Resposta Imune Inata

Descrição Geral

Sistema imunológico

O sistema imunológico fornece a defesa (imunidade) contra agentes patogénicos invasores como vírus e parasitas; os seus diferentes componentes estão interligados pela circulação sanguínea e linfática.

Existem duas linhas de defesa sobrepostas:

• Imunidade inata (inespecífica)
• Imunidade adaptativa (com base no reconhecimento do antigénio específico):
  • Imunidade mediada por células: resposta adaptativa em células/tecidos, que envolve as células T
  • Imunidade humoral: resposta adaptativa em fluidos corporais (“humorais”), que envolve as células B e imunoglobulinas

Imunidade inata versus adaptativa

Componentes do Sistema Imunológico Inato

Resposta imune inata

• Barreiras:
  • 1ª linha de defesa (mecânica, química e biológica)
  • Define e alinha as superfícies do corpo
  • Secretam substâncias para remover e reduzir agentes patogénicos
• Deteção de microorganismos: O 1º passo é o reconhecimento dos agentes patogénicos:
  • Recetores de reconhecimento de padrões (PRRs): proteínas que se distinguem de materiais estranhos e reconhecem componentes específicos de microorganismos:
    • Padrões moleculares associados a agentes patogénicos (PAMPs): estruturas conservadas entre espécies microbianas
    • Padrões moleculares associados a danos (DAMPs) (também conhecidos como alarminas): moléculas endógenas libertadas de células danificadas
  • De acordo com a localização da interação dos PRR e PAMP, os PRRs podem ser associados a células como recetores transmembranares ou intracelulares:
    • Recetores Toll-like (TLRs)
    • Recetores semelhantes ao gene I induzíveis por ácido retinóico (RIG-I) (RLRs)
    • Recetores do tipo NOD (NLRs)
    • Recetores de lectina tipo C (CLRs)
  • Os PRRs secretados e circulantes são envolvidos quando a interação ocorre em fluidos corporais (circulação sanguínea e fluidos intersticiais):
    • Péptidos antimicrobianos (AMPs)
    • Coleções
    • Lectinas
    • Pentraxinas
    • Oligossacarídeos antimicrobianos
• Os vários processos desencadeiam uma rutura nas barreiras → inflamação:
  • Ocorre uma resposta à infeção ou lesão
  • Resulta nos sinais cardinais da inflamação (dor, rubor, calor, edema)
  • Quando o agente patogénico é identificado através de PRRs, são secretadas proteínas:
    • Citocinas (cujas funções incluem recrutamento, comunicação célula a célula e ações antivirais, antibacterianas e antifúngicas)
    • Quimiocinas (migração celular)
    • Sistema Complemento (“complementa” ou auxilia na eliminação de microorganismos)
    • Alguns PRRs (por exemplo, AMPs) estão também envolvidos na eliminação de agentes patogénicos.
• Resposta celular: São recrutadas várias células (por exemplo, fagócitos), que participam na eliminação de microorganismos.
• A resposta imune termina quando não for mais necessária (atingindo-se a homeostase).

Células do sistema imunológico inato

• As células envolvidas na resposta inata desenvolvem-se a partir de células-tronco hematopoiéticas (HSCs, pela sigla em inglês) na medula óssea (órgão linfoide primário):
  • HSCs → progenitor mielóide comum → dá origem a:
    • Granulócitos: fagócitos profissionais (neutrófilos, monócitos, macrófagos), eosinófilos, basófilos e mastócitos
    • Megacariócitos → plaquetas
  • HSCs → progenitor linfóide comum → linfócitos (habitualmente sofrem ativação e proliferação em órgãos linfóides secundários):
    • Células B e células T: imunidade adaptativa
    • Células natural killer (NK): envolvidas sobretudo na resposta imune inata
    • Células natural killer T (NKT): ponte entre a imunidade inata e a adaptativa
• As células apresentam funções e alvos variáveis na resposta imune.
• Papéis cruciais:
  • Fagocitose: Processo através do qual microorganismos ou partículas danificadas são engolidas ou digeridas.
  • Apresentação de antigénios: realizada por células dendríticas, macrófagos e células B, que facilitam o reconhecimento do antigénio pela imunidade adaptativa

Barreiras

Barreira mecânica

As células epiteliais revestem as superfícies do corpo e são frequentemente expostas a antigénios.

