Imunologia. Sistema Imune - Células Citocinas Mecanismos de defesa: Ebolavirus O que é a tempestade de citocinas?

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1 Imunologia Sistema Imune - Células Citocinas Mecanismos de defesa: Ebolavirus O que é a tempestade de citocinas?

2 Resposta imune inata e adaptativa Homeostase dos tecidos Proteção do hospedeiro contra patógenos e outras substâncias estranhas. Discriminação do próprio e não próprio Inata: 1ª. Linha de defesa - Não específico Ativação e modulação da resposta imune adaptativa. Adaptativa: 2ª linha de defesa - Específico

3 Divisões da imunidade

4 Defesas: inata e adaptativa

5 Imunidade Inata e Adaptativa

6 Origem das células do sistema imune: Todas as células hematopoiéticas são derivadas de células-tronco pluripotentes. Duas linhagens progenitoras principais: Células mielóides monócitos, macrófagos, células dendríticas, megacariócitos e granulócitos. Células linfóides células T, células B e células assassinas naturais (NK), respectivamente.

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8 Células do sistema imune: Progenitor Mielóide Granulocíticas Neutrófilos Basófilos Eosinófilos Monocíticas Macrófagos Células Kupffer Células Dendríticas

9 Células do sistema imune: Progenitor Linfóide Células T Células auxiliares Células supressoras Células citotóxicas Células B Plasmócitos Células NK

10 Progenitor Linfóide Diferenciam se em células T e em células B. Depende do microambiente onde elas estão Em mamíferos: Linfócitos T ou células T derivam do Timo Linfócitos B ou células B (de bursa ou bolsa de Fabricius, nas aves) se desenvolvem no fígado fetal e na medula óssea.

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12 Linfócitos T ou células T Duas classes principais. Células T CD8+ ou citotóxicas, que matam as células infectadas. Células T CD4+ ou auxiliares, atuam na ativação de outras células, como os linfócitos B e os macrófagos, além de coordenar a resposta imunitária.

13 Receptor de antígeno da célula T (TCR) Classe heterogênea de proteínas de membrana Relação evolutiva com as imunoglobulinas (Ig) Características específicas Diferente das Igs Detecção de antígenos derivados de proteínas estranhas patógenos que entram nas células hospedeiras.

14 TCR: imunidade mediada por Não são secretados. Célula T migra até as áreas de lesão Contato direto com a célula alvo. Atuam com os macrófagos na imunidade mediada por células. células.

15 Linfócitos B ou células B Essencial no sistema imune adaptativo. Função: produção de anticorpos imunidade humoral. secretar anticorpos no sangue e em outros líquidos orgânicos. Efeitos protetores, mediados por líquidos teciduais Ativados se proliferam e diferenciam em Células plasmáticas ou Plasmócitos Células de memória B.

16 Receptor de antígeno da célula B (BCR) Anticorpo ligado à membrana da célula plasmática. Imunoglobulina de membrana. Reconhecem antígenos solúveis e na sua forma nativa. Dois sítios de reconhecimento

17 Plasmócitos células efetoras da Células B ativadas pela exposição ao antígeno Produzem e secretam grandes quantidades de anticorpos. Anticorpos se ligam ao antígeno (patógeno) Alvo para fagócitos Ativa o sistema complemento. linhagem B

18 Plasmócitos Grande quantidade de retículo endoplasmático rugoso RER. RER em paralelo - arquibancada Intensa produção de proteínas - anticorpos. MET - Plasmócito neoplásico Plasmocitoma de base de crânio. Unicamp

19 Comparação do TCR e Imunoglobulinas Dímeros. TCR Um sítio de reconhecimento de antígenos processados Ancorados na superfície dos linfócitos T Restrição MHC -complexo principal de histocompatibilidade. Peptídeos, ligados a moléculas de MHC, na superfície das células apresentadoras de antígenos Imunoglobulinas - Ig Tetrâmeros. Dois sítios de reconhecimento de antígeno. Ancorados superfície dos linfócitos B Ig Secretadas fluídos corpóreos plasma sangüíneo. Reconhecem antígenos solúveis e na sua forma nativa.

