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Imunologia Clinica A imunologia é o estudo das respostas imunes em seu sentido mais amplo e de eventos celulares e moleculares que ocorrem após um organismo encontrar microrganismos e outras macromoléculas estranhas. A imunologia, em sua forma moderna, é uma ciência experimental na qual explicações do fenômeno imunológico são baseadas em observações experimentais e as conclusões são obtidas a partir delas Imunidade > Proteção contra doenças e, mais especificamente, doenças infecciosas > As células e moléculas responsáveis pela imunidade constituem o sistema imune > Substância estranhas (ou próprias) não infecciosas podem elicitar respostas imunes. • Imunidade Ativa: Imunidade protetora como uma resposta imune produzida pelo próprio indivíduo pela exposição ao antígeno. • Imunidade Passiva: Imunidade protetora recebida passivamente através da transferência de soro/ plasma ou células de indivíduos já imunizados. • Imunidade Inata (natural ou nativa) - Presente desde o nascimento; - Reage da mesma maneira p/ uma variedade de organismos - Sem memória imunológica • Imunidade Adaptativa (específica ou adquirida) - Requer algum tempo para reagir a um organismo invasor - Específico e reage somente contra o organismo que induz a resposta - Memória imunológica Defesas inatas do hospedeiro contra infecção • Barreiras anatômicas - Fatores mecânicos, químicos e biológicos • Componentes moleculares - Complemento - Citocinas • Componentes celulares - Neutrófilos - Macrófagos e células dendríticas - Células NK - Eosinófilos • Imunidade Humoral - Anticorpos, que são produzidos pelos linfócitos B • Imunidade Celular - Linfócitos TCD4 e TCD8 Resposta Imune Adaptativa Características: - Especificidade e diversidade - Memória - Expansão clonal - Especialização - Contração e hemostasia - Não reatividade ao próprio Resposta Imunológica Humoral • Microrganismos multiplicam-se nos espaços extracelulares do corpo • Patógenos intracelulares se dissemina movendo-se de célula para célula por meio de líquidos extracelulares Os espaços extracelulares são protegidos pela resposta IMUNE HUMORAL Os anticorpos produzidos pelas células B causam a destruição dos microrganismos extracelulares e impedem a disseminação das infecções intracelulares. • A resposta imune humoral é estimulada por antígenos extracelulares • Mediada por anticorpos produzidos por plasmócitos. – Linfócito B • Resposta T independente: – Estimulada diretamente por antígenos microbianos que se ligam diretamente ao BCR. – Não utiliza a APC • Resposta T dependentes: as células T auxiliares/helper (CD4) ativam LB. • Os anticorpos produzidos são secretados e se ligam aos antígenos, neutralizando e eliminando-os. Migração de um linfócito B maduro para o órgão linfóide secundário • LB virgens circulam pelos folículos do baço, gânglios linfáticos e MALT • Os antígenos que romperam a barreira epitelial são encaminhados aos órgãos linfoides secundário • Antígenos pequenos atingem os folículos através dos condutores e podem se ligar diretamente ao LB • Antígenos maiores são capturados pelo macrófagos no seio subcapsular e são entregues para o LB • Antígenos maiores são capturados pelas células dendríticas na região medular Resposta T independente – Ligação com o antígeno multivalente: • Ligação da IgM e IgD de membrana e proteínas associadas Igα e Igβ • Início dos sinais de ativação e proliferação celular Os domínios citoplasmáticos de Igα e Igβ contêm imunorreceptores baseados em tirosina (ITAMs) • Após ligação do antígeno ao complexo BCR, os imunorreceptores são fosforilados e recrutam diversas moléculas sinalizadoras. • A sinalização promove a transcrição de genes cujos produtos estão envolvidos na proliferação e diferenciação das células B. – Produção de IgM • Pouca mudança de isotipo – Baixa afinidade – Baixa memória – Produção de anticorpos naturais: células peritoneais do tipo B1 (sistema ABO) Resposta T dependente – Ligação com antígenos proteícos: • Alteração