Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Regulação e Amplificação da reacção imunológica : Citocinas e Quimiocinas

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1 Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Regulação e Amplificação da reacção imunológica : Citocinas e Quimiocinas Imunologia 2006/ páginas Citocinas: características gerais Citocinas pequenas moléculas proteicas (<30kDa), produzidas por leucócitos e células estruturais, envolvidas na diferenciação das células imunocompetentes e na regulação dos mecanismos efectores das respostas imune e inflamatória. Têm, em regra, uma semivida plasmática curta o que condiciona a sua acção a uma distância curta, contudo, esta acção pode se fazer sentir por via autócrina, parácrina e até endócrina. O efeito de uma dada citocina resulta de uma cascata biológica de acontecimentos: Estimulo Produção da citocina Interacção com o receptor na célula-alvo Efeito Biológico Activação/Bloqueio de genes Transdução do sinal Características das citocinas: Pleiotropia uma mesma citocina pode ter várias acções em contextos biológicos diferentes Redundância várias citocinas podem exercer a mesma acção Sinergismo várias citocinas podem cooperar para uma acção final comum Antagonismo a acção de uma citocina pode anular e contrariar o efeito de outra 1/8

2 Classificação estrutural das citocinas: 4 famílias Classe I família das hematopoietinas (ex: IL-4) Classe II família do interferão Classe III famíla do factor de necrose tumoral (TNF) Classe IV família das quimiocinas Receptores das citocinas: 5 famílias Receptores da Superfamília das imunoglobulinas apresentam 4 domínios conservados de cisteína e um domínio sxws-triptofano-serina figura 1A Receptores da Classe I (hematopoietinas) figura 1B Receptores da Classe II (interferão) figura 1C Receptores da Classe III (TNF) figura 1D Receptores das quimiocinas ligados a proteínas G A) B) C) D) Figura 1 receptores das citocinas Dentro dos receptores das citocinas da classe I, encontramos várias subfamílias: Subfamília GM-CSF apresentam uma cadeia β comum, responsável pela transdução do sinal, e uma cadeia α diferente, responsável pela interacção com a molécula. Subfamília IL-6r possuem uma unidade glicoproteica gp130. Subfamília IL-2r apresentam uma cadeia γ comum. Os receptores das citocinas apresentam sempre duas cadeias de domínios citoplasmáticos, cada uma das quais ligada a uma Janus Kinase (figura 2A). A ligação da citocina ao receptor provoca a sua dimerização, o que leva à junção das duas janus kinases (JAKs); estas vão-se activar reciprocamente e fosforilar o receptor (figura 2B). Os factores de transcrição (STATs) ligam- 2/8

3 se ao receptor dimerizado e fosforilado sendo, também eles, fosforilados pelas JAKs (figura 2C). Os STATs fosforilados dimerizam e são translocados para o núcleo onde vão induzir a transcrição de dados genes (figura 2D). A) B) C) D) Figura 2 transdução do sinal Classificação funcional das citocinas: Funcionalmente, as citocinas são classificadas consoante a sua participação na imunidade inata (ex. IL-1; IL-6; IFN-β) ou na imunidade adaptativa (ex. IL-2; IL-4; IL-5; IFN-γ). Quimiocinas: características gerais Quimiocinas superfamília de pequenas moléculas proteicas (8-16kDa) com elevada homologia, que controlam selectiva e especificamente a adesão, quimiotaxia e activação leucocitária, estando, por isso, envolvidas quer na inflamação, quer na homeostasia e desenvolvimento orgânico. São as responsáveis pela regulação de todo o processo dinâmico de trânsito celular. As quimiocinas são produzuidas essencialmente por monócitos e macrófagos, e também por células estruturais, células endoteliais e fibroblastos. Classificação das quimiocinas: Estruturalmente, as quimiocinas possuem, no meio da molécula, ligações dissulfuradas, que fazem ponte entre dois pares de cisteínas. A classificação é feita tendo em conta o número de aminoácidos existentes no 1º e no 2º resíduos de cisteína; assim estão definidas quatro subfamílias: 3/8

4 Subfamília α ou CXC 1 aminoácido a maioria são pró-inflamatórias e a quimiotaxia depende dos receptores a que se ligam. Subfamília β ou CC nenhum aminoácido a maioria são próinflamatórias e, tipicamente, induzem inflamação crónica e inflamação alérgica. Subfamília δ ou CX3C 3 aminoácidos - representada pela fractalcina, quimiotáctica para mononucleares. Subfamília γ ou XC 2 aminoácidos representada pela linfotactina, quimiotáctica para linfócitos T e células dendríticas. Receptores das quimiocinas: 4 famílias Os receptores das quimiocinas pertencem à superfamília dos receptores de sinalização intracelular acoplados a proteínas G (GTP-binding), com 7 domínios transmembranares ligados por 3 ansas intracitoplasmáticas e 3 ansas extracitoplasmáticas. Os receptores das quimiocinas partilham até 90% da sequência de aminoácidos e dividem-se em quatro famílias (figura 3): Figura 3 subfamílias das quimiocinas (x representa os aminoácidos entre os dois resíduos de cisteína) e seus receptores Receptores da família α ou CXCR são 5 subtipos (CXCR1-5), e estão envolvidos em funções diferentes CXCR1-3 estão envolvidos na resposta inflamatória, enquanto CXCR4-5 ; dentro da família α das quimiocinas encontramos subtipos que se vão ligar aos diferentes CXCRs: 4/8

