origem e tipos de fagócitos

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1 MARCOS FABIANO SIGWALT; ROGÉRIO DE FRAGA, GERALDO CANTO; GIOVANNA OLIVIÉRI; ANDRESSA GULIN ; DIOGO FALCÃO, RICARDO HASSE, ALBERTO CESER F. LIMA artigo original origem e tipos de fagócitos 25 RUBS, Curitiba, v.1, n.1, p.25-35, p.17-24, jan./mar. 2005

2 ORIGEM E TIPOS DE FAGÓCITOS RESUMO Os fagócitos são componentes celulares da imunidade inata ou natural responsáveis pela primeira linha de defesa do organismo contra infecções, eliminando os microrganismos invasores (patógenos) através de um mecanismo efetor denominado fagocitose. O presente estudo apresenta uma revisão sobre os tipos de células fagocíticas, bem como sobre sua origem e maturação. Palavras-chave: fagócitos, granulócitos polimorfonucleares, neutrófilos, monócitos e macrófagos. 26

3 Juliana Puka, Heloisa Helena Ribas Vieira de Mattos, Ana Cristina Gavron, Su-Ellen de Oliveira Vianna e Rogério Saad Vaz ORIGEM E TIPOS DE FAGÓCITOS Juliana Puka 1 - UnicenP, Heloisa Helena Ribas Vieira de Mattos 1 - UnicenP, Ana Cristina Gavron 1 - UnicenP, Su-Ellen de Oliveira Vianna 1 - Unicenp e Rogério Saad Vaz 2 - UnicenP 1 INTRODUÇÃO As respostas imunes envolvem, primeiramente, o reconhecimento do patógeno ou antígeno e, em seguida, a elaboração de uma reação dirigida a este elemento, com a finalidade de eliminá-lo do organismo. Entretanto, antes mesmo desse encontro com os patógenos, dispomos de mecanismos de defesa essenciais, como as barreiras epiteliais (pele e mucosas), que impedem a entrada de microorganismos do ambiente externo, e a presença de células efetoras e proteínas plasmáticas, que podem ser rapidamente ativadas na presença desses microorganismos ou de substâncias produzidas na infecção, iniciando reações para sua eliminação. Esses mecanismos constituem a imunidade inata, a primeira e evolutivamente mais antiga forma de defesa do organismo contra infecções, que, além de combater os microorganismos e seus produtos, estimula as respostas imunes adquiridas, para obter uma defesa otimamente eficaz e controlar a enorme diversidade de patógenos existentes. Quando algum microorganismo rompe essas barreiras, entrando nos tecidos ou na circulação, dá-se início à inflamação, a reação celular da imunidade inata em que as células efetoras, representadas principalmente por fagócitos, atacam os microorganismos e recrutam mais leucócitos para o sítio de infecção, com o objetivo de eliminar o agente infeccioso através da fagocitose e reparar o dano tecidual ORIGEM DAS CÉLULAS DO SISTEMA IMUNE Durante o período de desenvolvimento embrionário, a hematopoiese (geração de células sangüíneas) ocorre inicialmente em pequenas ilhas de células mesodérmicas do saco vitelino e mesênquima para-aórtico e, mais tarde, aproximadamente a partir da sexta semana de gestação, no fígado e baço fetais. (1-3) Gradualmente e em especial a partir do quinto mês de gestação, a medula óssea vai assumindo essa função, de forma que, após o nascimento, a hematopoiese ocorre em sua maior parte na medula vermelha de ossos, como o esterno, as vértebras, os ossos ilíacos e as costelas. (2-5) Assim, no adulto, a medula óssea é o local de geração de todas as células sangüíneas circulantes, (1-12) embora o fígado e o baço possam ser recrutados como sítios de hematopoiese diante de uma lesão da medula ou uma demanda excepcional de produção de novas células sangüíneas. (1-3,5) Todas essas células originam-se de células comuns indiferenciadas presentes, após o nascimento, somente na medula óssea, as células-tronco ou stem-cells (SC), que proliferam com objetivo de auto-renovação, isto é, produzem clones ou um pool de célulastronco de reserva na medula, e, pela sua alta capacidade de proliferação e diferenciação, geram progenitores, como as células-tronco hematopoiéticas pluripotentes (HSC) e linhagens sangüíneas particulares. (1,2,6,8-11) Através da ação de uma citocina denominada fator de célula- 1 Alunos do UnicenP. 2 Doutorando em biotecnologia pela UFPR e professor dos cursos de Farmácia e Medicina do UnicenP- rvaz@unicenp.br

