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Convite ao estudo

Caro aluno, seja bem-vindo à disciplina de Imunologia Clínica. Nesta primeira unidade do livro didático iniciaremos nossa caminhada relembrando conceitos básicos sobre as respostas imunológicas e como podemos utilizar muitos de seus componentes no diagnóstico clínico das doenças. Ao final desta unidade você terá uma base sólida sobre o funcionamento do sistema imunológico, tão necessária para o melhor entendimento das particularidades referentes aos desafios diversos que nosso corpo enfrenta no dia a dia.
O objetivo desta unidade é identificar e analisar os componentes celulares e moleculares, além dos mecanismos que ativam as respostas imune inata e adquirida no combate aos processos patológicos que levam ao desequilíbrio da homeostase do indivíduo.
Para você compreender esses assuntos e atingir as competências geral e técnica da disciplina, na primeira seção desta unidade iremos revisar as características básicas das respostas imunológicas. Na segunda, discutiremos como o sistema imune distingue o “próprio” do “não próprio” e os desdobramentos desse reconhecimento. Finalmente, na terceira seção, estudaremos as técnicas usadas na prática clínica.
Preparado? Então vamos começar. Bons estudos!

Praticar para aprender

Diferentemente do que se acreditava, sabemos, hoje, que o sistema imunológico não tem apenas a função de defesa, e sim um papel muito mais amplo: o de manter a homeostasia do nosso organismo. Estudar as bases de seu funcionamento o ajudará a compreender a fisiopatologia de inúmeras doenças e a entender os achados clínicos mais relevantes para o seu futuro profissional.
Com isso em mente, nesta seção, iremos revisar as propriedades e funções do sistema imunológico. Assim, você poderá avançar na compreensão das particularidades referentes às respostas contra patógenos distintos e outras patologias não infecciosas, além de estabelecer correlações com a evolução clínica de cada quadro.
Para contextualizar sua aprendizagem, suponha que você, já formado e dominando a área de imunologia clínica, foi convidado para participar de uma equipe multiprofissional de um grande hospital, composta por médicos de diferentes especialidades, bem como enfermeiros, nutricionistas e fisioterapeutas. O objetivo dessa equipe é obter o diagnóstico dos casos mais graves atendidos no hospital e delinear o correto tratamento desses pacientes. Uma vez por semana, a equipe se reúne após a avaliação clínica de um paciente, discute os resultados dos exames e define as principais estratégias de intervenção para o quadro apresentado. Hoje você irá participar de sua primeira reunião com a equipe e já soube que existem pelo menos três casos de pacientes recém-internados para serem discutidos.
O primeiro caso discutido no dia foi o do Thales, um menino de 3 anos de idade, em sua quarta internação por pneumonia grave em menos de um ano. O exame bacteriológico de escarro sugeriu, mais uma vez, uma pneumonia infecciosa causada por Streptococcus pneumoniae. O hemograma, bem como os subgrupos de célula T (T CD4+ e T CD8+) e os níveis séricos de imunoglobulinas apresentaram valores dentro da normalidade. Ao exame físico, Thales não apresentou febre em nenhum momento. Observou-se uma elevação mínima da velocidade de sedimentação eritrocitária e na concentração sérica de proteína C reativa.
Quando consultada, a mãe do menino relatou um histórico de outros 5 casos de pneumonias bacterianas, vários quadros de rinossinusites, porém nenhum caso mais grave de infecção viral ou fúngica. Ela comentou, ainda, que teve um irmão, o qual faleceu aos sete anos de idade em decorrência de uma meningite bacteriana.
Após a descrição do caso, você rapidamente desconfia que Thales apresenta algum defeito na resposta inata. Como profissional da área, quais informações apresentadas no texto ajudam a embasar essa ideia? Correlacione o conteúdo estudado nesta seção com o quadro clínico apresentado por Thales. Finalmente, qual o possível diagnóstico do paciente?
Fique tranquilo, pois apesar de extenso, o conteúdo será abordado de forma gradual, para que você entenda os achados clínicos e os correlacione com as bases do funcionamento do sistema imunológico. Bons estudos!

