Desenvolvimento dos Linfócitos

Fonte: Livro Imunologia Celular e Molecular - 8ª Ed.

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas 

Após o nascimento, os linfócitos, assim como as células sanguíneas, surgem a partir das células tronco na medula óssea. A origem dos linfócitos a partir dos progenitores da medula óssea foi primeiramente demonstrada por experimentos com quimeras de medula óssea induzidas por radiação. Os linfócitos e seus precursores são radiossensíveis e mortos por altas doses de radiação γ. Se um camundongo de uma linhagem for irradiado e, então, injetado com células da medula óssea ou pequeno número de células-tronco hematopoéticas de outra linhagem que possa ser distinta do hospedeiro, todos os linfócitos que se desenvolverem subsequentemente serão derivados das células da medula óssea ou células-tronco hematopoéticas do doador. Tais procedimentos têm sido úteis para o exame de maturação de linfócitos e outras células sanguíneas.

Todos os linfócitos passam por complexos estágios de maturação, durante os quais eles expressam receptores de antígenos e adquirem as características funcionais e fenotípicas de células maduras (Fig. 2-5). Os locais anatômicos onde ocorrem os principais passos no desenvolvimento do linfócito são chamados de órgãos linfoides geradores. Estes incluem a medula óssea, onde precursores de todos os linfócitos surgem e as células B amadurecem, e o timo, onde as células T amadurecem. Estas células B e T maduras são chamadas de linfócitos imaturos. Os linfócitos imaturos são funcionalmente quiescentes, mas, após ativação pelo antígeno, eles proliferam e sofrem dramáticas alterações na atividade fenotípica e funcional.

FIGURA 2-5 Maturação dos linfócitos.

Os linfócitos se desenvolvem a partir de células-tronco da medula óssea, amadurecem nos órgãos linfoides geradores (medula óssea e timo para células B e T, respectivamente) e, então, circulam através do sangue aos órgãos linfoides secundários (linfonodos, baço e tecidos linfoides regionais, tais como tecidos linfoides associados à mucosa). As células T completamente maduras deixam o timo, mas as células B imaturas deixam a medula óssea e completam seu amadurecimento nos órgãos linfoides secundários. Os linfócitos imaturos podem responder aos antígenos estranhos nestes tecidos linfoides secundários ou retornar pela drenagem linfática ao sangue e recircular através de outros órgãos linfoides secundários.

Populações de Linfócitos Diferenciados pela História de Exposição ao Antígeno 

Os linfócitos imaturos que emergem da medula óssea ou do timo migram para os órgãos linfoides periféricos, onde são ativados pelos antígenos para proliferar e se diferenciar em células efetoras e de memória, algumas das quais então migram para os tecidos.A ativação dos linfócitos segue uma série de etapas sequenciais que se iniciam com a síntese de novas proteínas, tais como receptores de citocinas e citocinas, que são necessárias para muitas das alterações subsequentes. As células imaturas passam então a proliferar, resultando em tamanho aumentado dos clones específicos para o antígeno, um processo chamado de expansão clonal. Em algumas infecções infecções, os números de células T infectadas pelo microrganismo pode aumentar mais de 50 mil vezes, e o número de células B específicas pode aumentar até 5 mil vezes. Esta rápida expansão clonal dos linfócitos específicos para microrganismos é necessária para manter o ritmo com a habilidade dos microrganismos de rapidamente replicarem. Em paralelo com a expansão clonal, os linfócitos estimulados por antígeno se diferenciam em células efetoras cujas funções são eliminar o antígeno.
Outra progênie dos linfócitos B e T estimulados por antígeno se diferencia em células de memória de vida longa, cuja função é mediar respostas rápidas e aumentadas (i.e., secundárias) a subsequentes exposições aos antígenos. Misturas de linfócitos imaturos, efetores e de memória sempre estão presentes em vários locais por todo o corpo, e estas populações podem ser diferenciadas por meio de vários critérios funcionais e fenotípicos (Tabela 2-3).

Tabela 2-3 Características dos Linfócitos Imaturos, Efetores e de Memória

FIGURA 2-6 Etapas na ativação do linfócito.
As células T imaturas que emergem do timo e as células B imaturas que emergem da medula óssea migram para órgãos secundários linfoides, incluindo linfonodos e baço. Nestas localizações, as células B completam sua maturação; células B e T imaturas ativadas pelos antígenos se diferenciam em linfócitos efetores e de memória. Alguns linfócitos efetores e de memória migram para tecidos periféricos, locais de infecção. Anticorpos secretados pelas células B efetoras nos linfonodos, no baço e na medula óssea (não mostrados) entram no sangue e são distribuídos aos locais de infecção.


Os detalhes da ativação e diferenciação do linfócito, bem como as funções de cada uma das subpopulações, serão discutidos mais adiante neste livro. Aqui resumiremos as características fenotípicas de cada população.