• Queratinócitos da pele:
  • Expressam recetores de ligação de manose: responsáveis pela mediação da eliminação das bactérias do género Candida
  • Libertação regular e secreção de suor: limita a adesão e invasão de microorganismos
• Tratos respiratório, GI e genitourinário:
  • Muco, camada ciliada e descamação: reduzem a aderência dos micróbios no trato respiratório
  • Peristaltismo do trato GI e fluxo de urina: limita a fixação dos agentes patogénicos

Barreira química

• Pele e estômago: produzem ácido clorídrico para matar bactérias
• A saliva e as lágrimas produzem lisozimas: quebram o peptidoglicano bacteriano na parede celular
• Os tratos respiratório e GI produzem defensinas: péptidos catiónicos que criam buracos/canais nas paredes das bactérias, fungos e vírus
• Células de Paneth (base das criptas intestinais): secretam AMPs, defensinas e lisozimas
• Surfactante nos alvéolos: liga-se à superfície do microorganismo, facilitando a fagocitose

Barreira biológica

Inclui:

• Microbioma (microorganismos comensais que vivem dentro e sobre o corpo):
  • Estafilococos não patogénicos, coagulase-negativos: inibem o crescimento de Staphylococcus aureus, secretando péptidos antimicrobianos
  • Disbiose: mudança na composição do microbioma do trato GI (observada com o uso de antibióticos), que pode levar à infeção por Clostridioides difficile
• IgA e IgG

PRRs Associados a Células

Os PRRs associados a células são expressos em várias células imunes e podem ser intracelulares (endolisossomal/citoplasmático) ou transmembranares.

TLRs

• Detetam uma grande variedade de agentes patogénicos humanos
• São conhecidos 10 TLRs bem definidos em humanos
• Os TLRs reconhecem um bloco de construção microbiano específico (por exemplo, uma sequência de aminoácidos ou peptidoglicanos de uma endotoxina):
  • Os fatores de transcrição são ativados.
  • O processo leva à síntese de citocinas pró-inflamatórias e moléculas da superfície celular, resultando numa rápida resposta imune inata.
• TLR1, TLR2, TLR4, TLR5 e TLR6 reconhecem componentes da parede celular microbiana:
  • O TLR4 identifica lipopolissacarídeo (LPS) na membrana externa de bactérias gram-negativas (envolvidas no choque sético).
  • O TLR4 liga-se às proteínas do envelope viral.
  • O TLR5 reconhece a flagelina de bactérias flageladas.
  • TLR1, TLR2 e TLR6 reconhecem lipoproteínas.
• TLR3, TLR7, TLR8, TLR9 e TLR10 são citoplasmáticos:
  • Reconhecem ácidos nucleicos derivados de microorganismos
  • Ácidos nucleicos endógenos → implicados na autoimunidade
• TLR3, TLR4, TLR7, TLR8 e TLR9:
  • Acionam a produção de interferão tipo 1 (IFN) (por exemplo, IFN-α, IFN-β)
  • Atividade antiviral

Resumo dos diferentes TLRs

RLR

• Localizado intracelularmente (sensores citoplasmáticos): reconhece os agentes patogénicos invasores do citoplasma
• SONDA-I
• Reconhece os ácidos nucleicos virais
• Os RLRs ativados aumentam a síntese de IFN-α e IFN-β, o que aumenta a resposta à infeção viral.

NLRs

• Localizado intracelularmente (sensores citoplasmáticos): reconhece os agentes patogénicos invasores do citoplasma
• Domínio de oligomerização de ligação a nucleótidos (NOD)
• Reconhece as estruturas de peptidoglicanos bacterianos e dipéptidos de muramil
• Envolvido na defesa do hospedeiro contra vírus, parasitas, fungos e bactérias intracelulares (por exemplo, Listeria)
• Ativação da caspase 1: ↑ citocinas pró-inflamatórias, facilita a piroptose ou morte celular inflamatória
• Atua sinergicamente com os TLRs

