RESPOSTAS IMUNES HUMORAIS – CÁPITULO 7

A imunidade humoral é mediada por anticorpos e é o braço da imunidade adaptativa que funciona para neutralizar e eliminar microorganismos extracelulares e toxinas microbianas.

A imunidade humoral é mais importante do que a celular na defesa de MOs com capsulas ricas em polissacarídeos e lipídios e contra as toxinas de polissacarídeos e lipídios.

As células B respondem e produzem Anticorpos específicos para diversos tipos de moléculas, enquanto as células T, respondem somente a Ag peptídicos.

Anticorpos são produzidos pelos linfócitos B e sua progênie. Os Linfócitos B virgens identificam os antígenos, mas não produzem anticorpos, e a

ativação estimula a diferenciação para células efetoras, aí produzem anticorpos.

Fases e tipos de respostas imunes humorais

Os linfócitos B virgens expressam duas classes de anticorpos ligados a membrana, IgM e IgD, que funcionam como receptores para os antígenos.

As células B virgens são ativadas por antígenos e por outros sinais. A ativação dos linfócitos resulta na proliferação de células específicas para antígeno,

também chamadas de expansão clonal. Os Ac secretados, apresentam a mesma especificidade que os receptores de

membrana das células B. Durante a diferenciação, algumas células B, podem começar a produzir diferentes

classes de cadeias pesadas (isotipos), (diferentes anticorpos), que medeiam diferentes funções efetoras e são especializadas no combate de diferentes tipos de MOs.

Este processo é chamado de troca de classe de cadeia pesada (isotípica). A exposição repetida resulta na produção de anticorpos com afinidade crescente ao

antígeno, esse processo é chamado de maturação da afinidade. As respostas dos anticorpos a diferentes antígenos podem ser T dependentes ou T

independente. Os antígenos protéicos são processados nas APCs, e são identificados pelas células T,

que desempenham papel na ativação das células B e são indutoras potentes na troca de classe de cadeia pesada e da maturação da afinidade.

A expressão de linfócitos T auxiliares derivou da descoberta de que algumas células T estimulam, ou auxiliam os linfócitos B na produção de anticorpos.

Na ausência de células T auxiliares, o reconhecimento de antígenos protéicos desencadeia uma resposta fraca, ou até falta de anticorpos.

A resposta imune humoral para antígenos protéicos pode ser considerada então uma resposta T dependente, já que células T são fundamentais para uma resposta efetiva. Já antígenos não-proteícos, como polissacarídeos e lipídeos, estimulam a produção de anticorpos sem que haja necessidade de células T, esse tipo de resposta é T independente.

As respostas T independente apresentam uma troca de classe pesada e uma maturação da afinidade relativamente baixa.

1

As respostas dos anticorpos às primeiras e subseqüentes exposições a um antígeno, chamadas de primárias e secundárias, diferem de maneira quantitativa e qualitativa.

Sendo que, a quantidade de anticorpos produzidas depois do primeiro contato, é muito menor do que em uma resposta secundária.

Com antígenos protéicos (T dependentes), as respostas secundárias também mostram um aumento da troca de classe de cadeia pesada e maturação da afinidade, pois estímulos repetidos, leva ao aumento do numero de linfócitos T.

2

Estimulação dos linfócitos B pelos antígenos As repostas humorais têm inicio quando os linfócitos B específicos para antígeno, nos

folículos linfóides do baço, linfonodos e nos tecidos mucosos linfóides, reconhecem a presença de antígeno.

Alguns antígenos dos MOs que entram nos tecidos ou estão presentes no sangue, são levados e concentrados nos folículos ricos em células B dos órgãos linfóides periféricos.

Os linfócitos B específicos para Ag usam seus receptores de imunoglobulina ligados a membrana para reconhecer um antígeno na sua conformação nativa (sem necessidade de processamento, por exemplo, sem necessidade de processamento de MHC+Ag)

A identificação de Ag da origem a vias de sinalização que desencadeiam a ativação da célula B, assim como nas células T, para ativação das B necessita-se de sinais subseqüentes, muitos dos quais são produzidos nas respostas imunes inatas.

Sinalização nas células B induzida por antígeno O agrupamento dos receptores de membrana Ig induzido pelos antígenos dá origem a

sinais bioquímicos que são transduzidos pelas moléculas de sinalização associadas ao receptor.

O processo de ativação das células B é similar a ativação das T. Nas células B, a transdução de sinal mediada pelo receptor de Ig, requer a união

(ligação cruzada) de duas ou mais moléculas receptoras. A ligação cruzada ocorre quando duas ou mais moléculas de Ag num agregado, ou a

repetição de epítopos (parte do Ag que se liga com a parte Vh e Vl dos Ac), se ligam às moléculas de Ig de membrana da membrana de uma célula B.

