os efeitos protetores sistémicos da inflamação, incluindo a febre, a síntese de proteínas de fase aguda pelo fígado e o aumento da produção de leucócitos pela medula óssea. OTNF sistémico pode provocar anomalias patológicas que levam ao choque séptico, incluindo redução da função cardíaca, trombose, extravasamento capilar e anomalias metabólicas em virtude da resistência ã insulina.

resultante tia supressão d ti apetite e da redução da síntese de lipase lipoproteíria, uioa enzima necessária ã liberação de ácidos graxos das lipoproteínas circulantes, para que eles possam ser usados pelos teci dos. Urna complicação tia sepse grave bacteriana e unia síndrome denominada choque séptico, que pode ser causada pelo LPS liberado por bactérias gram-negativas (sendo, neste caso, chamado de choque endotóxico) ou pelo ácido lipotcicoico de bactérias gram-positivas. O ch tique séptico é caracterizado por colapso vascular, coagulação intravascular disseminada e alterações metabólicas, tista síndrome se deve à sinalização ptir TLK induzida p o r LFS ou ácido lipotcicoico, que leva à produção tie TNF e outras citocinas, i n cl u i n ti o IL-12, IF N»y e IL-1. A concentra çã o séri ca de TJN F pode prever o resultado de graves infecções bacterianas. O choque séptico pode ser reproduzido em animais de laboratório por meio da administração de LPS, ácido lipotcicoico ou TNF. Os antagonistas de TNF podem impedir a m o r t e cm modelos experimentais, mas ensaios clínicos com anticorpos anti-TNF ou receptores solúveis não mostraram benefícios em pacientes com sepse. Á causa desta falha terapêutica não é conhecida, mas pode ser devida ao fato de que outras citocinas provocam as mesmas respostas que o TNF, um exemplo de redundância. A inflamação aguda pode provocar lesão tecidual, uma vez que os mecanismos ejeto res que os fagócitos usam para matar os micro-organismos são tamlrém altamente tóxicos aos

tecidos do hospedeiro. As enzimas proteolíticas e as espécies reativas de oxigénio produzidas por fagócitos que se a c u m u lam no sítio de infecção podem danificar as células do hospedeiro e degradar a matriz extra celular ca st) sejam gera ti as em grandes quantidades, principalmente se os micro-organismos resistirem à morte c continuarem a estimular as respostas imunes inatas. Na verdade, m u i t o da patologia associada ãs infecções se deve às respostas inflamatórias e não aos efeitos tóxicos diretos dos patógenos. A inflamação aguda também provoca dano tecidual ern doenças autoirnunes, quando neutrófilos e macrófagos se acumulam e são ativados secundariamente ã estimulação do sistema i m u n e adaptativo por antígenos próprios (Cap. 14). Como na inflamação induzida pelas infecções, TNF, IL-1, TL-6 e IL-12 são os principais indutores da inflamação em doenças autoirnunes. Antagonistas de TNF, I L - I e IL-12 e anticorpos contra receptores tie IL-6 sao usados ou estão sendo testados em ensaieis clínicos na tentativa dc reduzir a inflamação em pacientes portadores de algumas destas doenças, como a artrite reumatóide, a doença intestinal inflamatória e a psoríasc.

A RESPOSTA ANTI VIR AL A principal forma utilizada peio sistema imune inato no combate às infecções virais ê a indução da expressão de in terjerons do tipo lf cuja ação mais importante é a inibição da replicação virai No início deste capítulo, discutimos

