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* indica a diferença estatística significativa entre os grupos analisados Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Microbiologia Paulo de Góes - Depto. de Imunologia Disciplina de Microbiologia e Imunologia - IMW 238 - Curso de Odontologia Avaliação de Imunologia 1. Alguns pesquisadores estabeleceram a periodontite em camundongos através do o método de O’Brien- Simpson para avaliar o efeito da infecção intraoral por P. gingivalis. a) Após 2 dias da última inoculação de P. gingivalis foi avaliada a infiltração de macrófagos no tecido gengival. Observe a figura abaixo e explique o resultado obtido. Se o animal infectado fosse deficiente na expressão de moléculas de adesão qual seria o resultado obtido? Por que? A figura mostra que com o animal infectado, o numero de macrófagos no tecido aumentou e o não infectado permaneceu o mesmo. Isso ocorre pois antígenos são reconhecidos por receptores( Toll- like) por células fagocíticas nos tecidos desencadeando respostas imunológicas por mediadores que possuem diversas funções como instaurar inflamação, recrutar células e entre outras. Nesse sentido, uma das células recrutadas são os macrófagos. Se o animal tivesse deficiência na expressão de moléculas de adesão, o numero de macrófagos no tecido infectado seria menor, uma vez que mesmo tenha sinalização de citocinas para quimiotaxia, haveria dificuldade de aderir nos tecidos e vasos sanguíneos e, assim, sinalizar para instigar um processo inflamatório e imunitário. b) A experiência investigou se a infecção promoveria a reabsorção óssea. Qual foi o efeito encontrado? Explique o resultado encontrado nos animais cujos macrófagos foram depletados farmacologicamente? * indica a diferença estatística significativa entre os grupos analisados R ea b so rç ã o ó ss ea i n d u zi d a p o r P . g en g iv a li s (m m + ) N ú m er o d e m a cr ó fa g o s n o te c id o g en g iv a l O resultado encontrado foi que a reabsorção óssea no animal infectado estava presente. No entando, no animal não infectado não teve reabsorção óssea e no animal infectado mas sem a presença de macrófago a reabsorção foi quase inexistente. Nesse sentido, é possível analisar que algumas citocinas liberadas estimulam osteoclastos e assim induzem a reabsorção óssea como IL-1, IL6, TNF-alpha. Sendo assim, no caso do animal não infectado, não há reabsorção óssea uma vez que não há processo inflamatório. No animal infectado a reabsorção óssea é potencialmente maior comparada ao primeiro caso, pois hove uma agressão tecidual pela P.gengivalis e o organismo respondeu com processo inflamatório e imunitário ao qual há liberação de citocinas que estimulam a reabsorção óssea. No terceiro caso, embora haja infecção, a reabsorção óssea não é tão evidente pois não tem a presença de macrófago, célula com importante papel tanto fagocítica quanto na sinalização por citocinas desenvolver o processo inflamatório e imunitário c) A partir desses resultados comente como estariam: a expressão da enzima NO sintase, os níveis de óxido nítrico e a produção de TNF-α em um animal selvagem (controle) e um animal deficiente na proteína adaptadora MyD88. Em um grupo controle os níveis de NO sintase, Óxido nítrico, e TNF- α estariam dentro do esperado de uma resposta inflamatória. No entanto, em um animal com deficiência na proteína adaptadora MyD88, os níveis estariam reduzidos uma vez que sem elas os receptores Tolls não consegue iniciar o processo de sinalização no interior da célula para ativação dos fatores de transcrição gênica.. 2. O implante dentário pode promover o surgimento de uma peri-implantite. Pesquisadores analisaram quantitativamente a presença de células dendríticas (CD) e linfócitos B e T, na região saudável de mucosa (S) e na região de mucosa com peri-implantite (PG). a) Quais foram os resultados encontrados? Esses resultados poderiam ser alcançados em um indivíduo deficiente na produção de interleucina 2? Explique. Basicamente no grupo com a Peri-implantite houve um crescimento no numero de células T e B e células dendríticas. Além disso, percebe-se que os níveis de linfócitos T cresceram mais comparados aos níveis da outras duas células. Em indivíduos que possuem deficiência na produção de interleucina 2 esse resultado nao seria esperado, uma vez que ela ta envolvida em diversos processos em relação ao linfócito T por exemplo, como