CAPÍTULO 12 Ativação da Célula B e Produção de Anticorpos

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

VISÃO GERAL DA RESPOSTA IMUNE HUMORAL RECONHECIMENTO DO ANTÍGENO E ATIVAÇÃO DA CÉLULA B INDUZIDA PELO ANTÍGENO 

Captura do Antígeno e Apresentação para a Célula B 

Ativação da Célula B por Antígenos e Outros Sinais 

Respostas Funcionais das Células B a Antígenos

RESPOSTAS DE ANTICORPOS DEPENDENTES DE CÉLULAS T-AUXILIARES A ANTÍGENOS PROTEICOS

Sequência de Eventos Durante a Resposta de Anticorpo Dependente de Célula T 

Ativação Inicial e Migração de Células B e T Auxiliares 

Apresentação de Antígeno pelas Células B e o Efeito Carreador de Haptenos

Papel do CD40L: Interação do CD40 na Ativação da Célula B Dependente de T

Ativação de Células B Extrafoliculares

Reação do Centro Germinativo

Indução de Células T Auxiliares Foliculares

Troca de Isotipo (Classe) da Cadeia Pesada

Maturação de afinidade: Mutação Somática dos Genes Ig e Seleção de Células B de Alta Afinidade

Diferenciação da Célula B em Plasmócitos Secretores de Anticorpos

Geração de Células B de Memória

Papel dos Reguladores Transcricionais na Determinação do Destino das Células B Ativadas

RESPOSTAS DE ANTICORPOS A ANTÍGENOS T-INDEPENDENTES

 Subpopulações de Células B que Respondem aos Antígenos T-independentes

Mecanismos de Respostas de Anticorpos T independentes

Proteção Mediada por Anticorpos T-independentes

RETROALIMENTAÇÃO DE ANTICORPOS: REGULAÇÃO DA RESPOSTA IMUNE HUMORAL POR RECEPTORES FC 

RESUMO  

A imunidade humoral é mediada por anticorpos secretados, produzidos por células da linhagem de linfócitos B. Este capítulo descreve os eventos celulares e moleculares da resposta imune humoral, particularmente os estímulos que induzem a proliferação e a diferenciação de células B; e como esses estímulos influenciam o tipo de anticorpo produzido. Os mecanismos pelos quais os anticorpos eliminam microrganismos são descritos no Capítulo 13.

Visão geral da resposta imune humoral 

Os primeiros estudos da imunidade adaptativa foram dedicados a análises de anticorpos séricos produzidos em resposta aos microrganismos, toxinas e modelos antigênicos. Grande parte de nossa atual compreensão da resposta imune adaptativa e das interações celulares que ocorrem durante essas respostas evoluíram a partir de estudos sobre a produção de anticorpos. Começamos com um resumo de algumas das principais características da ativação das células B e da produção de anticorpos.

• A ativação de células B resulta em sua proliferação, o que leva à expansão clonal, seguida por diferenciação, culminando na geração de plasmócitos secretores de anticorpos e de células B de memória (Fig. 12-1). Como foi discutido no Capítulo 8, os linfócitos B maduros responsivos ao antígeno se desenvolvem a partir de células precursoras da medula óssea antes da estimulação antigênica e povoam os órgãos linfoides periféricos, que são os locais onde os linfócitos interagem com antígenos estranhos. As respostas imunes humorais são iniciadas pelo reconhecimento de antígenos por linfócitos B específicos. O antígeno liga-se às imunoglobulinas M (IgM) e IgD de membrana nas células B virgens maduras e as ativa. A ativação leva à proliferação de células específicas para o antígeno e à sua diferenciação, gerando plasmócitos secretores de anticorpos e células B de memória. Uma única célula B pode, dentro de uma semana, dar origem a um máximo de 5.000 células secretoras de anticorpos, as quais produzem em conjunto mais do que 10 12 moléculas de anticorpo por dia. Esta gigantesca expansão é necessária para manter o mesmo ritmo dos microrganismos que se dividem rapidamente. Algumas células B ativadas começam a produzir outros tipos de anticorpos além da IgM e IgD; este processo é chamado de troca de isotipo (classe) de cadeia pesada. Conforme uma resposta imune humoral se desenvolve, células B ativadas produtoras de anticorpos que se ligam a antígenos com afinidade crescente passam a dominar progressivamente a resposta; este processo é chamado de maturação da afinidade.

FIGURA 12-1 Fases da resposta imune humoral. 