como os diversos receptores de reconhecimento tie padrões, incluindo alguns TLR, NLR e RLR, geram sinais que estimula rri a expressão gcnica de IFN-ft e IF.N-p em muitos tipos celulares. Os interferons do tipo I são sccrctados por estas células e atuam em outras células, prevenindo a disseminação da infecção virai. Nesta seção, descreveremos as principais propriedades d tis interferons de tipo 1 e os efeitos anti vira is destas citocinas. Os interferons de tipo 1 são uma grande família de citocinas estruturalmente similares que medeiam o início da resposta imune inata a infecções virais, O t e r m o interferon é derivado de sua capacidade de interferir com infecções virais. Existem muitos interferons de tipo I, todos com considerável homologia estrutural e codificados p o r genes de um único agrupamento [duster) génico no cromossomo 9. Os mais importantes interferons tie tipo 1 na defesa anti virai são o IFiN-Oí (que, na verdade, i n c l u i 13 diferentes proteínas bastante semelhantes) e o ÍFN-p, urna proteína única. As células dendríticas plasmocitoídcs sã ti as principais fontes de 1FN-Gt, mas esta citocina também pode ser produzida por fagócitos mononuclcares. O ÍFN-p é produzido por muitas células. Os mais potentes estímulos à síntese dos interferons de tipo 1 são os ácidos nu cl ei cos virais. Lembre-se de que os receptores semelhantes a RIG do citosol e os TLKs 3, 7, & e 9 das vesículas endossómicas reconhecem ácidos nu d e i ais virais e iniciam vias de sinalização que ativam a família de fatores de transcrição chamados de fatores reguladores tie interferon (IRF), que induzem a expressão gênica dos interferons do tipo L Na imunidade adaptativa, linfócitos T ativados por a ntígenos estimulam a síntese de interferons do tipo 1 ptir fagócitos mononuclcares. O receptor de interferons de tipo I, que se liga a ÍFIS-CX e IFN-p, é um heterodímero formado ptir dois poli peptídeos estruturalmente semelhantes, I F N À R l e ÍFNÂK2, expressos por todas as células nucleadas. Este receptor ativa os fatores cie transcrição ST AT 1, STÀT2 c 1KF9, que induzem a expressão cie diferentes genes que têm tis seguintes efeitos na defesa anti virai (Fig. 4-1.5): •

Os interferons do tipo if através de sua interação com o receptor de interferon do tipo l, ativam a transcrição de diversos genes que conferem às células resistência à infecção virah chamada estado antivirai Os genes induzidos pelos interferon cie tipo 1 incluem a serina/treonina proteína cinase (PKK) ativada ptir RNA de dupla fita, que bloqueia a transcrição virai e os eventos de tradução, e a 2', 5' oligoadcnilato sintetase e a RN a se L Í 8 , 19, que p r o m o v e m a degradação do RNA virai. A ação antivirai do interferon citi tipo í é principalmente parácrina, cm que a célula infectada secreta interferon para proteção tias células vizinhas que ainda não estão infectadas. O interferon sccrcíado por uma célula infectada pode também atuar de forma autócrina, inibindo a replicação virai naquela célula. • Os interferons do tipo 1 sequestram os linfócitos nos gânglios linfáticos, maximizando, assim, a oportunidade de emwitro com os antígenos microbianos. O mecanismo deste efeito dos interferons de tipo 1 é a indução de urna molécula nos linfócitos, chamada CD69, que forma um complexo com o receptor cie esfingtisina I-fosfato (S1P), o S i P R l , reduzindo a expressão superficial desta última molécula. Lembre-se do que foi discutido no Capítulo 3: a saíeia do líofócito cios tecidos linfoides depende da ligação de S I P a SIPK1. Portanto, a redução tia expressão de S1FR1 inibe esta saída e m a n t é m os linfócitos nos órgãos linfoides.

