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1. BREVE HISTORICO
A imunologia é uma ciência relativamente nova. Sua origem tem sido usualmente atribuída a Edward Jenner, que descobriu, em 1796, que a vacínia ou varíola induzia a proteção contra a varíola humana, uma doença freqüentemente fatal. Jenner deu a esse procedimento o nome vacinação, termo que ainda hoje é usado para descrever a inoculação de amostras enfraquecidas ou atenuadas de agentes patológicos em indivíduos sadios, a fim d obter proteção contra doenças.
No início da década de 1890, Emil Von Behring e Shibasaburo Kitasato descobriram que o soro de animais imunes à difteria ou ao tétano continha uma “atividade antitóxica” específica- mais tarde denominadas anticorpos- que podia conferir imunidade a indivíduos não- imunizados. Uma resposta imune especifica, como a produção de anticorpos contra um determinado patógeno, é conhecida como resposta imune adaptativa, porque ocorre durante a vida do individuo como uma adaptação à infecção por esse patógeno.
Em muitos casos, a resposta imune adaptativa confere imunidade protetora por toda a vida contra reinfecções pelo mesmo patógeno. Isso diferencia essas respostas da imunidade inata, já conhecida na época em que Von Behring e Kitasato estavam desenvolvendo a soroterapia, principalmente pelos trabalho do grande imunologista russo.
Logo ficou claro que anticorpos específicos podiam ser induzidos contra uma ampla gama de substancias. Tais substancias são conhecidas como antígenos, porque estimulam a produção de anticorpos ( ou imunoglobulinas). No entanto, nem todas as respostas imunes adaptativas envolvem a produção de anticorpos, o termo antígeno é hoje usado em um sentido mais amplo para descrever qualquer substancia capaz de ser reconhecida pelo sistema imune adaptativo.
A respostas adaptativas dependem dos linfócitos, que proporcionam imunidade duradoura após exposição à doença ou à vacinação. Os sistemas adaptativo e inato conferem um sistema notavelmente efetivo.
2. ANTICORPOS
Um anticorpo é uma molécula de imunoglobulina específica reativa segregada pelas células linfóides, previamente expostas a uma substância estranha – antigénio. Surge como resposta ao estímulo antigénico.
Uma molécula de anticorpo típica possui 2 locais de ligação de antigénio idênticos para o epítopo que provocou a sua produção. Cada molécula consiste de 4 cadeias polipeptídicas, duas cadeias pesadas e duas cadeias leves, ligadas por pontes dissulfídicas, formando uma estrutura de aspecto característico
A estrutura molecular da cadeia pesada é responsável pela variabilidade entre as imunoglobulinas, a estrutura das cadeias leves é comum a todos os tipos de imunoglobulinas.
Existem cinco classes de imunoglobulinas nos organismos (IgA, IgD, IgE, IgG e IgM).
2.1.. Estrutura básica em Y dos anticorpos
Todas as moléculas dos anticorpos têm uma estrutura básica em forma de Y na qual vários elementos se unem através de estruturas químicas chamadas pontes dissulfídicas. Uma molécula de anticorpo divide-se em regiões variáveis e constantes. A região variável determina a que antigénio se unirá o anticorpo. A região constante determina a classe de anticorpo (IgG,IgM,IgD,IgE ou IgA. Fig.
- Estrutura de uma imunoglobulina
2.2.. (^) Imunoglobulinas (Ig) Moléculas de glicoproteína que são produzidas pelos plasmócitos em resposta a um imunógeno e que funcionam como anticorpos. As imunoglobulinas
- Os Anticorpos saem a região Fab para se ligar aos micróbios e a região Fc para ativar mecanismos efetores
- A mudança de classe da cadeia pesada e a maturação de afinidade aumentam as funções protetoras dos Anticorpos.
Fig.2 – Funções efetoras dos anticorpos
4. ESTRUTURA BÁSICA DAS IMUNOGLOBULINAS
Embora diferentes imunoglobulinas possam diferir estruturalmente elas são todas construidas a partir das mesmas unidades básicas.
4.1.. Cadeias leves e Pesadas Todas as imunoglobulinas têm uma estrutura de quatro cadeias como unidade básica. Elas são compostas de duas cadeias leves (L) idênticas e duas cadeias pesadas (H) idênticas.
4.2.. Pontes dissulfeto
- Pontes dissulfeto intercadeia – As cadeias pesada e leve e as duas cadeias pesadas são mantidas juntas por pontes dissulfeto intercadeia e por interações não covalentes. O número de pontes dissulfeto varia entre as diferentes moléculas de imunoglobulinas.