CLRs

• Expresso na superfície da célula com um domínio transmembranar associado
• Reconhece hidratos de carbono em bactérias e fungos:
  • Bactérias e leveduras contêm mannan-oligossacarídeos na superfície (polissacarídeos não encontrados em humanos).
  • Lectina de ligação a mannan (MBL, pela sigla em inglês) (também conhecida como proteína de ligação a manose):
    • Encontrada em células dendríticas e macrófagos
    • Ativa o complemento
    • Fagocitose intensificadora de opsoninas
  • Dectina-1: reconhece β-glucanos na parede celular fúngica (por exemplo, Candida)
• Também responsável por reconhecer proteínas endógenas de células hospedeiras necróticas

PRR Secretado e Circulante

Os PRRs secretados e circulantes representam diversas proteínas (por exemplo, AMP, lectinas, coletinas).

AMP

• PRRs secretados: pequenas proteínas catiónicas com atividade antimicrobiana natural
• Atividade contra bactérias, fungos, vírus e protozoários
• Encontrados principalmente:
  • Dentro de grânulos de neutrófilos
  • Nas secreções das células epiteliais da pele e superfícies mucosas
• Principais funções:
  • Os AMPs catiónicos são eletrostaticamente atraídos pela superfície bacteriana carregada negativamente (com fosfolípidos).
  • A interação entre os péptidos e a membrana microbiana leva à:
    • Rutura e permeabilização da membrana microbiana
    • Morte bacteriana
  • Os AMPs interrompem os processos celulares:
    • Síntese de DNA/RNA/proteína
    • Atividade enzimática
    • Síntese da parede celular
  • Atividades imunomoduladoras:
    • Estimulação da quimiotaxia
    • Regulação da resposta pró-inflamatória excessiva (por exemplo, atividade de TLR, produção de citocinas) para evitar danos no hospedeiro
    • Regulação de microrganismos comensais restringindo a colonização e fornecendo defesa contra bactérias oportunistas

Tipos de AMP

• Defensinas:
  • Péptidos curtos com 3 ligações dissulfeto (proteção contra a atividade da protease)
  • α-defensinas:
    • Encontradas em grânulos neutrofílicos e células de Paneth intestinais
    • Capazes de eliminar microorganismos direta ou indiretamente através de “armadilhas” em redes
  • β-defensinas:
    • Encontradas em superfícies epiteliais (por exemplo, trato respiratório, trato GI)
    • O trauma ou infeção aumentam a sua produção
• Catelicidinas:
  • LL-37: Péptido C-terminal do péptido antimicrobiano de catelicidina (CAMP) de neutrófilos e células epiteliais induzidas por vitamina D
  • Desempenham um papel na cicatrização de feridas, angiogénese e remoção de células mortas
  • Atividade neutralizante contra LPS
• Outros AMPs:
  • AMPs expressos no olho:
    • Fragmentos C-terminais de queratina
    • Lisozimas
    • Lactoferrina
    • Lipocalina
  • AMPs expressos no trato urinário:
    • Lipocalina 2: defesa contra Escherichia coli uropatogénica
    • Uromodulina: proteína que se liga aos pili das bactérias, limitando a fixação bacteriana e facilitando a eliminação pela urina
  • Hepcidina:
    • Regula o metabolismo do ferro (absorção e distribuição do ferro na dieta)
    • Ação relevante contra microorganismos dependentes de ferro, como na malária, tuberculose e VIH-1

Oligossacarídeos antibacterianos

• Encontrados no leite humano: protegem o recém-nascido
• Os biofilmes utilizados por bactérias (para proteção) são decompostos por oligossacarídeos.

Lectinas

• Proteínas que se ligam a hidratos de carbono microbianos e desencadeiam a via do complemento da lectina
• Exemplos:
  • Galectina: rompe a membrana bacteriana, inibe a replicação do vírus influenza e provoca apoptose celular
  • MBL: identifica resíduos de manose e opsoniza; ativa a via do complemento

Colectinas

• Família de lectinas com proteínas semelhantes ao colagénio
• Ligam-se a moléculas microbianas de hidratos de carbono ou lípidos
• Funções:
  • Ativação do complemento
  • Opsonização
  • Lise microbiana
• Os membros da família incluem:
  • C1q
  • MBL: uma coletina e um reagente de fase aguda produzido pelo fígado
  • Proteínas surfactantes A e D:
    • Produzidas por células alveolares tipo II
    • Principais componentes do surfactante pulmonar (mantém os alvéolos abertos)