conceito-chave

O nosso corpo é protegido contra infecções e outros tipos de lesões por uma variedade de células e moléculas efetoras que, juntas, formam o sistema imunológico. Nesta seção, iremos relembrar os princípios que permeiam as respostas imunológicas, seus componentes e suas principais características, a fim de avançarmos no entendimento dos achados clínicos importantes na sua formação.
Pode-se considerar que a resposta imunológica a um desafio é dividida em dois momentos distintos, porém interdependentes: a resposta inata ou natural, mais imediata, e a resposta adaptativa ou adquirida, que se desenvolve em seguida.
A resposta inata é responsável pela primeira linha de defesa contra microrganismos, sendo constituída por mecanismos preexistentes à infecção. Os principais componentes dessa resposta incluem: 1. As barreiras físicas e químicas, tais como o epitélio e os compostos químicos produzidos pelas células epiteliais; 2. As células fagocíticas, como neutrófilos e macrófagos; 3. Células dendríticas, natural killers e outros leucócitos com diferentes funções; e 4. Proteínas séricas, pertencentes ao sistema complemento e outros mediadores inflamatórios.
As barreiras presentes na imunidade inata bloqueiam a entrada de microrganismos e eliminam ou limitam o crescimento de muitos daqueles que são capazes de colonizar os nossos tecidos. Os microrganismos que conseguem atravessar tais barreiras encontram as células da resposta inata e são por elas reconhecidos. Esse reconhecimento é o ponto-chave no desencadeamento de uma reação inflamatória que culminará na ativação da resposta adaptativa que virá a seguir. Para entendermos as bases desse processo, é importante lembrarmos que as células da resposta inata possuem receptores de reconhecimento de padrão ou PRRs (do inglês pattern recognition receptors), responsáveis por reconhecer moléculas expressas por grupos de patógenos, como lipopolissacarídeo (LPS) encontrado em bactérias Gram-negativas ou RNA dupla fita, característico de alguns tipos de vírus. Perceba que tais moléculas, coletivamente chamadas de padrões moleculares associados aos patógenos (PAMPs – pathogen-associated molecular patterns), não especificam qual microrganismo está sendo reconhecido, porém dão uma ideia do tipo de patógeno que nosso corpo está enfrentando. Os receptores padrões (inatos) também são capazes de reconhecer moléculas endógenas, produzidas ou liberadas por células danificadas, chamadas de padrão molecular associado ao perigo (DAMPs – damage-associated molecular patterns). As moléculas DAMPs são liberadas como resultado de dano celular causado tanto por infecções quanto por queimaduras, substâncias químicas, traumas mecânicos, radiação ou diminuição do suprimento sanguíneo. Existem inúmeros tipos de receptores de reconhecimento de padrão, cada qual para um alvo diferente, expressos na superfície das células inatas, em vesículas fagocíticas e no citosol, ou seja, são localizados em compartimentos onde há uma chance maior de encontrar seu ligante correspondente.
Você deve estar se perguntando o que acontece quando uma célula da resposta imune inata reconhece algumas dessas moléculas-padrão. Bem, a ligação do PRR com seu alvo inicia uma via de transdução de sinal que culmina na ativação da célula em questão e na produção de citocinas e quimiocinas. As primeiras correspondem a um enorme grupo de proteínas com estrutura e função diversas que auxiliam a regulação e a coordenação das atividades das células envolvidas no processo. As quimiocinas, por sua vez, são responsáveis pela migração e movimentação das células para os sítios onde atuarão. Assim, podemos dizer que as citocinas são as palavras com as quais as células do sistema imune se comunicam e as quimiocinas, o GPS delas.
De acordo com o conjunto de PRRs estimulados, dois principais tipos, não excludentes, de reação inata podem ocorrer: a inflamação e a defesa antiviral. A inflamação é o processo que leva ao recrutamento de leucócitos e proteínas plasmáticas do sangue, seu acúmulo nos tecidos e sua ativação para destruir os patógenos. O mecanismo de destruição dependerá da célula ativada e do patógeno em questão. Macrófagos e neutrófilos são fagócitos atuantes na ingestão e eliminação de microrganismos em vesículas intracelulares. Eosinófilos, por outro lado, têm sua ação baseada na liberação de grânulos importantes na proteção contra helmintos. Já a defesa antiviral consiste em uma reação mediada por citocinas específicas que estimulam células teciduais a adquirirem resistência a infecção por vírus e ativam as células natural killers, que passam a ser capazes de eliminar células infectadas por esses patógenos.

