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Imuno-senescência na Esquistossomose Crônica Humana
Ana Maria Caetano de FariaDepartamento de Bioquímica e Imunologia
ICB – UFMG
Palestra na Santa CasaBelo Horizonte
Junho 2004
Teoria explicativas da senescência 1. Stress oxidativo:
Paradoxo do oxigênio: necessário para a produção de energia
(ATP) mas potencialmente perigoso a longo prazo pela capacidade de geração de moléculas parcialmente reduzidas muito reativas,os radicais livres (O2
.-, H2O2 e OH.).
ATP
ADP + fosfato
Radicais livres
H+ H+ H+
Ubiquinona
Citocromo c ATP sintase
e-+O2+H+=H20e-
Radicais livres
ATP
Evidências a favor:
- Hiperexpressão de enzimas anti-oxidantes retarda o acúmulo de danos oxidativos e extende a expectativa máxima e média
de vida de Drosophila melanogaster;- variações na longevidade entre diferentes espécies correlaciona-se inversamente com os níveis de geração de
superóxido e H2O2 pela mitocôndria;- a restrição calórica diminui os níveis basais de stress oxidativo
e seus danos, retarda os comprometimentos celulares associados à idade e aumenta a expectativa de vida.
RatoDieta normal:
Tempo médio de vida: 23 mesesTempo máximo de vida: 33 meses
Restrição calórica: Tempo médio de vida: 33 meses
Tempo máximo de vida: 47 meses
AranhaDieta normal:
Tempo médio de vida: 50 diasTempo máximo de vida: 100 dias
Restrição calórica: Tempo médio de vida: 90 dias
Tempo máximo de vida: 139 dias
Peixe GuppyDieta normal:
Tempo médio de vida: 33 mesesTempo máximo de vida: 54 meses
Restrição calórica: Tempo médio de vida: 46 meses
Tempo máximo de vida: 59 meses
HumanosDieta normal:
Tempo médio de vida: 75 anosTempo máximo de vida: 120 anos
Restrição calórica: Tempo médio de vida: ???
Tempo máximo de vida: ???
Efeito da restrição calórica em diferentes espécies
Fatores conservados evolutivamente que protegem contra os processos do
envelhecimento: 1. Enzimas anti-oxidantes como Cu/Zn superóxido dismutase
(SOD) e de catalase (CAT);
2. Heat shock proteins (hsp);
3. Genes de reparo de DNA;
3. Proto-oncogene Ras.
2. Redução da capacidade replicativa por encurtamento dos telômeros:
Células somáticas normais sofrem um número limitado de divisões
celulares antes de atingirem a senescência replicativa (Hayflick, 1965). Os telômeros foram identificados como candidatos para o “relógio replicativo” que regula o número de divisões possíveis para uma determinada célula.
Telômeros são estruturas complexas de DNA-proteína compostos por hexâmeros repetitivos de DNA nas terminações dos cromossomas lineares.
TTAGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG-3AATCCAATCCC-5
TRF2 TRF2
Como a DNA polimerase requer um template para a replicação, cada divisão celular resulta na perda de parte das regiões telomêricas.
Encurtamento do telômero de células somáticas humanas tem sido detectado em indivíduos idosos assim como em fibroblastos humanos em cultura. Redução: 33 pb por ano.
Células transformadas apresentam um mecanismo para evitar esse encurtamento e manter a capacidade replicativa: a expressão da ribonucleoproteina Telomerase, capaz de extender as terminações teloméricas.
TTAGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG-3AATCCAATCCC-5
TRF2 TRF2
CAAUCCCAAUC
Telomerase
Imuno-senescência
T CD4+
B1 (CD5+)T CD8+
B2 (CD5-)
Timo Medula óssea Peritôneo
CD44lo CD45RO CD62Lhi
IgM
CD44lo CD45RO CD62Lhi
*
*
* ***
*
NK
Mø
DC
APC
IL-7
IL-2
IL-15 IL-21
IgA
IgG
IgM
Sistema imune do adulto jovem
T CD4+T CD8+
B2 (CD5-)
Timo Medula óssea Peritôneo
IgM
*
*
* ***
*
NK
Mø
DC
APC
IgA
IgM
IL-7
IL-2
IL-21IL-15
**
*
CD44lo CD45RO CD62Lhi
CD44lo CD45RO CD62Lhi
B1 (CD5+)
IgG
IL-6IFN-TNF-IL-1
Alterações associadas ao envelhecimento
Dinâmica de populações de célulasU
nida
des
Arb
itrár
ias
Idade (anos) 0 60 120 0 60 120 0 60 120
NK alta atividade NK baixa atividade Atividade NK
Ig sérica Células B Auto Ac
0 60 120 0 60 120 0 60 120
Células T T virgens T memória
CD8+
CD4+CD8+
CD4+
0 60 120 0 60 120 0 60 120
0 60 120
IL-6
0 60 120
IL-1
0 60 120
TNF-
Produção de citocinas por linfócitos T
Uni
dade
s A
rbitr
ária
s
Idade (anos)
0 60 120
IL-2
IL-7 IL-2 IL-15 IL-21FC
longo longo curto muito curtotelômero
precursor virgem memória senescente
Desenvolvimento de linfócitos T
+++ + +++ - telomerase
Mecanismos de remodelagem na Imuno-senescência
Protocolo SENIEUR (Lighart et al, 1984) – estudo de centenários saudáveis mostrou a existência de mecanismos de remodelagem do sistema imune
Número aumentado de células NK com alta atividade citotóxica (CD16+CD57-)
Acúmulo linfócitos T CD8+CD28-CD45RA (com telômeros curtos) produtores de IFN, IL-4 e IL-10
Aumento na produção de anticorpos e de células B1
Indução da expressão de telomerase ??
Imuno-senescência na esquistossomose
mansônica crônica em humanos
Esquistossomose mansoni
É uma doença endêmica de ampla distribuição mundial, ocorrendo em diversas áreas rurais de países tropicais
Segunda principal doença parasitária crônica, afetando mais de 200 milhões de indivíduos em todo mundo;
WHO 2000
No Brasil, há 2,5 milhões de pessoas infectadas, do norte do Pará até o Rio Grande do Sul, sendo que a região NE e MG são as regiões mais atingidas;
A esquistossomose é o protótipo de uma disfunção
imunológica de natureza crônica resultante do
parasitismo pelo S. mansoni, produzindo um
espectro amplo de manifestações clínicas e
imunológicas.
Aspectos da Reatividade Imunológica na Esquistossomose mansoni
Reação inflamatória do tipo granulomatosa resultante da
reatividade do hospedeiro aos antígenos solúveis do ovo
do parasita.
Envolvimento de vários tipos celulares: eosinófilos,
macrófagos e linfócitos.
Principais sítios: fígado e intestino.
Cinética da reatividade imunológica
Infecção crônica
Forma Clínica Intestinal
Fase aguda – Th1 proliferação
Ovoposição – mudança para um padrão Th2
Fase crônica – imuno-modulação
Granuloma
-Papel de IL-4 na diminuição da atividade proliferativa de
PBMC e na formação do granuloma in vitro;
Aspectos Relevantes da Reatividade Imunológica de Indivíduos Portadores da Forma Clínica Intestinal
Malaquias, et al 1997Falcão et al 1998
Correa-Oliveira, et al 1998
-Papel de IFN- induzindo a resposta proliferativa das PBMC
frente aos antígenos SEA e SWAP;
-Importância da IL-10 na modulação da resposta proliferativa
das PBMC e na modulação do granuloma in vitro
Envelhecimento
Esquistossomose
Formação de granuloma
Imuno-regulação
Imunidade protetora
Involução tímica
Acúmulo de linfócitos T ativados
Produção de citocinas alterada