4 ORIGEM E TIPOS DE FAGÓCITOS tronco ou ligante c-kit, sintetizado pelas células estromais da medula óssea, essas célulastronco imaturas tornam-se responsivas a outras citocinas, necessárias para a hematopoiese normal da medula óssea e para a adequação de sua resposta aos estímulos. (6) Essas citocinas hematopoiéticas, geralmente fatores estimuladores de colônias (CSF), podem ser produzidas por células estromais e macrófagos da medula óssea ou, para reposição de leucócitos consumidos durante reações inflamatórias e imunes, por macrófagos ativados por microorganismos e citocinas ou por linfócitos T estimulados por antígenos. (6) Portanto, sob a influência de diversos fatores, como interações celulares e presença de citocinas solúveis, e sob a ação de vários fatores de crescimento e indutores de diferenciação nos sítios de hematopoiese, as células-tronco hematopoiéticas pluripotentes diferenciam-se em diferentes linhagens celulares, (1-6,9,10) promovendo o crescimento da maioria ou de todas as células envolvidas na resposta imune (fig.1) 28 Figura 1 Desenvolvimento das diferentes linhagens de células sangüíneas. Todas as células do sistema imune originam-se a partir de células-tronco autorenováveis (SC) da medula óssea, que se dividem formando um pool de células-tronco de reserva e as células-tronco hematopoiéticas pluripotentes (HSC). Estas sofrem diferenciação, originando os progenitores mielóide (CFU-GEMM) e linfóide (CFU-L) e as quatro principais linhagens celulares sangüíneas megacariocítica, eritróide, mielóide e linfóide que originam, respectivamente, plaquetas, eritrócitos e, fundamentais para o funcionamento do sistema imunológico, granulócitos, fagócitos mononucleares e linfócitos. Mastócitos e células dendríticas não estão representados. (CFU = unidade formadora de colônia; G = granulócitos; E = eritrócitos; M = megacariócitos; M = monócitos; L = linfócitos; Eo = eosinófilos; B = basófilos).

5 Juliana Puka, Heloisa Helena Ribas Vieira de Mattos, Ana Cristina Gavron, Su-Ellen de Oliveira Vianna e Rogério Saad Vaz DESENVOLVIMENTO DOS FAGÓCITOS Os fagócitos ou células fagocíticas são células do sistema imune divididas em dois grupos principais fagócitos mononucleares e granulócitos polimorfonucleares. O termo granulócitos é empregado para englobar eosinófilos, neutrófilos e basófilos, que apresentam grande quantidade de grânulos citoplasmáticos e recebem essa denominação conforme o comportamento desses grânulos diante dos corantes utilizados na preparação para microscopia. (4-7,13) Essas células apresentam um núcleo irregular multilobulado, especialmente os neutrófilos (denominados polimorfonucleares ou PMN comumente), e têm diferentes funções efetoras importantes na inflamação aguda, porém apenas neutrófilos e, supostamente, eosinófilos, (4,13) apresentam capacidade de fagocitose e destruição de microrganismos ingeridos. Já os fagócitos mononucleares, divididos em monócitos e macrófagos, constituem o grupo mais importante de células fagocitárias de longa vida, a linhagem fagocítica mononuclear, que tem função de neutralização, englobamento e destruição de partículas, incluindo os agentes infecciosos, bem como iniciação e coordenação de outras fases da resposta imunológica. (4-6,9-12,14) Assim, pode-se dizer que os fagócitos são de origem mielóide, isto é, que são gerados a partir de um progenitor mielóide comum. Nesse processo, denominado mielopoese (fig.1), a célula-tronco hematopoiética pluripotente diferencia-se em unidade formadora de colônia mielóide, reconhecida pela sigla CFU-GEMM pelo seu potencial de originar granulócitos, eritrócitos, monócitos e megacariócitos. (1-3) Sob influência e regulação positiva de fatores estimuladores de colônia (CSF) e interleucinas (tipos 1, 3, 4, 5 e 6) produzidos por células estromais da medula óssea e por formas maduras e diferenciadas de células mielóides e linfóides, bem como sob regulação negativa de fatores como o TGFâ, este progenitor mielóide diferencia-se em CFU-GM. Esta unidade formadora de colônia, por sua vez, direcionada para o desenvolvimento dos monócitos, origina os monoblastos, que se diferenciam em pró-monócitos e, finalmente, em monócitos, que deixam a medula diferenciados incompletamente e migram, através dos vasos sangüíneos, para os vários órgãos e sistemas teciduais onde amadurecem e tornam-se macrófagos. Por outro lado, quando direcionada para a via neutrofílica, a CFU-GM origina mieloblastos, que se diferenciam em pró-mielócitos, mielócitos e metamielócitos, que amadurecem e são liberados na circulação como neutrófilos. (1-3,6,8) 29 TIPOS DE FAGÓCITOS 1) Neutrófilos Os neutrófilos são importantes células da imunidade inata que atuam nas fases mais iniciais das respostas inflamatórias, migrando do sangue para os tecidos com o objetivo de ingerir e destruir microorganismos (fagocitose) e evitar a infecção. (1,2,4,6) Constituem a população mais abundante de leucócitos circulantes, com aproximadamente 50 bilhões de células no sangue ou metade a dois terços de todos os leucócitos circulantes, destinadas a responder rapidamente e em grande número toda vez que houver alguma lesão tecidual. (6,15-17) Após sua produção na medula óssea, estimada em mais de células por dia, permanecem retidos como reserva por um período adicional de cinco dias, sendo então liberados na corrente sangüínea, onde, em condições normais, circulam por cerca de 6 a 12 horas em média. (6)