•

Os interferons do tipo i aumentam a citotoxicidade das células NK e dos CTL CDS* e protfiúvem a diferenciação de linfócitos T virgens em linfócitos T auxiliares do subtipo ThL Estes efeitos dos interferons de tipo l aumentam a imunidade inata e adaptativa contra infecções intracelulares, i n c l u i n d o v i n i s e algumas bactérias. • Os interferons do tipo 1 regulam positivamente a expressão das moléculas de MHC de classe / e, portanto, aumentam a probabilidade de que as células inf ectadas por vírus sejam reconhecidas e mortas por CTL CDS*. Os CTL CDB' vírusespecíficos reconhecem peptídeos derivados dc proteínas virais ligadas a moléculas de M H C de classe 1 na superfície das células infectadas (discutiremos tis detalhes do recon h e c i m e n t o do peptídeo-MHC ptir linfócitos T e tia morte de células infectadas mediada por CTL ntis Caps. 6 e 10). Portanto, a ti aumentar a quantidade de M H C de classe I sintetizada pela célula infectada p o r vírus, os interferons do tipo I elevam o n u m e r o de complexos peptídeos viraisM H C de classe I na superfície celular que pode ser visto pelos CTL, desencadeando respostas. O resultado final é a morte das células que sustentam a replicação virai, necessária à erradicação das infecções virais. Assim, as principais atividades do interferon dc tipo I são trabalhar em conjunto no combate a infecções virais. Camundongos knockout que não apresentam o receptor de interferons de tipo 1 são suscetíveis a infecções virais. O IFN-üt é clinicamente utilizado como agente antivirai em certas formas de hepatite virai. O 1FN-Gt é também usado no tratamento de alguns tumtires, talvez por aumentar a atividade dos CTL ou interferir no crescimento celular. O IFN-p é usado na terapia cia esclerose múltipla, mas o mecanismo de seu efeito benéfico nesta doença não é conhecido. A proteção contra vírus é devida, em parte, ã ativação de vias intrínsecas de morte por apoptose em células infectadas e ao aumento da sensibilidade a indutores extrínsecos de apoptose. As células infectadas por vírus, p o r exemplo, podem perceber a replicação anormal de D N A e a síntese anormal de glicoproteínas, iniciando vias apoptóticas depenei entes de p53 ou d o retículo enci tipi asmático, respectivamente. Além dissti, as células infectadas p o r vírus são sensíveis à apoptose induzida p o r TNF. O TNF abundante é feito por células dendriticas plasmocitoides e rnacrófagos em resposta às infecções virais, além dos interferons de tipo 1. O receptor de TNF dc tipi) 1 ativa vias p r ó - i n f la matérias c pró-apoptóticas de m o r t e (Cap. 7). A via dominante que é ativada após a ligaçãti do TNF depende do estado tia síntese proteica nas células respondedtiras, e a infecção virai pode desviar este equilíbrio em direção à apoptose.

ESTIMULAÇÃO 0A IMUNIDADE ADAPTATIVA A resposta imune inata fornece sinais que induzem, juntamente com antígeno, a proliferação e a diferenciação de linfócitos T e B antígeno-específicos* À. função da resposta i m u n e inata não é apenas cie fornecer a primeira defesa contra micro-organismos, como também iniciar a resposta i m u n e adaptativa. A ativação de linfócitos requer dois sinais distintos, o primeiro sendo a apresentação d o antígeno e ti segundo sendo mediado por moléculas que são sintetizadas durante respostas imunes inatas contra micro-organismos ou dirigidas contra células danificadas (Fig. 4-16). Fsta ideia é chamada hipótese dos dois sinais de ativação de linfócitos. À necessidade de antígeno (ti sinal 1) garante que

Os IFN induzem a expressão de enzimas que bloqueiam a replicação virai

Produção de IFN do tipo 1

Linfócito

Célula infectada

Molécula induzida pela resposta inata (p. ex.a coestirnul adora, fragmento do sistema Gomplemento)

Estado antiviral

•

t C2',5'-o!igo A sintetase

ôt

Resposta imune adaptativa

Ativação por dsRNA vv

Ativação, multimerização A

V

RNAase L Ativação de RNAase

V Inibição da síntese proteica virei

• Degradeção do RNA virei

FIGURA 4-16 Estimulação da imunidade adaptativa por respostas imunes inatas. 0 reconhecimento de antígenos por linfócitos dá o sinal 1 para a ativação destas células, a as moléculas induzidas nas células do hospedeiro durante as respostas imunes inatas aos micro-organismos fornecem o sinal 2. Nessa ilustração, os linfócitos são B, mas os mesmos princípios se aplicam aos linfócitosT. A natureza do segundo sinal é diferente em linfócitos T e B e é descrita nos capítulos seguintes.

V

inibição de expressão g ê n i c a virai e da montagem do vírion

FIGURA 4-15 Ações biológicas dos interferons de tipo I. Os interferons de tipo I ÍIFN-ri, IFM-fi) são produzidos por células infectadas por vírus em resposta h sinalização intracelular mediada por TLR o outros sansores de RNA virai. Os interferons de tipo I se ligam a receptores em células vizinhas não infectadas e ativam as vias de sinalização JAK/STAX que induzem a expressão de genes cujos produtos interferem com a replicação virai. Os interferons de tipo I também se ligam a receptoras da cá lulas infectadas e induzem a expressão da genes cujos produtos aumentam a suscetibilidade da célula à morta mediada por CTL. PKTr RNA de dupla fita ativados pela proteína cinase.