Polissacarídeos, lipídeos e outros Ag não protéicos com freqüência apresentam diversos epítopos idênticos, e são, portanto, capazes de ligar diversos receptores de Ig numa célula B ao mesmo tempo.

Os sinais iniciados pela ligação cruzada do antígeno com o receptor sofrem transdução por meio das proteínas associadas ao receptor.

Os receptores de membrana das células não efetuam a transdução de sinal, duas proteínas que apresentam ligação não covalente com esses receptores, chamadas de Igα e Igβ, que formam o complexo receptor da célula B (BCR), realizam essa função.

Os domínios citoplasmáticos de Ig-alfa e Ig-beta contêm motivos peças tirosínicas de ativação de receptores imunológicos (ITAMs), que são encontrados nas subunidades de sinalização de muitos outros receptores de ativação imune (p. ex. CDR, proteínas do complexo zeta e do complexo TCR).

Quando dois ou mais receptores de Ag de uma célula B estão aglomerados, as tirosinas no ITAMs de Ig-alfa e Ig-beta são fosforiladas pelas cinases associadas ao BCR, estas fosfotirosinas se tornam locais receptores para as proteínas adaptadoras, que por sua vez, são fosforiladas e recrutam diversas moléculas sinalizadoras.

O resultado da sinalização induzida por receptores nas células B é a ativação de fatores de transcrição que ligam os genes cujos produtos protéicos estão envolvidos na proliferação e diferenciação das células B.

3

O papel dos complementos protéicos na ativação das células B Os linfócitos B expressam um receptor para uma proteína do sistema de complemento

que fornece sinais para a ativação das células. O sistema complemento é um conjunto de proteínas plasmáticas ativadas por

microorganismos e por anticorpos ligados aos microorganismos e cuja função como mecanismos causadores da defesa do hospedeiro.

Quando o Sistema complemento e ativado por um MO, este então e revestido pelos produtos de ruptura da proteína mais abundante, C3.

Um destes produtos de ruptura é o C3d, os linfócitos expressam um receptor, chamado receptor de complemento tipo 2 (CR2 ou CD21), que se ligam a C3d.

As células específicas para um Ag identificam o Ag por meio de seus receptores de Ig e ao mesmo tempo reconhecem o C3d ligado pelo receptor CR2, o envolvimento de CR2 aumenta muito as respostas de ativação dependentes de Ag das células B.

Assim, proteínas do complemento fornecem sinais secundários para ativação das células B, funcionando junto aos Ag que é o sinal primário, para iniciar a proliferação e diferenciação das células B.

Do mesmo modo que a co-estimulação é necessária para ativação dos linfócitos T, a ativação com auxilio do complemento (resposta imune inata), e a sinalização por proteínas de membrana (Ig-alfa e Ig-beta) é fundamental para ativação das células B.

Conseqüências funcionais da ativação das células B mediadas por Ag

4

Contato entre epítopo de antígeno e receptor Ig de

membrana na célula B virgem

Ig-alfa e Ig-beta fosforilam suas tirosinas no domínio citoplasmatico (ITAM) da molécula de membrana

tirosinas do ITAM, se transformam em

fosfotirosinas

as fosfotirosinas tornam-se locais receptores para as proteínas adaptadoras

as proteínas adaptadoras são fosforiladas e recrutam

diversas moléculas sinalizadoras

As conseqüências da ativação das células B pelo Ag (e sinais secundários) consistem no inicio da proliferação e da diferenciação das células B e em sua preparação para interagir com os linfócitos T auxiliares (se o Ag for uma proteína).

Os linfócitos V ativados entram no ciclo celular e começam a proliferar, o que resulta na expansão dos clones antígeno-específicos, as células podem começar a secretar IgM e produzir parte dessa IgM em forma secretada. Assim o estimulo do antígeno induz a fase inicial da resposta imune humoral.

Deste medo a resposta é maior quando o antígeno é multivalente (expressa diversos epítopos idênticos), pois eles irão ligar-se a diversos receptores antigênicos e ativa fortemente o complemento.

a ativação antigênica leva a três mudanças na célula B que aumenta a capacidade delas interagirem com as células Ta. A ativação das células B leva um aumento na expressão de B7 (cap 5)b. Reduzem sua expressão de receptores de quimiocinas que são produzidas nos

folículos linfóides e cuja função é manter as células nestes folículos, como conseqüência, elas migram em direção de onde estão as células T.

c. E aumento na expressão de receptores de citocinas, que são mediadores secretados pelas funções das células T.

Função dos linfócitos T auxiliares nas respostas imunes humorais aos antígenos protéicos

Um antígeno protéico precisa, para estimular uma resposta de anticorpos, que linfócitos B e os linfócitos T se reúnam nos órgãos linfóides e interajam de modo a estimular a proliferação e diferenciação de células B.