de isotipo: IgM, IgG eIgA • Memória imunológica • Grande especificidade • Maturação de afinidade • Dificuldade de promover ligações cruzadas com várias moléculas de Ig: necessidade de apresentação para ativação de BCR • Relação LB eLT: – Apresentação do antígeno processado pelo LB ao LT via MHC classe II. Linfócito B: – Internalização do complexo receptor-antígeno formando vesículas endossômicas – Processamento do antígeno proteico – Células B alteram seu perfil de receptores para migrarem para a zona de células T – Apresentação para linfócito T via MHC II: diferenciação em T helper. Linfócito T ativado: – Liberação de citocinas: mudanças de isotipo – Expressão de ligante de CD40: CD40L – Essa ligação induz a ativação de fatores de transcrição no LB que levam a proliferação celular, aumento da síntese e liberação de ac. • Células B ativadas: voltam ao zona folicular a começar a produção do centro germinativo. • Ativação de LB resulta em proliferação (expansão clonal) seguida de diferenciação gerando LB de memória e LB efetor • Um LB pode pode produzir em uma semana 5 mil células que produzem 1012 moléculas de ac. • Centro germinativo: – Contém células oriundas de um ou poucos clones de células B específicas paraantígenos – Zona escura do centro germinativo: LB em rápida proliferação. – Diferenciação de células produtoras de anticorpos (plasmócitos) e células de memória • As células secretoras de anticorpos migram para medula óssea e sobrevivem por muitos anos • As células B de memória entram no conjunto de células para recirculação entre gânglios linfáticos e baço e respondem rapidamente a infecções subsequentes • Resposta imune primária: primeiro contato – Ativação de linfócitos B virgens que se diferenciam em plasmócitos produtores de anticorpos e em células de memória – Período de latência, que compreende ao intervalo entre o contato e o aparecimento de níveis detectáveis de anticorpos. • Variação no período de latência – 5 dias a várias semanas – Depende de: • Tipo e dose do antígeno • Via de introdução e características do indivíduo • Método usado para detectar anticorpos Resposta imune humoral • Após o início da resposta: – aumento exponencial dos níveis de anticorpos, – fase de platô, na qual os níveis não se alteram. – fase de declínio, na qual ocorre uma diminuição progressiva dos anticorpos específicos circulantes. • Resposta imune secundária: contato como antígeno pela segunda vez – Existência de linfócitos B capazes de reconhecer rapidamente o antígeno – Produção mais rápida de anticorpos – Menor fase de latência – Maior fase exponencial – Fase de declíneo mais lenta e persistente – Menor dose de antígeno já é capaz de estimulara resposta secundária • Resposta primária e secundária: – Produção dos isótipos IgM eIgG – Primária: IgM é a principal Ig e a produção de IgG é menor e mais tardia. – Secundária: IgG é a imunoglobulina predominante. • Nas duas respostas a concentração de IgM sérica diminui rapidamente. • Após uma ou duas semanas, IgM não é mais detectada, enquanto IgG é persistente Ligação ao antígeno Anticorpos, moléculas do complexo maior de histocompatibilidade (MHC) e receptores de antígeno da célula T são as três classes de moléculas usadas pelo sistema imune adaptativo para se ligar aos antígenos Estrutura e função dos anticorpos • Anticorpos – Glicoproteínas produzidas e excretadas por plasmócitos derivadas dos linfócitos B após exposição a antígenos – Participam da imunidade humoral. – Apresentam enorme variedade antigênica – Presentes na circulação, tecidose mucosas. – Podem ser expressos como recpetores na superfícies das Linfócitos B. • Funções gerais dos anticorpos – Neutralização de microorganismos - Neutralização de produtos microbianos tóxicos - Ativação do sistema completo - Opsonização de patógenos - Sinalização para destruição - Ativação de mastócitos, etc *Neutralização é a ligação dos aniticorpos aos microrganismos e/ou toxinas, impedindo a aderência e ação dos mesmos nas células do hospedeiro. *Opsonizar