6 ORIGEM E TIPOS DE FAGÓCITOS Dentro desse período, se não forem recrutados para algum sítio de inflamação, sofrem morte celular programada (apoptose), sendo posteriormente fagocitados por macrófagos residentes no fígado ou no baço. Do contrário, isto é, existindo alguma lesão ou infecção, são levados para o local através de um gradiente de concentração de fatores quimiotáticos e, ao alcançar este local, aderem rapidamente ao endotélio, migrando através das paredes dos vasos e invadindo os tecidos afetados, onde começam imediatamente a ingerir bactérias, restos celulares ou partículas estranhas presentes, podendo se acumular em grande número. (4,6,15-17) No entanto, morrem após a digestão do material internalizado, formando o pus em situações de infecções por bactérias piogênicas. (9,12,17) Morfologicamente (fig.2), as células maduras apresentam forma esférica, entre 10 e 15 ìm de diâmetro, numerosas projeções ciliares, abundantes grânulos citoplasmáticos (específicos em maior número, não corados com corantes básicos ou ácidos, contendo enzimas para digestão do material a ser ingerido e azurófilos, que são lisossomos verdadeiros) e um núcleo segmentado em cerca de 3 a 5 lóbulos polimórficos conectados, o que lhes dá a denominação de leucócitos polimorfonucleares ou neutrófilos segmentados. (2,4-6,9,10,16) 2) Fagócitos Mononucleares 30 Os macrófagos e seus precursores circulantes, os monócitos, exercem papéis centrais na imunidade inata e na adquirida e são células efetoras importantes para a eliminação de microorganismos. Realizando a fagocitose e funcionando como células acessórias para a ativação das respostas adquiridas, constituem um dos mais importantes tipos de células fagocíticas e células apresentadoras de antígenos do organismo, combatendo microorganismos, processando e exibindo antígenos em sua superfície para que estes possam ser reconhecidos por linfócitos T e secretando uma enorme variedade de substâncias biologicamente ativas nos tecidos circundantes, como as citocinas. Estas substâncias, por sua vez, criam um estado de inflamação no sítio de infecção, atraindo e ativando células inflamatórias e proteínas plasmáticas para combate da infecção, e servem como segundos sinais para a ativação de linfócitos T e da imunidade adquirida, isto é, tornam os macrófagos responsáveis pelo controle da proliferação, diferenciação e função efetora dos linfócitos e pela iniciação e coordenação de quase todos os tipos de respostas imunológicas adquiridas. (6,9,10,12,15,18) Os monócitos não são muito abundantes na circulação periférica, constituindo cerca de 1 a 6% de todas as células sangüíneas nucleadas. Após sua produção na medula óssea, são liberados para o sangue, onde podem permanecer por apenas um dia ou circular por períodos mais extensos até atingirem os tecidos, onde se diferenciam em macrófagos teciduais ou histiócitos, que ficam dispostos em todos os sítios onde os microorganismos possam entrar no hospedeiro, como, por exemplo, no tecido conjuntivo subepitelial, nos interstícios dos órgãos parenquimatosos, no revestimento dos sinusóides vasculares do fígado e do baço e nos seios linfáticos dos linfonodos. (6,9,18,19) Nesses locais, seu tempo de sobrevida é de aproximadamente dois a quatro meses ou até anos, ou seja, têm vida muito mais longa do que os neutrófilos e, diferentemente destes, não são terminalmente diferenciados quando deixam a medula óssea, podendo sofrer divisão celular em um sítio inflamatório. Têm função fundamentalmente semelhante à dos neutrófilos nas respostas inatas, mas, de modo geral, migram mais lentamente e persistem por muito mais tempo nos sítios de inflamação, sendo as células efetoras dominantes nos estágios mais tardios dessas respostas, cerca de 1 a 2 dias após a infecção. (4,6,17-19)