Pentraxinas

• Caracterizadas pelo domínio da pentraxina C-terminal com 5 subunidades
• Função: ativam a via clássica do complemento com lise microbiana e opsonização
• A família de proteínas inclui:
  • PCR: reagente clássico de fase aguda (secretado com ativação do TLR ou como efeito de citocinas pró-inflamatórias)
  • Componente sérico da P amiloide (SAP, pela sigla em inglês): implicada em distúrbios de deposição amiloide, como a amiloidose e a doença de Alzheimer
  • Pentraxina 3 (PTX 3)

Complemento

A resposta imune segue-se ao reconhecimento de moléculas patogénicas. O sistema do complemento é uma resposta ativada em cascata para destruir os microorganismos.

Sistema Complemento

• Componente importante da imunidade inata e adaptativa
• Consiste em cerca de 60 proteínas plasmáticas e membranares que levam à ativação tanto as células imunes como o espaço extracelular.
• C1q:
  • PRR circulante associado a células
  • Componente de C1: 1º componente do sistema complemento
  • Quando se liga a um anticorpo (fixado a um microorganismo, complexo imunológico ou tecido danificado) → a cascata do complemento é desencadeada
• Ativado por diferentes vias

Vias de ativação

A ativação do complemento ocorre por vias distintas (todas começam com uma molécula iniciadora diferente), mas todas produzem C3b (a molécula central da cascata do complemento):

• Via clássica (atividade avaliada pelo teste CH50) :
  • Acionada por anticorpos de ligação ao antigénio (sobretudo IgG e IgM)
  • C1 é C1q no complexo com as 2 proteases: C1r e C1s (C1q + C1r + C1s):
    • O subcomponente C1q liga-se à porção Fc do anticorpo.
    • C1r autoativa-se e cliva C1s.
  • O C1s cliva C4 e depois C2 → fragmentos de C4 e C2 (C4b e C2b respetivamente) → C3 convertase (C4b2b)
  • A C3 convertase cliva C3 e produz C3b (atua como uma opsonina) e C3a (atua como uma anafilatoxina).
  • As convertases C5 (C4b2b3b) são formadas a partir de componentes clivados.
  • C5 convertases → clivam C5 → C5a (uma anafilatoxina) e C5b (inicia o complexo de ataque à membrana (MAC))
• Via da lectina:
  • Também conhecida como via de ligação de mannan e manose
  • Acionada por lectinas (proteínas que reconhecem padrões repetitivos de hidratos de carbono (por exemplo, manose, N-acetilglucosamina/GlcNAc))
  • A MBL liga-se à manose.
  • Ocorre a clivagem de C4 e C2 por serina proteases associadas a MBL (MASPs) (semelhantes a C1s e C1r) → C3 convertase (C4b2b)
  • A cascata prossegue como a via clássica.
• Via alternativa:
  • Não são necessários anticorpos ou lectinas para ativação do complemento.
  • Dependente da presença constante de C3 em níveis baixos na circulação (hidrólise espontânea ou “tickover C3”)
  • A hidrólise espontânea corre a uma taxa de 1% por hora no sangue:
    • Nos tecidos saudáveis, o C3 encontra-se inativado.
    • Sem quaisquer alvos, o C3 é removido da circulação.
    • O C3 é ativado quando encontra agentes patogénicos ou detritos celulares.
  • O C3 ativado liga-se ao fator B → o fator B ligado é lisado pelo fator D → produz Ba (libertado) e Bb → forma C3 convertase (C3bBb)
  • A C3 convertase (C3bBb) é estabilizada por properdina → C3bBbP
  • A C3 convertase continua a clivar mais C3 em C3b → a sua amplificação leva a grandes depósitos de C3b no alvo
  • Forma-se C5 convertase (C3bBb3b) e a C5 é subsequentemente clivada.
• Efetores produzidos a partir das vias ativadas:
  • Anafilatoxinas: C3a, C4a e C5a (C5a também facilita a quimiotaxia de neutrófilos)
  • Opsonina: C3b
  • MAC: C5b a C5b-9 (citólise)
• Os inibidores regulam a ativação do complemento de células próprias:
  • Fator acelerador de deterioração (CD55)
  • Inibidor de C1 (C1-INH)