- Pontes dissulfeto intracadeia – Dentro de cada uma das cadeias polipeptídicas há também pontes dissulfeto intracadeia.
4.3. Regiões Variáveis (V) e Constantes (C) Depois que as sequências de aminoácidos de muitas cadeias pesadas e leves diferentes foram comparadas, ficou claro que ambas as cadeias pesadas e leves poderiam ser divididas em duas regiões baseando-se na variabilidade da seqüência de aminoácidos. Elas são:
- Cadeia leve - VL (110 aminoácidos) e C (^) L (110 aminoácidos)
- Cadeia Pesada - V (^) H (110 aminoácidos) e C (^) H (330-440 aminoácidos).
4.4. Região da dobradiça Esta é a região com a qual os braços da molécula de anticorpo formam um Y. É chamada de região da dobradiça porque há uma flexibilidade na molécula nesse ponto.
5. FRAGMENTOS DE IMUNOGLOBULINA: RELAÇÕES ESTRUTURA/FUNÇÃO
Fragmentos de imunoglobulinas produzidos por digestão proteolítica têm-se mostrado úteis na elucidação das relações de estrutura e função em imunoglobulinas.
5.1.. Fab Digestão com papaína quebra a molécula de imunoglobulina na região da dobradiça antes da ponte dissulfeto intercadeia. Isso resulta na formação de dois fragmentos idênticos que contém a cadeia leve e os domínios V (^) H e C (^) H1 da cadeia pesada.
Ligação a antígeno – Esses fragmentos foram chamados de fragmentos Fab porque eles continham o sítio de ligação a antígenos do anticorpo. Cada fragmento Fab é monovalente enquanto que a molécula original era divalente. O sítio de combinação do anticorpo é criado tanto por V (^) H e V (^) L. Um anticorpo é capaz de se ligar a um determinante antigênico particular porque ele tem uma combinação particular de V (^) H e V (^) L. Combinações
diferentes de V (^) H e VL resultam em anticorpos capazes de se ligar a determinantes antigênicos diferentes.
5.2.. Fc Digestão com papaína também produz um fragmento que contém o restante das duas cadeias pesadas, cada uma contendo um domínio C (^) H2 e CH3. Esse fragmento foi chamado Fc porque é facilmente cristalizado.
6. CLASSES DE IMUNOGLOBULINAS HUMANAS, SUBCLASSES, TIPOS E
SUBTIPOS
6.1.. Classes de imunoglobulinas
2. Subclasses de IgA
a) IgA1 - Cadeias pesadas alfa 1
b) IgA2 - Cadeias pesadas alfa 2
Fig.4 – Tipos de estrutura das imunoglobulinas
6.2.. Tipos de imunoglobulinas Imunoglogulinas podem ser também classificadas pelo tipo de cadeia leve que possuem. Tipos de cadeia leve são baseados na diferença de sequência de aminoácidos na região constante da cadeia leve. Essas diferenças são detectadas por meios sorológicos.
- Cadeias leves kappa
- Cadeias leves lambda
7. ESTRUTURA E ALGUMAS PROPRIEDADES DE CLASSES E SUBCLASSES
DE IG
7.1.. IgG Estrutura
Todas IgG's são monômeros (imunoglobulina 7S). As subclasses diferem no número de pontes dissulfeto e comprimento da região da dobradiça.
Propriedades
A mais versátil imunoglobulina porque é capaz de realizar todas as funções das moléculas de imunoglobulinas.
a) IgG é a principal imunoglobulina no soro - 75% das Ig do soro são IgG
b) IgG é a principal imunoglobulina em espaços extra vasculares
c) Transferência placentária - IgG é a única classe de imunoglobulina que atravessa a placenta. A transferência é mediada pelo receptor da região Fc do IgG nas células placentárias. Nem todas as subclasses atravessam com a mesma eficiência; IgG não atravessa bem.
d) Fixação do complemento – Nem todas as subclasses fixam com a mesma eficiência; IgG4 não fixa complemento.
e) Ligação a células – Macrófagos, monócitos, PMN's e alguns linfócitos têm receptores para a região Fc da IgG. Nem todas as subclasses se ligam com a mesma eficiência; IgG2 e IgG4 não se ligam a receptores de Fc. Uma consequência da ligação a receptores de Fc em PMN's, monócitos e macrófagos é que a célula pode então internalizar o antígeno melhor. O anticorpo preparou o antígeno para ser comido pelas células fagocitárias. O termo opsonina é usado para descrever substâncias que aumentam a fagocitose. IgG é uma boa opsonina. Ligação de IgG a receptores de Fc em outros tipos de células resulta na ativação de outras funções.