7 Juliana Puka, Heloisa Helena Ribas Vieira de Mattos, Ana Cristina Gavron, Su-Ellen de Oliveira Vianna e Rogério Saad Vaz Morfologicamente, os monócitos são células relativamente grandes, maiores do que a maioria dos linfócitos circulantes, arredondadas, com diâmetro entre 10 e 20 mm, núcleo em forma de ferradura ou feijão com cromatina frouxa, citoplasma abundante e finamente granuloso, contendo lisossomos, vacúolos fagocíticos, filamentos do citoesqueleto e várias organelas necessárias para a síntese de proteínas (fig. 2). Já os macrófagos, em geral, apresentam citoplasma abundante e características semelhantes às dos monócitos, porém com forma amebóide ou epitelióide, por sua semelhança com as células epiteliais da pele. Entretanto, podem assumir diferentes formas, fundindo-se para formar células gigantes, diferenciando-se em formas especializadas em tecidos particulares ou, quando ativados por algum estímulo, formas ligeiramente maiores do que as células inativas, com maior metabolismo, motilidade e atividade fagocítica, amplamente eficazes na destruição de bactérias e outros patógenos (fig. 2). Figura 2 Representação esquemática da morfologia das células fagocíticas. Os neutrófilos maduros apresentam forma esférica, núcleo composto por 3 a 5 lóbulos conectados e citoplasma com abundantes grânulos neutros (A). Os monócitos, relativamente maiores, apresentam forma esférica, núcleo em forma de ferradura e citoplasma abundante com grânulos finos, lisossomos e vacúolos fagocíticos (B). Já os macrófagos apresentam características citoplasmáticas semelhantes aos monócitos e podem assumir formas epitelióides ou amebóides (C), formas ligeiramente maiores macrófagos ativados (D), fundir-se para formar células gigantes ou sofrer diferenciação em formas especializadas. Os órgãos e tecidos, em especial trato gastrintestinal, pulmões, fígado, baço e tecido conjuntivo, contêm células fagocíticas derivadas dos monócitos sangüíneos e estrategicamente localizadas, para que possam encontrar e combater diferentes microorganismos. Na maioria deles, encontram-se apenas células fagocíticas individuais difusamente espalhadas, que permanecem indistinguíveis em condições normais e que se assemelham entre si em aspecto e função. Já em alguns tecidos, esses fagócitos estão especialmente abundantes e exibem características morfológicas distintas, sendo reconhecidos por nomes específicos de acordo com sua localização (Tabela 1). Porém, independente de seu aspecto ou sua localização, todos estes fagócitos circulantes ou teciduais derivam de monócitos circulantes e constituem um grupo de fagócitos de linhagem fagocítica mononuclear, o sistema fagocítico mononuclear ou monocítico-macrofágico. (4,5,6,9,12,13,18,19) Além disso, alguns fagócitos mononucleares podem se diferenciar em outro tipo de célula, as células dendríticas, que exercem importantes papéis na indução das respostas dos linfócitos T aos antígenos protéicos. Essas células apresentam projeções membranosas ou espiculares e localizam-se nos epitélios da pele e dos sistemas gastrintestinal e respiratório, as principais portas de entrada para os microorganismos. Como exemplo, podem-se citar as células de 31