a resposta i m u n e em desenvolvimento seja específica. A necessidade de outros estímulos desencadeados por reações imunes inatas aos micro-organismos (o sinal 2) garante que as respostas imunes adaptativas sejam induzidas na presença de uma potencial infecção, e na o quando os linfocitos reconhecem antígenos inofensivos, incluindo antígenos próprios. As moléculas produzidas durante as reações imunes inatas que atuam como segundos sinais na ativação de linfocitos incluem cnestimuladores (para os linfocitos T), citocinas (para linfocitos T c B) e produtos da degradação do sistema complemento (para os linfocitos B). Voltaremos a discutir a natureza dos segundos sinais na ativação de linfocitos nos Capítulos 9 e I I . Os segundos si nu is gerados durante as respostas imunes inatas a diferentes micro-organismos não apenas aumentam a magnitude da resposta imune adaptativa subsequente, mas também influenciam a natureza dessa resposta adaptativa. As principais funções da imunidade mediada por linfocitos T sao a ativação de macrofagos para matar micro-

Proliferação e diferenciação de linfocitos

M x G T Rases

Ativação por dsRNA

Fosforiiação do V fator de início E1F2 « ; ( P de tradução

Antígeno microbiano

Resposta imune inata ao microorganismo

IFN do tipo I

Replicação virai

Receptor de antígeno

organismos intracelulares e a indução de potentes respostas inflamatórias agudas, além daquelas diretamente induzidas pelo sistema i m u n e inato, de modo que um exército suficientemente grande de fagócitos seja chamado ao sítio de infecção. Os agentes infecciosos que interagem com TLR e outros receptores de reconhecimento de padrões tendem a estimular respostas imunes mediadas por linfocitos T. Isto ocorre porque a sinalização destes receptores de reconhecimento de padrões aumenta a capacidade de induzir a diferenciação de linfocitos T CD4 virgens em células efetoras chamadas T H I e T H 17. As células T H I produzem a citocina IFN-y, que pode ativar macrofagos a matar micro-organismos que sobreviveriam no interior das vesículas fagocíticas. As células T h 17 produzem a citocina ÍL-17, qu.e pode induzir um processo inflamatório rico em neutrófilos. A imunidade mediada por células T H I e T H Í 7 é discutida em detalhes nos Capítulos 9 e IÜ. Muitos micro-organismos extracelu.lares que entram, na corrente sanguínea ativam a via alternativa do sistema complemento, que, por sua vez, aumenta

a produção de anticorpos pelos linfócitos K. Alguns destes anticorpos opsonizam a bactéria e, portanto, promovem sua fagocitose por neutrófilos c macrofagos. A resposta i m u n e h u m orai, portanto, age na eliminação de micro-organismos extra celulares. O papel do sistema complemento na ativação do linfócito B é discutido no Capítulo 11. As citocinas produzidas por células durante as respostas imunes inatas aos micro-organismos estimulam a proliferação e a diferenciação de linfócitos durante as respostas imunes adaptativas. Exemplos de citocinas secretarias por células estimuladas por PAMP que agem sobre linfócitos B, linfócitos T CD4* e linfocitos T CD8' são dados aqui. Detalhes das respostas de linfócitos a estas citocinas serão discutidos em capítulos posteriores. • •

• •

A 1X-6 promove a produção de anticorpos por linfócitos tí ativados (Cap. I I ) . A I L - I , a IL-6 e a ÍL-.23 estimulam a diferenciação de linfócitos T CD4* virgens no subtipo T H I 7 de células efetoras (Cap. 9). A IL-12 estimula a diferenciação de linfocitos T CIJ4 virgens no subtipo T H | de células efetoras (Cap. 9). A ÍL-15 promove a sobrevivência de linfócitos T CD8' de memória.

Os adjuvantes, que são substâncias administradas j u n ta mente com antígenos proteicos purificados par a maximizar o desenvolvimento das respostas imunes dependentes de linfócitos T (Cap. 6), agem estimulando as reações imunes inatas no sítio de exposição ao antígeno. Os adjuvantes são empregados na imunologia experimental e em vacinas

administradas clinicamente. Muitos adjuvantes de uso experimental são produtos microbianos, como mícobaetérias mortas e LPS, que estimulam TLR. O único adjuvante rotineiramente usado em vacinas humanas é o alúmen, composto por hidróxido de alumínio ou fosfato de alumínio. Entre seus importantes efeitos, os adjuvantes ativam células dendriticas, que passam a expressar mais moléculas de histocompatibilidade principal que são responsáveis pela apresentação do antígeno (sinal 1) que são reconhecidos pelos linfócitos T, aumenta a expressão de coestimuladores (sinal 2) e citocinas necessárias à ativação do linfócito T e estimula a migração das células dendriticas para os gânglios linfáticos, onde estão os linfócitos T.