5

Ativação e migração de células T auxiliares As células T auxiliares que foram ativadas de modo a se diferenciar em células efetoras

interagem como linfócitos B estimulados por antígenos na borda dos folículos linfóides nos órgãos linfóides periféricos.

Os LTCD4+ virgens são estimulados a se prolifera e diferenciar em células produtoras de citocinas como resultado da identificação de Ag (cap 5).

Apresentação de antígenos pelos linfócitos B às células T auxiliares Os linfócitos b que se ligam aos antígenos protéicos por meio de seus receptores

específicos para antígeno realizam a endocitose destes antígenos, os processam em vesículas endossômicas e exibem peptídeos associados do MHC II para sua identificação pelas TCD4+.

A membrana Ig das céls B é um receptor de alta afinidade que possibilita a ligação de uma célula B especificamente com um antígeno em particular, mesma quando a concentração extracelular é muito baixa. O Ag ligado a membrana Ig sofre uma endocitose muito eficiente e é enviado para as vesículas endossômicas intracelulares, nas quais as proteínas são procesadas em peptídeos de MHC II, ou seja, Linfócitos B são APCs muito eficientes.

6

Mecanismos de ativação dos linfócitos B mediados pelas células T auxiliares Os linfócitos T auxiliares que identificam os antígenos apresentados pelas células B

ativam as células B por meio de expressão do ligante CD40 (CD40L) e da secreção de citocinas.

O processo de ativação dos linfócitos B é análogo ao processo de ativação dos macrófagos mediados por células (cap 6)

Troca de classe de cadeia pesada (isotipos)

As células T auxiliares estimulam a progênie de IgM + IgD quando expressam linfócitos B para produzir anticorpos de classes de cadeias pesadas diferentes.

A importância da troca de classe consiste em possibilitar respostas imunes humorais para diferentes MOs, adaptando-se de modo a combatê-los mais eficazmente.

Por exemplo: um importante mecanismo de defesa contra os estágios extracelulares da maior parte das bactérias e vírus é revestir (opsonizar) esses MOs com anticorpos e fazer com que sejam fagocitados por neutrófilos e macrófagos. Esta ração é mais bem mediada pelas classes de anticorpos como , IgG1 e IgG3, que se ligam ao fagócito com receptores Fc de alta afinidade específicos para a cadeia pesada gama, em contra partira os helmintos são as bem eliminados por eosinófilos, portanto a defesa contra esses parasitas enolve o seu revestimento com anticorpos com os quais os eosinófilos se ligam. Esses anticorpos são os IgE, por que os eosinófilos apresentam receptores de alta afinidade na porção Fc da cadeia pesada épsilon.

Dessa maneira, os linfócitos B virgens produzam diversos tipos de isotipos de cadeias pesadas, mesmo que os seus Ig de membrana que são IgM e IgD sejam receptores para qualquer antígenos, é importante que haja a troca de classes de cadeias pesadas.

7

o CD40L nas TCD4+ liga-se com CD40 das céls B

a ligação do receptor+ligante e as citocinas fornecem sinais para a célula B que sofrem expansão clonal e produzem anticorpos

citocinas produzidas pelas células T ligam-se ao s receptores de

citocinas dos linfócitos B

A troca de classe de cadeia pesada é iniciada com sinais mediados por CD40L e a troca para classes diferentes é estimulada por citocinas diferentes.

Os sinais emitidos pelo CD40L e pelas citocinas atuam nas células B ativadas e levam a uma troca em parte da progênie destas células. Na ausência de CD40 ou CD40L, as células B secretam apenas IgM e deixa de trocar para outros isotipos, indicando o papel essencial deste par de ligante-receptor.

As citocinas produzidas pelas células T determinam qual classe de cadeia pesada é produzida ao influenciar que gene de região constante de cadeia pesada participa na recombinação de troca. Por exemplo, a produção de anticorpos de opsonização que se ligam para fagocitar receptores Fc é estimulada pelo IFN-gama, a citocina característica das TH1, IFN-gama também é uma citocina de ativação dos fagócitos e estimula as atividades microbicidas dos fagócitos.

A troca de classe para IgE, é influenciada pela IL-4, a citocina característica das TH2, a IgE funciona na opsonização dos helmintos, com auxilio dos eosinófilos que são ativados pela IL-5, também secretadas por TH2.

A natureza das classes de anticorpos produzidas também é influenciada pelo local das respostas imunes, por exemplo, IgA é o principal isotipo produzido nos tecidos linfóides mucosos, isto ocorre talvez porque os tecidos mucosos contêm um grande numero de células B capazes de trocar para IgA e células T cujas citocinas estimulam a troca para IgA.