Linfócitos Imaturos

Os linfócitos imaturos são células T ou B maduras situadas nos órgãos linfoides periféricos e circulação e que nunca encontraram antígeno estranho. (O termo imaturo se refere à ideia de que estas células são imunologicamente inexperientes porque elas nunca encontraram um antígeno.) Os linfócitos imaturos morrem tipicamente após 1 a 3 meses se não reconhecerem antígenos. Os linfócitos imaturos e de memória são ambos chamados de linfócitos em repouso porque eles não estão ativamente em divisão, nem realizam funções efetoras. Linfócitos B e T imaturos (e de memória) não são facilmente diferenciados morfologicamente, e ambos são frequentemente denominados como linfócitos pequenos quando observados em esfregaço sanguíneo. Um linfócito pequeno tem 8 a 10 μm de diâmetro e possui um núcleo grande com heterocromatina densa e um fino anel de citoplasma que contém pouca mitocôndria, ribossomos e lisossomas, mas nenhuma organela especializada visível (Fig. 2-7). Antes da estimulação antigênica, os linfócitos imaturos estão em estado de repouso, ou em um estágio G0 do ciclo células. Em resposta à estimulação, eles entram no estágio G1 do ciclo celular antes de se dividirem. Os linfócitos ativados são maiores (10 a 12 μm de diâmetro), contêm mais citoplasma e organelas e quantidade aumentada de RNA citoplasmático, e são chamados de linfócitos grandes ou linfoblastos (Fig. 2-7).

FIGURA 2-7 Morfologia dos linfócitos.
A, Micrografia de luz de um linfócito em um esfregaço de sangue periférico. (Cortesia de Jean Shafer, Department of Pathology, University of California, San Diego. Copyright 1995-2008, Carden Jennings Publishing Co., Ltd.) B, Micrografia eletrônica de um pequeno linfócito. (Cortesia de Dr. Noel Weidner, Department of Pathology, University of California, San Diego.) C, Micrografia de luz de um linfócito grande (linfoblasto). (Cortesia de Jean Shafer, Department of Pathology, University of
California, San Diego. Copyright 1995-2008, Carden Jennings Publishing Co., Ltd.) D, Micrografia eletrônica de um linfócito grande (linfoblasto). (Cortesia de Fawcett DW: Bloom and Fawcett: a textb ook of histology, 12th ed, New York, 1994, Chapman & Hall. With kind permission of Springer Science and Business Media.).

sobrevivência dos linfócitos imaturos depende de sinais gerados pelos receptores de antígenos e pelas citocinas. É postulado que o receptor de antígeno das células B imaturas gera sinais de sobrevivência mesmo na ausência de antígeno. Os linfócitos T imaturos reconhecem rapidamente vários dos próprios antígenos, o que é suficiente para gerar sinais de sobrevivência, mas sem disparar os sinais mais fortes que são necessários para iniciar a expansão clonal e diferenciação em células efetoras. A necessidade de expressão de receptor para antígeno para a manutenção do grupo de linfócitos imaturos nos órgãos linfoides periféricos foi demonstrada em estudos com camundongos nos quais os genes que codificam os receptores de antígenos das células B ou células T foram deletados após a maturação dos linfócitos. Nestes estudos, os linfócitos imaturos que perderam seus receptores de antígeno morreram dentro de 2 a 3 semanas.
As citocinas também são essenciais para a sobrevivência de linfócitos imaturos, e as células B e T expressam receptores para estas citocinas. As mais importantes destas citocinas são a interleucina-7 (IL-7), que promove a sobrevivência e, talvez, baixo nível de ciclagem das células T, e o fator de ativação da célula B (BAFF), uma citocina pertencente à família do TNF, que é necessária para a sobrevivência de células B imaturas.
No estado de equilíbrio, o conjunto de linfócitos imaturos é mantido a um número constante por causa do balanço entre a morte espontânea destas células e a produção de novas células nos órgãos linfoides geradores. Qualquer perda de linfócitos leva à proliferação compensatória dos remanescentes e ao aumento na saída dos órgãos
geradores. Uma demonstração da habilidade da população de linfócitos em preencher o espaço disponível é o fenômeno da proliferação homeostática. Se as células imaturas são transferidas para um hospedeiro que é deficiente em linfócitos (dito ser linfopênico), os linfócitos transferidos começam a proliferar e aumentam em número até atingir aproximadamente os números de linfócitos nos animais normais. Este processo ocorre na situação clínica de transplante de célula-tronco hematopoética para o tratamento de certos tumores e em doenças genéticas. A proliferação homeostática parece ser direcionada pelos mesmos sinais – fraco reconhecimento dos próprios antígenos e citocinas, principalmente IL-7 – que são necessários para a manutenção dos linfócitos imaturo.

