MECANISMOS EFETORES DA IMUNIDADE MEDIADA POR CÉLULAS –

CÁPITULO 6

A imunidade mediada por células é constituída pelos mecanismos imunes especializados em erradicar MOs intracelulares.

A fase efetora da imunidade mediada por células é realizada pelos linfócitos T e os anticorpos não desempenham papel na erradicação dos patógenos que vivem fora das células do hospedeiro.

As fases da imunidade mediada por células consistem na ativação de células T virgens que proliferam e diferenciam-se em células efetoras e na eliminação dos microorganismos associados às células pela ação destas células efetoras.

Tipos de imunidade mediada por células

Existem dois tipos de reações imunes mediadas por células designados a eliminar diferentes tipos de patógenos intracelulares:

Células T CD4+ ativam fagócitos para destruir os patógenos residentes nas vesículas destes fagócitos.

Células T CD8+ destroem qualquer célula que contenha patógenos ou proteínas microbianas no citoplasma, eliminando assim o reservatório da infecção.

Algumas CD4+ são capazes de destruir macrófagos infectados, e células CD8+ ativam macrófagos para eliminar microorganismos fagocitados. No entanto a ativação de fagócitos é a principal função da CD4+ e a morte mediada por células função da CD8+ dentro da imunidade adaptativa mediada por células.

Fagócitos que tenham ingerido MOs em suas vesículas intracelular e apresentam fragmentos de proteínas ligadas ao MHC II para o reconhecimento pelas células T efetoras da subpopulação CD4+.

Antígenos peptídicos derivados de moléculas do MHC I para o reconhecimento pelas células T CD8+.

Migração dos linfócitos T efetores para os locais de infecção

Células T efetoras migram para os locais de infecção porque estes linfócitos expressam altos níveis de moléculas de adesão que se ligam aos ligantes que são expressos no endotélio durante a exposição aos microorganismos e por que citocinas quimioatrativas são produzidas no local da infecção.

Após a ativação dos Linfócitos T virgens, as moléculas de adesão sofrem alterações. As moléculas de adesão mais importante são ligantes de glicoproteínas para E e P-

selectinas e formas de alta afinidade das integrinas LFA-1(LFA, antígeno associado a função dos leucócitos.) e VLA-4(VLA refere-se às moléculas de ativação muito tardias, pois elas aparecem depois do LFA-1 durante o curso de ativação das células T)

No local da infecção, uma das respostas inatas à infecção é a secreção de citocinas pelos macrófagos em resposta ao patógeno, elas são TNF(fator de necrose tumoral) e IL-1, elas agem nas células endoteliais dos pequenos vasos adjacentes ao local da infecção. TNF e IL-1 estimulam a expressão das E e P-selectinas e dos ligantes de

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integrinas pelas células endoteliais, especialmente ICAM-1(que se liga no LFA-1 das células T) e VCAM-1 (ligante da integrina VLA-4).

Células T que passam pelos vasos sangüíneos no local da infecção ligam-se fracamente as selectinas e rolam ao longo da superfície endotelial. Quando as integrinas destas células T efetoras encontram os seus ligantes no endotélio, eles se ligam firmemente ao endotélio e iniciam o processo de migração para fora do vaso em direção à infecção.

Os linfócitos T ao serem ativados aumentam a expressão de moléculas de adesão, e perdem a expressão de L-selectina que tem a função de realizar a migração das células T virgens aos linfonodos. Por esta razão as células T ativadas tendem a permanecer fora dos linfonodos.

Ao mesmo tempo em que as células T efetoras são ligadas ao endotélio, os macrófagos e as células endoteliais respondem aos microorganismos infectante pela produção de um outro grupo de citocinas, a quimiocinas.

A principal função das quimiocinas é atrair e estimular a mobilidade dos leucócitos. As quimiocinas são freqüentemente apresentadas nas células endoteliais ligadas a proteoglicanos de superfície celular, promovendo alta concentração próxima a infecção.

As quimiocinas são produzidas nos locais de infecção extravascular pelos leucócitos que estão reagindo à infecção microbiana, e isto cria um gradiente de concentração de quimiocinas a partir do local da infecção.

A volta das células T para o local de infecção é independente do reconhecimento de antígeno, depende das quimiocinas secretadas nos locais da infecção pelas células da imunidade inata.

As quimiocinas atraem todos os leucócitos, os linfócitos T específicos para antígeno e os não específicos, no entanto as células que são especificas permanecem no local da infecção, enquanto as não específicas voltam à circulação.

