Anticorpos. são secretados por linfócitos B a partir da ativação pelo antígeno. Ciências Médicas

Transcrição

1 Anticorpos são secretados por linfócitos B a partir da ativação pelo antígeno Ciências Médicas 2018

2 Entrada do antígeno Encontro com linfócitos B Ativação de B através do sangue Baço através da pele Linfonodo através de mucosas MALT

3 Reconhecimento de antígeno por linfócitos B: Ig de membrana ou BCR BB Forma secretada Forma de membrana BCR Ig solúvel BCR Ig solúvel

4 Papel central do reconhecimento de antígeno pelo linfócito B Medula óssea Órgão linfóide secundário Independe do antígeno Encontro com o antígeno Geração e maturação Ativação Proliferação clonal Secreção de anticorpos Anticorpos 2 Plasmócitos Antígeno 2 Rearranjo gênico Célula tronco Anticorpos 2 Células B maduras Plasmócitos

5 Expressão de Igs durante a maturação de linfócitos B Medula óssea Órgãos linfóides Célula tronco Pré-B cadeia citoplasmática B madura plasmócito IgM, IgD membrana Secreção de Igs Expressão reduzida na membrana Antígeno

6 Reconhecimento de antígeno por linfócitos B: Igs de membrana ou BCR Reconhecem sítios acessíveis da superfície de um antígeno Esses sítios acessíveis, que se ligam à molécula de Ig, denominam-se epitopos Epitopos são reconhecidos por Ig da membrana de linfócitos B ou por Ig solúvel, secretada por plasmócitos BB BCR Ig solúvel

7 Produção de anticorpos Para Antígenos T-dependentes Células T helper são necessárias: uma APC apresenta o antígeno para células Th Células Th estimulam células B específicas para que elas se transformem em plasmócitos Antígenos multivalentes: proteínas virais e bacterianas, hemácias estranhas, hapteno + carreador Para Antígenos T-independentes A ajuda de Th não é necessária; produção de anticorpos é feita sem o auxílio de células T Antígenos T-independentes elicitam respostas mais fracas do que os T-dependentes. Antígenos com subunidades repetitivas polissacarídeos e lipopolissacarídeos,

8 Epitopo Região da molécula de antígeno reconhecida pelo anticorpo

9 Antígeno de estrutura complexa: múltiplos epitopos T-dependente

10 Epitopos sequenciais Mioglobina 5 epitopos sequenciais (em azul)

11 Virus da influenza

12 Neuraminidase do virus da influenza N1 a N9 (vista de cima)

13 Neuraminidase do virus da influenza Neuraminidase, vista lateral

14 Epitopo B Epitopo D Epitopo A Epitopo E Alguns epitopos da neuraminidase do virus da influenza Epitopo C Membrana lipídica da partícula viral Âncora

15 Um dos epitopos da neuraminidase do virus da influenza: constituido de 4 segmentos sequencialmente descontínuos PNDPT ( ) 1 epitopo conformacional YPGN ( ) ISIAS ( ) NTDW ( ) Epitopo

16 A interação antígeno-anticorpo (epitopo-paratopo) Ac Ag Ac Ag Ac Ag paratopo epitopo paratopo epitopo paratopo epitopo Antigeno: neuraminidase do virus da influenza

17 Epitopo linear Epitopo linear Epitopo conformacional desnaturação digestão desnaturação digestão

18 Igs secretadas (anticorpos) Circulam no sangue, presentes em fluidos biológicos (localização depende da classe da Ig) Neutralizam sítios ativos de antígenos (ex: toxinas) Marcam antígenos para serem eliminados (opsonização de antígenos)

19 Absorbância Separação eletroforética de proteína séricas, em acetato de celulose Albumina Globulinas Distância de migração

20 Estrutura básica da molécula de Ig Cadeia leve (L) light Região variável (V) 2 eixos de simetria ponte dissulfeto Cadeia pesada (H) heavy Região constante (C)

21 Estrutura básica da molécula de Ig 4 cadeias polipeptídicas 2 cadeias idênticas leves, idênticas entre si, formadas por 2 domínios (VL e CL) (L, 25 kda ) 2 cadeias idênticas pesadas, idênticas entre si, formadas por 4 domínios (1 VH + 3 CH) (H, 50kDa) Molécula simétrica DOBRADIÇA