proliferação e ativação. Nesse sentido, em primeira análise a interleucina 2 é importante para a ativação de linfócito T em especifico funciona como o terceiro sinal, posterior à interação entre as moléculas co-estimuladtórias que irão desencadear a produção da interleucina 2 que também irá induzir a proliferação desses linfocitos. b) Foram detectados no fluido crevicular gengival os seguinte níveis médios de interleucina 17 (IL-17) 12 pg/mL nas amostras de indivíduos saudáveis e 30 pg/mL nas amostras de indivíduos com peri-implantite. Enquanto que os níveis médios de IL-10 encontrados foram 10 pg/mL e 3,5 pg/mL em indivíduos saudáveis e com peri-implantite, respectivamente. Explique por que foram encontradas essas diferenças. A interleucina 17 induz a secreção de quimiocinas que permitem o recrutamento de neutrófilos, células fagocíticas importantes. Nesse caso, o paciente saudável tem seu numero de interleucina 17 reduzidas pois não há agente agressor para que o neutrófilo tenha ação. Já o paciente com peri-implantite necessita de células para combater o agente etiológico, e por isso seus níveis estão mais altos para que haja mais recrutamento de neutrófilos. A interleucina 10 é uma interleucina anti-inflamatória, ou seja, ela funciona como controle para que não haja inflamação desnecessária, que embora seja um processo de defesa do organismo ele também possui efeitos não desejados. Dessa forma, o paciente saudável possui possui maior quantidade dessa interleucina porque o organismo quer evitar um processo inflamatório desnecessário. E no paciente com peri-implantite, os níveis estão baixos, pois o organismo precisa combater o agente causador de lesão, mas o nível também não é zero pois tem de haver o controle para não haver uma hiperinflamação 3. O gráfico abaixo indica a produção de anticorpos (IgM e IgA) induzida após a exposição de um indivíduo frente a uma infecção causada por bactérias intracelulares. a) Explique como o indivíduo passou a produzir IgA. Nesse caso houve uma troca de classe de imunoglobulina uma vez que teve a exceção dessa infecção ser intracelular. Nesse sentido, a célula B assim que está ativada possui expressa em sua membrana as IgM e IgD pois não há uma região Switch em frente a região constante de IgM. Depois que há proliferação das células B por sinais químicos entre outro, esse microambiente exerce influencia para que a IgA seja produzida(troca de classe). A troca de isotipo ocorre na parte constante da cadeia pesada, em que a recombinase que são codificadas pelos genes RAG1 e RAG2, essa recombinases reconhecem a classe especifica formando uma alça e a enzima recombina sequencias – união da região variável próxima a região constante de uma IgG do subtipo . Assim, o gene expresso é o do IgG tipo, mas por fim a troca troca de classe pela recombinase forma um loop e retira a sequência interna e faz uma reconstrução gênica. b) Explique as funções dos anticorpos no controle dessa infecção. A presença da IgM é importante uma vez que ela presente como receptor na membrana da Célula B liga-se ao componente C3d e assim faz parte para ativação do sistema complemento, de modo a servirem como mediadorespara inflamação e assim ajudar no combate ao patógeno secretado pela IgA . Vale lembrar que ela só se liga ao complemento se estiver ligada a um antígeno antes, conferindo assim uma segurança para não ativa esse sistema o tempo todo. Além disso, ainda há a IgA, essa a principio tem como função a defesa contra patógenos externos. No entanto, com a infecção bacteriana intracelular, ela tem importância em processos intracelulares. Nesse sentido, a IgA pode ser transportada pelos enterócitos e, assim, atuar dentro das células. Na infecção por bacteria em especifico, sua função intracelular está ligada na excreção de antígenos estranhos para que no meio externos seja finalizado o processo de combate a esse microrganismo. Desse modo, protegendo a submucosa .. 