Imunologia - Hipersensibilidade do tipo I

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Pequeno resumo baseado na transcrição da aula de hipersensibilidade I na disciplina de Imunologia, ministrada pela professora Carol.

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Imunologia - Hipersensibilidade do tipo I

  1. 1. Hipersensibilidade I (AULA I) Introdução A hipersensibilidade do tipo I (HS1) pode ser desencadeada por diversos alérgenos, podendo apresentar diversos sintomas a depender do local de entrada dos alérgenos e do local dos mastócitos que serão ativados (que são as principais células ativadas no processo de hipersensibilidade), por exemplo. As diferentes reações foram classificadas de acordo amostras de fluxo em gel. A HS1 são mediadas por IgE. Três tipos de hipersensibilidade serão mediadas por anticorpos: a do tipo 1 – mediada por IgE, a do tipo 2 – mediada por IgG, a do tipo 3 – mediada por complexos imunes e, a do tipo 4 (HS4), também denominada de hipersensibilidade tardia, é mediada por linfócitos T (tanto Th1 quanto LT citotóxicos). Obs.: O que causa a hipersensibilidade do tipo 3 (HS3) é o depósito de complexos imunes e não remoção posterior dos mesmos. - Tanto a HS1 quanto a hipersensibilidade do tipo 2 (HS2) são específicas contra antígenos específicos. - Os antígenos que desencadeiam esses tipos de reações são diversos; por exemplo, na HS1, os antígenos solúveis são os mais desencadeadores da reação do tipo 1, com suas propriedades específicas que os permite interagir com sucesso. Já na HS2, essa reação de hipersensibilidade ocorre contra os antígenos presentes na membrana da célula ou nos tecidos. Na HS3, a reação ocorre contra antígenos solúveis, mas é a formação/depósito dos complexos imunes e a não retirada posterior dos mesmos que irá causar a doença em si. No caso da HS4, contra antígenos solúveis e também associados a células (esse tipo de hipersensibilidade pode ser uma consequência da HS1). A reação de hipersensibilidade é mediada através da ativação dos mastócitos. É a presença do alérgeno junto com a IgE ligada a esses mastócitos que vai ativar a degranulação dessas células. E essas células são bastante ricas em grânulos tóxicos, que já são pré-formados na célula – e é por isso que ela tem uma ação imediata; a degranulação ocorre rapidamente e os efeitos podem ser observados em minutos após a exposição ao antígeno. Na HS3, tem-se como os mediadores desse mecanismo efetor as proteínas do complemento, que irão realizar a remoção dos complexos imunes (ou não); algumas células, como os neutrófilos, induzem a inflamação e são recrutados por proteínas do complemento. Já na HS4, o mecanismo efetor de maior importância nas células é pelo Th1, que através da secreção de citocinas induzem macrófagos que podem formar granulomas no sítio de infecção. Isso é muito observado em reações de tuberculose, por exemplo – reação tardia com a formação do tubérculo ou do corpo caseoso, que é a assinatura da tuberculose. Outras células como os LT citotóxicos também podem atuar na hipersensibilidade tardia (HS4), destruindo as células-alvo, uma vez que a função dos LT citotóxicos é reconhecer as células que expressam algum receptor/peptídeo de membrana para que a célula seja destruída. Isso pode causar danos, por exemplo, levar ao surgimento da doença celíaca, onde se tem a destruição das microvilosidades do intestino. Há uma série de sintomas e reações que podem ser desencadeadas por esses mecanismos efetores nas hipersensibilidades, podendo variar de brandas a graves. Na HS1 pode-se ter renite alérgica, asma, anafilaxia sistêmica, choque anafilático. Na HS2, geralmente se tem uma variedade de sintomas, como urticária (em relação à exposição a medicamentos). Muitas doenças autoimunes estão associadas a HS2. Na HS3, existem como principais sintomas a inflamação aguda e quando esses complexos imunes de HS3 se depositam nas articulações, nos glomérulos renais – que são os locais de infiltração de plasma, há o acometimento de doenças nesses sítios dispostos, como o aparecimento da artrite reumatoide. Na HS4, pode-se ter dermatite de contato e asma crônica – geralmente, os sintomas apresentados pela HS4 podem ser consequências dos sintomas apresentados pelo tipo 1 (HS1). Para as reações da HS1 ocorrerem, é necessários que os indivíduos tenham produção de imunoglobulina do tipo E (IgE), uma vez que essas IgEs se ligam fortemente a receptores de mastócitos de alta afinidade.