Principais funções

Em última análise, as vias do complemento visam eliminar microorganismos e detritos celulares/células apoptóticas:

• As anafilatoxinas (C3a–C5a) causam:
  • Quimiotaxia (mobilização de leucócitos aos locais inflamatórios)
  • Libertação de mediadores (por exemplo, histamina dos mastócitos)
  • Ativação de tipos de células não imunes (incluindo células epiteliais e endoteliais)
  • Contração dos músculos lisos
  • Dilatação dos vasos sanguíneos e exsudação de plasma/células
• Opsonização através da identificação de materiais estranhos e autodanificados, o que facilita:
  • A morte imediata do alvo opsonizado
  • Transferência de eritrócitos para macrófagos teciduais no fígado ou baço
  • Ativação de células B (e consequente produção de anticorpos e memória imunológica)
• A lise celular via MAC elimina vários alvos:
  • Interrupção da integridade da membrana celular (através de proteínas formadoras de poros)
  • Lise de células bacterianas

Citocinas

As citocinas são proteínas solúveis libertadas por diferentes células, que desempenham papéis sobrepostos na imunidade inata e adaptativa, como o sistema complemento.

Principais citocinas

• Ações da célula de destino:
  • Autócrina (a célula-alvo é a mesma célula que secreta a citocina)
  • Parácrina (célula alvo próxima)
  • Endócrina (a citocina é secretada na circulação para atuar num alvo distante)
• Descrição geral das principais funções:
  • As citocinas inflamatórias desempenham uma resposta precoce à infeção (medeiam a febre e sépsis):
    • Fator de necrose tumoral (TNF)-ɑ
    • Interleucina-1 (IL-1)
    • Interleucina-6 (IL-6)
  • Quimiotaxia: interleucina-8 (IL-8)
  • Proliferação e ativação de células T: interleucina-2 (IL-2)
  • Diferenciação e proliferação de Th2: interleucina-4 (IL-4)
  • Classe de célula B que muda de classe para IgE e IgG: IL-4
  • Classe de célula B que muda de classe para IgA: interleucina-5 (IL-5)
  • Anti-inflamatório (atenua a resposta imune): interleucina-10 (IL-10), fator de crescimento transformador-β
  • Atividade antiviral (vírus de DNA/RNA): IFN-ɑ, IFN-β, IFN-ɣ
• Principais efeitos:
  • Os macrófagos secretam: IL-1, IL-6, IL-8, interleucina-12 (IL-12), TNF-ɑ
  • Todas as células T secretam: IL-2, interleucina-3 (IL-3)
  • As células Th1 secretam: IFN-ɣ
  • As células Th2 secretam: IL-4, IL-5, IL-10

Descrição das citocinas

Morte Microbiana

Após o reconhecimento do agente patogénico e o recrutamento de células imunes (com a ajuda coordenada do complemento e de citocinas), são implementadas estratégias para eliminar os microorganismos.

Eliminação de agentes patogénicos

• Fagocitose:
  • Fagócitos: macrófagos, monócitos, neutrófilos, células dendríticas
  • A fixação ocorre por reconhecimento de PRR ou mediada por opsoninas.
  • Segue-se o envolvimento do agente patogénico numa vesícula
  • O fagócito forma um pseudópode, que envolve o agente patogénico e torna-se uma vesícula de membrana comprimida (fagossoma).
  • Quando o fagossoma se funde com um lisossoma forma-se um fagolisossoma.
  • Mecanismos de morte microbiana:
    • A acidificação dentro do fagolisossoma é bacteriostática ou bactericida.
    • A ↓ pH ativa enzimas lisossómicas, hidrolíticas e dependentes de pH (digerem o agente patogénico)
    • Péptidos antimicrobianos
    • Produção de espécies tóxicas derivadas de nitrogénio e oxigénio (explosão respiratória ou oxidativa)
  • Quando o microorganismo é destruído, o fagócito sofre apoptose (por exemplo, pus), ou ocorre eliminação dos resíduos por exocitose.
• Outras estratégias de eliminação (se o agente patogénico não for engolido):
  • Os agentes patogénicos de grandes dimensões (por exemplo, nemátodes) não podem ser ingeridos:
    • Os vários grupos de células (neutrófilos, eosinófilos, macrófagos) circundam o agente.
    • São libertados produtos tóxicos como defensinas, lisossomas e outros (desgranulação) para eliminar o microorganismo.
  • As células imunes matam os microorganismos ou células infetadas (por exemplo, os neutrófilos libertam armadilhas extracelulares de neutrófilos (NETs, pela sigla em inglês), as células NK induzem a apoptose).