Aumento em anticorpos séricos
A esquistossomose é uma doença crônica que persiste
por toda a vida do indivíduo; seu desenvolvimento se
sobrepõe ao processo natural e progressivo do
envelhecimento;
Estudar a influência do envelhecimento na reatividade
imunológica celular em indivíduos portadores da infecção
crônica pelo S. mansoni
Objetivo
População Estudada (73 indivíduos)
Metodologia
Faixas Etárias (anos)Negativos
Infectados>100 ovos/g fezes
10-24
25-49
50-69
70-95
Número de indivíduos
* Estudo transversal da população
12 8
9 9
15 6
7 6
Heparina
Cultura
HemogramaEDTA
RPMI / PMA + ionomicina / SEA ou SWAP 25ug/ml 5h 37oC 5% C02
Fixação
Leitura no citômetro de fluxo
Sangueperiférico
Lise das hemáciasPermeabilização
Anticorpos Marcados com FITC
Anticorpos Marcados com PE
Linfócitos B
CD19
Células NK
CD16
Linfócitos T
CD4 e CD8 IL-2, IFN-, IL-4, IL10
CD4-FITCA
nti
IL
-10
PE
B
4,33 %1,20%
Tamanho
Gra
nu
los
ida
de
Linfócitos
A
Análise de linfócitos do sangue periférico por citometria de fluxo
Idade (anos)
00.51.01.52.02.53.03.5
IL-2IL-4IL-10IFN
% c
élul
a po
sitiv
as
Células CD4+
00.20.40.60.81.01.21.4
Células CD8+
* p< 0.05
00.20.40.60.81.01.21.4
10-24 24-49 50-69 70-950
0.51.01.52.02.53.03.5
10-24 24-49 50-69 70-95
% c
élul
as p
ositi
vas
Neg
ativ
os
Infe
ctad
os
*
*
*
* *
Produção de citocinas
Jovem
Esquistossomose
CD8+
CD8+
IL-10
IFN-IL- 4
IFN-IL- 4
IL-10
1
3
5
0
1
2
IL-10
IL-4
IFN-0
1
2
10-69 70-95 10-69 70-95
*
*
*
Modulação da produção de citocinas nos idosos
CD4+ cells%
cé
lula
s p
osi
tiva
s%
cé
lula
s p
osi
tiva
s%
cé
lula
s p
osi
tiva
sNegativos Infectados
Idade
IL-10
1
3
5
*
Modulação na produção de citocinas nos idosos
CD8+ cells%
cé
lula
s po
sitiv
as
Negativos Infectados
Idade 10-69 70-95 10-69 70-95
Produção de IL-10 se mantém em indivíduos infectados
por uma população diferente de linfócitos T
Negativos
%L
infó
cito
s T
IL-1
0+
Infectados
10-24 25-69 70-95
0
1
2
3
4
5
6
10-24 25-69 70-95
0
1
2
3
4
5
6
*
*
Idade (anos)
CD4+ CD8+
CD4+
CD8+
0
1
2
3
4
5
6
0
1
2
3
4
5
6
*CD4+
CD4+
CD8+
*
CD4+
CD8+
Envelhecimento
Esquistossomose
CD4+
CD4+ CD8+IL-10
IL-10
IFN-
IL-10
IL- 4IFN-
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
% P
ositi
ve c
ells
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
% P
ositi
ve c
ells
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
10-24 24-49 50-69 70-95
%P
osi
tive
cells
10-24 24-49 50-69 70-95
*
* *
*
**
*
*
Controle
SEA
SWAP
Frequência de células NK produtoras de IFN-Negativos Infectados
As grandes diferenças no padrão de citocinas ocorrem em indivíduos jovens ou mais velhos (acima de 70 anos)
A infecção em indivíduos jovens está associada à produção de IL-4 aumentada por células CD8+
A infecção em indivíduos idosos está associada a mudança da produção de IFN- para a produção de IL-4 por células CD4+
Ocorre um aumento na produção de IL-10 nos indivíduos idosos e esse aumento é mantido nos indivíduos infectados
A frequência de células NK produtoras de IFN- está significativamente aumentada em indivíduos idosos e negativos quando estimulados por antígenos do parasita
Agradecimentos
Elaine Speziali
Rodrigo Corrêa OliveiraJeffrey BethonyOlindo de Assis Martins
Centro de Pesquisas Rene Rachou – FioCruz Departamento de Bioquímica e Imunologia - UFMG
Financiamento: WHO/TDR
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