Linfócitos Efetores

Após os linfócitos imaturos serem ativados, eles se tornam maiores e começam a proliferar. Algumas destas células se diferenciam em linfócitos efetores que têm a habilidade de produzir moléculas capazes de eliminar antígenos estranhos. Os linfócitos T efetores incluem as células auxiliares e os CTLs, e os linfócitos B são células secretoras de anticorpos, incluindo plasmócitos. As células T auxiliares, que normalmente são CD4+, expressam moléculas de superfície, tais como ligante CD40 (CD154), e secretam citocinas que se ligam aos receptores nos macrófagos e linfócitos B, levando à sua ativação. Os CTLs possuem grânulos citoplasmáticos cheios de proteínas que, quando liberadas, matam as células que os CTLs reconhecem, que normalmente são infectadas com vírus ou células tumorais. Ambas as células T efetoras CD4+ e CD8+ normalmente expressam proteínas de superfície indicativas de ativação recente, incluindo CD25 (um componente do receptor para o fator de crescimento de célula T IL-2) e padrões alterados de moléculas de adesão . A maioria dos linfócitos T efetores diferenciados são de vida curta e não têm autorrenovação.
Muitas células B secretoras de anticorpos são morfologicamente identificáveis como plasmócitos. Elas têm núcleo característico posicionado excentricamente na célula e com a cromatina distribuída em torno da membrana nuclear em um padrão de roda de carroça; citoplasma abundante contendo retículo endoplasmático rugoso denso é o local onde os anticorpos (e outras proteínas secretadas e de membrana) são sintetizados e complexos de Golgi perinuclear distintos, onde as moléculas de anticorpo são convertidas às suas formas finais e preparadas para a secreção (Fig. 2-8). É estimado que metade ou mais do RNA mensageiro nestas células codifica para proteínas de anticorpos e um único plasmócitos pode secretar milhões de moléculas de anticorpos por segundo. Os plasmócitos se desenvolvem nos órgãos linfoides e em locais das respostas imunes, e alguns deles migram para a medula óssea, onde podem viver e secretar anticorpos por longos períodos após a resposta imune ser induzida e mesmo após o antígeno ser eliminado. Os plasmoblastos, que são precursores circulantes de plasmócitos de vida longa, podem ser encontrados em baixo número no sangue.

FIGURA 2-8 Morfologia dos plasmócitos.

A, Micrografia de luz de um plasmócito no tecido. B, Micrografia eletrônica de um plasmócito.

(Cortesia de Dr. Noel Weidner, Department of Pathology, University of California, San Diego.) 

Linfócitos de Memória

As células de memória podem sobreviver em um estado funcionalmente quiescente ou com ciclo lento por meses ou anos, sem a necessidade de estimulação pelo antígeno e presumivelmente após o antígeno ser eliminado. Elas podem ser identificadas pela expressão de proteínas de superfície que as distinguem dos linfócitos imaturos e dos linfócitos efetores recentemente ativados, embora não seja claro quais proteínas de superfície são os marcadores definitivos das populações de memória (Tabela 2-3). As células T de memória, assim como as células T imaturas, mas não as efetoras, expressam altos níveis de receptor para IL-7 (CD127). As células T de memória também expressam moléculas de superfície que promovem sua migração para os locais de infecção em qualquer local do corpo. Em humanos, a maioria das células T imaturas expressa uma isoforma de 200-kD de uma molécula de superfície chamada de CD45, que contém um segmento codificado por um éxon designado A, sendo assim denominada CD45RA (para A restrito). Em contrapartida, a maioria das células T ativadas e de memória expressa uma isoforma de 180-kD da CD45 na qual o RNA do éxon A foi retirado; esta isoforma é chamada de CD45RO. Entretanto, esta maneira de distinguir as células T imaturas das de memória não é perfeita e a interconversão entre as populações CD45RA+ e CD45RO+ foi documentada.

Os linfócitos B de memória podem expressar certas classes (isotipos) de Ig de membrana, tais como IgG, IgE ou IgA, como resultado da troca de isotipo, ao passo que as células B imaturas expressam somente IgM e IgD. Em humanos, a expressão de CD27 é um marcador para as células B de memória. As células B parecem ser heterogêneas e existem subgrupos que diferem especialmente no que diz respeito à sua localização e propriedades migratórias. As características que distinguem os linfócitos imaturos, efetores e de memória refletem diferentes programas de expressão gênica que são regulados por fatores de transcrição e por alterações epigenéticas estáveis, incluindo metilação e acetilação de histona e remodelamento da cromatina. Por exemplo, o fator de transcrição denominado

fator 2 do tipo Kruppel (KLF-2) é necessário para a manutenção do fenótipo da célula T imatura. Os fenótipos dos diferentes tipos funcionais de células T efetoras CD4+, chamados de células TH1, TH2 e TH17, dependem dos fatores de transcrição T-bet, GATA-3 e RORγT, respectivamente, assim como alterações epigenéticas no lócus do gene de citocina. Outros fatores de transcrição são necessários para a manutenção dos fenótipos das células B e T. Nossa compreensão sobre os determinantes moleculares do fenótipo do linfócito ainda é incompleta e está em evolução.