  2. 2. Numa primeira exposição a um alérgeno, as células B (CB) que secretam as imunoglobulinas (Igs) reconhecem esse alérgeno. E através da ativação e da “conversa” que elas têm com TCD4 (e para que isso ocorra, os alérgenos têm que ser de natureza proteica), esta última molécula secreta citocinas como IL-4, que vão induzir a produção de IgE. Numa segunda exposição, já ocorreu a geração de células de memória, levando a maior secreção de IgE por essas células de memória. Essas IgEs irão se ligar aos mastócitos, mesmo na ausência do antígeno. Isso é um contraponto do que acontece com as outras imunoglobulinas, porque normalmente o que acontece é que uma imunoglobulina precisa primeiramente se ligar a um antígeno para depois ser reconhecida pela célula; neste caso não, aqui a IgE possui receptores de altíssima afinidade pelos mastócitos, então elas se ligam a essas células, sensibilizando-as, mesmo na ausência do antígeno. Na segunda infecção a esse alérgeno, onde os mastócitos já encontram-se sensibilizados e ligados às IgEs; quando ocorre uma ligação cruzada com relação a determinado antígeno, esses mastócitos são ativados e eles sofrem degranulação. Esses grânulos liberados possuem diversas atuações, como no músculo liso (constrição do mesmo; importante na asma – essa constrição leva a dificuldades respiratórias), vasos sanguíneos, mucosas, partículas sanguíneas, terminações nervosas sensoriais e ativação de eosinófilos (outro tipo celular bastante importante nas reações de alergia). Essas reações de alergia podem ser brandas até os do tipo graves. Nas reações graves, ocorrem as reações sistêmicas (generalizadas), como a anafilaxia sistêmica, que pode ser desencadeada por diversos antígenos/alérgenos (como os alimentares – amendoim, que é o alimento mais alergênico que existe hoje; fármacos, picada de inseto, veneno de cobra, etc) – ou seja, substâncias que podem ser inoculadas intravenosamente ou podem cair na corrente sanguínea quando em altas doses. Exemplificando um alimento qualquer: sua via principal é a oral, mas este pode cair na corrente sanguínea e causar anafilaxia sistêmica. Os sintomas apresentados em resposta a essa reação alérgena: edema, aumento da permeabilidade vascular, oclusão da traqueia, colapso circulatório. As reações de anafilaxia sistêmica podem ser induzidas em alguns modelos animais, como o porquinho da índia. Essas reações de choque anafilático são rapidamente observadas em animais dessa espécie – basta apenas 01 antígeno para que o ser venha a óbito. Outros animais também são estudados, como o cachorro (antígeno presente nas águas vivas), etc. A albumina (proteína imunogênica) de ovo é um antígeno que induz o óbito em alguns modelos animais por promover reações de anafilaxia sistêmica. Primeiramente há a incubação com o antígeno no animal, após duas semanas de quando ocorre a primeira exposição; se esse antígeno for inoculado uma segunda vez, em cerca de 1min o animal pode apresentar as seguintes reações: inquietação, dificuldade respiratória (constrição da musculatura do trato respiratório), diminuição da pressão sanguínea, contração dos músculos lisos (animal passa a urinar e defecar, uma vez que há contração dos mm. Do TGI), contrição bronquiolar, morte por asfixia (pode acontecer após 5min da segunda exposição ao antígeno). Essas reações em resposta à inoculação do antígeno são bastante semelhantes às que ocorrem nos seres humanos: há tratamento com epinefrina (relaxamento da musculatura lisa). Testes de alergia dificilmente podem causar choque anafilático. Alérgenos como o pólen, quando individuais, não são notados quando respirados, todavia, quando em massa são a perdição sazonal de milhões de sofredores. O pólen presente