Implicações clinicas
- Aumenta em:
a) Infecções granulomatosas crônicas b) Infecções de todos os tipos c) Hiperimunização d) Doenças hepáticas e) Desnutrição (severa) f) Disproteinemia g) Doenças associadas com hipersensibilidade granulomas, desordens dermatológicas, e mieloma de IgG. h) Artrite reumatóide
- Diminui em:
a) Agamaglobulinemia
b) Tripanosomíase c) Actinomicose d) Doença de Carrión (bartonelose) e) Malária f) Mononucleose infecciosa g) Lúpus eritematoso h) Artrite reumatóide I) Disgamaglobulinemia (certos casos)
Nota: No recém nascido, um nível de IgM superior a 20 ng./dl é uma indicação de estimulação do sistema imune in utero e estimulação pelo vírus da rubéola, citomegalovírus, sífilis, ou toxoplasmose.
1.. IgA Estrutura A IgA do soro é um monômero mas a IgA encontrada em secreções é um dímero. Quando IgA sai do dímero, uma cadeia J se associa a ela.
Quando IgA é encontrada em secreções também tem outra proteína associada a ela chamada de peça secretora T; IgA é às vezes referida como imunoglobulina 11S. Ao contrário do resto da IgA que é feito no plasmócito, a peça secretora é feita nas células epiteliais e é adicionada à IgA à medida que esta passa através das secreções. A peça secretora ajuda a IgA a ser transportada através da mucosa e também a protege da degradação nas secreções.
Propriedades
a) IgA é a 2a^ imunoglobulina mais comum no soro.
b) IgA é a principal classe de imunoglobulina em secreções – lágrimas, saliva, colostro, muco. Uma vez que é encontrada em secreções IgA secretora é importante na imunidade local (de mucosa).
c) Normalmente IgA não fixa complemento, a menos que esteja agregada.
d) IgA pode se ligar a algumas células - PMN's e alguns linfócitos.
Implicações clinicas
- Aumenta em:
a) Síndrome de Wiskott-Aldrich b) Cirrose hepática (na maioria dos casos) c) Certos estágios de desordens autoimunes do colágeno e outras, tais como artrite reumatóide e lúpus eritematoso d) Infecções crônicas não baseadas em deficiências imunológicas e) Mieloma de IgA
- Diminui em:
a) Ataxia telangiectasia hereditária b) Estados de deficiência imunológica ( ex. disgamaglobulinemia, agamaglobulinemia congênita e adquirida, e hipogamaglobulinemia) c) Síndromes de mal absorção d) Aplasia linfóide e) Mieloma de IgG f) Leucemia linfoblástica aguda g) Leucemia linfoblástica crônica
2.. IgD Estrutura A estrutura da IgD é um monômero.
Propriedades
a) IgD é encontrada em baixos níveis no soro; seu papel no soro é duvidoso.
b) IgD primariamente encontrada em superfícies de célula B onde funciona como um receptor para antígeno. IgD na superfície de células B tem aminoácidos extras na
Implicações clinicas
- Aumenta em:
a) Doenças de pele atópicas tais como eczema b) Febre do feno c) Asthma d) Choque anafilático e) Mieloma de IgE
- Diminui em:
a) Agamaglobulinemia congênita b) Hipogamaglobulinemia por defeito no metabolismo ou na síntese de imunoglobulinas.
8. MECANISMOS DE DEFESA
Existem dois tipos diferentes de mecanismos de defesa:
Mecanismos de defesa não específica e mecanismos de defesa específica.
8.1.. (^) Mecanismos de defesa não específica Os agentes patogénicos são impedidos de entrar no organismo pelos mecanismos de defesa não específica, também designados por imunidade inata ou natural, ou são destruídos quando conseguem penetrar. Estes mecanismos desempenham uma acção geral contra corpos estranhos, independentemente da sua natureza, e exprimem-se sempre da mesma forma. Os mecanismos de defesa não específica que impedem a entrada dos agentes patogénicos são as barreiras anatómicas (pele, mucosas e pêlos das narinas), as secreções (produzidas pelas glândulas sebáceas, sudoríparas, salivares e lacrimais) e os enzimas (existentes no suco gástrico). Os mecanismos de defesa não específica que actuam sobre os agentes patogénicos que conseguiram transpor as barreiras externas são a reacção inflamatória, a fagocitose, o interferão e o sistema complemento.