Um linfócito T efetor que deixou a circulação e migrou para o local da infecção, sofre uma nova ativação, e como conseqüência, tem o aumento na expressão e na afinidade de ligação para integrinas VLA nas células T.

Algumas dessas integrinas ligam-se especificamente em moléculas presentes na matriz extracelular, como fibronectina e ácido hialuronico. Por esta razão, os linfócitos estimulados pelo antígeno aderem firmemente ao tecido próximo ao antígeno e as células permanecem tempo suficiente para responder ao MO e erradicar a infecção.

Em contraste com a ativação das células T virgens, que requerem apresentação de antígeno e co-estimulação. Nessa segunda exposição (o linfócito T já não é mais virgem e se tornou efetor, após ligação com antígeno+MHC+co-estimulação dentro dos órgãos linfóides) observa-se que a ativação se dá pelo reconhecimento do antígeno e parece ser menos dependente da co-estimulação.

Devido a essa diferença, a proliferação e a diferenciação das células T virgens são confinadas aos órgãos linfóides onde as APCs apresentam os Ag, mas as céluals T efetoras podem ser direcionadas para qualquer célula hospedeira que apresente Ag microbiano, não somente APCs.

Lembrando que quando as células T são virgens, elas expressam uma ligação de L-selectina com o endotélio do órgão linfóide, o que a aderi e a mantém nesse órgão,

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quando são ativadas, deixam de expressar essa molécula de adesão, e são atraídas pelo gradiente de quimiocinas até o local de infecção, durante esse percurso elas sofre ligações de adesão fracas (P-selectinas e glicoproteína E), com o endotélio vascular, e quanto mais perto do local de infecção mais moléculas de adesão serão expressas no endotélio, e mais ligações a célula T irá realizar, no entanto, por ser fraca vai se soltando. Quando a célula chega ao local de infecção, o endotélio irá expressar moléculas de adesão fortes (de alta afinidade) como ICAM-1 ou VCAM-1 que formará uma ligação estável com as moléculas de adesão das células T LFA-1 e VLA-4 respectivamente, dessa maneira as células T efetoras se aderem ao local da infecção.

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Funções efetoras dos Linfócitos T CD4+A imunidade mediada por células foi descoberta como forma de imunidade contra uma infecção bacteriana intracelular que pode ser transferida de células de animais imunes para animais que não tiveram contato com o antígeno por meio de células, mas não por anticorpos séricos (presentes na circulação).

Na imunidade mediada por células, os linfócitos T CD4+ da subpopulação TH1 ativam macrófagos que tenham fagocitado microorganismos, resultando no aumento da atividade microbicida dos fagócitos e morte dos microorganismos ingeridos.

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A habilidade das células T em ativarem os macrófagos é dependente do reconhecimento de antígeno, responsável pela especificidade da reação.

É possível de se realizar testes para saber se o indivíduo já teve contato prévio com o antígeno, expondo ele a proteínas de microorganismos. Se o indivíduo já teve contato com essa proteína, seja por uma infecção ou por uma vacina, ocorrerá uma reação imune chamada de hipersensibilidade tardia (DTH), ocorre de 24 a 48 horas após o individuo ser reexposto ao Ag, e isto reflete numa sensibilidade aumentada ao Ag testado, o que comprova contato prévio. As reações de DTH são manifestadas por infiltrados de células T e monócitos nos tecidos, edema e deposição de fibrina causada pela permeabilidade vascular aumentada em resposta às citocinas produzidas pelas CD4+ e o dano tecidual e induzido pelo produto dos macrófagos ativados pelas céls T.

Ativação de macrófagos mediada pelas células T Linfócitos T efetores da subpopulação TH1 que reconhecem antígenos associados aos

macrófagos ativam os macrófagos pela interação CD40 CD40L e pela secreção de interferon-ϒ(IFN-gama), que é a citocina ativadora de macrófagos.

Os macrófagos ingerem os MO em vesículas chamadas fagossomos, que se fundem aos lisossomos, formando os fagolisossomos. As proteínas microbianas dessas vesículas são processadas, e alguns peptídeos microbianos são apresentados pelas moléculas de MHC de classe II na superfície dos macrófagos.

Células TCD4+ efetoras e específicas reconhecem os peptídeos associados ao MHC II as células T respondem pela expressão na sua superfície da molécula efetora CD40L, a qual se liga ao receptor CD40 do macrófago.