MECANISMOS DE RETROALIMENTAÇÃO QUE REGULAM A IMUNIDADE INATA A magnitude e a du ração das respostas imunes inatas são reguladas por diversos mecanismos inibidores de alça de retroalimentação que limitam a possibilidade de ocorrência de danos teci d liais. As respostas inflamatórias são extremamente importantes na proteção contra micro-organismos, mas podem causar lesão tecidual e doença. Diversos mecanismos evoluíram para interromper a inflamação, e começam a atuar ao mesmo tempo ou logo após o início do processo inflamatório. Além disso, os estímulos que iniciam muitos destes mecanismos de controle incluem os mesmos PAMP e DAMP que induzem a inflamação. Alguns destes mecanismos de regulação são descritos a seguir. A IL-IO é a citocina produzida por macrofagos e células dendriticas que também inibem sua ativação< A IL-1 ü inibe a produção de diversas citocinas inflamatórias por macrofagos ativados e células dendriticas, incluindo I L - I , TNF c EL-12. Orna vez que é produzida por macrofagos c também inibe as funções destas células, a I L - l ü é um excelente exemplo de alça de retroalimentação negativa (regulador negativo). Não se sabe exatamente como diferentes estímulos podem agir sobre os macrofagos para induzir a produção de uma citocina reguladora como a ÍL-10 ou citocinas efetoras como o TNF e a ÍL-12, ou se os mesmos estímulos provocam a síntese de todas estas citocinas, mas com cinéticas diferentes. A IL-JÜ é também produzida por alguns tipos celulares não li tifóides (p. ex., qucratinócitos). O vírus Epstein-Üarr contém um gene homólogo à IL-IO humana, e a 1L-ÍÜ virai desempenha as mesmas atividades que a citocina natural. Isto levanta a intrigante possibilidade de que a aquisição do gene da ÍL-10 durante a evolução do vinis conferiu a este a capacidade de inibir a imunidade do hospedeiro e, assim, uma vantagem na sobrevivência do indivíduo infectado. A IL-IO é também produzida por linfócitos T reguladores, e discutiremos esta citocina em maiores detalhes, neste contexto, no Capítulo 14. Fagócitos mononucieares produzem um antagonista natural de IL-1 que é estruturalmente homólogo à citocina c se liga aos mesmos receptores, mas é biologicamente inativo, de modo que age como um inibidor competitivo. Esta molécula é, portanto, chamada antagonista do receptor de I L - I ( I L - 1 R A ) , A síntese dc IL-1 RA é induzida por muitos dos mesmos estímulos que levam à produção de I L - I , e alguns estudos realizados em camundongos deficientes em LL-IKA sugerem que esta citocina inibidora é necessária à prevenção de doenças inflamatórias das articulações e de outros tecidos. A I L - l K A recombmante é um agente eficaz no tratamento da artrite reumatóide sistémica j u v e n i l e das

síndromes febris familiares, em que a produção de ÍL-1 é desregulada. À. regulação da inflamação mediada por IL= I pode também ocorrer por expressão do receptor de tipo Íl, que se liga à citocina, rrias não transduz o sinal de ativação. A principal função deste receptor pode ser agir como um "sequestrador*, inibindo competitivamente a ligação de IL- í ao receptor de sinalização de tipo L A secreção de citocinas inflamatórias por diversos tipos celulares parece ser regulada pelos produtos de genes autofágicos. A autofagia é um mecanismo pelo qual as células degradam suas próprias orga nelas., tais corno mitocôn d rias, sequestrando-as no interior de vesículas ligadas à membrana e fundindo tais vesículas a lisossomos. Este processo requer a ação coordenada de várias proteínas que são codificadas pelos genes autofágicos (Àtg). Mutações pontuais em diferentes genes Atg aumentam a secreção de interferons dc tipo I., IL-1 e ÍL-1& por diversos tipos celulares e o desenvolvimento da doença inflamatória intestinal. Os mecanismos pelos quais as proteínas Àtg alteram a síntese tie citocinas não sao bem entendidos, mas há evidencias de sua ligação a RLR, com subsequente inibição destes receptores, e de regulação da formação do inflamassomo. O papel das proteínas Atg na regulação de respostas imunes inatas e ainda apoiado pela descoberta de que polimorfismos na Àtg humana são associados à doença inflamatória intestinal. Existem numerosas vias de sinalização de regulação negativa que bloqueiam os sinais de ativação gerados por receptores de reconhecimento de padrões e ci toei nus inflamatórias. As proteínas supressoras da sinalização por citocinas (SOCS) são inibidoras das vias de sinalização JÀR-STÀT ligadas aos receptores de citocinas. A sinalização por TLR em macrofagos e células dendriticas induz a expressão das proteínas SQCS, que limitam as respostas destas células a citocinas exógenas, como os interferons de tipo L Respostas pró-inflarnatórias das células à sinalização por TLR sao negativamente reguladas por SHP-I, uma fosfatase intracelular que regula negativamente as vias de sinalização linfocitárias dependentes de tirosina cinase. Existem muitos outros exemplos de einases e fosfata ses que inibem a sinalização por TLR, NLR e RLR.