Exemplificando

Os receptores do tipo Toll (TLRs) formam uma das mais importantes famílias de receptores de reconhecimento de padrão. Existem pelo menos dez TLRs funcionais já descritos em humanos, nomeados de acordo com a ordem em que foram descobertos (TLR 1-10). Entre os seus ligantes, podemos citar produtos de todas as classes de microrganismos além de moléculas endógenas, geradas por estresse celular. As moléculas TLRs funcionam na forma de homo ou heterodímeros, ampliando, dessa forma, o seu repertório de especificidades. Várias combinações de TLRs são expressas em células imunes e não imunes. Dos TLRs humanos, os 1, 2, 4, 5, 6 e 10 são expressos na membrana plasmática e reconhecem componentes da superfície dos patógenos. Os tipos 3, 7, 8 e 9 são encontrados na membrana de vesículas endossômicas, sendo responsáveis pelo reconhecimento de ácidos nucleicos. A interação entre o TLR e seu ligante inicia uma via de transdução de sinal dependente da molécula acessória MyD88, que culmina na ativação de fatores de transcrição como o NF-ƙB e a proteína de ativação 1 (AP-1), responsáveis pela expressão de genes que codificam citocinas, quimiocinas e moléculas de adesão, características da inflamação inata. Uma exceção que vale destacar é o TLR3, que utiliza como molécula acessória o TRIF. Como resultado, ocorre a ativação de outros fatores de transcrição, como os fatores de resposta ao interferon 3 e 7 (IFR 3 e IFR 7), responsáveis pela expressão de interferons do tipo I, característicos do estado antiviral . Alguns TLRs, como o TLR4, são capazes de sinalizar por ambas as moléculas adaptadoras, sendo, portanto, eficientes na ativação da reação inflamatória e antiviral concomitantemente.

Caso o microrganismo consiga ultrapassar as barreiras teciduais e alcance a corrente sanguínea, pode ainda ser reconhecido por proteínas circulantes pertencentes à resposta inata. Entre os diferentes tipos, destacam-se as proteínas do sistema complemento. Uma vez ativadas por moléculas da superfície do patógeno, produtos da clivagem proteolítica de componentes desse sistema são responsáveis por estimular a resposta inflamatória e recobrir o microrganismo, melhorando seu reconhecimento por fagócitos (processo chamado de opsonização) ou simplesmente induzindo sua lise celular. Outras proteínas solúveis do plasma também podem auxiliar nesses casos, tais como a proteína C reativa, ficolinas e colectinas.
Como você já pode notar, a resposta inata conta com diversos mecanismos capazes de controlar e mesmo erradicar as infecções. Porém, alguns microrganismos desenvolveram formas de resistir a esses mecanismos. Nesses casos, faz-se necessária a ativação de uma resposta mais robusta e especializada, como a adaptativa.
Os principais componentes da resposta imune adaptativa são os linfócitos, células especializadas em reconhecer e responder a inúmeros alvos. Existem dois tipos principais de linfócitos: linfócitos (ou células) B e linfócitos (ou células) T. Os linfócitos B são as únicas células capazes de produzir anticorpos, glicoproteínas com várias funções de defesa. Uma vez ativados, os linfócitos B podem se diferenciar em plasmócitos, células especializadas em secretar grandes quantidades dessas moléculas. Retomaremos à importância dos anticorpos na próxima seção.
Os linfócitos T consistem, principalmente, em duas populações funcionalmente distintas: os linfócitos T auxiliares, caracterizados pela presença da molécula CD4 na sua membrana plasmática, e os linfócitos T citotóxicos, caracterizados pela presença da molécula CD8. Em resposta a um estímulo, os linfócitos T auxiliares secretam um conjunto de citocinas responsáveis por estimular a completa ativação de células da resposta inata e da resposta adaptativa, daí o nome “auxiliares”. Já os linfócitos T citotóxicos são capazes de eliminar células infectadas por patógenos intracelulares, tais como vírus e bactérias, além de serem indispensáveis na resposta a células tumorais. Por fim, os linfócitos T reguladores podem ainda atuar na inibição da resposta imune ao fim de um processo inflamatório.