20 Receptores de células B e T

21 Linfócitos T e B

22 Células NK natural killer Características Sistema imune Inato Citotóxicas não específicas Não precisam ser ativadas. Resposta rápida: 3 dias Oriundas da medula óssea Taxa 5-15% das células mononucleares do sangue periférico. Atividades Citotoxidade celular. Atividade LAK Exocitose de grânulos citotóxicos. Produção de citocinas. Sangue, baço e no útero de fêmeas grávidas.

23 Natural killers cells Maior que o do linfócito pequeno e grânulos no Citoplasma. permitem diferenciá-las do linfócito T. Grandes linfócitos granulares Grânulos citotóxicos lise da célula-alvo.

24 Células Natural Killers

25 Células Natural Killers

26 The natural killer (NK)-cell response to tumour cells Roshni Mitra, Sarvjeet Singh and Ashok Khar, 2003

27 Células do sistema imune inato Monócito macrófagos Polimorfonucleares (neutrófilos), Células NK, Basófilos e Eosinófilos

28 Sistema imune inato Encontrado em todos os organismos multicelulares. Em mamíferos Células fagocitárias (macrófagos e neutrófilos), Células natural killers (NK) Células dendríticas. Receptores de reconhecimento de padrão

29 Macrófago Mononucleares, Granulócitos, Apresentadores de antígenos. Ossos: osteoblastos; Pulmões: macrófago alveolar; Fígado: células de Kupffer; Tecido conjuntivo: histiócitos; Cérebro: micróglia.

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31 Atividade Reconhecimento de antígenos padrão de patógeno. Fagocitose, Produção de citocinas, Lise dos antígenos fagocitados. Lise intracelular e extra-celular, Reparo de tecido. Ativação da resposta imune específica. Produção de APC. Marcador: Núcleo característico e marcador de membrana CD14.

32 Neutrófilos e Eosinófilos Neutrófilos: correspondem a 95% dos fagócitos circulantes. Eosinófilos: diminuem a resposta inflamatória; liberam histamina (mediador químico); morte de parasitas. Mastócitos: liberação de grânulos como a histamina.

33 Hipersensibilidade imediata, Processos alérgicos. Histamina e Heparina. Ativados pelas anafilotoxinas complementos C3a, C4a e C5a Complexos IgE-antigeno. Dois processos complementares: desgranulação e libertação de histamina; Produtos da cascata do ácido araquidônico: leucotrienos, tromboxanos e prostaglandinas. Basófilos

34 Ativação da Resposta imune inata Atividades: Fagocitose, liberação de mediadores inflamatórios, ativação de proteínas do sistema complemento, citocinas e quimiocinas. Ativação: reconhecimento de moléculas de ocorrência ubíqua somente em microorganismos, Geralmente na superfície de microorganismos Não ocorrem na espécie humana. PAMPS - Padrões moleculares associados a patógenos

35 Padrões moleculares associados a patógenos - PAMPS Ácidos nucléicos: DNA, dsrna, ssrna e 5 - trifosfato RNA, Glicoproteínas de superfície (GP), Lipoproteínas (LP), Lipopolissacarídeos (LPS) Peptideoglicanos, ácido lipotenóico. Esses PAMPs são reconhecidos por diferentes famílias de receptores de reconhecimento padrão: RRP

36 Recognition of PAMPs from different classes of microbial pathogens. Reconhecimento de PAMPs de diferentes classes de patógenos Mogensen T H Clin. Microbiol. Rev. 2009;22:

37 Receptores de Reconhecimento Padrão (PRR) PRR Receptores de membrana. Reconhecem PAMPs encontrados nos patógenos ou padrões não-próprios. Em fagócitos, PRR reconhecem frações do complemento, citocinas, interleucinas e imunoglobulinas (tipo FcγR). Receptor Toll like

38 Receptores de reconhecimento padrão

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40 Receptores Toll-like Família de receptores Toll-like (TLR) RRPs envolvidos em opsonização, ativação de complemento e fagocitose, Membrana plasmática e endossoma das células das APCs: Principalmente em macrófagos, neutrófilos e células dendríticas. Reconhecem PAMPS de bactérias, vírus e fungos estimular a síntese e liberação de citocinas próinflamatórias.

