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THIAGO PRATA- UFS- 2017.1 ATIVAÇÃO DOS LINFÓCITOS T 1.0- INTRODUÇÃO • O processo de ativação das células T gera, a partir de um pequeno grupo (pool) de linfócitos imaturos específicos para um antígeno, um grande número de células efetoras com a mesma especificidade funcional para eliminar aquele antígeno e a população de células de memória com longa vida que podem reagir rapidamente contra o antígeno caso ele seja reintroduzido. 2.0- VISÃO GERAL DA ATIVAÇÃO DAS CÉLULAS T • A ativação inicial de linfócitos T ocorre principalmente em órgãos linfoides secundários, pelos quais essas células normalmente circulam e onde elas devem encontrar os antígenos apresentados por células dendríticas maduras. Antes de serem ativados, os linfócitos T circulam pelo corpo em um estado de repouso depois de saírem do timo. • Linfócitos T imaturos se movimentam pelos órgãos linfoides, interagindo momentaneamente com muitas células dendríticas e parando quando eles encontram o antígeno pelo qual expressam receptores específicos. O reconhecimento resulta na geração de sinais bioquímicos que levam a rápida captura das células T. A estabilização da conexão leva a ativação do linfócito. • O reconhecimento de antígeno, juntamente com outros estímulos de ativação, induz várias respostas nas células T: secreção de citocinas; proliferação, levando a um aumento no número de células nos clones antígeno-específicos (chamado de expansão clonal); e diferenciação das células imaturas em células efetoras e linfócitos de memória. o A expansão clonal e diferenciação são reforçadas por uma série de mecanismos de amplificação de feedback positivo. o Moléculas de superfície em linfócitos T e as citocinas secretadas possuem função regulatória na resposta imune celular. • As APCs não apenas expõem os antígenos, mas também providenciam o estímulo que guia a magnitude e natureza da resposta das células T. Esses estímulos incluem moléculas de superfície e citocinas secretadas. • Células T efetoras reconhecem antígenos em órgãos linfoides ou em tecidos não linfoides periféricos e são ativadas para executar funções que são responsáveis pela eliminação de microrganismos e, em estados de doença, pelo dano tecidual. o O processo de diferenciação de células imaturas para efetoras confere às células a capacidade de realizar funções especializadas e a habilidade de migrar para qualquer local de infecção ou inflamação. o Células T CD4+ = secretam citocinas e expressam moléculas de membrana que podem ativar outras células imunes. Secretam citocinas que ativam macrófagos e causam inflamação, assim como o aumento das barreiras no epitélio. o Células T CD8+ = destroem células infectadas; secretam citocinas que ativam macrófagos e causam inflamação. • Células T de memória que são geradas pela ativação de células T são células de vida longa com maior capacidade de reagir contra o antígeno. o Essas células são abundantes em tecidos mucosos, pele e órgãos linfoides. • A resposta das células T diminui depois que o antígeno é eliminado pelas células efetoras. o É importante para que o sistema imune restaure o seu estado homeostático. A maioria das células T efetoras ativadas por antígeno morre por apoptose. 3.0- SINAIS DE ATIVAÇÃO DOS LINFÓCITOS T • A proliferação de linfócitos T e sua diferenciação em células efetoras e de memória requerem reconhecimento do antígeno, coestimulação e citocinas. 