Atenção

As moléculas CD, do inglês cluster of differentiation, são as moléculas de superfície expressas nas células do sistema imunológico e hematológico. Na grande maioria são glicoproteínas com funções diversas, variando desde adesão celular até coestimulação. Embora diferentes células possam expressar a mesma molécula CD, o conjunto total de moléculas CD é único para cada tipo celular. Um exemplo: o linfócito T auxiliar expressa as moléculas CD2, CD3 e CD4, já o linfócito T citotóxico, as moléculas CD2, CD3 e CD8. O padrão de expressão das moléculas CDs é de extrema importância clínica, como veremos em seções futuras.

Um ponto importante que demonstra a enorme diferença entre as respostas inata e adaptativa é a forma como os linfócitos reconhecem seus alvos. Os BCRs (receptores de células B) e os TCRs (receptores de células T) são únicos para cada célula e reconhecem apenas uma porção do antígeno. Porém, ao passo que os BCRs reconhecem tanto antígenos solúveis quanto de superfície celular e de diferentes naturezas bioquímicas, os TCRs têm sua especificidade restrita a peptídeos ligados a proteínas do complexo principal de histocompatibilidade (MHC), expressas na membrana plasmática de diversas células do nosso corpo. Ou seja, os linfócitos T só reconhecem antígenos proteicos e apenas quando são apresentados por outra célula (células apresentadoras de antígenos).

Vocabulário

Para auxiliá-lo na compreensão do texto, seguem algumas definições importantes: a palavra ANTÍGENO designa toda e qualquer molécula reconhecida por um receptor linfocítico (BCR ou TCR). Já EPÍTOPO refere-se à porção específica do antígeno onde o BCR ou TCR se liga. Para facilitar o entendimento, imagine um cubo mágico, aquele brinquedo em forma de cubo cujos lados têm cores diferentes. Fazendo uma analogia com os conceitos apresentados, o antígeno seria o cubo inteiro e o epítopo, os quadrados coloridos.

