Sistema imune do intestino delgado: o que há de novo? Natália Oliveira e Silva R4-2013

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1 Sistema imune do intestino delgado: o que há de novo? Natália Oliveira e Silva R4-2013

2 Sistema imune do intestino delgado O tubo digestivo é constantemente exposto aos fatores do meio ambiente, como por exemplo, microrganismos e antígenos da dieta; Dessa forma, ocorre uma interação entre os microrganismos do interior do tubo digestivo e do ambiente externo, o que exerce uma importante influência na saúde do hospedeiro; Sistema imune do intestino é capaz de reagir a microrganismos prejudiciais e mantém-se tolerante aos microrganismos do intestino e antígenos presentes na dieta. Backhed F et al. Host-bacterial mutualism in the human intestine. Science 2005: 307 (5717):

3 Sistema imune do intestino delgado O intestino humano abriga uma estimativa de 100 trilhões de organismos; A grande maioria é composta por bactérias, envolvendo diferentes espécies; 99% do total de microrganismos correspondem a espécies de bactérias, sendo a maioria delas anaeróbia. Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Nishio J. Immunoregulation by the gut microbiota. Cell. Mol. Life Sci. (2012) 69:

4 Sistema imune do intestino delgado A denominação microbiota intestinal refere-se justamente a essa comunidade microbiana presente no intestino; Inclui grupos bacterianos como: Bifidobacteria, Enterobacteria, Clostridia, Lactobacillus e Enterococo frequentemente presentes, mas não obrigatoriamente, no intestino de adulto saudáveis; Essa microbiota pode variar de acordo com muitos fatores, como local colonizado e idade do hospedeiro. Mai V et al. Colonic bacterial flora: changing undertandings in the molecular age. J Nutr 2004; 134 (2):

5 Sistema imune do intestino delgado No primeiro ano de vida, a microbiota é menos estável que no adulto; A colonização bacteriana do intestino do neonato depende do tipo de parto, da dieta (leite materno ou fórmula infantil), da flora bacteriana materna, além das condições de higiene; Uso de antibióticos também determina alterações importantes, tanto da quantidade quanto do tipo de colonização. Steinhoff U. Who controls the crowd? New findings and old questions about the intestinal microflora. Immunol Lett 2005; 99 (1):12-6.

6 Sistema imune do intestino delgado Em realção a microbiota do intestino delgado, o duodeno e jejuno devem conter um total inferior a UFC; Possuem comunidade microbiana transitória, caracterizada por bactérias derivadas dos alimentos ingeridos, diferente da microbiota do colon, que é persistente. Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Nishio J. Immunoregulation by the gut microbiota. Cell. Mol. Life Sci. (2012) 69:

7 Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

8 Sistema imune do intestino delgado Essa população de bactérias representa uma série de contribuições chave na saúde do hospedeiro: Melhora digestão; Ajuda no desenvolvimento do sistema imune; Limita a colonização patogênica através de competição por espaço e nutrição. Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Nishio J. Immunoregulation by the gut microbiota. Cell. Mol. Life Sci. (2012) 69:

9 Sistema imune do intestino delgado A participação da microflora no sistema imune inclui: - Ativação: qualquer pertubação no estabelecimento da microflora refletirá no equilibrio da microbiota e consequente ativação do sistema imune; - Modulacão: Ex. Bifidobacteria estimula resposta imune protetora; - Regulação: supressão da resposta imune por meio de tolerância oral, com redução das respostas humoral e celular. Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Nishio J. Immunoregulation by the gut microbiota. Cell. Mol. Life Sci. (2012) 69:

10 Sistema imune do intestino delgado A interação entre a microbiota intestinal e o hospedeiro envolve uma relação que pode ser: Simbiótica: Ambos os organismos se beneficiam mutuamente; Patológica: Um organismo se beneficia à custa do prejuízo do outro; Comensal: Um dos organismos é beneficiado, sem prejudicar o outro. Steinhoff U. Who controls the crowd? New findings and old questions about the intestinal microflora. Immunol Lett 2005; 99 (1):12-6.