é auxiliar o processo de fagocitose pelas células fagocitárias para que os microorganismos sejam destruídos enzimaticamente. *Liberação de perforinas e granzimas que ativam a via das caspazes e promovem apoptose da célula infectada. • Estrutura central simétrica • Formada por duas cadeias leves e duas cadeias pesadas • Formada por região varável e constante • Presença de domínio Ig – Cerca de 110 a.a de forma globular • Cadeias unidas por pontes de dissulfeto • Presença de região da dobradiça na cadeia pesada – zona da charneira • Região da dobradiça – Localizada entre os domínios CH1 e CH2 da cadeia pesada – São suscetíveis a clivagem proteolítica – Produção de fragmentos FAB e FC – Responsáveis pela flexibilidade da molécula de anticorpo Porção variável: – Porção variável da cadeia leve e pesada formam o sítio de ligação com o antígeno Presença de dois sítios de ligação com antígeno – Presença de segmentos hipervariáveis localizados na região V da cadeia leve e na cadeia pesada – Regiões determinantes de complementariedade – Apresentam 10 resíduos de a. que a forma superfície de ligação com antígeno. Porção constante – Apresentam vários domínios dependendo da classe de anticorpo – Cadeia pesada: Interagem com moléculas efetoras e células do sistema imune – Medeiam as funções biológicas dos anticorpos Estrutura dos anticorpos – As diferenças entre as porções constantes de cadeia pesada criam os isótipos e subtipos de anticorpos. • IgA – IgA1 e IgA2: cadeias pesadas do tipo α (alfa) • IgD: cadeia pesada do tipo δ (delta) • IgE: cadeia pesada do tipo ε (epsilon) • IgM: cadeia pesado do tipo μ (um) • IgG – IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4 – cadeia pesada do tipo γ (gama) Regulado pela ação de expressão gênica • RER – Leitura de mRNA por ribossomos – N-glicosilação das cadeias pesadas – Enovelamento e montagem através da ação das chaperoninas – Ligação covalente das cadeias leves e pesadas e processo de montagem – Liberação das chaperoninas e encaminhamento ara aparelho de Golgi Aparelho de Golgi – Modificação dos carboidratos – Acondicionamento vesicular – Encaminhamento para membrana citoplasmática • Liberação extracelular • Ancoragem a bicamada fosfolipídica Um antígeno é qualquer substância que pode ser especificamente ligada por uma molécula de anticorpo ou receptor de célula T Ligação entre antígenos e anticorpos • Moléculas que podem ser reconhecidas por anticorpos: – Metabólitos intermediários de carboidratos, lipídeos, hormônios – Macromoléculas: carboidratos complexos, fosfolipídeos, ácidos nucleicos e proteínas Ligação entre antígenos e anticorpos • A ligação do anticorpo ocorre em um sítio específico no antígeno – EPÍTOPO ou determinante • Uma macromolécula que apresente muitos epítopos iguais é chamada de polivalente Ligação entre antígenos e anticorpos • Tipos de epítopos ou determinantes: – Determinante linear: epítopos formados por sequências lineares de aproximadamente 6 aminoácidos – Determinantes conformacionais: epítopos formados por aminoácido que não estão em sequência. Encontrados na forma proteína dobrada. • Reconhecimento do antígeno pelo anticorpo • Ligação não covalente e reversível – Forças de Van der Waals, pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas • Força de ligação de um único sitio de ligação: afinidade – Representada pela constante de dissociação • Quanto mais baixa a Kd , maior a afinidade • Ac produzidos em resposta imune: Kd 10-7 a 10-11 • Força de ligação a todos os sítios: – Avidez: somatória de todas as forças de ligação Ex: IgM – Uma molécula de IgM de baixa afinidade pode ter alta avidez em antígenos polivalentes Características para o reconhecimento de antígeno: • Alteração de isótipo durante as reposta imune ou switch – Alterações de segmentos gênicos da região C sem modificação da região variável alteram as funções efetoras – Ex: IgG para bactérias e vírus, IgE para helmintos, IgA em secreções, etc.. Os anticorpos IgG São os mais abundantes no soro (70-75%) - apresentam