22 Dedução da estrutura da molécula de anticorpo Clivagem por papaina Papaina hidrolisa cisteína Clivagem por pepsina Pepsina hidrolisa próximo a aa hidrofóbico

23 Imunoglobulinas são moléculas flexíveis por terem uma região de dobradiça

24 Protótipo da molécula de Ig Cadeia pesada ou Cadeia leve ou Dobradiça Pontes S-S intracadeia Tipos de cadeias leves ( κ ou λ) e pesadas (µ, ɣ, α, δ ou Ɛ)

25 Domínios da molécula de Ig delimitados por pontes S-S intracadeia Variável Ligação a antígeno Constante Atividade biológica

26 Dobramento dos domínios Ig: beta- pregueamento Ligação ao antígeno Cadeia leve Ligação ao antígeno Dobradiça Região variável Região constante Região determinante de complementaridade

27 Molécula de anticorpo: representação em fita Cadeias pesadas: amarela e azul ddobradiça Cadeias leves: vermelhas Domínios: folhas beta pregueadas Dobradiça: estendida

28 CH3

29 CH2 CH3

30 CH1 CH2 CH3

31 VH1 CH1 CH2 CH3

32 VH1 CH1 CL CH2 CH3

33 VH1 CH1 CL VL CH2 CH3

34 VH1 CH1 CL VL CH2 CH3

35 VH CH1 CL VL Elbow CH2 dobradiça Hinge CH3

36 Domínio CL Fitas β Domínio VL alças Ponte dissulfeto CDRs Cadeia leve Ig Domínios constante CL variável VL CDRs

37 Domínios Ig Unidade de 110 aa Na cadeia leve: VL CL Na cadeia pesada: VH CH1 + CH2 + CH3 + (CH4) O dobramento Ig: sanduíche de 2 folhas -pregueadas

38 Domínios Ig Unidades homólogas de 110 resíduos de aa Na cadeia leve: VL CL Na cadeia pesada: VH CH1 + CH2 + CH3 + (CH4) O dobramento Ig: sanduíche (2 folhas -pregueadas); compostas por 3 a 5 fitas de cadeias polipeptídicas antiparalelas: unidas por alças curtas

39 Analogia dobramento Ig vs sanduíche 2 fatias de pão 2 folhas manteiga aa hidrofóbicos internos palito ponte S-S

40 Domínio Ig: um modelo tridimensional

41 Domínio imunoglobulina: estrutura 3D N-terminal C-terminal bastão amarelo= ponte S-S

42 Sítios de ligação com o antígeno Cadeia leve Cadeia pesada

43 Sítio de ligação com o antígeno Domínio VH Domínio VL Domínio CL Domínio VH Domínio VL Cadeia de carboidrato Sítio de ligação com o antígeno Cadeias pesadas Molécula de IgG modelo baseado em análise cristalográfica (dobradiça deletada)

44 Domínios variáveis domínio V da cadeia pesada Análise da variabilidade dos resíduos de aminoácidos nos domínios VH e VL de Igs humanas de diferentes especificidades domínio V da cadeia leve Identificação das regiões de hipervariabilidade ou determinantes de complementaridade (CDRs) (EA Kabat, 1977)

45 Variabilidade As regiões hipervariáveis na estrutura 3D do domínio variável da Ig Cadeia leve Resíduo aa#

46 Domínios Ig de uma cadeia leve de anticorpo

47 Representação simplificada das Regiões Hipervariáveis da Molécula de Anticorpo

48 A interação do anticorpo com o antígeno Sitio de ligação ag Antígeno Epitopo Região Fc Dobradiça Molécula de anticorpo Zoom no local de interação com um epitopo

49 Interação do anticorpo com o antígeno

50 Epitopos podem se ligar a bolsos, a cavidades ou a superfícies mais extensas do sítio de ligação de anticorpos.

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52 Antígenos variam em tamanho e complexidade Proteína: Hemaglutinina do virus da influenza Hapteno: 5-(para-nitrofenil fosfato- ácido pentanóico

53 Complexo Anticorpo/angiotensina 2 Angiotensina 2, vermelho 6 CDRs, diferentes cores L1, L2, L3, H1, H2, H3 KC Garcia, 1992

54 A interação antígeno-anticorpo encaixe de estruturas espacialmente complementares

55 ANTÍGENO ANTICORPO Ponte de hidrogênio Ligação iônica Interações hidrofóbicas Forças de van der Waals Ligação iônica Forças não covalentes responsáveis pela interação entre o anticorpo e o antígeno