11 Sistema imune do intestino delgado Essa relação de simbiose é dependente de limitação da penetração de bactérias nos tecidos; Desafio: Linha tênue entre mutualismo e patogenicidade; A composição da flora intestinal é dinâmica e pode variar com localização geográfica, estado nutricional e status imunológico; Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

12 GALT Existe uma interação dinâmica entre a microflora intestinal, o epitélio intestinal e o sistema imune do mucosa intestinal, resultando num equilíbrio para o hospedeiro; O sistema imune da mucosa constitui uma barreira imunológica intestinal; Formada pelas imunoglobulinas e pelo tecido linfoide associado ao intestino - GALT (gutassociated lymphoid tissue). Steinhoff U. Who controls the crowd? New findings and old questions about the intestinal microflora. Immunol Lett 2005; 99 (1):12-6.

13 GALT GALT inclui: Tecido linfoide difuso: apêndice cecal e folículos linfoides solitários; Tecido linfoide organizado: placas de Peyer e células M. Steinhoff U. Who controls the crowd? New findings and old questions about the intestinal microflora. Immunol Lett 2005; 99 (1):12-6.

14 O sistema imune intestinal pode ser dividido em sistema imune inato e adaptativo; Exercem papel importante para o equilíbrio entre a microbiota intestinal e o hospedeiro; São responsáveis pela defesa contra as microrganismos patogênico: reações iniciais - imunidade inata - e pelas respostas tardias - imunidade adquirida; Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

15 Imunidade inata Imunidade inata envolve: Barreiras químicas e físicas: epitélio, acidez gástrica, camada de muco, microbiota intestinal; Células fagocitárias: granulócitos, macrófagos, células NK; Sistema complemento e citocinas. Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

16 Imunidade adaptativa Imunidade adaptativa: envolve linfócitos proporcionam proteção durardoura após exposição ao antígeno; Pode ser: Humoral: mediada por linfócitos B e anticorpos produzidos por eles; Celular: mediada por linfócitos T e citocinas. Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

17 Imunidade inata epitélio intestinal Representa a interface entre o hospedeiro e a microbiota comensal; Atua como barreira física, separando agentes altamente imunogênicos do lúmen intestinal de outros imunoreativos da submucosa; Expressa múltiplos receptores para detectar presença de bactéria patogências e comensais; Produz moléculas antimicrobianas como alfa e beta defensinas, lecitinas, dentre outras. Nishio J. Immunoregulation by the gut microbiota. Cell. Mol. Life Sci. (2012) 69:

18 Epitélio intestinal Fatores que contribuem para manter baixa carga de bactérias: Peristaltismo: previne a estase de nutrientes e bactérias Muco: mecanismo de barreira Secreção de substâncias antibacterianas pelo epitélio Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol March;28(2): Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

19 Enzimas digestivas Incluem enzimas gástricas, pancreáticas e da borda em escova; Papel de destaque proteólise eficaz diminui a possibilidade de absorção de proteínas capazes de desencadear reações alérgicas. Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol March;28(2): Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

20 Epitélio intestinal O epitélio intestinal é composto por 4 linhagens de células: Enterócitos: absorção Células caliciformes: produção de muco Células enteroendócrinas Células de Paneth: produção de peptídeos antimicrobianos Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol March;28(2):24 129

21 Enterócitos Tem importante papel no processamento final de nutrientes e na sua absorção; Possuem junções celulares especializadas (complexo juncional), que influencia na permeabilidade da barreira intestinal; Participação em mecanismos imunológicos: sintetizam citocinas e quimiocinas, atuam na transdução de sinais inflamatórios, podem agir como células apresentadores de antígenos. Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol March;28(2): Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Ramiro E et al. The bowel: a key component of the immune system. Rev Esp Enferm Dig 2008; 100 (1):29-34

22 Células M Célula epitelial membranosa; Especializadas na captura de antígenos para os tecidos linfóides da mucosa intestinal. Ramiro E et al. The bowel: a key component of the immune system. Rev Esp Enferm Dig 2008; 100 (1):29-34

23 Células caliciformes Especializadas na secreção de muco que recobre a superfície das vilosidades; Dificulta a penetração de agentes patogênicos; Proteje as células epiteliais das enzimas digestivas e lubrifica a superfície. Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol March;28(2): Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Ramiro E et al. The bowel: a key component of the immune system. Rev Esp Enferm Dig 2008; 100 (1):29-34

24 Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol March;28(2): Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009 Ramiro E et al. The bowel: a key component of the immune system. Rev Esp Enferm Dig 2008; 100 (1):29-34 Células de Paneth Células de Paneth estão presentes na base das criptas do intestino delgado, em maior concentração no íleo terminal; Responsáveis pela maior produção de proteínas antimicrobianas do intestino delgado: lisozimas, a-defensinas, fosfolipase A2 e lecitina; Já foi demonstrado que estas células tem um mecanismo autônomo para detecção de batérias com potencial invasivo, além de fungos, protozoários e vírus.