Reação inflamatória No local onde os agentes patogénicos conseguem penetrar no organismo vai produzir-se uma reação inflamatória traduzida por uma sequência de acontecimentos que visam neutralizar ou destruir esses agentes. No tecido lesionado, alguns tipos de células como os mastócitos e os basófilos produzem histaminas e outras substâncias. Estes sinalizadores químicos, para além de funcionarem como atração de neutrófilos e outros leucócitos para a área danificada - quimiotaxia provocam a dilatação dos vasos sanguíneos e o aumento da permeabilidade dos mesmos. Como conseqüência, vai aumentar o fluxo sanguíneo, responsável pelo calor e rubor local, e a quantidade de fluído intersticial, originando um edema. A dor, normalmente associada, é devida à distensão dos tecidos e à acção de várias substâncias nas terminações nervosas. Cerca de meia hora a uma hora após o início da reacção inflamatória, os neutrófilos e os monócitos começam a atravessar as paredes dos capilares – diapedese e a passar para os tecidos infectados. Os monócitos transformam-se então em macrófagos. Fig.5 – Reação inflamatória
Os macrófagos que já existiam nos tecidos que foram invadidos multiplicam-se e tornam-se móveis. Estas células, os macrófagos resultantes da diferenciação dos monócitos e os já existentes nos tecidos que são infectados, fagocitam os corpos estranhos e destroem-nos em vacúolos digestivos por ação de enzimas hidrolíticas – fagocitose.
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Fig.6 – Reação inflamatória
Os neutrófilos têm capacidade para fagocitar cerca de 20 bactérias enquanto os macrófagos têm capacidade para fagocitar cerca de 100.
Sistema complemento Este sistema é constituído por cerca de 25 proteínas no estado inativo que se
0 00 1 Fig.8 – Resposta imune da imunidade humoral
Como resposta, os linfócitos B dividem-se e formam células que sofrem diferenciação, originando plasmócitos e células – memória. Os plasmócitos têm um retículo endoplasmático desenvolvido e produzem anticorpos específicos para cada antigénio. Os anticorpos são posteriormente lançados no sangue ou na linfa e vão circular até ao local de infecção.
As células memória ficam inativas, mas prontas a responder rapidamente, caso venha a acontecer um posterior contacto com o antigénio. Os anticorpos atuam de três formas distintas: Os anticorpos ligam-se a toxinas bacterianas e levam à sua posterior neutralização. As toxinas livres podem reagir com os receptores das células hospedeiras enquanto que o mesmo não acontece com o complexo anticorpo-toxina.
Os anticorpos também neutralizam completamente partículas virais e células bacterianas através da sua ligação às mesmas. O complexo anticorpo-antigénio é ingerido e degradado por macrófagos.
A ativação do sistema complemento no âmbito da defesa específica, é feita através do revestimento de uma célula bacteriana por anticorpos. Os anticorpos fixos formam receptores para a primeira proteína do sistema complemento o que leva ao desencadeamento de uma sequência de reações que conduz à formação de poros e à destruição da célula. O revestimento de antigénios por anticorpos é reconhecido como elemento estranho pelos fagócitos (macrófagos e leucócitos polimorfonucleares) que os ingerem e destroem.
Imunidade mediada por células
Os linfócitos T têm capacidade para reconhecer alguns antigénios que se ligam a marcadores da superfície de certas células imunitárias. Se uma bactéria for fagocitada por um macrófago, os fragmentos resultantes da fagocitose ligam-se a certos marcadores superficiais desse macrófago que os exibe e apresenta aos linfócitos T. A exposição e ligação de linfócitos T com o antigénio específico estimula a sua profileração.
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Fig.9 – Resposta imune da imunidade mediada por células
Existem diferentes tipos de linfócitos T que desempenham funções específicas: Linfócitos T auxiliares – estes linfócitos reconhecem antigénios específicos ligados a marcadores e segregam mensageiros químicos que estimulam a actividade de células como os fagócitos, os linfócitos B e outros linfócitos T. Linfócitos T citolíticos (citotóxicos) - estes linfócitos reconhecem e destroem células infectadas ou células cancerosas (vigilância imunitária, neste caso). Quando estão activos, migram para o local de infecção ou para o timo e segregam substâncias tóxicas que matam as células anormais. Linfócitos T supressores - estes linfócitos, através de mensageiros químicos, ajudam a moderar ou a suprimir a resposta imunitária quando a infecção já está controlada. Linfócitos T memória - estes linfócitos vivem num estado inativo durante muito tempo, mas respondem de imediato aquando de um posterior contacto com o mesmo antigénio.