Aativação das células B é iniciada pelo reconhecimento específico de antígenos por meio dos receptores Ig de superfície das células. O antígeno e outros estímulos, incluindo as células T auxiliares, estimulam a proliferação e a diferenciação de clones específicos de células B. Aprogênie do clone pode se diferenciar em plasmócitos que produzem IgM ou outros isotipos de Ig (p. ex., IgG), pode sofrer maturação da afinidade ou pode persistir como células de memória.

• O tipo e a quantidade de anticorpos produzidos variam de acordo com o tipo de antígeno que induz a resposta imune, o envolvimento de células T, exposição prévia ao antígeno e o local anatômico no qual ocorre a ativação. A influência desses fatores sobre a resposta imune humoral será discutida em detalhes mais adiante neste capítulo.  

• As respostas de anticorpos a antígenos proteicos requerem que o antígeno seja internalizado por células B específicas, processados e seus peptídios apresentados aos linfócitos T auxiliares CD4 + , que por sua vez ativam as células B. Por esta razão, as proteínas são classificadas como antígenos T-dependentes. O termo linfócito T auxiliar surgiu a partir da constatação de que as células T estimulam, ou auxiliam, os linfócitos B a produzir anticorpos. Um tipo especializado de célula T auxiliar, denominada célula T auxiliar folicular, facilita a formação de centros germinativos, os quais são estruturas geradas em órgãos linfoides, onde ocorrem vários eventos relacionados às respostas imunitárias humorais T-dependentes. 

• As respostas de anticorpos para antígenos multivalentes não proteicos com determinantes repetitivos, tais como polissacarídeos, alguns lipídios e ácidos nucleicos, não requerem a participação de linfócitos T auxiliares antígeno-específicos. Antígenos multivalentes (assim chamados porque cada molécula de antígeno contém vários epítopos idênticos) são, portanto, denominados antígenos T independentes. Essas respostas são induzidas por um acoplamento ao receptor da célula B (BCR) e podem ser incrementadas pelos sinais de outros receptores sobre as células B.

 • As células B ativadas se diferenciam em plasmócitos secretores de anticorpos. Em respostas T dependentes, os plasmócitos ou seus precursores migram dos centros germinativos em órgãos linfoides periféricos, onde são produzidos, para a medula óssea, onde podem viver por muitos anos. Esses plasmócitos de vida longa secretam continuamente anticorpos que proporcionam proteção imediata sempre que um microrganismo que pode ser reconhecido por esses anticorpos infecta o indivíduo. 

• Algumas linhagens de célula B ativadas de forma T dependente podem se diferenciar em células de memória. Estas células B de memória sobrevivem em um estado de repouso, sem secretar anticorpos, por muitos anos; mas elas montam respostas rápidas em encontros posteriores com o antígeno. 

• A troca de isotipo e a maturação da afinidade são caracteristicamente observadas em respostas imunes humorais T dependentes a antígenos proteicos. Esses dois processos resultam da estimulação de células B por células T auxiliares. Os sinais das células T que direcionam a troca de isotipo e a maturação da afinidade, e seus mecanismos moleculares e significado funcional, serão discutidos mais adiante neste capítulo. 

• As respostas humorais primárias e secundárias contra antígenos proteicos diferem qualitativamente e quantitativamente (Fig. 12-2). As respostas primárias resultam da ativação de células B imaturas nunca estimuladas previamente, ao passo que as respostas secundárias ocorrem após a estimulação dos clones expandidos de células B de memória. Portanto, a resposta secundária se desenvolve mais rapidamente do que a resposta primária e as quantidades de anticorpos produzidos são maiores na resposta secundária. A troca de isotipo de cadeia pesada e a maturação da afinidade também aumentam com a exposição repetida a antígenos proteicos.

FIGURA 12-2 Respostas imunes humorais primária e secundária. 

Em uma resposta imune primária, as células B imaturas são estimuladas pelo antígeno, tornam-se ativadas e se diferenciam em células secretoras de anticorpos que produzem anticorpos específicos para o antígeno que desencadeou seu desenvolvimento. Uma resposta imune secundária é induzida quando o mesmo antígeno estimula as células B de memória, levando à produção de maiores quantidades de anticorpo específico em comparação à produção observada na resposta primária. Observe que as características da resposta secundária de anticorpos resumidas na tabela são típicas das respostas de anticorpos T-dependentes a antígenos proteicos.

• Subpopulações distintas de células B respondem preferencialmente a diferentes tipos de antígenos (Fig. 12-3). Células B foliculares em órgãos linfoides periféricos respondem principalmente produzindo anticorpos contra antígenos proteicos que requerem a colaboração com as células T auxiliares. Já as células B da zona marginal no baço e em outros tecidos linfoides reconhecem antígenos multivalentes, tais como polissacarídeos disseminados pela circulação sanguínea e montam respostas de anticorpos principalmente T-independentes. As células B-1 presentes em tecidos de mucosa e no peritôneo também medeiam respostas em grande parte independentes de T.