25 Macrófagos Responséveis pela rápida eliminação de microrganismos que penetram na barreira mucosa; Atuam na fagocitose e destruição destes patógenos que penetram na lâmina própria. Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

26 Resposta humoral A resposta humoral do intestino é caracterizada pela produção de IgA no epitélio e sua secreção no lúmen intestinal; É a imunoglobulina mais abundante da mucosa (80-90%); Sintetizada na lâmina própria em resposta à ativação dos linfócitos T das placas de Peyer; Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol March;28(2):24 129

27 Resposta humoral Estruturalmente, existem 2 isoformas de IgA, a monomérica e a polimérica; A IgA polimérica secretada é resistente à proteólise intraluminal e tem importante papel no desenvolvimento da tolerância; No lúmen intestinal, a IgA pode formar imunocomplexos com os antígenos alimentares ou com patógenos, neutralizando-os e evitando sua penetração; Além disso, inibe a proliferação viral dentro do enterócito e neutraliza enterotoxinas; Ramiro E et al. The bowel: a key component of the immune system. Rev Esp Enferm Dig 2008; 100 (1):29-34

28 Resposta humoral A IgA pode também atuar a nível intraepitelial e subepitelial, captando os antígenos que atravessam a barreira intestinal. A criança apresentará o mesmo número de células produtoras de IgA do adulto quando atingitr 1-2 anos período que a microbiota se torna semelhante ao adulto. Santaolalla R. Innate immunity in small intestine. Curr Opin Gastroenterol March;28(2):24 129

29 Imunidade celular A imunidade celular é mediada pelos linfócitos T e seus subprodutos; Os linfócitos T CD4+ são classificados em 2 subtipos e são relacionados da sequinte forma com a inflamação da mucosa intestinal: Tipo Th1, caracteriza-se por inflamação transmural e granulomatosa Doença de Crohn; Tipo Th2 é caracterizada por inflamações superficiais com exsudato celular inflamatório agudo e edema na mucosa colite ulcerativa. Brand S. Crohn's disease: Th1, Th17 or both? The change of a paradigm: new immunological and genetic insights implicate Th17 cells in the pathogenesis of Crohn's disease. Gut 2009

30 Imunidade celular Para não responder aos antígenos da dieta e à microbiota, o sistema imune do intestino exerce uma ação de supressão, que envolve tanto a tolerância oral, quanto equilíbrio entre resposta Th1/Th2 importantes para evitar resposta imune inapropriada; Um dos mecanismos para promover equilíbrio entre tolerância e imunidade envolve a presença das células T reguladoras (Treg), que podem suprimir ativamente respostas antígeno-específicas; Treg são importantes no controle da resposta imune a antígenos do próprio indivíduo, evitando a autoimunidade e para manter a tolerância; Brand S. Crohn's disease: Th1, Th17 or both? The change of a paradigm: new immunological and genetic insights implicate Th17 cells in the pathogenesis of Crohn's disease. Gut 2009

31 Imunidade celular Tolerância oral: capacidade de se reconhecer e ignorar determinado antígeno por meio de sua exposição prévia por via oral; Assim, as células Treg são importantes no controle da resposta imune a antígenos do próprio indivíduo no sentido de evitar a autoimunidade e manter a tolerância. Brand S. Crohn's disease: Th1, Th17 or both? The change of a paradigm: new immunological and genetic insights implicate Th17 cells in the pathogenesis of Crohn's disease. Gut 2009