quatro subclasses: IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4; - neutralizam toxinas (todos); - fazem opsonização (IgG1 e IgG3); - fixam complemento (IgG1, IgG2 e IgG3); - são os únicos que podem atravessar a placenta.0 Os anticorpos da classe IgM - neutralizam toxinas; - são os primeiros a serem produzidos na fase aguda de uma infecção - fixam o complemento; - Funcionam como receptor de antígenos na superfície dos linfócitos B. Os anticorpos da classe IgA - neutralizam toxinas; - bloqueiam a ligação de antígenos (microorganismos) nas superfícies mucosas. Os anticorpos da classe IgD -funcionam como receptor de antígenos na superfícies dos linfócitos B. Os anticorpos de classe IgE -promovem a degranulação de mastócitos e basófilos, gerando inflamação e alergias. ADCC envolvendo eosinófilos na imunidade contra helmintos Anticorpos monoclonais • Anticorpo específico pra um antígeno e produzido por um hibridoma de células B (linhagem celular resultante da fusão de uma única célula B normal com uma linha imortalizada de tumor de células B). Aplicações práticas dos monoclonais • Identificação de marcadores fenotípicos únicos aos tipos celulares particulares. • Imunodiagnóstico. • Identificação Tumoral. • Terapia: - monoclonais anti TNF para tratamento da artritereumatoide; - monoclonais anti CD20 para tratamento de leucemias de células B ou distúrbios; - monoclonais anti fator de crescimento epidermal para células cancerosas; - monoclonais anti fator de crescimento endotelial vascular para pacientes com câncer de cólon - analise funcional da superfície celular e moléculas secretadas Anticorpos policlonais (como diz o nome) possuem vários clones, ou seja, se originam de diferentes linfócitos B, o que significa que reagem com vários epítopos do antígeno (por exemplo, várias partes de uma proteína). Reposta Imune Celular • Mediado por Células • As principais células responsáveis pela imunidade celular são os linfócitos T • Os mecanismos fisiológicos da imunidade celular são complexos – Funções especializadas de células – Mensageiros químicos • Inicia com a apresentação antigênica Funções das T CD4 Recrutar e ativar os fagócitos Ativar outras cels Auxilia Linf B Funções das TCD8 Erradicação de Microorganismos intracelulares Atividade anti Tumor - Etapas da resposta imune adaptativa • Captura e apresentação dos antígenos – Captura e digestão dos microorganismos – Apresentação dos peptídeos via MHC I (TCD8) e MHCII (TCD4) – Migração para gânglios satélites e órgãos linfoides – Apresentação dos peptídeos microbianos pelas APCs aos linfócitos TCD4 e TCD8 virgens • Reconhecimento do antígeno pelos linfócitos – Presença de linfócitos específicos – Reconhecimento do peptídeo antigênico associado a molécula de MHC I e MHCII e de moléculas coestimuladoras. – Proliferação e diferenciação dos linfócitos T e B Desenvolvimento dos subtipos Th1, Th2 e Th17 •A partir de linfócitos T CD4+ virgens •Ativação transcripcional • O processo de diferenciação, que as vezes é chamado de polarização das células T, pode ser dividido em indução, comprometimentoestável e amplificação. Polarização do LT CD4+ • Depende do ambiente de citocinas no momento da ativação pelas APCs e por outras células presente no local da resposta. •Os distintos perfis de citocinas das populações de células diferenciadas são controlados por fatores de transcrição particulares. •A diferenciação de cada subtipo é induzida pelos tipos de patógenos que cada subtipo possa combater melhor. Diferenciação em Th1 •Micro-organismos intracelulares. • DCs, NK e macrófagos induzem IL-12 e IFN-γ. •Fator de transcrição T- bet e STAT4. • O perfil Th1 produz primariamente IFN-γ. •Inibe Th2 e Th17. Diferenciação em Th2 •É estimulada por IL-4 em resposta a Helmintos e alérgenos. •IL-4 produzida por mastócitos, basófilos, eosinófilos. •Fatores de transcrição STAT6 e GATA-3. Diferenciação em Th17 •Fungos e bactérias, estimulam DCs a produzir citocinas IL-6, IL-1 e IL-23. , •TGF-β quando presente com mediadores