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RESUMO »

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O sistema imune inato e a primeira linha de defesa do hospedeiro contra micro-organismos. Os mecanismos da imunidade inata já existem antes da exposição aos micro-organismos. Os componentes celulares do sistema i m u n e inato incluem as barreiras epiteliais e os leucócitos (neutrófilos, macrofagos, células NK, linfócitos com receptores dc antígeno invariantes e mastócitos), O sistema i m u n e inato usa receptores de reconhecimento de padrões associados as células, presentes no plasma, em membranas endossômicas e no citoplasma, para reconhecer estruturas chamadas padrões moleculares associa dos a patógenos (PÀMP). Os PÀMP são compartilhados por micro-organismos, mas não são encontrados nas células dos mamíferos, e tendem a ser essenciais à sobrevivência dos microorganismos, limitando,, assim, sua capacidade de evasão à detecção por mutação ou perda da expressão destas moléculas. Além disso, há receptores que reconhecem moléculas sintetizadas pelo hospedeiro, mas cuja expressão ou localização indica dano

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celular: estas são denominadas padrões moleculares associados a danos (DÀMP). Os TLR, presentes na superfície celular e ern endossomos, são a mais importante família de receptores de reconhecimento de padrões, reconhecendo uma grande variedade de ligantes, incluindo componentes da parede celular bacteriana e ácidos nucleicos microbianos. Há receptores citoplasmáticos de reconhecimento de padrões que detectam moléculas microbianas. Dentre estes receptores, incluem-se os receptores semelhantes a RIG (RLR), que reconhecem o RNA virai, e os receptores semelhantes a NOD (NLR), que detectam constituintes da parede celular bacteriana e também urato dc sódio e o litros cristais. Os receptores de reconhecimento de pa tirões, incluindo TLR e RLR, ativam os fatores dc transcrição NF-kK e AP-1, que induzem a expressão tie genes inflamatórios, e os fatores de transcrição IRF, que promovem a expressão de genes dos interferons anti vira is dc tipo 1. O inflamassomo, um complexo especializado formado em resposta a PAMP e D ÀMP, é composto por um receptor semelhante a NOD, um adaptador e a enzima caspase I, cuja principal função é a produção de formas ativas das citocinas inflamatórias ÍL-1 e ÍL-18. Moléculas solúveis capazes tie reconhecer padrão e moléculas efetoras são encontradas no plasma, c incluem as pentraxinas (p. ex., CRP), as colectinas (p. ex., MtíL) e as ficolinas. Estas moléculas interagem com ligantes microbianos e amplificam a eliminação por mecanismos dependentes ou não tio sistema complemento. As células NK são linfócitos responsáveis pela defesa contra micro-organismos intracelulares que matam as células infectadas e produzem a citocina ativadora tie macrofagos, o IFN-y. O reconhecimento tias células infectadas pelas NK é regulado por uma combinação de receptores de ativação e inibição. Os receptores inibidores reconhecem moléculas de MHC de classe í, uma vez que as células NK não matam células normais do hospedeiro, mas sim células cuja expressão do MHC de classe I é reduzida, como células infectadas por vírus, O sistema complemento é formado por diversas proteínas plasmáticas que são ativadas em sequência por clivagem prote o lítica, gerando as proteínas C3 e C5, que promovem a inflamação ou opsonizam os microorganismos, levando à sua fagocitose. A ativação do sistema complemento também gera poros nas mernbrnas que matam alguns tipos de bactérias. O sistema complemento é ativado nas superfícies microbianas e não em células normais do hospedeiro, já que os micro-organismos não apresentam as proteínas reguladoras que ti inibem.. Nas respostas imunes inatas, o sistema complemento é ativado principalmente de forma espontânea, em superfícies celulares microbianas, e pela lectina ligante de manose, que, respectivamente, iniciam, a via alternativa e a via das lectinas. As duas principais funções efetoras da imunidade inata são a indução da inflamação, que envolve o recrutamento de leucócitos capazes de matar os miem-organismos e tie moléculas efetoras solúveis do sangue para os tecidos# assim como o bloqueio tia