41 Receptores Toll-like 11 diferentes Toll-like (TLRs) foram identificados: TLR1, TLR2, TLR3, TLR4, TLR5, TLR6, TLR7, TLR8, TLR9, TLR10, TLR11, TLR12 e TLR13. Membrana celular e interior das células Patógenos que ultrapassam a barreira física: pele ou mucosa intestinal São reconhecidos pelos TLRs que ativam a resposta imune

42 Toll like: sinalização

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44 Fagocitose

45 Conexão entre o sistema imune inato e o adaptativo

46 Conexão: inato e adaptativo Células apresentadoras de antígenos (APCs) Células dendríticas e macrófagos. População heterogênea de leucócitos Conexão: ativação de células Th

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48 Célula apresentadora de antígeno - APC Expressão de moléculas de MHC classe II. molécula de superfície codificada por genes do complexo maior de histocompatibilidade Várias células: macrófagos, dendríticas, etc. Células epiteliais do timo podem expressar moléculas de MHC classe II e podem funcionar como APCs.

49 Conexão reposta imune inata - adaptativa

50 Sistema imune adaptativo Células Moléculas solúveis

51 Resposta adaptativa Especificidade de reconhecimento Diversidade de reconhecimento Memória Especialização de resposta Auto-limitação Tolerância a componentes do próprio organismo.

52 Sistema imune adaptativo Depende da ativação de células especializadas: Linfócitos T e B Moléculas solúveis produzidas pelos linfócitos Células apresentadoras de antígenos (APCs) Ativação dos linfócitos, Apresenta antígenos associados a moléculas do complexo de histocompatibilidade principal (MHC) para os linfócitos T.

53 Células e moléculas solúveis Componente Células Moléculas solúveis Imunidade Adquirida Linfócitos T, B, NK/T Células dendríticas ou apresentadora de antígenos Anticorpos, Citocinas e quimiocinas

54 Mecanismo adaptativo Linfócitos B e T. Após exposição ao antígeno Células B diferenciam em plasmócitos: produção de anticorpos. Células T diferenciam em células T citotóxicas (Tc) ou células auxiliares (Th) : Células Th1 e Th2.

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56 Sistema imune e a localização do patógeno Atividade extra celular: Neutralização, Opsonização, Ativação do complemento

57 Anticorpos - Neutralização Neutralização Anticorpos x toxinas bacterianas Impedem a ligação da toxina às células hospedeiras Anticorpos x patógenos virais ou bacterianos Impedem a ligação do patógeno ao seu alvo Formam os complexos antígenos-anticorpos

58 Anticorpos - Opsonização Anticorpos envolvem o antígeno Reconhecimento pelas células fagocitárias: macrófagos e leucócitos polimorfonucleares. A opsonização facilita a fagocitose A região Fc do anticorpo interage com os receptores Fc nas células fagocíticas O complexo antígeno anticorpo (Ag-Ac) é degradado pelo fagócitos.

59 Neutralização e opsonização

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61 Fagocitose e digestão do complexo Ac-Ag

62 Ativação do complemento Ativação do complemento pelo anticorpo Alguns componentes da cascata do complemento (ex. C3b) opsonizam patógenos Captação do patógeno via receptores nas células fagocíticas Lise do patógeno

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64 Patógenos intracelulares Anticorpos não penetram nas células hospedeiras... abordagem diferente Respostas mediadas por células Depende da localização do patógeno na célula Citosol Interior de vesículas. Antígeno apresentado por uma APC pode desencadear vários processos imunes centrais.

65 Mecanismo de ativação T Células dendríticas engolfam o patógeno Migra via sinais quimiotáticos para linfonodos ricos em células T Durante a perde a capacidade de engolfar outros patógenos Usando enzimas corta o patógeno em pequenos fragmentos antigênicos No linfonodo as células dendríticas expõem os antígenos estranhos na sua superfície Acopla o antígeno ao receptor próprio chamado de Principal Complexo de Histocompatibilidade MHC

66 Apresentação do antígeno

67 Antígenos exógenos e Endógenos Antígenos exógenos usualmente exibem moléculas do MHC classe II, ativam a linfócito T helper CD4+ Antígenos endógenos são comumente expostos com moléculas do MHC classe I e ativam Linfócitos T citotóxicos CD8+.