56 A afinidade de ligação entre o antígeno e o anticorpo Ag2 Ag1 Ac1 Ac1 Baixa Alta Afinidade

57 A afinidade de ligação entre o antígeno e o anticorpo epitopo Ligação de alta afinidade Antígeno Ligação de baixa afinidade Antígeno Sítio de ligação ao antígeno da molécula de anticorpo cadeia leve cadeia pesada

58 Afinidade e Avidez Valência efetiva Afinidade monovalente Avidez multivalente

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60 dobradiça

61 Fab

62 Fc

63 Cadeias pesadas

64 Cadeias leves

65 Regiões constantes

66 Regiões variáveis

67 Regiões hipervariáveis

68 Fab Cadeia leve CDRs o O sítio de ligação ao antígeno Cadeia pesada

69 Cadeias de caboidrato da IgG

70 Classes de Imunoglobulinas e Atividades Biológicas

71 Região variável (Fab)2 Fc Região constante

72 Por que os anticorpos precisam da região Fc? O fragmento (Fab) 2 é capaz de Detectar antígeno Precipitar antígeno Bloquear os sítios ativos de toxinas Bloquear interações de moléculas de patógenos com células do hospedeiro O fragmento Fc é capaz de Exercer funções efetoras associadas com células Ativar o sistema complemento

73 Estrutura e função da região Fc Dobradiça IgA IgD IgG Estrutura Fc comum a anticorpos de um mesmo isotipo, (independentemente da especificidade) C H 2 Dobradiça substituida por um domínio Ig adicional IgE IgM Função Fc receptor para proteínas do complemento ligante para receptores celulares

74 Isotipos e subtipos de Igs - Número e localização de pontes de dissulfeto na região constante; - Número de cadeias de oligossacarídeos ligados; - Número de domínios constantes; - Comprimento da região de dobradiça; - O Isotipo IgG e IgA apresentam diferentes subtipos: IgG 1, IgG 2, IgG 3, IgG 4 IgA 1, IgA 2

75 Efeito de anticorpos e complemento sobre uma bactéria (observada por microscopia eletrônica de varredura) E. coli ilesa Anticorpo + complemento E. coli lesada

76 IgG Região da Dobradiça

77 Estrutura geral das 4 subclasses de IgG Pontes dissulfeto

78 IgG Cadeias pesadas g 1 g 2 g3 g4 - Gama 1-4 Meia-vida IgG dias IgG dias IgG3 7-8 dias IgG dias Nível sérico IgG mgml -1 IgG2 2-6 IgG IgG % das Igs soro IgG IgG IgG3 3-6 IgG4 1-4 Ativação complemento IgG1 +++ IgG2 + IgG IgG4 Não Interações com células Macrófagos e fagócitos via receptores de IgG (todas as subclasses) Transferência placenta IgG1 ++ IgG2 + IgG3 ++ IgG4 ++ Via Receptor para Fcg neonatal

79 Diferenças sutis nas regiões de dobradiça geram mudanças conformacionais, responsáveis pelas diferentes capacidades de ativar complemento Carboidrato Região de ligação de de C1q localizado no domínio Cg2

80 IgG 75% das Igs séricas Principal Ig da resposta secundária Refina a afinidade no decorrer do tempo

81 IgM Ponte dissulfeto Cadeia J Imunoglobulina M, pentamérica

82 IgM Ponte dissulfeto Cadeia J Imunoglobulina M, pentamérica BCR

83 Alterações conformacionais induzidas pelo antígeno em IgM Conformação planar, estrela do mar, encontrada em IgM em solução Não fixa complemento Conformação de caranguejo induzida pela ligação ao antígeno. Fixa complemento eficientemente.

84 Características da IgM Cadeia pesada Meia-vida - Mu 5 a 10 dias % das Igs séricas 5-10 Concentração sérica Ativação complemento Interações com células mg/ml ++++ (pela via clássica) Fagócitos via receptor de C3b Células epiteliais via receptor de Ig polimérica Transferência placentária Não Afinidade pelo antígeno: IgM monomérica baixa afinidade- valência 2 IgM pentamérica alta avidez valência 10

85 IgM, outras características Predomina na resposta precoce (primária) a um antígeno Não altera a afinidade com o passar do tempo da resposta Neutraliza patógenos eficientemente Baixa difusão para fluidos intercelulares Possui um domínio a mais na região Fc; Formas secretadas são multivalentes; Receptor de antígeno da célula B (BCR) Ativação do sistema complemento