Explosão respiratória

• Libertação de espécies reativas de oxigénio (ROS, pela sigla em inglês) de várias células (por exemplo, macrófagos, neutrófilos)
• O complexo de nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH)-oxidase reduz O₂ a um radical livre de oxigénio (anião superóxido (O₂• ^– )) e depois a peróxido de hidrogénio (H₂O₂).
• Os neutrófilos e monócitos (através da mieloperoxidase) combinam H₂O₂ com Cl ^– → hipoclorito (HOCl•), que ajuda a destruir as bactérias
• A mieloperoxidase contém um pigmento heme, que produz uma cor verde nas secreções (por exemplo, muco e expetoração) ou pus.

Relevância Clínica

• Angioedema hereditário: causado pela deficiência ou disfunção de C1-INH, proteína que regula a via clássica de ativação do complemento. A condição é caracterizada por níveis aumentados de bradicinina, o que leva a uma maior permeabilidade vascular. Os sintomas incluem angioedemas recorrentes (edema da face, lábios e língua). O trato GI também pode estar envolvido (náuseas, dor abdominal e vómitos). O diagnóstico envolve a medição dos níveis de complemento (níveis de C4 e de C1-INH diminuídos). O tratamento inclui C1-INH humano purificado, inibidores de calicreína e inibidores de bradicinina. Os inibidores da ECA estão contraindicados.
• Deficiência de C1q: patologia rara caracterizada pelo défice ou ausência da proteína C1q. A doença é causada por mutações em 1 dos 3 genes que codificam a C1q e tem herança autossómica recessiva. Geralmente, a doença está associada ao lúpus eritematoso sistémico (LES). Outras manifestações clínicas incluem doença renal crónica, lesões cutâneas recorrentes, infeções crónicas e alopecia. O tratamento depende dos sintomas. A produção de C1q pode ser corrigida por transplante alogénico de HSC.
• Deficiências dos componentes terminais da via do complemento (C5–C9): patologia genética que afeta a função do MAC. Nos Estados Unidos, as deficiências mais frequentemente encontradas envolvem C5, C6 ou C8. Como a lise celular ainda prossegue com C5-C8, a deficiência de C9 causa efeitos menos graves. O diagnóstico é estabelecido com títulos de CH50 baixos/indetetáveis. Os indivíduos com défice terminal de complemento estão em risco de infeções recorrentes por Neisseria.
• Doença granulomatosa crónica (DGC): condição genética caracterizada pela formação de granulomas e infeções bacterianas e fúngicas recorrentes e graves. A NADPH oxidase defeituosa (responsável pela explosão respiratória) em neutrófilos e macrófagos leva à alteração da fagocitose. As infeções geralmente afetam os pulmões, a pele, os nódulos linfáticos e o fígado. A diidrorodamina (DHR) 123 (teste de função dos neutrófilos) apresenta um resultado anormal e a genotipagem confirma o diagnóstico.
• Lúpus eritematoso sistémico: condição inflamatória autoimune crónica que causa deposição de imunocomplexos em órgãos, resultando em manifestações sistémicas. As características incluem erupção cutânea malar, artrite não destrutiva, nefrite, serosite, citopenias, doença tromboembólica, convulsões e/ou psicose. O diagnóstico baseia-se em achados e estudo analítico (por exemplo, pesquisa de anticorpos antinucleares, anticorpos específicos para LES). Os níveis de C4 e C3 encontram-se baixos em cerca de 50% dos casos, porque os complexos imunes ativam a via clássica do complemento. O tratamento visa controlar os sintomas e prevenir complicações noutros órgãos. As opções de tratamento incluem corticosteroides, hidroxicloroquina e imunossupressores.