68 Linfócitos T citotóxicos - TCL Sub-divisão de linfócitos T TCL - Expressa o antígeno CD8. Célula infectada exibe o antígeno TCL reconhece o antígeno e mata a célula infectada. TCL induzem a apoptose Impedem a disseminação da infecção

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70 Ativação de linfócitos T helper Há três sub populações de linfócitos T helper: Th0, Th1 e Th2. Células não ativadas Th 0 Encontram um antígeno em tecidos linfóides secundários Diferenciam-se em células Th1 ou Th2, Distintas pelas citocinas que produzem A diferenciação Th 0 depende das citocinas no meio, que são influenciadas pelo antígeno.

71 Ativação das células T

72 Th1 e Th2 Células Th1: INF-γ, IL-2, TNF-α e TNF-β essenciais para o estabelecimento de respostas imunes celulares. Inicialmente, Th1: respostas auto e alo imune Células Th2: IL-4, IL-5, IL-13 indutoras da síntese de IgE por células B, alergias e infecções por helmintos. Inicialmente, tolerância. Hoje em dia: fenótipos implicados na tolerância e autoimunidades não são absolutos.

73 Citoquinas e regulação positiva ( +) e negativa (-)

74 Harber, M.; Sundstedt, A.; Wraith, D. The role of cytokines in immunological tolerance: potential for therapy. Exp. Rev. Mol. Med. 27 November, 2000.

75 Tuberculose Respostas Imune contra o Mycobacterium tuberculosis

76 Mycobacterium tuberculosis - Mt. Sobreviver nos fagossomos dos macrófagos alveolares. Intracelular logo processadas via MHC classe II. Apresentados as células T CD4+ As células T CD4+ se dividem em tipo 1 e 2 (Th1) (Th2). Dependendo das citocinas que produzem Atualmente: ação simultânea com as CD8+

77 Mecanismo Th1 Infecta macrófagos bloqueia a fusão dos lisossomos com os endossomos Células Th1 que reconhecem antígenos do Mt na superfície do macrófago secretam citocinas que ativam macrófagos. Ativação: os lisossomos se fusionam com os endossomos e as bactérias de M. tuberculosis são mortas.

78 Mecanismo Th2 Linfócitos Th (CD4+) são polarizadas in diferentes subgrupos. Th1 produzem: Interleukina (IL) 2 para ativação das células T, Interferon γ (IFNγ), Fator de necrose tumoral (TNF) Ativação dos macrófagos. Th17 ativam, Granulócitos polimorfonucleares (PNGs), Imunidade protetora nos pulmões (vacinação)

79 Th1 / Th2 Th1 crucial Th1 produz: interferon γ (IFN), fator de necrose tumoral α (TNF ) e/ou interleukina (IL)-2 Ativação dos macrófagos Formação dos granulomas. A quantidade de IFN ou células Induz inflamação na lesão. Th2 - modulação das Th1 Produz IL-4, IL-5 e/ou IL- 10 Contribui para a resposta imune mediada por anticorpos e alergia Th2 efeito inibidor da resposta imune: Th2 e as células T regulatórias (Treg) contra regulam a proteção mediada pela Th1 via IL4, fator de transformação de crescimento β (TGF), ou pela IL10.

80 Estimulo das CD8+ Estimulo das CD8+ moléculas MHC I com peptídeos da MT Egresso do antígenos da MT no citosol ou cross-priming: Essas vesículas são pegas pelas CDs e os peptídeos apresentados.

81 CD8+ Apresentação cruzada de antígenos do Mt às células T CD8+ - via MHC classe I Como? Macrófagos infectados induzem processos apoptoticos Apresentação cruzada via vesículas apoptóticas Indução antígeno - especifico CD8+ T.

82 Mecanismo 1. Secreção de citocinas : IFN-γ e TNF- α. IFN-γ essencial para proteção mediada pela T CD8+ 2. Lise das células infectadas pela secreção de perforinas e granzimas B Um grupo de células T CD8+ expressam coordenadamente perforinas e granulosimas Atacam os macrófagos infectados com Mt Matam o Mt intracelular (Stegelmann et al., 2005).

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84 Resposta imune na tuberculose

85 Exaustão de células T A exaustão é mediada por interações entre células T e células dendríticas Sistema de morte programada 1. Células T reg secretam IL10 e TGF, Suprimem Th1. Esse processo permite a recrudescimento do Mycobacterium, o que leva ao granuloma caseoso e doença ativa.