86 Imunoglobulina A sérica IgA, dímero Formação da IgA secretória submucosa Dobradiça Cadeia J plasmócito IgA dimérica Receptor poli Ig Clivagem endocítica IgA secretória vesícula IgA Cadeia pesada α1 ou α2 Transporte através de células epiteliais

87 Cadeia J Cadeia pesada α1 ou α2 Componente Secretor Estrutura de IgA secretória Componente secretor resulta da clivagem enzimática do receptor poli Ig

88 Características da IgA Cadeias pesadas a1 ou a2 - Alfa 1 ou 2 Meia-vida IgA1 5-7 dias IgA2 4-6 dias Níveis séricos IgA IgA mgml -1 % das Igs séricas IgA IgA2 1-4 Ativação complemento IgA1 pela via alternativa IgA2 Não Interações com células Células epiteliais via receptor Ig polimérica Fagócitos pelo receptor de IgA Transferência placenta Não Para reduzir a vulnerabilidade a proteases a região da dobradiça da IgA2 é truncada, e da IgA1 é altamente glicosilada.

89 IgA Baixa concentração no soro (predomina α1) Altas concentrações em secreções externas (predomina α1) (leite materno e revestimento de pele e mucosas) Proteção contra invasão por patógenos

90 IgE Imunoglobulina E Cadeia pesada Ɛ

91 Características da IgE Cadeia pesada e - Epsilon Meia-vida 1-5 dias Nível sérico (mgml -1 ) % das Igs séricas: Ativação complemento Interações com células Não Via receptor de alta afinidade para IgE expresso em mastócitos Transferencia placenta Não Papel de proteção contra infecções parasitárias Íntima associação com doenças alérgicas

92 Primeiro contato com um antígeno (pólen) Contato subsequente com o mesmo antígeno pólen Linfócito B IgE Plasmócito Produção de grandes quantidade de anticorpos IgE específicos para antígeno do pólen Mastócitos sensibilizados com IgE liberam mediadores contidos nos seus grânulos, que causam reações anafiláticas. Mastócito Moléculas de IgE se ligam à superfície dos mastócitos, através de receptores para Fcε IgE

93 Cadeia pesada δ IgD Imunoglobulina D

94 Características da IgD Cadeia pesada d - Delta Meia-vida 2 a 8 dias % das Igs séricas 0.2 Nível sérico mgml -1 Ativação complemento Interações com células Transferência placenta Não linfócitos T via receptor para IgD Não

95 IgD Expressa na superfície de linfócitos B maduros Papel na ativação por antígeno Funções efetoras não conhecidas IgD Linfócito B maduro

96 IgD: receptor de antígeno da célula B Membrana da célula B BCR Complexo BCR

97 IgD - Baixa concentração no soro (0-1%); - Maior região de dobradiça dentre todas as Igs; - Expressa na superfície de linfócitos B maduros (receptor de antígeno BCR); - Funções efetoras não conhecidas

98 Como os anticorpos participam da efetuação da resposta imune, como do combate ao patógeno?

99 1- Ação direta do Anticorpo: Neutralização Virus Toxinas

100 1- Ação Direta do Anticorpo: Neutralização de Neutralização de micróbios micróbios Sem anticorpo Com anticorpo Receptor da superfície celular para micróbio Infecção da célula por micróbio micróbio Célula epitelial infectada Anticorpo bloqueia ligação do micróbio e infecção da célula Células epiteliais Célula tecidual infectada Célula tecidual

101 1- Ação Neutralização Direta do de Anticorpo: micróbios Neutralização de micróbios Sem anticorpo Com anticorpo Liberação do micróbio da célula infectada e infecção da célula adjacente Anticorpo bloqueia infecção da célula adjacente Célula tecidual infectada Liberação do micróbio da célula morta Célula adjacente não infectada Disseminaçã o da infecção

102 Neutralização de toxinas 1- Ação Direta do Anticorpo: Neutralização de Toxinas Sem anticorpo Com anticorpo Efeito Patológico da toxina Anticorpo bloqueia ligação da toxina ao receptor celular Receptor celular para a toxina toxina Efeito patológico da toxina (ex. Necrose celular)

103 2- Interação com receptores de Fc em superfícies celulares: opsonização FcR FcR FcR FcR Ig Micróbio opsonizado