  3. 3. nas gramíneas, por exemplo, podem desencadear a Febre do Feno (rinoconjutivite sazonal); muitos mastócitos estão presentes na mucosa, o que leva ao rápido desenvolvimento de reações alérgicas – alérgenos agem sobre a via aérea superior. A asma pode ser desencadeada por reações com antígenos sazonais, assim como na febre do feno. Alérgenos agem sobre a via aérea inferior, desencadeando a asma. Os ácaros se alimentam de restos de comida, fungos, insetos e resíduos da descamação da pele; eles gostam de ambientes escuros e úmidos (coloquem o colchão no sol). As bolotas fecais dos ácaros possuem proteínas muito alergênicas, que podem se depositar na poeira doméstica, por exemplo. Por que alguns alérgenos induzem potentes reações Th2 em respostas alérgicas enquanto que outros não? Quando uma célula B reconhece um antígeno alérgenos, ela internaliza esse antígeno e sinaliza para a célula T. As citocinas que ela secreta para a célula T faz com que ela se diferencie em Th2, que é o perfil que vai secretar IL-4, que é necessário para a célula B produzir imunoglobulina do tipo E (IgE) – uma retroalimentação. Esse perfil Th2 tem sido considerado o mais importante e mais representativo nos indivíduos com altos índices de IgE – hipersensibilidade do tipo I. Alguns antígenos induzem essa resposta e outros não. O que é que faz de um antígeno ser considerado um alérgeno? Ser apresentado às células T (precisam ser de origem proteica, com o intuito de apresentação por peptídeos) e devem ser estáveis. As proteases são importantes para a destruição das junções epiteliais entre as células que constituem a membrana celular. Devem ser compatíveis com antígenos que se ligam ao MHC, que é necessária à instrução das células T. A IgE foi descoberta devido a erva de Santiago. A IgE possui grande papel de defesa contra os helmintos. A IgE é produzida nos linfonodos ou localmente, acumulando-se nos tecidos. Sua produção é coordenada por Th2. A IgE secretada pelas células plasmáticas liga-se a um receptor Fc de alta afinidade, mesmo na ausência do antígeno, nos mastócitos. É necessária uma primeira exposição ao antígeno para induzir a secreção de imunoglobulinas do tipo E, e a
  4. 4. ligação de sensibilização dos mastócitos através do receptor FcεRI para que numa segunda exposição essa reação possa ocorrer de forma imediata. A estratégia é que as células que capturam os antígenos alérgenos estejam as principais vias de entrada (na epiderme, nas vias aéreas, no TGI); e essas células que reconhecem os antígenos alérgenos vão levar esses antígenos a uma célula T no linfonodo. Existem três sinais que são emitidos para que as células T sejam ativadas: primeiramente há o reconhecimento (APC apresenta o peptídeo alérgeno por MHC II; e eles são reconhecidos por TCR), após ocorre a ativação (expressão dos co-estimuladores pela APC, sendo reconhecidos pelo CD28 da célula T), secreção de citocinas (induzem os diversos perfis de CT – sinais de diferenciação). A polarização das células T em Th2 ela é induzia por alérgenos e principalmente pela secreção de Il-4 e pelas APCs, fazendo com que fatores de transcrição (como GATA-3) sejam ativados e iniciem a transcrição das principais citocinas do perfil Th2 (IL-4, IL-5). Por outro lado, a polarização do perfil Th1 é estimulada por microorganismos (principalmente intracelulares; bactérias, vírus): através da secreção de IL-12 e IFN-γ pelas APCs, esse perfil pode ser diferenciado em Th1 (células secretoras de IL-2 e IFN-γ). Essas reações são amplificadas: inicialmente uma citocina estimula a secreção de uma célula Th2 passa a ser produzia pela própria célula Th2, estimulando a diferenciação de mais células T. Da mesma forma que o perfil Th1, com a secreção de IFN-γ. As citocinas regulam a expressão de classes de anticorpos. Por exemplo, células T que secretam IL-4 induze a expressão de IgG1 e IgE, enquanto que CT que secretam IFN-γ induzem IgG3 e IgG2a – e há inibição do perfil de IgE. A secreção de IgE pode ser amplificada pelas próprias células B: células plasmáticas produzem IgE, que é reconhecida pelos mastócitos; após a ligação cruzada com o antígeno, o mastócito inicia a produção de células de contato com a célula plasmática (relação de CD40 com CD40 ligante), induzindo a secreção de IL-4 para a célula plasmática, que passa a produzir mais IgE. Essa amplificação de IgE, portanto, é fornecida a partir do próprio mastócito ativado, através do ligante CD40. Existem alguns indivíduos bastante susceptíveis ao desenvolvimento do perfil de IgE, ou seja, eles possuem uma tendência exagerada de produção de resposta de IgE a uma ampla variedade de alérgenos ambientais comuns. Esse fenômeno é denominado atopia, e os indivíduos que possuem esse fenômeno são denominados atópicos. 