3.1- Reconhecimento de antígeno • A apresentação do antígeno é sempre o primeiro sinal para que os linfócitos sejam ativados. Isso resulta em uma resposta imune “personalizada” para cada antígeno. • Linfócitos T reconhecem apenas antígenos proteicos (MHC-peptídeo) ou substâncias químicas que modificam proteínas. THIAGO PRATA- UFS- 2017.1 • Várias outras proteínas de superfície participam do processo de ativação de células T: moléculas de adesão (que estabilizam a interação dos linfócitos T com as APCs; correceptores; coestimuladores. • A ativação das células T imaturas requer o reconhecimento do antígeno apresentado pelas células dendríticas. o As células dendríticas estão na localização apropriada para interagir com as células T imaturas. o A ativação das células T imaturas depende de sinais como coestimuladores que são altamente expressos por células dendríticas. o As células T efetoras diferenciadas podem responder a antígenos apresentados por células que não as dendríticas. Na resposta imune humoral, as células B apresentam antígenos para células T auxiliares e são as receptoras de sinais de ativação por parte das células auxiliares; nas respostas imunes mediadas pela célula, macrófagos apresentam antígenos e respondem às células T CD4+; e virtualmente qualquer célula nucleada pode apresentar antígeno e ser destruída pelos CTLs CD8+. 3.2- Papel da coestimulação na ativação da célula T • As células T necessitam, além da estimulação com o antígeno, uma coestimulação (funciona como segundo sinal) através de um coestimulador (mécula, p.ex. B7). Caso não exista coestimulação, o linfócito pode morrer por apoptose ou entrar em um estado de não responsividade. 3.2.1- A família de ciestimuladores B7:CD28 • CD28 são receptores de membrana (homodímeros unidos com pontes dissulfeto) de células T que se ligam a glicoproteínas integrais de membrana om dois grupos Ig da família B7 (principalmente B7-1 e B7-2) expresso na membrana das APCs ativadas. • A interação CD28:B7 é responsável pela iniciação de resposta das células T mediante ativação de células T imaturas. o B7 são reguladas e garante que a estimulação seja iniciada quando for preciso. Em APCs em repouso, há muito pouca expressão de B7 ▪ Os sinais estimulatórios para expressão de B7: (1) detecção de microrganismos pelos receptores Toll-like, produção de citocinas (como IFN-γ)- mecanismo de resposta inata; (2) as células T CD4+ ativadas aumentam a expressão de B7. ▪ Células apresentadoras de antígeno em repouso estão continuamente expressando os coestimuladores. No entanto, elas o fazem em muito baixa quantidade, justificando a baixa afinidade encontrada nos linfócitos normais que são pouco reativos. Quando há uma forte ligação, os linfócitos T autorreativos podem tornar-se irresponsivos, morrer por apoptose ou tornar-se uma célula T reguladora. ▪ Fisiologia e efetividade dos receptores CD28: THIAGO PRATA- UFS- 2017.1 • Bcls são enzimas antiapoptóticas ▪ As células T efetoras e de memória são menos dependentes da estimulação B7:CD28, fazendo com que elas reconheçam facilmente antígenos em células que possuírem pouco ou nenhum B7 sendo expresso na membrana • Interações ICOS:ligantes de ICOS são essenciais para as respostas de anticorpos timo-dependentes. • As interações CTLA-4:B7 inibem a ativação inicial dos linfócitos T em órgão linfoides secundários. o O nível de expressão de B7 nas APCs – menor com autoantígenos, alto na presença de microrganismos – determina o acoplamento relativo de CTLA-4 ou CD28, respectivamente, e isso, por sua vez, define se as respostas são encerradas (em razão do acoplamento de CTLA-4) ou iniciadas (pelos sinais de CD28). • Interações PD1: ligante de PD1 inibem a ativação de células efetoras, especialmente em tecidos periféricos. 3.2.2- Outras vias coestimulatórias • A interação de CD40L nas células T com o CD40 nas APCs amplifica as respostas das células T pela ativação das APCs. • As células T auxiliares ativadas expressam o CD40L, que se liga ao CD40 nas APCs e as ativa para torná-las mais potentes por meio da amplificação da sua expressão de moléculas B7 e da secreção de citocinas, tais como IL-12, que promovem a diferenciação das células T4.0- RESPOSTAS FUNCIONAIS DOS LINFÓCITOS T • As primeiras mudanças funcionais que ocorrem quando os linfócitos T são estimulados é a alteração da expressão de moléculas de superfície (como receptores de citocinas) e secreção de citocinas. 