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infecção virai das células, através das ações anti virais dos interferons de tipo I. Estes dois tipos de mecanismos efetores são induzidos por PÀMP e DAMF, que iniciam vias de sinalização cm células teciduais e leucócitos que, por sua vez, ativam fatores de transcrição e levam à expressão tie citocinas e outros mediadores inflamatórios. Diversas citocinas, produzidas principalmente por macrofagos ativados, medeiam a inflamação, O TNF e a ÍL-1 ativam células endoteliais, estimulam a produção de quimiocinas e aumentam a produção dc neutrófilos pela medula óssea. Estas duas citocinas também induzem a produção de EL-6, e estas três moléculas medeiam efeitos sistêmicos, incluindo a febre e a síntese de proteínas tie fase aguda pelo fígado. À. IL-12 e a 1L-1H estimulam a produção da citocina ativa dora de macrofagos EFN-y por células NK e linfócitos T, Estas citocinas atuam em respostas imunes inatas a diferentes classes de micro-organismos, e algumas (IL-1, IL-6, EL-12, IL-18) modificam as respostas imunes adaptativas subsequentes à resposta i m u n e inata. Neutrófilos e monocitos (os precursores dos macrofagos teci ti liais) migram do sangue para os sítios inflamatórios durante as respostas imunes inatas, devido aos efeitos das citocinas e quimiocinas produzidas por células teciduais estimuladas por PÀMP e DAMP. Ncu trófí los e macrofagos fagocita m m Í C T Í ) -orga n ismos e os matam pela produção de ROS, oxido nítrico e enzimas nos fagolisossomos. Os macrófagos também produzem citocinas que estimulam a inflamação e p r o m o v e m o remo tie la mento tecidual nos sítios tie infecção. Os fagócitos reconhecem e respondem a produtos microbianos por meio de diversos tipos tie receptores, incluiu do TLR, lectinas tie tipo C, receptores scavenger e receptores /V-for mil mct-Ieu-phe. Às moléculas produzidas durante as respostas imunes inatas estimulam a imunidade adaptativa e influenciam a natureza das respostas imunes adaptativas. As células dendriticas ativadas por micro-organismos produzem citocinas e coestimu la dores que aumentam a ativação de linfocitos T e sua diferenciação em linfócitos T efetores. Fragmentos do sistema complemento gerados pela via alternativa fornecem os segundos sinais para ativação tios linfócitos B c a produção de anticorpos. As respostas imunes inatas sã ti reguladas negativamente através dc alças tie retroalimentação negativa (mecanismos inibitórios) que limitam a ocorrência de danos aos tecidos. A IL-1Ü é uma citocina produzida por macrofagos e células dendriticas que também inibe sua ativação. A secreção de citocinas inflamatórias é regulada por produtos de genes autofágicos. Às vias negativas de sinalização bloqueiam os sinais de ativação gerados pelos receptores de rcconhecimento de padrões c pelas citocinas inflamatórias.