50% dos casos de desenvolvimento de atopia estão relacionados a fatores genéticos, que influenciam a produção de imunoglobulina do tipo E, às respostas inflamatórias e a própria resposta clínica do paciente em relação à exposição a esses antígenos. Os outros 50% dos casos de indivíduos atópicos é atribuída à causa ambiental: a primeira idade de infecção, poluição ambiental (desencadeamento e manutenção dos níveis de atopia), níveis de alérgenos, alteração na dieta. Teoria da Higiene: indivíduos mais “limpos”, ou seja, àqueles indivíduos que possuem menos contato com microorganismos, desenvolvem mais casos de asma que os indivíduos mais “sujos” (mais contato com m.o.). Várias regiões no genoma já foram mapeadas como candidatas a maior susceptibilidade genética à atopia (identificação de genes importantes relacionados à hipersensibilidade do tipo I). Por exemplo, há uma variedade de genes presentes no cromossomo 5relacionados a hipersensibilidade do tipo I, como os genes de IL-4, IL-5, IL-13. O cromossomo 6, por exemplo, apresenta uma variedade gênica para a codificação do MHC – os genes lá presentes são fortes candidatos à busca de variantes (podem gerar alelos que possuam maior susceptibilidade aos alérgenos, para que estes sejam apresentados às células T) que aumentam a susceptibilidade a alergias e ao desenvolvimento de atopia. No cromossomo 11, há um gene que codifica um receptor de alta afinidade para a cadeia de IgE – alterações nesse gene são bastante investigadas na busca de alvos terapêuticos.
  5. 5. Os genes possuem algumas regiões limitadas, como região promotora e região codificante. A região promotora é responsável pelos níveis de síntese proteica, enquanto que a região codificante é responsável pela forma da proteína. Alterações na região promotora vão reduzir o nível de expressão de determinada proteína; por exemplo, variantes no promotor da IL-4 induzem a maior expressão da IL-4, que é importante para a indução de IgE para as células B. Fatores ambientais que colaboram no surgimento da atopia: algumas partículas ambientais, como o combustível a diesel, que podem desencadear a asma. Hipótese da Higiene: para o indivíduo se tornar atópico, ele deve apresentar uma alta suscetibilidade genética e ele deve estar em um ambiente higiênico. Esses indivíduos apresentarão altos índices de conjuntivite, rinite, eczema, asma. Já indivíduos não-atópicos apresentam suscetibilidade genética baixa e encontram-se em ambientes não-higiênicos (apresentação de várias infecções primárias durante a infância); eles poderão apresentar vírus da hepatite A, tuberculose primária, sarampo, colonização precoce do intestino por bactérias comensais (doenças comuns que atingem a mazela dos países subdesenvolvidos). A resposta da célula T em reações de hipersensibilidade em indivíduos asmáticos, por exemplo, se dá por uma polarização pelo perfil Th2. Já as infecções a microorganismos, a polarização se dá pelo perfil Th1. O balanço entre Th1 e Th2 é o que aumenta ou diminui a suscetibilidade a atopia. Em um ambiente não-higiênico com um indivíduo com baixa suscetibilidade genética para asma, ele vai desenvolver muito mais o perfil Th1 do que o Th2. Por outro lado, um indivíduo com alta suscetibilidade genética para asma num ambiente higiênico, ele desenvolve muito mais o perfil Th2 do que Th1. O Th2 é o mediador das reações de hipersensibilidade do tipo I. Existem algumas contraposições quanto à teoria da higiene: infecções precoces por m.o. das vias aéreas aumentam a suscetibilidade à asma invés de diminuí-la.