4.1- Alterações nas moléculas de superfície durante a ativação de células T • Principais moléculas de superfície expressas em células T ativas: o CD69. É produzido dentro de alguma. Essa proteína de membrana se liga e reduz a expressão do receptor de esfingosina 1-fosfato S1PR1 (o S1P mantém o linfócito nos órgãos linfoides). Dessa forma, o linfócito está livre para iniciar sua proliferação e diferenciação na periferia. Ao final da ativação, os S1PR1 voltam a ser expressos. o CD25 (IL-2Rα). Receptor de citocina que responde à citocina promotora de crescimento IL-2. o Ligante do CD40 (CD40l, CD154). É expressa dentro de 24h-48h. Esses ligantes desempenham função efetoras especiais que são auxiliar macrófagos e células B. o CTLA-4 (CD152). Aumenta a expressão após 24-48h do reconhecimento do antígeno. THIAGO PRATA- UFS- 2017.1 o Moléculas de adesão e receptores de quimiocinas. Durante a ativação a redução da expressão de moléculas que levam os linfócitos para órgãos linfoides e aumento das moléculas que estão envolvidas na migração para locais periféricos. ▪ A ativação também eleva a expressão de CD44. A ligação ao receptor de CD44 auxilia na manutenção das células efetoras nos tecidos infectados ou que estejam sofrendo dano. 4.2- Citocinas nas respostas imunes adaptativas • As células T auxiliares CD4+ são as maiores produtoras de citocinas. As células T CD8+ e células B também desempenham papéis importantes. Células dendríticas e outras APCs têm papel essencial no desenvolvimento de células T. • Citocinas estão intrinsecamente envolvidas na ativação na proliferação e diferenciação de células T e B estimuladas por antígeno e nas funções efetoras de células T. • A maior parte das citocinas possui ação autócrina ou parácrina. 4.3- Secreção de IL-2 e expressão de receptor de IL-2 • A interleucina-2 (IL-2) é um fator de crescimento, sobrevivência e diferenciação de linfócitos T, que desempenha um papel importante na indução de respostas das células T e no controle das respostas imunes. • Funciona como uma citocina autócrina e parácrina. • A ativação das células T estimula a transcrição de do gene de IL-2, assim como a sua síntese e secreção. • Produzida principalmente por linfócitos T CD4+, que secretam IL-2 na sinapse imunológica entre elas e as APCs. Os receptores de IL-2 também tendem a se localizar nas sinapses, tendo condições para iniciar uma resposta celular nas APCs. • Os receptores funcionais de IL-2 são expressos transitoriamente na ativação de células T imaturas e efetoras; células T reguladoras sempre expressam alta afinidade por receptores de IL-2. • Regulação da expressão de receptor de IL-2 em células T ativadas: THIAGO PRATA- UFS- 2017.1 OBS: Células T reguladoras estão continuamente prontas para responder os estímulos à citocinas porque expressam o receptor de IL-2 integralmente. 4.3.1- Funções da IL-2 1. A diferenciação, proliferação e sobrevivência das células T é garantido por conta a indução da proteína antiapoptótica Bcl-2. A IL-2 também atenua o bloqueio do ciclo celular através da degradação do inibidor de ciclo celular p27. IL-2 também atua aumentando a produção de citocinas efetoras, como IFN-γ e IL-4, pelas células T. 2. As células T reguladoras, responsáveis por mecanismos contra autoimunidade, sobrevivem graças à indução por IL-2. As próprias células B reguladoras não produzem quantidade suficiente de IL-2 para sobreviver. Por isso, faz-se necessário a secreção desta por outras células. 4.4- Expansão clonal das células T • A proliferação de células T em resposta ao reconhecimento do antígeno é mediada por uma combinação de sinais a partir do receptor do antígeno, coestimuladores e fatores de crescimento autócrinos, principalmente a IL-2. Os linfócitos que reconhecem o antígeno são aqueles que mais produzem IL-2 e os que mais se proliferam. Isso se chama expansão clonal. • Pequeno grupo de linfócitos que reconhecem determinado antígeno>>>>>> divisão celular exagerada!!>>>> Grande quantidade de linfócitos que reconheceram àquele antígeno>>>>> Decorrido um tempo da infecção (homeostasia)>>>> redução do número de linfócitos. 