Por apresentar células com funções tão distintas, a resposta adaptativa pode ser dividida em dois tipos de resposta: a imunidade humoral e a imunidade celular. Na resposta humoral, predominam a ação dos linfócitos B e a produção de anticorpos. Essas glicoproteínas são capazes de reconhecer antígenos microbianos, impedindo a invasão das nossas células, neutralizando toxinas, opsonizando microrganismos para fagocitose por macrófagos e neutrófilos ou ainda estimulando a liberação de mediadores inflamatórios por diferentes células do sistema imune. A imunidade humoral é, portanto, a principal defesa contra patógenos extracelulares e toxinas, acessíveis aos anticorpos.
Já a imunidade celular é mediada pelos linfócitos T. Patógenos intracelulares, tais como vírus e algumas bactérias, sobrevivem e proliferam dentro de fagócitos e de outras células do nosso corpo, ficando inacessíveis aos anticorpos circulantes. Dessa forma, os linfócitos T citotóxicos promovem a apoptose das células infectadas, erradicando os reservatórios de patógenos.
Mas atenção: da mesma forma como vimos no caso das reações inatas, as respostas humoral e celular da resposta adaptativa não são excludentes. Ao contrário, na maioria das infecções, mecanismos humorais e celulares serão necessários para eliminar um patógeno, havendo apenas o predomínio de um braço ou de outro conforme o tipo de infecção.
Você percebeu que, ao falarmos da imunidade humoral e celular, alguns componentes da resposta inata continuam sendo necessários e têm suas funções melhoradas por mecanismos adaptativos? Esse é outro ponto importante a se destacar. A resposta inata não acaba para a adaptativa começar. Ambas funcionam de maneira integrada. E um dos inúmeros pontos de conexão entre as duas respostas é responsabilidade das células dendríticas, consideradas células apresentadoras de antígenos profissionais (APCs). Para entender o papel dessas células, precisamos retomar o fato de que cada linfócito T (e B) tem um receptor específico para um epítopo diferente. Isso faz com que haja um número muito baixo de linfócitos capazes de reconhecer determinado antígeno (algo na ordem de 1 entre 105 linfócitos). Além disso, a quantidade de antígenos também pode ser muito pequena, havendo a necessidade de um mecanismo que os concentre em um local onde possam ser mostrados aos linfócitos. As células dendríticas, residentes ou atraídas para um tecido inflamado em resposta a uma infecção, são capazes de capturar e digerir o patógeno, mostrando peptídeos derivados desse processo em moléculas de MHC. Adicionalmente, citocinas inflamatórias, produzidas por células inatas já atuantes no sítio da infecção, estimulam a maturação dessas células dendríticas, tornando-as aptas a migrar para o linfonodo drenante mais próximo. Linfócitos T e B constantemente circulam por esses órgãos, o que aumenta a chance de encontrar antígenos vindos do sítio inflamatório. Uma vez no linfonodo, as células dendríticas, com o fenótipo maduro, expõem fragmentos de proteínas aos linfócitos T que passam no local. Aqueles que possuem um receptor específico para os fragmentos mostrados recebem sinais ativadores, se diferenciam em células efetoras e iniciam uma intensa fase de divisão celular, conhecida como expansão clonal. Ao fim de todo o processo são geradas inúmeras células com a mesma especificidade da célula-mãe.

Assimile

A hipótese da seleção clonal foi sugerida por Niels Jerne, em 1955, e posteriormente ampliada por Macfarlane Burnet, em 1957, como uma forma de explicar como o sistema imune é capaz de responder a uma variedade tão grande de antígenos. De acordo com os postulados de Burnet, cada linfócito possui um receptor com especificidade única. A interação do seu receptor com o antígeno correlato é de alta afinidade, o que induz a ativação do linfócito. O linfócito, agora chamado de efetor, passa por uma intensa proliferação celular, gerando mais linfócitos efetores com a mesma especificidade da célula original. Por fim, linfócitos cujos receptores são específicos para moléculas de tecidos próprios do organismo são deletados durante o processo de desenvolvimento e não fazem parte do repertório final de linfócitos circulantes de um indivíduo.