A IgA é a principal classe de anticorpo que pode ser ativamente secretada pelo epitélio mucoso e presume-se que este seja o motivo pelo qual os tecidos linfóides mucosos são os principais locais de produção de IgA.

Maturação da afinidade A maturação da afinidade é o processo pelo qual a afinidade dos anticorpos

produzidos em resposta a um antígeno protéico com uma exposição prolongada ou repetida ao antígeno.

O aumento da afinidade ocorre devido aos pontos de mutação nas regiões V e em especial nas regiões de ligação de antígenos hipervariáveis dos anticorpos produzidos.

8

A maturação da afinidade só é encontrada nas respostas às células T dependentes de antígenos protéicos, o que sugere que as células auxiliares são fundamentais para o processo.

A maturação da afinidade ocorre nos centros germinativos dos folículos linfóides e é resultado da hipermutação somática dos genes Ig nas células B em divisão seguido pela seleção de células B de alta afinidade pelo antígeno exibido pelas células dendriticas.

Durante a proliferação, os genes Ig das células B se tornam suscetíveis aos pontos de mutação por meio de um processo que envolve a enzima desaminase induzida pela ativação. A taxa de mutação das Ig é aproximadamente 1000 vezes maior que a taxa de mutação da maioria dos genes, por isso é chamada de hipermutação somática.

Esta mutação extensiva resulta na geração de diferentes clones de células B cujas moléculas de Ig podem se ligar com afinidades muito diversas ao antígeno que iniciou a resposta.

As células B que são selecionadas para sobreviver devem ser capazes de se ligar ao Ag em concentrações cada vez menores, portanto, são selecionadas células com receptores de maior afinidade.

Os linfócitos B virgens e maduros identificam antígenos nos folículos e migram para encontrar células T nas bordas dos folículos, esta interface das zonas ricas em células B e zonas ricas em células T é o local onde começa a proliferação das células B e sua diferenciação em secretoras de Ac.

As céls B secretoras residem nos órgãos linfóides, em geral fora dos folículos ricos em céls B e os anticorpos secretados penetram no sangue.

Algumas células plasmáticas secretoras de anticorpos migram para a medula óssea, onde podem viver durante meses ou anos. Continuando a produzir Ac mesmo de pois que o Ag foi eliminado

Cerca de metade dos Ac presentes no sangue provêm dessas células, e assim os Ac circulante refletem cada história individual de exposição a antígenos.

Uma fração de células B que foram ativadas não se tornam células secretoras e tornam-se células de memória, elas circulam no sangue e sobrevivem durante meses ou anos na ausência de exposição adicional a antígenos, prontas para uma resposta rápida no caso de Ag ser reintroduzido.

Resposta dos anticorpos aos antígenos independentes de T

Os polissacarídeos, lipídios e outros antígenos não-protéicos provocam respostas de anticorpos sem a participação de células T.

Esses antígenos não-protéicos não são capazes de ligar com moléculas de MHC, portanto, não se ligam ao TCR de células T.

As bactérias que possuem capsulas de polissacarídeos, geralmente necessitam desse tipo de resposta, em que são envoltas por anticorpos e permite a fagocitose.

Conhece-se muito pouco sobre como essas respostas são induzidas. Acredita-se que esses antígenos possuem epitopos multivalentes que são capazes de

realizar diversas ligações com anticorpos de superfície das células B, com intensidade suficiente para estimulas sua proliferação e diferenciação sem que necessite de uma célula T.

9

Antígenos protéicos em geral não possuem epitopos multivalentes.

Regulação das repostas imunes humorais: feedback de anticorpos

Depois que os linfócitos se diferenciam em células secretoras de anticorpos e em células de memória, uma fração destas células sobrevive durante longos períodos, mas a maioria das células B ativadas provavelmente morre devido a um processo de morte celular programada.

Esta perda gradual das células B ativadas contribui com o declínio fisiológico da resposta imune humoral.

As células B também utilizam um mecanismo especial para suspender a produção de anticorpos. À medida que o anticorpo IgG é produzido e circula pelo corpo, o anticorpo se liga ao antígeno que ainda está disponível no sangue e nos tecidos, formando imunocomplexos.

As células B especificas para o antígeno podem se ligar à parte antigênica do imunocomplexo por meio de seus receptores de Ig. Ao mesmo tempo, a “extremidade” Fc do anticorpo IgG ligado pode ser identificada por um receptor Fc, que se expressa nas células B.

Este receptor enfia sinais negativos que suspendem os sinais induzidos pelo receptor do antígeno, terminando assim as respostas das células B.

Este processo em que os anticorpos ligados aos antígenos inibem ainda mais a produção de anticorpos é chamado de feedback de anticorpo. Serve para terminar as respostas humorais assim que quantidade suficientes de IgG foram produzidas.

10