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Anticorpos e Antígenos

ESTRUTURA DO ANTICORPO, 90 Características Gerais da Estrutura dus AntÍDarpos. 90 Características Estruturais das Regiões Variáveis dus Ânticurpüs, 93 Características Estruturais das Regiões Constantes dos Anticorpos, 94 Anticorpos Monoclonais, 97 SÍNTESE, MONTAGEM E EXPRESSÃO DAS MOLÉCULAS DE |gF 99 Meia-vida dos Anticorpos. 99 LIGAÇÃO ENTRE ANTICORPOS E ANTÍGENOS, 101 Características dos Antícjenus Biológicos, 101 Base Estruiural e Química da Ligação ao Antícjeno, 101 RELAÇÕES ENTRE ESTRUTURA E FUNÇÃO NAS MOLÉCULAS DE ANTICORPOS, 103 Características Relacionadas ao Reconhecimento do Antígeno, 103 Características Relacionadas às Funçòes Efetoras, 104 RESUMO, 106

Os anticorpos são proteínas circulantes produzidas pelos vertebrados cm resposta à exposição a estruturas não próprias conhecidas como antígenos. Os anticorpos são incrivelmente diversos e específicos em sua capacidade de reconhecimento de estruturas moleculares não próprias c são os mediadores primários da imunidade h u m o r a l contra todas as classes de micro-organismos. O eficaz tratamento da difteria, por Emil v o n B e h r i n g e Shibasaburo Kitasato, em 1890, com soro de animais imunizados com a forma atenuada tia toxina diftérica, estabeleceu o papel protetor das proteínas circulantes, levando ao nascimento da imunologia moderna. Às proteínas circulantes que meei ciam estas respostas protetoras foram inicialmente chamadas tie antitoxinas. Ao se perceber que proteínas similares p o d i a m ser geradas contra muitas substâncias, não apenas toxinas microbianas, tais moléculas receberam a denominação geral de a n t i c o r p o * . As substâncias que geram tais anticorpos ou são p o r estes reconhecidas foram, então, chamadas de antígenos. Os anticorpos, as moléculas do a m p l e x o principal de histocompatibil idade

(MHC) (Gap. 6) e tis receptores de antígenos dos linfócitos T (Cap. 7) são as três classes de moléculas usadas pelo sistema i m u n e adaptativo para a ligação a antígenos (Tabela 5-1). Destas três, os anticorpos reconhecem a maior gama dc estruturas a ntigeni ca s r mostrando sua maior capacidade de discriminação de diferentes antígenos, e se ligam a estes com maior afinidade. Os anticorpos representam o p r i m e i r o dos tres tipos de moléculas tie ligação a antígenos a ser descoberto e caracterizado. Começamos, portanto, nossa discussão sobre como o sistema i m u n e reconhece, especificamente, os antígenos pela descrição da estrutura e das propriedades tie ligação a antígenos dos anticorpos, 0sí anticorpos podem existir em duos fòntias: ligados a membranas na superfície de linfócitos B, atuando como receptores de antígenos, e anticorpos secretados, que residem na circulação, tws tecidos e nas mucosas, onde neutralizam toxinas, impedem a entrada e a disseminação de patógenos e elimiriam micro-organismos. O reconhecimento do antígeno pelos anticorpos ligados à membrana em linfócitos B virgens (miiVe) ativa estas células, iniciando a resposta i m u n e h u m o r a l . Os anticorpos sã ti também produzidos em forma secretada por linfócitos B estimulados p o r antígenos. Na fase efetora da imunidade humoral, estes anticorpos secreta dos se ligam a antígenos e, através do desencadeamento de diversos mecanismos efetores, os eliminam. A eliminação de antígenos frequentemente exige a interação dos anticorpos a outros componentes do sistema i m u n e , corno proteínas tio sistema complemento e células, i n c l u i n d o fagócitos e eosinófilos. Dentre as funções efetoras mediacias por anticorpos, estão a neutralização dos micro-organismos ou produtos microbianos tóxicos, a ativação do sistema complemento, a opsonização de patógenos, aumentando a fagocitose, a citotoxicidade mediada por células dependente tie anticorpos, em que os anticorpos marcam células infectadas para sua li se por células d ti sistema i m u n e inato, e a ativação tie mastóeitos mediada por anticorpos,, que elimina vermes parasitas. Estas funções dos anticorpos são descritas, em detalhes, no Capítulo 12. Neste capítulo, discutiremos as características estruturais dos anticorpos responsáveis pelo reconhecimento dc antígenos e pelas funções efetoras. Oaf linfócitos B são as únicas células que sintetizam moléculas de anticorpos. Estas células expressam uma forma integral de membrana da molécula de anticorpo em sua superfície, que atua como seus receptores de antígenos. Após a exposição a um antígeno, as células B se diferenciam em plasmócitos, que secretam anticorpos. Formas secreta tias de anticorpos se