5 As CXC ELR+ (IL-8, GRO, NAP-2) ligam-se aos CXCR1 e CXCR2, expressos nos polimorfonucleares; tipicamente, induzem a inflamação aguda chamada de leucócitos. As CXC ELR- (IP-10, Mig, I-TAC proteínas induzidas pelo interferão) ligam-se ao CXCR3, expresso em linfócitos T activados, monócitos e NK; tipicamente, induzem a inflamação crónica. Os receptores CXCR4 e CXCR5 são ligandos para factores derivados do estroma, responsáveis por guiar as células B até ao gânglio linfático. Receptores da família β ou CCR são 9 subtipos (CCR1-9), e estão envolvidos essencialmente na inflamação (CCR1,2,3,5,8) e na regulação do trânsito celular (CCR4,6,7,9). Receptores da família δ ou CX3CR actuam na ancoragem dos leucócitos ao endotélio. Receptores da família γ ou XCR actua na chamada de células T. A expressão dos receptores das quimiocinas podem ser constitutiva ou induzida e o mesmo receptor pode ligar-se a várias quimiocinas (figura 4). Figura 4 redundância dos receptores das quimiocinas A ligação das quimiocinas aos receptores é uma ligação de alta afinidade e, da activação das proteínas G resulta o desenrolar de cascatas de segundos mensageiros intracelulares, culminando na entrada de cálcio, na mobilização de microtúbulos e na activação celular (figura 5). 5/8

6 Figura 5 funcionamento dos receptores das quimiocinas Quimiocina e a doença (alguns exemplos) Os agonistas do CCR5 estão envolvidos na imunidade TH1 alterações disfuncionais do CCR5 condicionam doenças auto-imunes. Os agonistas do CCR8 estão envolvidos na imunidade TH2 alterações disfuncionais do CCR8 condicionam doenças alérgicas. Os ligandos para a IL-8 podem estar envolvidos em fenómenos de sépsis. Os ligandos do CXCR3 estão envolvidos na inflamação crónica e na regeição aos transplantes. Figura 6: associações entre quimiocinas, seus receptores e doenças 6/8

7 HIV: O receptor CXC-R4 é expresso nas células T naive, onde funciona como co-receptor para o HIV nas células CD4+ permitindo a sua infecção. O CC-R5 (receptor para as quimiocinas β) é expresso na linhagem macrofágica (as β quimiocinas actuam no recrutamento de monócitos e macrófagos) e funciona também como co-receptor para o HIV, mas para os macrófagos, que, neste caso, agem como reservatórios de vírus, permitindo a sua difusão pelo organismo. Indivíduos com polimorfismos CC-R5 (figura 7) que alteram a funcionalidade deste receptor apresentam uma extraordinária resistência à infecção por HIV e à progressão da doença. Figura 7: polimorfismos CC-R5 e resistência ao HIV Asma: A migração eosinofílica pulmonar característica da asma alérgica ocorre, essencialmente, à custa de quimiocinas produzidas pelas células epiteliais e pelos macrófagos (estas induzidas pelo interferão). A invasão por células T H 2 deves-se à expressão de ligandos para os receptores CCR3,4,8 e CXCR4, levando a uma perpetuação da resposta inflamatória resposta inflamatória crónica. A IL-3 encontra-se no centro de um conjunto de eventos relacionados na asma alérgica (figura 8), através da actuação: sobre as células epiteliais aumentando a produção de muco e levando a produção de eotoxina, quimiotática para eosinófilos; 7/8

8 sobre os fibroblastos, induzindo a produção de fibronectina; sobre o músculo liso, induzindo broncoconstrição. IL-3 Figura 8 fisiopatologia da asma Esclerose Múltipla: A chamada de macrófagos e de células T depende igualmente da expressão de diversas quimiocinas. E pronto, já está!! Não foi assim tão difícil... não é das coisas mais agradáveis do mundo mas também não é nenhum bicho de sete cabeças... Espero que a aula te seja útil e que, já agora, te inscrevas para desgravar outra!! E, de preferência, fá-lo rapidamente!! Beijos grandes e boa sorte a todos, Ana Isabel Penas 8/8