Memória imunológica A resposta imunitária primária traduz-se pelo aumento da produção de anticorpos para um determinado antigénio até atingir um valor máximo, começando de seguida a baixar gradualmente. O primeiro contato com o antigéno provoca a proliferação e diferenciação de células efetoras (Linfócitos T auxiliares, Linfócitos T citolíticos, Linfócitos T supressores) e de células-memória.
As células memória são responsáveis pela resposta imunitária secundária mais rápida, de maior intensidade e de duração mais longa, dado que o antigénio específico é reconhecido e há maior eficácia na proliferação de células efetoras para o seu combate e produção de mais células memória. As células efetoras duram apenas alguns dias enquanto as células – memória podem viver muito tempo, ou até toda a vida, armazenadas no baço e nos gânglios linfáticos, ficando o organismo hospedeiro imune a esse agente patogénico.
células alvo, que então iniciam um programa de autodestruição, conhecido como apoptose.
Fig.11 – Citotoxicidade celular dependente de Anticorpos (ADCC)
2.6.. Ativação da via clássica do sistema complemento Essa via foi assim denominada por ser a primeira a ser descrita. Formam parte dela os componentes C1, C4, C2 e C3 ativados em cascata.
- (^) Componente C Um complexo molecular multimérico com p.m. de 900 kD, composto de uma subunidade C1q, associada a duas moléculas C1r e duas moléculas C1s por ligações dependentes de cálcio. C1q é a subunidade que se liga à molécula de imunoglobulina.
C1r e C1s são esterases necessárias para a progressão da ativação da cascata.
- Componente C A segunda proteína sérica a ser ativada nesta via. É uma betaglobulina composta por três cadeias polipeptídicas denominadas alfa, beta e gama, com p.m. de 210 kD. A molécula de C4 contém uma ligação tioéster na cadeia alfa. A clivagem de C4 por C1s forma C4a e C4b. Como resultado desta clivagem, a ligação tioéster da cadeia alfa converte-se em uma ligação instável, suscetível ao ataque de grupos nucleofílicos.
- Componente C Consiste de uma cadeia polipeptídica com p.m. de 110 kD. A clivagem desta molécula forma C2a e C2b. O componente C3 será descrito posteriormente.
Ativação da Via Clássica do SC A via clássica é ativada principalmente por complexos antígeno-anticorpo e
imunoglobulinas agregadas. As imunoglobulinas humanas que iniciam a ativação do complemento pela via clássica pertencem às classes IgM e às subclasses IgG1, IgG2, IgG3. A ativação da via clássica se inicia com a ativação de C1.
A reação entre o antígeno e o anticorpo forma um imunocomplexo criando um sítio na porção Fc da imunoglobulina acessível à ligação com C1q, iniciando-se assim a ativação de C1. Após a geração seqüencial de diferentes sítios enzimáticos em C1r, é exposto um novo sítio enzimático em C1s transformando-se em uma enzima proteolítica, a C1-esterase. Os íons Ca ++^ são essenciais a fim de prevenir a dissociação de C1- esterase de C1q, o qual permanece ligado à membrana alvo através das imunoglobulinas 2 ). A C1-esterase cliva dois outros componentes do complemento: C4 e C2, formando C4b que adere-se à membrana celular através de sua ligação tioéster, e C2a que permanece ligado a C4b na presença de íons Mg, formando assim C4b2a, chamada também de C3-convertase da via clássica, a qual por sua vez cliva C3 em C3a e C3b. Seqüencialmente, C3b se liga a C3-convertase, formando C4b2a3b; este novo complexo molecular pode agora clivar C5, sendo por isso chamado de C5-convertase da via clássica, formando-se C5a e C5b. C5b inicia a formação do CLM, descrito posteriormente.
Moléculas de C3b formadas através da via clássica podem servir de substrato para a ativação da via alternativa. Este mecanismo é chamado de alça de amplificação.
Fig.12 – Ativação do sistema do complemento
Fig.13 – Etapas iniciais da ativação do complemento
Fig.13 – Etapas finais da ativação do complemento