8 ORIGEM E TIPOS DE FAGÓCITOS Langerhans da epiderme, que têm como função a captura e transporte de antígenos protéicos da pele para linfonodos de drenagem, apresentando esses antígenos a linfócitos T virgens e estimulando-os para a continuidade do processo de defesa. Quando essas células amadurecem e instalam-se nos linfonodos, são denominadas células dendríticas interdigitantes, que são células maduras, residentes em regiões de linfócitos T dos linfonodos e responsáveis pela exibição de antígenos às células T. (6,10,11,18,19) Tabela 1 Nomenclatura e localização de fagócitos do sistema fagocítico mononuclear. 32

9 Juliana Puka, Heloisa Helena Ribas Vieira de Mattos, Ana Cristina Gavron, Su-Ellen de Oliveira Vianna e Rogério Saad Vaz ABSTRACT The phagocytes are cellular components of innate or natural immunity responsible for the first line of defense of the organism against infections, eliminating the invading microorganisms (pathogens) through an effector mechanism called phagocytosis. This study presents a revision of the types of phagocytic cells, as well as on its origin and maturation. Key words: phagocytes, polymorphonuclear granulocytes, neutrophils, monocytes and macrophages. 33

10 ORIGEM E TIPOS DE FAGÓCITOS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 Lorenzi TF. Manual de hematologia: propedêutica e clínica. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, Hoffbrand AV; Pettit JE; Moss PA. Fundamentos em hematologia. 4. ed. Porto Alegre : Artmed, Silva PH; HashimotoY. Interpretação laboratorial do hemograma : texto e Atlas. São Paulo: Lovise, Huston DP. The biology of the immune system. J. Am. Med. Assoc.,v. 278, p , Kumar V. Patologia estrutural e funcional. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, Abbas A.K; Lichtman AH; Pober JS. Imunologia celular e molecular. 4. ed. Rio de Janeiro: Revinter, Male D; Roitt I. Introdução ao Sistema Imune. In: Roitt I; Brostoff J; Male D. Imunologia. 6. ed. São Paulo: Manole; p Lydyard P ; Grossi C. Desenvolvimento do Sistema Imune. In: RoittI; Brostoff J; Male D. Imunologia. 6. ed. São Paulo: Manole, p Parslow TG.; Stites DP. Imunologia médica. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, Roitt I; Brostoff J; Male D. Imunologia. 6.ed. São Paulo: Manole, Delves PJ; Roitt IM. Advances in immunology: the immune system. N. Engl. J. Med., v. 343, Parte 1, p , JAneway CA. et al. Imunobiologia : o sistema imune na saúde e na doença. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, Lydyard P; Grossi C. Células envolvidas nas respostas imunes. In: Roitt I, Brostoff J; Male D. Imunologia. 6. ed. São Paulo: Manole, p Rook G. Reações imunes mediadas por células. In: Roitt I, Brostoff J; Male D. Imunologia. 6. ed. São Paulo: Manole, p Sanchez JL. Papel de los fagocitos en infecciones. Infectologia, v.8, p , 1988.

11 Juliana Puka, Heloisa Helena Ribas Vieira de Mattos, Ana Cristina Gavron, Su-Ellen de Oliveira Vianna e Rogério Saad Vaz 16 Wenisch C et al. Effect of age on human neutrophil function. J. Leukoc. Biol., v. 67, p. 40-5, Henderson RB et al. Rapid recruitment of inflammatory monocytes is independent of neutrophil migration. Blood, v. 102, p , Goerdt S et al. The mononuclear phagocyte-dendritic cell dichotomy: myths, facts, and a revised concept. Clin. Exp. Immunol., v. 105, p. 1-9, Nagl M et al. Phagocytosis and killing of bacteria by professional phagocytes and dendritic cells. Clin. Diagn. Lab. Immunol., v. 9, p ,