4. Escolha entre um patógeno pertencente a um dos seguintes grupos: vírus, bactérias extracelulares, protozoários, helmintos. Em seguida, descreva em linhas gerais a resposta imune inata e adaptativa contra esse patógeno selecionado. A resposta imune inata é aquela que representa a primeira linha de defesa do organismo e assim é uma resposta rápida a agressão. A resposta imune adaptativa a linha de defesa é especifica e é adquirida após contato com antígenos do patógeno. No caso do virus a resposta imune inatas podem ser o pH estomacal como barreira química, a pele, mucosas como barreiras físicas, saliva que dificulta adesão. Além disso, há alguns mecanismos como fagocitose (neutrófilos, , febre, e a ativação do sistema complemento) Na resposta imune adaptativa, interferons alfa (produzidos pelos leucócitos) e beta (produzidos pelos fibroblastos) também estão presentes nesse processo, uma vez que que são induzidos pelo próprio vírus, pois o material genético viral dentro da célula induz produção de citocinas e dentre elas o interferon que por sua vez estimula a expressão de genes que marca o DNA viral para degradação e inibe a síntese proteica, além de ativar macrófagos e estimular células NKs a produzirem perforinas e granzinas. Nks também podem ser ativadas pela diminuição de MHC classe 1 uma vez que o virus dentro da célula diminui a quantidade desse receptor. Além disso, os interferons também ativam células apresentadoras de antígeno que através da MHC classe 2 ativam as células TCD4+. As células apresentadoras de antígeno ao interagirem com PAMPs também produzem citocinas como IL-12 que faz com que a célula TCD4+ se diferencie em Th1 produzam IL-2, IFN- gama que estimulam macrófagos a produzirem IL-12 ativando NKs e macrófagos. Nesse processo de resposta adaptativa envolve também o processo de apresentação de antígeno por MHC ao qual a célula apresentadora de antígeno conecta-se ao linfócito TCD4+ por meio do MHC classe 2 e a conecta-se ao linfócito TCD8+ por meio de MHC classe 1, isso induzirá a resposta imunológica e inflamatória. Essa interação entre células liberam citocinas para iniciar processos inflamatórios como também recrutamento de outras células, no caso das células CD4+ ela também recruta células CD8+ além de macrófagos e neutrófilos. Há também as células B que ao se diferenciarem em plasmócitos produzirão imunoglobulinas para auxiliar no combate a essa infecção e dentre elas está a IgA que presente nas mucosas combatem agentes externos dentre eles virus. IgM que induz o sistema complemento, e também está envolvida na resposta alérgica 5. Descreva e explique as consequências apresentadas em indivíduos que não apresentem as seguintes células ou moléculas listadas na tabela abaixo: Deficiência na expressão da molécula FasL (CD95L) – o individuo terá sua AICD( morte celular induzida por ativação) diminuída, ou seja, capacidade de induzir apoptose em outras células reduzidas. O imunoprivilégio será afetado uma vez que esse sistema terá menos uma condição para a sua segurança. Então, doenças imunes podem afetar os órgãos que possuem o imuno privilégio como olhos, cérebro, testículos e útero Ausência de células T reguladoras – a célula T CD4+ é diferenciada em célula T reguladora pela sinalização induzida por IL-2 e TGF-β, e ela apresenta o fator de transcrição Foxp3. Nesse sentido, ela passa a produzir IL-10 que é uma interleucina importante no seu papel de ação anti-inflamatória. Desse modo, a ausência de Treg interfere na homeostase. As respostas inflamatórias podem ser mais intensas que o ideal. Além disso, o indivíduo pode desenvolver doença autoimune. Indivíduo 1 2 Deficiência na expressão da molécula FasL (CD95L) X Ausência de células T reguladoras X 6. A IgE e as citocinas IL-4 e IL-5 foram quantificadas no soro de pacientes A, B e C em decorrência do surgimento de sintomas. Analise a tabela e marque qual(is) o(s) paciente(s) que provavelmente está(ão) desenvolvendo resposta alérgica. Responda e explique o tipo de resposta desenvolvida pelos pacientes com sintomatologia? Os pacientes A e C uma vez que os níveis de IgE, IL-4 e IL-5 encontram-se elevados, é possivel concluir que este individuo está com uma resposta alérgica. Nesse sentido, a IgE é a imunoglobulina presente possui afinidade elevada com mas´tocitos através de receptores Fcɛ sendo assim ressponsácel por sintomas de hipersensibilidade. Além disso, a interleucina 4 tem função nos linfócitos B de troca de isótopo para IgE, e estimula proliferação de mastócitos. Já a interleucina 5 aumenta a secreção de imunoglobulinas Pacientes IL-4 (U.A.) IL-5 (U.A.) IgE (U.A.) A 150 70 250 B 40 10 20 C 125 50 200 U.A. = Uunidades Arbitrárias 7. Uma jovem paciente deu entrada em um hospital com fortes dores renais e presença de sedimentos na urina. Após uma biópsia a paciente foi diagnosticada com nefrite lúpica, ou seja, uma nefrite decorrente do