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87 Resposta imune citocinas

88 Citocinas/citosinas Definição função

89 Citocinas: o que são? É um grande grupo de proteínas, peptídeos ou glicoproteínas que são secretadas por células específicas do imune sistema. É a categoria de moléculas sinalizadoras que mediam e regulam a imunidade, inflamação e a hematopoese. Moduladores da resposta imune Produzidas por células de diversas origens embriológicas Corpo inteiro

90 Definições: nomes Citocina é uma denominação geral Nomes mais específicos são baseados em: função presumida célula secretora célula alvo Citocinas produzidas nos linfócitos: Linfocinas Citocinas que são produzidas em leucócitos e agem em leucócitos são : Interleucinas Quimiocinas: são citocinas com atividade quioestática

91 Proteínas sinalizadoras Função: moléculas mensageiras intercelular Ativam uma atividade específica ou particular depois que se ligam a um receptor numa célula alvo de resposta Ação Autocrine: agem sobre a célula que a produz e secreta Paracrine: agem nas células vizinhas Endócrinas: agem em células distantes

92 Funções Citocinas são pequenas proteínas produzidas por células do sistema imune que regulam o desenvolvimento e a função da resposta imune Problemas ou erros na rede de citocinas provocam doenças como inflamação crônica e até doenças auto imune Crescimento e diferenciação de linfócitos Ativação das células efetoras Desenvolvimento de células hematopoiéticas

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94 Características da ação A produção e secreção das citocinas: Rápida Limitada Auto-limitante Ações variadas: antagonistas e sinergéticas Interferir na produção de outras citocinas

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97 Características de citocinas

98 calor, rubor, edema, dor e perda da função.

99 Citocinas e Ebola Quem mata o homem? Vírus ou o sistema imune? CYTOKINE STORM

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101 Sistema Imune: Citocinas Função: defender o organismo. Função exacerbada: fora de controle e provoca danos ao hospedeiro. Influenza aviária, SARS, vírus da doença do Ebola é o mais eficiente. Estágio final da infecção com Ebolavirus : tempestade de citocinas - O mais extremo ataque do sistema imune Vazamentos nos vasos sanguíneos, nenhuma pressão arterial, queda temperatura corporal, choque.

102 Tempestade de citocinas Sinal para o sistema imune Ativar seu arsenal de armas de uma só vez. Gera vários danos colaterais. Excessiva liberação de citocinas inflamatórias - TNF

103 Tempestade de Citocinas: vasos sanguíneos Aumenta a permeabilidade vascular: artérias, veias e capilares começam a vazar sangue e plasma. Grande liberação de óxido nítrico afina os vasos sanguíneos Todos esses fatores combinados: redução da pressão arterial. Morte pela perda de sangue semelhante ao choque séptico grave.

104 Como é que Ebola consegue lançar a tempestade de citocinas?

105 Mecanismos Patogênicos Em 1993, o CDC ainda propunha que o aumento de permeabilidade dos vasos sanguíneos era devido a replicação viral em células do endotélio. Em poucos anos foi demonstrado o aumento de permeabilidade era conseqüência da indução TNF pelos monócitos e macrófagos.

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107 Mecanismos Patogênicos 2 mecanismos patogênicos importantes: Resposta imune inata - macrófagos. Imunossupressão Provocam a libertação de grandes quantidades de citocinas pró-inflamatórias, tais como TNFα, Bloqueia a síntese de Interferon - Reduz a imunidade anti-viral Intensa replicação

108 Inibição das células dendríticas Resposta imune específica Inibição da maturação das DCs em células apresentadoras de antígenos funcionais Juntamente com o decréscimo do IFN gama Bloqueia a ativação da células T e B Evita o desenvolvimento da resposta imune específica

109 Infecciosidade viral aumentada

110 Disseminação para células hepáticas Ebola ataca as células do fígado e provoca insuficiência hepática. Depleção de fatores de coagulação Aumento a permeabilidade vascular - Perdas de fluidos: choque. Este efeito é conhecido como "tempestade de citocinas". Induz a produção de Fator Tecidual (TF), distúrbio na coagulação do sangue normal e contribui para a hemorragia

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