inflamatórios ajuda ativando fator de transcrição. •Fatores de transcrição é o STAT3 e RORγt. •IL-23 é importante pra manter e proliferar as células Th17. Diferenciação em T reguladoras •São importantes na tolerância imunológica. •IL-2 como fator de crescimento e sobrevivência. •Expressa altos níveis de cadeia α (CD25) do receptor de IL-2. •Fator de transcrição: FoxP3. Diferenciação das células T CD8 + em linfócito T citotóxicos • Primeiro sinal – reconhecimento de antígeno apresentado pelo MHC de classe I. • Segundo sinal - promovidos pelo linfócito T CD4+. Os linfócitos T CD8+ podem ser ativada sem os sinais secundários promovidos pelos linfócitos T CD4+? • Na presença de uma resposta imune natural acentuada ao micro- organismo, ou se as APCs forem infectadas diretamente por esses patógenos, ou também se apresentação cruzada do antígeno microbianos forem eficaz. • Os linfócitos CTLs possuem grânulos citoplasmáticos contendo perforinas e granzimas, além de secretar IFN-Ƴ. Desenvolvimento das células T de memória Modelo linear: Podem ser formadas a partir de células efetoras. Modelo de diferenciação ramificada: pode ser formada a partir da célula T ativada. Características das células T de memória. -Sobrevivem mesmo após a eliminação do antígeno (estado de quiescência). -Montam respostas melhores e mais rápidas quando comparados às células virgens. -Podem durar por anos ou por toda a vida devido à elevada expressão de proteínas antiapoptóticas. -Defesa ideal contra patógenos que podem infectar repetidamente hospedeiro. -Capacidade de auto-renovação. -Citocinas – IL-7 e IL-15 são as mais importantes para manutenção das células de memória. -O número de células T de memória é maior do que o número de células T virgens específicas para o mesmo antígeno. - Os loci dos genes de moléculas importantes para a célula de memória são mantidos numa configuração Técnicas de Imunodiagnóstico Diagnostico laboratorial por meio de técnicas imunológicas. Revelar a presença do AG ou AC Imunoprecipitação Aglutinação Fixação do complemento Imunofluorescencia Radioimunoensaio Imunoenzimáticos Quimiluminescencia Antígeno Toda estrutura capaz de reagir com células do SI ou de interagir com Acs sintetizados contra si. Imunogenicidade Diferenciação do self para non-self Antigenicidade Hapteno Moleculas pequenas, que não são capazes de induzir a síntese de Acs, mas reagem com Ac especifico Devem ser ligadas a carreadoras para estimulo do SI Grupo haptênico : parte proteica da molécula carreadora + hapteno Determinante antigênico ou epitotopo: menor porção que leva ao estimulo Quanto maior e mais complexa for a molécula maior a possibilidade de ser reconhecida como non-self e levar a um estimulo antigênico Principais fatores que influenciam na imunogenicidade: Natureza química: Proteínas maior imunogenicidade. Lipídeos, ácidos nucleicos e carboidratos são melhores quando conjugados Característica Filogenética: quanto maior da distância filogenética entre o organismo e o receptor maior a possibilidade de ser reconhecido Tamanho e complexidade da molécula Estrutura espacial: Acessibilidade: Linf B e T não são capazes de reconhecer moléculas internalizadas Estabilidade: mais estáveis maior resposta Forma de administração; Hospedeiro Respondedor; Imunoglobulina Produzidas pelos Plasmócitos ( originadas de Linf B medulares ativados) O anticorpo é uma proteína específica que reage contra o antígeno para o qual foi produzido. É uma associação biomolecular semelhante à interação de enzimas com seus substratos ou de hormônios com seus receptores, com uma distinção bem evidente o Ac não provoca nenhuma alteração química irreversível na molécula de Ag, podendo, portanto, o produto formado (Ag-Ac) se dissociar nos seus 2 componentes; isto é, Ag e Ac livres na solução. Interações Ag - Ac Pode ser rompida por altas concentrações de sal, pH extremo, detergentes e, algumas vezes, por competição com altas concentrações do próprio epítopo puro. Características das interações Ag-Ac Afinidade -Força de interação entre um único sítio de ligação Ag-Ac (em um único epítopo). Avidez - Força de interações total entre Ac e Ag. - Soma das afinidades de todos epítopos envolvidos Especificidade - Capacidade do Ac distinguir seu imunógeno de outros Ags. -Reação cruzada - Dois Ag diferentes apresentam epítopos estruturalmente semelhantes - Ac específicos para um epítopo se ligam a um epítopo não relacionado, mas com propriedades químicas similares. Limiar de reatividade (“cut off”) O limiar de reatividade ou cut off de um teste é entendido como o ponto de corte de um teste, isto é, o valor acima do qual se deverá considerar o resultado como positivo. A rigor, não existe um teste sorológico que estabeleça claramente o que é um resultado positivo e um negativo, pois sempre existem amostras cujos resultados ficam em uma zona “duvidosa” Parâmetros e controles na qualidade de ensaios Sensibilidade: Proporção de pacientes coma doença de apresentar resultados positivos [VP/(VP+FN)]. Geralmente triagem A especificidade de um teste é a proporção de indivíduos com teste negativo na população em estudo e que não possuem a doença [VN/(VN+FP)]. Geralmente confirmatório A exactidão de um teste é a proporção de resultados verdadeiramente positivos e negativos numa população em estudo [(VP+VN)/N]. Métodos Reagentes não marcados (A ligação do Ac altera o estado físico do Ag) Reação de aglutinação Reação de precipitação Reagentes marcados RIA ELISA IF, citometria de fluxo Western Blotting REAÇÃO DE AGLUTINAÇÃO Adsoção do Ag ou Ac a microparticulas insolúveis ou células Leitura visual e rápida Agregados grande de microparticulas Tempo: minutos ou horas Leitura: olho nu ou auxilio de lupa com Luz HEMAGLUTINAÇÃO Realizada em meio líquido, com pequenos volumes, microcavidades plásticas. Formação de imunocomplexos. Partículas aglutinadas em suspensão = malha de tapeçaria ou tapete Partículas não aglutinadas = sedimentam no fundo FLOCULAÇÃO Variante da aglutinação Ocorre a interação direta entre Acs e Ags com formação de imunocomplexos Detectáveis com auxilio IMUNOFLUORESCÊNCIA Utilizam-se Ac ou Ag conjugados a moléculas reveladoras (fluorocromos). Visualização em microscópio de fluorescência Imunofluorescência Direta Aplicações: Detecção direta de microrganismos Identificação de subpopulações de linfócitos; Fenotipagem de células tumorais Citometria de fluxo Detecta, separa e quantifica células contendo um antígeno particular, marcadas com um fluorocromo; Cada anticorpo é marcado com um fluorocromodiferente; ELISA TIPOS DE ELISA: Quimiluminescência Adição do substrato da enzima, em seguida, incubação. A adição de substrato quimioluminescente sofre hidrólise na presença da enzima, produzindo substâncias instáveis que geram emissão de fótons (luz). Conjugado Y Anticorpo monoclonal Antígeno do soro do Substrato paciente Estes fótons são medidos través de um fotomultiplicador (PMT) que tem a função de transformar a luz emitida pelos fótons em impulsos elétricos. Estes impulsos são lidos em “contagens” de luz por segundo (cps). Essa unidade é proporcional a quantidade de antígenos presentes na amostra. Citometria de fluxo - Detecta, separa e quantifica células contendo um antígeno particular, marcadas com um fluorocromo; - Cada anticorpo é marcado com um fluorocromo diferente; - As células são então analizadas no citômetro de fluxo. - As células saem de uma célula de fluxo e são iluminadas por um raio laser; Citometria de fluxo - A quantidade de raios laser que é dispersa para fora das células durante a passagem das mesmas pelo laser pode ser medida, o que proporciona informação a respeito do tamanho das células. - O laser pode também excitar o fluorocromo nas células e a luz fluorescente emitida pode ser medida por um ou mais detectores. Aplicações: -Caracterização de populações celulares; - Contagem de microrganismos; - Separação de populações celulares de acordo com a densidade dos antígenos, tamanho e granulosidade das células; - Análise de proliferação celular.