Ao mesmo tempo as TH1 secretam IFN-gama, a ligação de IFN-gama e seu receptor agem junto com a ligação do CD40 para estimular as vias bioquímicas de sinalização que levam à produção de fatores de transcrição.

Esses fatores ativam genes que codificam as proteases lisossômicas e enzimas que estimulam a síntese de intermediários reativos do oxigênio microbicida e óxido nítrico.

A interação de macrófagos e CD4+ é um exemplo claro de interação birecional, como segue o exemplo:

Os TCD4+ realizam funções adicionais além da ativação de macrófagos nas respostas imunes mediadas por células. Eles secretam citocinas como o TNF que age aumentando as moléculas de adesão do endotélio vascular e a produção de quimiocinas. Como resultado, mais células T e outros leucócitos, incluindo neutrófilos e monócitos circulantes são recrutados para o local da infecção. Assim a resposta da célula T é amplificada, e fagócitos adicionais são chamados para auxiliar na eliminação

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macrófagos que fagocitaram

microorganismos secretam IL-12

A IL-12 estimula a diferenciaçao dos linfócitos

T CD4+ virgens para a subpopulação TH1

os TH1 produzem INF-ϒ que ao encontrar o Ag

associado ao macrófago, ativa o macrófago para

eliminar o MO

da infecção. Esta infiltração estimulada pela célula T, e uma reação vascular concomitante, são típicas da inflamação.

As células T CD4+ auxiliam na ativação de CD8+ para CTLs e na diferenciação dos Linfócitos B para células produtoras de anticorpos.

Os linfócitos T CD8+ que reconhecem os peptídeos microbianos associados ao MHC I dos macrófagos também são capazes de ativar macrófagos para destruir os MO intracelulares. Relembrando que MHC I é relacionada à peptídeos citoplasmáticos derivados de microorganismos, podendo ser eles fagocitados ou não, e também de células não fagocíticas infectadas.

Alguns microorganismos passam das vesículas para o citoplasma, onde são processados e a célula irá expressar MHC I, nestas infecções o CD8+ também age na ativação dos macrófagos, essencialmente pelo mesmo mecanismo usado pelas CD4+, ou seja, mediada por CD40L e IFN-gama.

Eliminação de microorganismos pelos macrófagos ativados A ativação de macrófagos leva à axpressão de enzimas que catalizam a produção de

substâncias microbicidas nos fagossomos e fagolissomos. As principais substâncias microbicidas produzidas nos lisossomos dos macrófagos são

os intermediários reativos do oxigênio, óxido nítrico e enzimas proteolíticas. Estes mecanismos são ativados na imunidade inata quando os macrófagos encontram os MOs.

As TH1 são ativadores potentes dos mesmos mecanismos microbicidas na imunidade mediada por células. A imunidade mediada por células é importante para defesa do hospedeiro em duas situaçõesa. Quando os macrófagos não são ativados pelos MOs (imunidade inata inefetiva).b. Quando os microorganismos patogênicos evoluíram para resistir aos mecanismos

de defesa da imunidade inata. Nestas situações a ativação adicional dos macrófagos pelos linfócitos T altera o

equilíbrio entre os MO e a defesa do hospedeiro em favor dos macrófagos, servindo assim para erradicar as infecções intracelulares.

As substâncias que são toxicas para os MOs podem causar lesão nos tecidos normais se foram liberadas no meio extracelular. Esta é a razão da lesão tecidual da DTH;

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Os macrófagos ativados possuem vários papéis, alem da destruição de microorganismos, os macrófagos ativados estimulam o recrutamento de neutrófilos, monócitos e linfócitos T efetores para o local da infecção através da secreção de citocinas, incluindo TNF, IL-1 e quimiocinas.

Os macrófagos produzem outras citocinas como fator de crescimento derivado de plaquetas, que estimulam o crescimento e a atividade dos fibroblastos e das células endoteliais, auxilando na reparação tecidual pós infecção.

Ativação de macrófagos leva o aumento da expressão de moléculas de MHC classe II e co-estimuladores nestas células, aumentado a sua função como APC, que irá promover a ativação das céls T, amplificando a resposta imune mediada por céls.

Papel das células TH2 na imunidade mediada por células

A subpopulação TH2 de linfócitos TCD4+ estimula a inflamação rica em eosinófilos e também funciona limitando a lesão conseqüente da ativação dos macrófagos.