lúpus eritrematoso. Explique, através dos mecanismos imunológicos, por que a paciente passou a desenvolver esses sintomas? Lúpus eritromatoso sistêmico é um caso de hipersensibilidade do tipo 3, ou seja, é causa por auto anticorpos que são direcionados contra auto antígenos solúveis e circulantes. Os auto anticorpos ligam-se a proteínas solúveis e formam complexos imuno insolúveis. Nesse sentido, a doença acontece porque os complexos antígeno-anticorpo circulante se depositam em diferentes tecidos do corpo, no caso dessa paciente, nos rins. Essa fixação de complemento e respostas líticas, ou seja, destruição tecidual, além disso há respostas inflamatórias que causam danos às células locais. A deposição desses complexos é feita nas membranas dos órgãos e quando ligam ao complemento, leva a destruição tecidual e posteriormente a esse órgão, nesse caso em especifico, levaram a danos nos rins. 8. Para cada enunciado incompleto a seguir, selecione a(s) frase(s) que completa(m) corretamente o enunciado. Mais que uma possibilidade pode ser correta. a) A recombinação dos segmentos gênicos de Ig (imunoglobulina) serve para: i. Promover a diversificação de Ig ii. Montar a sequencia codificante completa de Ig iii. Permitir mudanças na informação codificante durante o processo da maturação da célula B iv. Aumentar a afinidade de Ig para o anticorpo v. Todas as possibilidades acima b) i. Estão localizados no mesmo cromossomo ii. Associam-se somente com um único tipo de cadeia pesada iii. Podem ser expressos pela mesma célula B iv. Todas as possibilidades acima v. Nenhuma das possibilidades acima c) A geração da diversidade combinatorial nas regiões variáveis das Ig envolve: i. Splicing de mRNA ii. Rearranjo de DNA iii. Recombinação de sequencias líder iv. Sítios de troca de classe (switch sites) d) O mecanismo que permite Ig ser sintetizada na forma membranar ou secretada é: i. A exclusão alélica ii. A expressão co-dominante dos dois alelos iii. A recombinação de troca de classe iv. Processamento diferencial de RNA e) Durante a recombinação VH deIg, o processo que contribui para a diversidade adicional na região CDR3 da região variável inclui: i. A introdução do segmento DH no gene da região variável da cadeia pesada ii. Splicing de mRNA da forma membranar da região C da cadeia constante iii. A clivagem dos terminais dos segmentos gênicos por uma exonuclease iv. Adição de nucleotídeos P v. Adição de nucleotídeos N 9. Você recebeu um a linhagem celular de mieloma de camundongo, que secreta IgG com a fórmula molecular das cadeias leve e pesada desta linhagem celular são derivadas do alelo 1 (ou seja, do primeiro dos dois alelos homólogos que codificam cada tipo de cadeia). Indique a(s) forma(s) na qual cada um dos genes listados a seguir ocorre nesta linhagem celular. Use os seguintes símbolos: G = forma da linhagem germinativa; P = forma rearranjada de maneira produtiva; NP = forma rearranjada de maneira não produtiva. Explique o motivo para sua escolha em cada caso. a) Alelo 1 da cadeia pesada -> G, o alelo 1 tem o rearranjo começado por ele b) Alelo 2 da cadeia pesada -> P, embora não seja germinativo, o alelo 2 possui capacidade para produção de cadeia pesada c) Alelo 1 da cadeia kappa -> NP, a IgG produzida é por lambda na cadeia leve, mas não por kappa d) Alelo 2 da cadeia kappa -> NP, essa IgG é produzida por lambda na cdeia leve e não por kappa e) Alelo 1 da cadeia lambda -> G, além do rearranjo começar por ele, ele também produzirá cadeia leve de lambda f) Alelo 2 da cadeia lambda -> P, alelo 2 não faz parte da linhagem germinativa, mas pode codificar genes para a cadeia lambda 10. As proteínas dos receptores das células B e T possuem caudas citoplasmáticas muito curtas, com um tamanho de somente alguns aminoácidos. Como você pode reconciliar esta propriedade estrutural com a necessidade da sinalização, para o interior da célula, da presença de um antígeno ligado ao receptor? É possível conciliar essa limitação através da associação com cadeias Igα/Igβ formando BCR e cadeias CD3, além dos co-receptores CD4 e CD8, formando o TCR, no qual possuem caudas citoplasmáticas longas abundantes em tirosinas que ao serem fosforiladas permitem a ligação de proteínas sinalizadoras e adaptadoras que demonstram domínios de ligação especifico e são capazes de transmitir esses sinais extracelulares por meio de ativação de substratos presentes no citosol, entre eles fatores de transcrição. 