Os linfócitos T auxiliares efetores se diferenciam em subtipos, cada qual produzindo um conjunto distinto de citocinas. O programa de diferenciação depende do tipo de citocinas produzidas pelas APCs no momento da ativação desses linfócitos e induz modificações epigenéticas que reforçam o novo fenótipo e inibem sua diferenciação nos demais subtipos. As ditas T auxiliares 1 (Th1 – células T helper 1) são especializadas na produção de citocinas como interleucina 12 (IL12) e interferon gama (IFNγ), sendo essenciais para a completa ativação de macrófagos durante infecções por patógenos intracelulares. Já as células que se diferenciam no tipo 2, Th2, secretam, entre outras, interleucina 4 (IL4), necessária para estimular linfócitos B a produzir anticorpos do tipo IgE, e interleucina 5 (IL5), que contribui para a função de eosinófilos. Ambos os mecanismos são eficientes no combate a helmintos. Por fim, temos ainda as células diferenciadas no perfil 17, Th17, produtoras das interleucinas 17A, 17F e 22, citocinas responsáveis por estimular o recrutamento de neutrófilos e a produção de defensinas por inúmeras células e por melhorar a integridade de barreiras epiteliais, respectivamente. As células Th17 são indispensáveis no combate a fungos e bactérias extracelulares. Independentemente do perfil que assumam, essas células deixam o linfonodo e passam a exercer seu papel no sítio de inflamação. Um caminho alternativo que pode ser seguido pelas células T auxiliares é sua diferenciação em T auxiliares foliculares. Esse subtipo permanece no linfonodo e auxilia os linfócitos B nas etapas subsequentes a sua ativação, como sua diferenciação em plasmócitos, por exemplo.
A especialização pela qual os linfócitos T auxiliares passam assegura que a imunidade adaptativa customize a resposta para melhor combater o patógeno. Afinal, você acha que patógenos tão diferentes como um vírus e um helminto seriam suscetíveis aos mesmos mecanismos de defesa?
Os linfócitos T citotóxicos, por sua vez, também necessitam das células dendríticas para serem ativados e, como já discutimos, são responsáveis pela eliminação dos reservatórios da infecção e de células tumorais. Já os linfócitos B são capazes de reconhecer diretamente o antígeno que chega ao linfonodo pela linfa. Uma vez ativados, também sofrem expansão clonal e podem produzir diferentes tipos de anticorpos, dependendo das citocinas secretadas pelos linfócitos T auxiliares efetores.
Durante o processo de ativação inicial dos linfócitos são geradas células T CD4+, T CD8+ e B de memória, capazes de sobreviver por anos após a infecção. Tais células, por terem se originado do conjunto de linfócitos específicos para o patógeno, são mais eficientes, de modo que infecções subsequentes pelo mesmo patógeno deflagram uma resposta adaptativa cada vez mais rápida e robusta.

Ao final da resposta contra um desafio, segue uma fase de contração e volta à homeostasia por parte do sistema imunológico. Como toda resposta imune é ativada pelo reconhecimento antigênico, ao ser eliminada a fonte desses antígenos não há mais estímulo para a sobrevivência dos linfócitos efetores, que morrem por apoptose.
Como você certamente observou, o sistema imune é um integrado conjunto de tecidos, células e moléculas responsáveis pela ação coordenada contra desafios que alteram o estado homeostático do corpo. Muitas vezes adoecemos porque existem falhas em alguns desses mecanismos ou nosso sistema perde a tolerância ao próprio, ou ainda, porque somos infectados por patógenos que subjugam nossa defesa ou acometidos por tumores que a silenciam. Avanços na área de biologia molecular e no nosso próprio entendimento sobre o funcionamento das respostas imunológicas nos permitem, hoje, manipular diversos desses mecanismos para tratar as doenças. A imunoterapia antitumoral baseia-se na ideia de melhorar o reconhecimento das células tumorais por meio da utilização de anticorpos monoclonais ou da introdução de receptores quiméricos em células T citotóxicas, tornando-as mais eficientes na eliminação do tumor. Anticorpos monoclonais também têm se mostrado eficientes na eliminação de patógenos e no controle de doenças autoimunes e das alergias. Por fim, o exoma e a vacinologia reversa têm permitido o desenho de vacinas cada vez mais potentes e específicas ao público-alvo. Mas fique tranquilo, voltaremos a falar de muitos desses avanços nas próximas seções.

Faça valer a pena

Questão 1

O primeiro registro oficial sobre a imunidade, publicado em 1978, foi feito por Edward Jenner. Na época, a Europa vivia um surto de varíola e Jenner observou que ordenhadores que contraíam a varíola bovina não desenvolviam a forma grave da doença humana. Para confirmar suas observações, Jenner inoculou o fluido das pústulas da varíola bovina em um menino de 8 anos de idade. Posteriormente, infectou-o intencionalmente com a varíola humana. O menino não adoeceu.
Mesmo sem saber, Jenner avaliou qual propriedade da resposta imune adaptativa?