104 2- Opsonização Consequência da ligação de IgG a FcγR na superfície de fagócitos: fagocitose micróbio Opsonização Ligação ao FcγR Fagocitose

105 2- Opsonização Bactéria opsonizada por IgG Região Fc da IgG Receptor de IgG bactéria pseudópode membrana plasmática Macrófago ou neutrófilo FAGOCITOSE Célula fagocítica Fagocitose

106 2- Opsonização Consequência da ligação de IgG a FcγR na superfície de fagócitos Geração de Oxidantes Interação com FcR Óxido nítrico Água oxigenada

107 Opsonização e fagocitose mediada por anticorpo Opsonização do micróbio por IgG Ligação de micróbios opsonizados aos receptores Fc dos fagócitos (FcgRI) Sinais do receptor Fc ativam o fagócito Fagocitose do micróbio Destruição do micróbio ingerido Anticorpo IgG Fagócito Destruição de micróbios fagocitados por ROS e NO Fagolisossomo Fagassomo com micróbio ingerido Lisossomo com enzimas Fusão do fagossomo com lisossomo Ativação do fagócito Destruição de micróbios por enzimas lisossômicas nos fagolisossomos Oxidase do fagócito

108 3-3- Sensibilização para para a morte a morte por por células células Natural NK Killer Célula infectada da ula tada Célula NK

109 4- Sensibilização de mastócitos e de eosinófilos Mastócitos Eosinófilos Moléculas de IgE se ligam à superfície dos mastócitos, através de receptores para Fcε Mastócitos sensibilizados com IgE liberam mediadores contidos nos seus grânulos, que causam reações anafiláticas e favorecem a proteção contra parasitas. Ataque a uma larva de esquistossoma

110 5- Ativação do Sistema Complemento

111 5- Ativação do Sistema Complemento Lise celular por complemento Ligação de C1 a Ig complexada ao antígeno Ativação da cascata enzimática do sistema complemento

112 5- Ativação do Sistema Complemento A formação do MAC na superfície do patógeno (complexo de ataque à membrana) Poro formado pelo MAC na superfície do patógeno

113 5- Ativação do Sistema Complemento Efeito de anticorpos e complemento sobre uma bactéria E. coli ilesa Anticorpo + complemento E. coli lesada

114 Distribuição seletiva das classes de Ig no corpo humano

115 Transcitose na placenta Interação com FcRn em trofoblasto da placenta humana Aquisição pelo feto de IgG materna Circulação materna Circulação fetal IgG materna IgG materna secretada

116 Transcitose epitelial Interação com receptor em célula epitelial do intestino Revestimento de IgA na luz intestinal Submucosa Célula epitelial Luz intestinal Plasmócito IgA dimérica clivagem IgA secretória vesícula

117 Resposta primária e secundária a um antígeno Antígeno A Antígeno A secundária IgG primária IgM

118 Nível de anticorpos no soro Resposta primária e secundária a um antígeno Antígeno A Antígeno A + Antígeno B Resposta secundária anti-a Resposta primária anti-b Resposta primária anti-a Dias

119 Diferentes isotipos medeiam diferentes funções e características das Igs 1. Neutralização: IgGs e IgA 2. Opsonização: IgG1 e IgG3 3. Sensibilização para morte por células NK: IgG1, IgG3 4. Sensibilização de mastócitos: IgE 5. Fixação de complemento: IgM, IgG1, IgG3 6. Transporte através da placenta: IgG1 e IgG3 7. Transporte através do epitélio: IgA1, IgA2 8. Imunidade de mucosa: IgA1, IgA2

120 Sumarizando... Estrutura da molécula de imunoglobulina humana Regiões Domínios

121 Cadeia pesada γ Cadeia pesada α Sumarizando... Cadeia pesada μ Cadeia pesada ε Estrutura das cinco classes de imunoglobulinas humanas Cadeia pesada δ

122 Sumarizando... Funções dos isotipos de imunoglobulinas humanas Isotipo Transferência placentária Ligação a mastócito Ligação a fagócito Ativação de complemento Outras características Primeiro isotipo da resposta primária Receptor de antígeno da célula B (BCR) Opsonização, ADCC Subclasses IgG1, 2, 3, 4 Envolvido em respostas alérgicas Dímeros em secreções, subclasses IgA1 e IgA2

123 Outras moléculas de reconhecimento de antígeno, além das imunoglobulinas MHC TCR

124 Fim