11. Indique se as afirmativas estão certas ou erradas. Explique suas respostas. As interações entre receptores e ligantes na superfície celular: a) São mediadas por interações covalentes; Errado, é por ligações fracas não covalentes b) Podem resultar na geração de novas interações covalentes no interior da célula. Certa 12. Deficiências genéticas foram descritas em pacientes para todos os componentes do sistema complemento, com exceção do fator B. Consequências muito severas resultam da deficiência em C3. Descreva as consequências da ausência de C3 para cada um dos processos a seguir: a) A iniciação das vias clássica e alternativa Na via clássica, a ausencia de C3 impede que a C5 convertase seja formada, uma vez que C3 convertase não vai clivar a C3 para dá origem a C3b Na via alternativa, A C3 faz parte já do inicio do processo de iniciação, sendo assim, sem ela, a cascata não acontece e não tem seu produto final que é a C5 convertase. Dessa forma, a opsonnização, a quimiotaxia e lise osmótica ficam comprometidas. b) O despacho (clearance) de imunocomplexos Os imunocomplexos opsonizados, envolvidos por C3b ligam-se a células com receptores C3b, CR1. Essa ligação dos imunocomplexos que estão opsonizados ao CR1 nos eritrócitos por exemplo, impede a deposição no endotélio vascular. Sendo assim, isso permite que esse complexo seja transportados atraves da circulação sanguinea ate os macrofagos presentes no figado e no baço. Em contra partida, .Com a deficiencia da C3, o sistema complemento não consegue transportar e eliminar imunocomplexos circulantes. Nessse sentido, esses complexos se depositam e estimulam a fagocitose por neutrófilos e posteriormente há produção de radicais de oxigenio e liberação de enzimas lisossomais que acarretam em lesões teciduais. c) A fagocitose de bactérias Fagocitose de bactéria ainda ocorre uma vez que a presença de anticorpos auxilia nessa atividade. No entanto, há redução desse processo, pois quando o complemento liga-se ao complexo antígeno-anticorpo na superficie celular a celula torna-se passível de ser ingerida 13. A ativação do sistema complemento pode ocorrer pelas vias clássica, de lectina, ou alternativa. a) Como as três vias diferem nas substâncias que podem ativar sua iniciação? A via alternativa ocorre uma hidrólise espontanea de C3 solúvel que induz mudança na conformação. A via da lectina começa com a ligação de manose(MBL). Essa via depende da atividade da proteína MBL sérica. A via clássica o C1 se liga com as cabeças de C1q a região do receptor de compmento presente em IgG e IgM, anticorpos ligados a patogenos b) Quais partes da sequência geral de ativação são diferentes entre as três vias, e quais são similares? A parte inicial é diferente. A via clássica é por C3, a via da lectina é por proteína MBL e a classica é por IgG e IgM, anticorpos. Similar é a convergencia quando clivam a proteína C5 do complemento. 14. Um clone de célula T citotóxica reconhece um determinado peptídeo do vírus de sarampo, desde que este esteja sendo apresentado por uma molécula de MHC H-2Db. Uma outra molécula de MHC possui uma fenda de ligação de peptídeo, que é idêntica àquela de H-2Db, mas que difere de H-2Db em vários aminoácidos presentes no domínio α1. Esta segunda molécula de MHC seria capaz de apresentar o peptídeo do vírus de sarampo para o clone da célula TC? Explique sua resposta. Sim, uma vez que embora apresente moléculas diferentes no domínio α1, a fenda de peptídeos permanece a mesma do H-2Db. O domínio alfaα 1 que é diferente não influencia no processo de reconhecimento dos linfócitos T por intermédio do co-receptor CD8 e esse co-receptor só interage com os domínios α2 e α3 e β2 microglobulina da molécula de MHC que não sofre alteração. Sendo assim, a apresentação de peptídeos acontece normalmente.. 15. Eritrócitos humanos são células sem núcleo e, portanto, não expressam moléculas de MHC. Por quê é, que esta propriedade é vantajosa para transfusões de sangue? Como não há MHC, não há apresentação de antígeno e nem ligação com linfócitos T para processos de reconhecimento e a partir daí caso a célula não seja reconhecida , haverá o processo de citotoxicidade e killing da célula. Desse modo, evita processo de rejeição de transfusões, como o MHC não é especifico, ele reconhece diversos antígenos e dessa forma desencadearia uma respotsa imune com quimiocinas e resposta inflamatória