32 Linfócitos intraepiteliais A resposta celular envolve os linfócitos intraepiteliais (LIE) que atuam na manutenção da integridade do epitélio intestinal; Localizam-se nos espaços intraepiteliais do intestino, onde são expostos a uma variedade de antígenos microbianos e alimentares; Um subtipo de LIE, os linfócitos gama-delta, parece desempenhar importante papel na tolerância oral. Ismail AS et al. Gamma-delta intraepithelial lymphocytes are essential mediators of host-microbial homeostasis at the intestinal mucosal surface. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2011; 108:

33 Linfócitos intraepiteliais LIE gama-delta também contribuem com a imunidade adaptativa, restaurando a homeostase da mucosa após dano ao epitélio: Reparo do epilélio através da secreção de fatores de crescimento epitelial; Expressam fatores próinflamatórios e antimicrobianos em resposta a sinais da microbiota; Consequentemente, atuam na limitação na penetração bacteriana na mucosa lesionada. Ismail A. Reciprocal Interactions between Commensal Bacteria and gama-delta Intraepithelial Lymphocytes during Mucosal Injury. The Journ of Immunology, 2009, 182:

34 Duerkop BA et al. Immune Responses to the Microbiota at the Intestinal Mucosal Surface. Immunity31,Sept18,2009

35 O intestino constitui a maior interface entre o ser humano e o meio ambiente, e uma barreira intestinal intacta é, portanto, essencial na manutenção da saúde e prevenção de doenças; A barreira intestinal possui vários componentes imunológicos e não imunológicos, sendo barreira epitelial é um dos componentes não-imunológicas mais importantes; Hiperpermeabilidade desta barreira pode contribuir para a patogénese de várias doenças gastrointestinais incluindo a doença inflamatória do intestino, doença celíaca e alergia alimentar. Farhadi A. Intestinal barrier: An interface between health and disease. Journal of Gastroenterology and Hepatology (2003).

36 Alergia alimentar Algumas situações podem alterar os mecanismos protetores da barreira intestinal e colocar em risco a tolerância oral e aumentar a susceptibilidade para o desenvolvimento de alergias alimentares: Aumento da permeabilidade da barreira intestinal e baixa atividade enzimática, observada em recémnascidos, lactentes e desnutridos; Diminuição da secreção ácida, por uso de medicamentos, por alterar microbiota e reduzir proteólise; Inflamações intestinais lesões vilositárias com aumento da permeabilidade intestinal. Ramiro E et al. The bowel: a key component of the immune system. Rev Esp Enferm Dig 2008; 100 (1):29-34

37 Teoria da higiene Exposição a microrganismos no início da vida é importante para o desenvolvimento de um sistema imune equilibrado; A interação dinâmica entre a microbiota intestinal e os fatores externos do ambiente exerce influência no hospedeiro, no sentido deste apresentar um sistema imune balanceado, em especial o sistema imune da mucosa intestinal. Farhadi A. Intestinal barrier: An interface between health and disease. Journal of Gastroenterology and Hepatology (2003).

38 Doença inflamatória intestinal No passado, muitos modelos experimentais responsabilizavam diversos agentes infecciosos como causa e como fatores de exacerbação das doenças inflamatórias intestinais (DII); Estudos observacionais e não investigados laboratorialmente; Monteleone I et al. Immunoregulation in the gut: success and failures in human disease. Gut 2002.

39 Doença inflamatória intestinal Atualmente, vem sendo investigado a perda da tolerância imune aos comensais bacterianos entéricos; Hipótese fortemente justificada pela observação da peculiar flora entérica do paciente com DII, caracterizada por: Aumento do número de bactérias agressivas, como Bacterioides, E. coli invasora e Enterococcus Diminuição da bactérias protetoras como Lactobacillus e bifidobactérias. Monteleone I et al. Immunoregulation in the gut: success and failures in human disease. Gut 2002.

40 Doença inflamatória intestinal Evidencias crescentes indicam que uma desregulação do sistema imune, geneticamente determinada, contra flora bacteriana residente possa estar envolvido na patogênse destas doenças; Em biópsia de pacientes com DII, foi observado que celulas T CD4+ representam a vasta maioria de celulas mononucleares infiltrando o intestino; Evidencias indicam que estas células CD4+ tem papel fundamental na patogênese do dano tissular na DII, especialmente na DC; O mecanismo que acarreta essa ativação descotrolada de celulas T ainda não está completamene elucidado; Acredita-se que moléculas contra-reguladores (TGF beta1, IL-10), envolvidos em manter a tolerância contra flora residente, tem atividade defeituosa. Monteleone I et al. Immunoregulation in the gut: success and failures in human disease. Gut 2002.