4.5- Diferenciação das células T ativadas em células T efetoras • Muitos dos descendentes das células T estimuladas com antígenos se diferenciam em células T efetoras. • Células T CD4+ expressam moléculas de membrana e secretam citocinas que ativam linfócitos B, macrófagos e células dendríticas. • Células T CD4+ imaturas>>>> IL-2 • Células T CD4+ efetoras>>>> outras citocinas são produzidas. 4.6- Desenvolvimento das células T de memória • Respostas imunes a um antígeno mediadas por células T normalmente resultam na geração de células T de memória específicas para esse antígeno, que pode persistir por anos, mesmo por toda a vida. • O sucesso da vacinação se deve, em parte a geração de células de memória. • Desenvolvimento de células de memória: OBS: Os mecanismos que levam ao primeiro padrão de desenvolvimento ou ao segundo não estão esclarecidos. THIAGO PRATA- UFS- 2017.1 4.6.1- Propriedades das células T de memória • As propriedades que definem as células de memória são sua capacidade para sobreviver em um estado quiescente após a eliminação do antígeno e preparar respostas maiores e melhores para antígenos do que células imaturas. • As células de memória expressam níveis aumentados de proteínas antiapoptóticas (família das proteínas Bcl), que podem ser responsáveis por sobrevivência prolongada (meses ou anos). o Quanto maior a idade, maior será o número de células de memória • As células de memória respondem mais rapidamente à antígenos do que as células imaturas específicas para o mesmo antígeno. • O número de células de memória específicas para um antígeno é maior do que o número de células imaturas específicas para o mesmo antígeno. Em geral, 10 a 100 vezes mais numerosas. • As células de memória são capazes de migrar para os tecidos periféricos e responder a antígenos específicos nesses locais. o As células T imaturas migram preferencialmente para órgão linfoides secundários. o As células T de memória são menos dependentes da coestimulação do que as células imaturas, permitindo que as células de memória respondam a antígenos apresentados por uma vasta gama de APCs em tecidos periféricos. Em contrapartida, as células T imaturas necessitam da apresentação de antígenos pelas células dendríticas maduras em órgãos linfoides. • As células de memória passam por uma proliferação lenta, e esta capacidade de autorrenovação pode contribuir para o tempo de vida longo do conjunto de células de memória. • A manutenção das células de memória é dependente de citocinas, mas não requer o reconhecimento do antígeno. o A principal citocina é a IL-7. Em células CD8+, as citocinas IL-7 e IL-15 atuam em conjunto para reduzir a produção de proteínas antiapoptóticas e a baixa proliferação. • As células T CD4+ e CD8+ de memória são heterogêneas e podem ser subdivididas em subconjuntos com base em suas propriedades de endereçamento e em suas funções. o As células T de memória central expressam o receptor de quimiocina CCR7 e L-selectina e residem principalmente nos gânglios linfáticos. Elas sofrem resposta proliferativa intensa em resposta ao desafio antigênico, mas não podem desenvolver uma resposta imune por elas mesma. o As células T efetoras de memória, por outro lado, não expressamCCR7 ou L-selectina e residem nos locais periféricos, especialmente tecidos de mucosas. Com a estimulação antigênica, as células T efetoras de memória produzem citocinas efetoras, tais como IFN-γ, ou tornam-se citotóxicas rapidamente, mas não proliferam muito. Elas respondem rapidamente a uma exposição repetida. o As células T de memória também são heterogenias no tocante ao perfil de citocinas (TH1, TH2 e TH17). 5.0- DECLÍNIO DAS RESPOSTAS DA CÉLULA T • As respostas das células T diminuem após a eliminação do antígeno, retornando, assim, o sistema para o repouso. O declínio acontece em grande parte porque os sinais para a continuação e ativação dos linfócitos também são eliminados.