  6. 6. Infecção precoce no camundongo acima: menos produção de IFN-γ. Infecção posterior no camundongo abaixo: muita produção de IFN-γ. Os camundongos que são infectados mais precocemente possuem uma produção de IFN-γ menor quando comparada aos níveis dos camundongos infectados períodos posteriores ao nascimento. Quando esses camundongos são reinfectados por determinado vírus na idade adulta, os que foram infectados mais precocemente possuem diminuição do peso corpóreo e ativação dos mediadores de reações de hipersensibilidade do tipo I (como os eosinófilos, neutrófilos e secreção de IL-4). Nota: como os camundongos foram infectados precocemente, dias após o seu nascimento, não deveria ser secretado mais IFN-γ? Pois é, não, porque se trata do vírus RSV, que ataca o trato respiratório (é um vírus de via aérea – contraposiçãoà teoria da higiene). Por outro lado, os camundongos que são reinfectados por determinado vírus na idade adulta (os infectados tardiamente), terão pouco desenvolvimento dos mediadores da hipersensibilidade do tipo I e bastante secreção de IFN-γ. Outro ponto que contrapõe a teoria da higiene é a alta infecção por helmintos em países subdesenvolvidos. Helmintos são m.o. que induzem a polarização do perfil Th2 (IgE também é importante contra helmintos), então era de se esperar que esses indivíduos apresentassem alta incidência de asma. Todavia, isso não acontece, justificando a principal contraposição da teoria da IgE. Essa teoria foi modificada e melhorada para a Hipótese da Regulação Contrária. Ela afirma que qualquer infecção precoce que estimule o desenvolvimento de Th1 ou Th2 vai diminuir a suscetibilidade ao desenvolvimento de asma. Para que as infecções sejam combatidas no final, elas necessitam voltar para o estado de homeostase; então mecanismos anti-inflamatórios precisam ser gerados ao final dessas infecções. As células que geram os mecanismos anti-inflamatórios são os Treguladores (Treg): a população de Treg é mais alta em indivíduos que foram expostos mais precocemente ao antígeno, que desenvolveram perfil Th1 ou Th2. A população Treg faz a secreção de proteínas anti-inflamatórias TGF-β e IL- 10 (proteínas reguladoras negativas). A alta produção de TGF-β e IL-10 contrapõe as ações de Th1 e Th2, além de diminuir a suscetibilidade de desenvolvimento de atopias. Para dar apoio a hipótese de exposição precoce aos m.o., diminuindo a suscetibilidade a asma, foi gerada também uma hipótese denominada Hipótese Toll: algumas células dendríticas possuem alta expressão de TLRs, que são os receptores de imunidade inata com amplo padrão de reconhecimento; eles estão presentes tanto na superfície de membrana quanto nos endossomas. Eles precisam reconhecer m.o. extracelulares e m.o. intracelulares que eventualmente poderiam sobreviver nos endossomas. Já foi visto que a alta expressão de TLR4 e TLR9 que vão reconhecer principalmente ilhas CPG
  7. 7. de bactérias, ilhas metiladas de bactérias, e o LPS bacteriano; eles são capazes, junto a expressão de TNF-α, de induzir a produção de uma proteína chamada IDO nas células dendríticas. A IDO ativa a diferenciação das células T no perfil Treg. Essa é apenas uma hipótese que regula a Hipótese da Regulação Contrária (infecções vão proteger contra o desenvolvimento de atopia, pela geração de um perfil Treg).

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