41 Doença de Crohn Outro fator importante, a susceptibildade genética do hospedeiro, ganhou destaque após a descoberta da associação da doença de Crohn com mutações do gene NOD2; Pacientes com defeitos no NOD2 tem redução na expressão de alfa-defensinas antimicrobianas nas células de Paneth, com consequente alteração no reconhecimento bacteriano e controle da inflamação; Estas observações sugerem que o produto do gene NOD2 confere susceptibilidade à doença de Crohn, documentando assim um modelo molecular para o mecanismo patogénico da doença de Crohn, que pode agora ser adicionalmente investigado. Hugot JP.Association of NOD2 leucine-rich repeat variants with susceptibility to Crohn's disease Nature. 2001

42 Doença de Crohn Tradicionalmente, a doença de Crohn tem sido associada a um perfil de citocinas Th1, enquanto que as citocinas Th2 são moduladores da colite ulcerativa; Este conceito tem sido desafiada pela descrição de células T reguladoras (Treg) e por células Th17 pró-inflamatórias, uma nova população de células T caracterizada pela produção de citocinas próinflamatórias e quimiocinas; Vários estudos demonstraram um papel importante das células Th17 na inflamação intestinal, particularmente na doença de Crohn; Estudos de associação do genoma indicam que existem genes envolvidos na diferenciação Th17 que estão associados com a susceptibilidade à doença de Crohn e em parte também a colite ulcerativa; Tomadas em conjunto, as células Th1 e Th17 são mediadores importantes da inflamação em doenças de Crohn. Brand S. Crohn's disease: Th1, Th17 or both? The change of a paradigm: new immunological and genetic insights implicate Th17 cells in the pathogenesis of Crohn's disease. Gut 2009

43 Há pouco consenso sobre o possível papel de proteção da barreira intestinal para a prevenção ou tratamento das doenças gastrointestinais; No entanto, várias medidas de protecção têm sido utilizados para melhorar a função de barreira intestinal, como uso de antioxidantes, fator de crescimento, nutrição enteral e uso de probióticos. Farhadi A. Intestinal barrier: An interface between health and disease. Journal of Gastroenterology and Hepatology (2003).

44 Probióticos São microrganismos vivos que, quando administrados em quantidade adequada, conferem um efeito benéfico para a saúde do hospedeiro; O uso dos probióticos tem sido decrito como intervenção preventiva e terpêutica para doenças gastrointestinais, como diarréia aguda ou associada ao uso de antibióticos, cólon irritável, doença inflamatória intestinal, constipação; Tem ação semelhante à microbiota normal, atuando na barreira física e funcional do trato gastrointestinal. Pena FJ. Probiotics and mucosal barrier in children. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2008 Quigley EMM. Prebiotics and probiotics modifying and mining the microbiota. Pharmacol Res 2010.

45 Probióicos Os mecanismos envolvidos no efeito protetor dos probiótiocos incluem: Aumento na produção de anticorpos, principalmente da IgA Aumento da atividade fagocítica e modulação da produção de citocinas; Associam-se ao aumento na quantidade de IFN-gama, expansão de linfócitos B e células NK; Competição por sítios de adesão ou por fonte nutritiva; Aderem-se ao muco sem degrada-lo e inibem a adesão de bactérias patogênicas. Pena FJ. Probiotics and mucosal barrier in children. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2008 Quigley EMM. Prebiotics and probiotics modifying and mining the microbiota. Pharmacol Res 2010.

46 Probióticos Os probióticos diferem entre si; As condições clínicas nas quais sua eficácia tem sido relatadas são várias, sugerindo que não exista apenas um único mecanismo de ação para todos os tipos de probióticos. Pena FJ. Probiotics and mucosal barrier in children. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2008 Quigley EMM. Prebiotics and probiotics modifying and mining the microbiota. Pharmacol Res 2010.