Quando as células TH2 reconhecem os antígenos, estas produzem IL-4 e IL-5 e também IL-10, a IL-4 estimula a produção de IgE e a IL-5 ativa os eosinófilos. Esta reação é importante na defesa contra infecções por helmintos, pois eosinófilos ligam-se aos helmintos cobertos de IgE e os helmintos são mortos pelas proteínas dos grânulos dos eosinófilos.

Várias citocinas produzidas pelas TH2 incluindo IL-4, IL-10 e IL-13, também inibem a ativação de macrófagos. Devido a esta ação, as células TH2 podem servir para terminar as reações de DTH mediadas por TH1 e assim limitar a lesão tecidual que freqüentemente acompanha a imunidade protetora mediada por células TH1.

A resolução da infecção pode ser determinada pelo equilíbrio entre ativação de TH1 e TH2, em resposta a uma infecção microbiana.

Funções efetoras dos linfócitos T CD8+ Citolíticos

Os macrófagos ativados são melhores para destruir MO confinados em vesículas, porém MOs presentes no citoplasma são relativamente resistentes aos mecanismos microbianos dos fagócitos, a erradicação desses requer os Linfócitos T CD8+ ativados, ou seja, os CTLS.

Os CTLs reconhecem os peptídeos associados ao MHC I nas células infectadas e destroem estas células, eliminando assim o reservatório da infecção.

As CTLs reconhecem o MHC I e o seu co-receptor CD8 e promove adesão com a célula infectada. Neste estágio os CTLs não necessitam de estimulação das CD4+ para ativação.

O reconhecimento antigênico das CTLs resulta na ativação das vias de transdução de sinal que levam à exocitose do conteúdo granular na região de contato com a célula alvo.

São dois tipos de grânulos importantes para atividade microbicida das CTLs, as granzima e a perforina. As granzimas são enzimas que se clivam e desta maneira ativam enzimas chamadas caspases, que estão presentes no citoplasma das células alvos, as claspases ativadas induzem apoptose. A perforina tem uma propriedade de

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polimerizar e formar poros na membrana, e desta maneira facilitar a liberação da granzima através da membrana plasmática.

Alternativamente a perforina e a granzima podem entrar nas células-alvo por endocitose mediada pelo receptor, e ambas as proteínas ligam-se a uma proteína sulfatada chamada serglicina. A perforina pode estar inserida nas membranas endossomais e facilitar o movimento das granzimas através destas membranas e no citoplasma.

As CTLs ativadas também expressam uma proteína de membrana chamada Fas ligante, que se liga ao receptor de morte chamado Fas, nas células-alvo, induzindo a apoptose.

Uma CTL pode destruir uma célula alvo, desprender-se, e continuar destruindo as células alvos.

O LTCD8+ também secretam IFN-gama que ativa macrófago para destruir MOs fagocitados e aumentar o recrutament de leucócitos adicionais.

Resistência dos microorganismos patogênicos à imunidade mediada por células

Diferentes microorganismos possuem diversos mecanismos para resistir à defesa do hospedeiro mediada pelos linfócitos T.

Muitas bactérias como Mycobacterium tuberculosis, Legionella pneumophila e Listeria monocytogenes, inibem a fusão dos fagossomos com os lisossomos e criam poros na membrana do fagossomo, escapando para o citoplasma, Desta forma estes MOs são capazes de resistir aos mecanismos micorbicidas dos fagócitos, e continuam a se multiplicar dentro deles.

Muitos inibem o processamento dos Ag associados ao MHC I, pela inibição da produção ou expressão dessas moléculas, pelo bloqueio de transporte dos peptídeos antigênicos no citosol para o reticulo endoplasmático, e pela remoção das moléculas de classe I sintetizadas no RE.

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Todos esses mecanismos virais reduzem a quantidade de peptídeos virais apresentados pela MHC I.

NK são ativadas pelas células deficientes de classe I, assim a defesa envlve o combate aos mecanismos de evasão dos MOs.

As CTLs reconhecem os peptídeos virais associados ao MHC I, os vírus inibem e as NK reconhecem as células com MHC I reduzido ou ausente.

Outros vírus produzem citocinas inibitórias, ou receptores de citocinas solúveis, que se ligam e absorvem citocinas como IFN-gama, reduzindo assim a quantidade de citocinas disponíveis para estimular reações imunológicas mediadas por céls.

Outros vírus infectam diretamente os linfócitos T e os destroem, como o HIV.

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