FIGURA 12-3 Subpopulações distintas de células B medeiam diferentes tipos de respostas de anticorpos.

 As células B foliculares respondem a antígenos proteicos e, portanto, iniciam respostas humorais Tdependentes. As respostas T-independentes a antígenos multivalentes são mediadas principalmente pelas células B da zona marginal no baço e por células B-1 na mucosa. Essas distinções funcionais entre as subpopulações não são absolutas.

Com base no exposto até aqui, passamos a uma discussão sobre a ativação de células B, começando com a interação do antígeno com essas células. Iremos, em seguida, descrever o papel das células T auxiliares na resposta das células B a antígenos proteicos e os mecanismos de troca de isotipo e maturação da afinidade. Concluímos com uma discussão sobre as respostas de anticorpos T-independentes. 

Reconhecimento do antígeno e ativação da célula B induzida pelo antígeno 

Para iniciar as respostas de anticorpos, os antígenos precisam ser capturados e transportados para as áreas onde ficam as células B nos órgãos linfoides. Os antígenos, então, iniciam o processo de ativação da célula B, geralmente trabalhando em conjunto com outros sinais que são gerados durante as respostas imunes inatas desencadeadas por microrganismos durante as infeções ou por adjuvantes em vacinas. A seguir, descreveremos estes eventos iniciais na ativação da célula B.

Captura do Antígeno e Apresentação para a Célula B 

A maior parte dos linfócitos B virgens maduros são células B foliculares (às vezes também chamadas de células B recirculantes) que recirculam continuamente no sangue e migram de um órgão linfoide secundário para o seguinte em busca de antígeno. As células B foliculares entram nos tecidos linfoides secundários (baço, linfonodos, tecidos linfoides de mucosa) através de vasos sanguíneos localizados nas zonas das células T e, em seguida, migram para os folículos, as zonas de célula B desses tecidos. O movimento para os folículos linfoides é guiado pela quimiocina CXCL13, secretada por células dendríticas foliculares, o principal tipo celular do estroma folicular, bem como por outras células estromais. CXCL13 liga-se ao receptor de quimiocina CXCR5 na superfície das células B imaturas recirculantes e atraem essas células para os folículos. Como discutiremos posteriormente, o mesmo par de receptores e quimiocinas também é importante durante a resposta imune, uma vez que pode atrair uma subpopulação de células T ativadas para o folículo. 

O antígeno pode ser apresentado para as células B imaturas nos órgãos linfoides de diferentes formas e por várias rotas. Os antígenos que entram atravessando uma barreira epitelial e aqueles que se encontram na circulação são coletados e levados para os folículos por diversos mecanismos (Fig. 12-4).

FIGURA 12-4 Vias de liberação do antígeno para as células B foliculares.

 Pequenos antígenos são apresentados às células B nos folículos por meio dos vasos linfáticos aferentes e via circuitos, ao passo que antígenos maiores são apresentados por macrófagos do seio subcapsular ou por células dendríticas na medula.

• A maior parte dos antígenos provenientes de locais em tecido são transportados para os linfonodos por vasos linfáticos aferentes que drenam para o seio subcapsular dos linfonodos. Os antígenos solúveis, geralmente com menos de 70 kD, podem alcançar a zona de células B através de circuitos que se estendem entre o seio subcapsular e o folículo e interagem diretamente com as células B específicas.  

• Os macrófagos do seio subcapsular capturam grandes microrganismos e complexos antígeno-anticorpo e os apresenta nos folículos, que ficam abaixo do seio. 

• Muitos antígenos relativamente grandes que entram no linfonodo através dos vasos linfáticos aferentes não são capturados pelos macrófagos do seio subcapsular e são grandes demais para entrar nos circuitos. Estes antígenos podem ser capturados na região medular por células dendríticas residentes e transportados para os folículos, onde podem ativar as células B. 

• Antígenos de imunocomplexos podem se ligar a receptores do complemento (particularmente, ao receptor do complemento do tipo 2 ou CR2) em células B da zona marginal, e estas células, então, podem transferir os antígenos contendo imunocomplexos para as células B foliculares. 

• Os imunocomplexos também podem se ligar ao receptor do complemento CR2 na superfície das células dendríticas foliculares e os antígenos presentes nesses complexos são então apresentados às células B antígeno-específicas. 

• Patógenos transportados pelo sangue podem ser capturados por células dendríticas plasmocitoides presentes na circulação sanguínea e transportados para o baço, onde podem ser apresentados a células B da zona marginal. 

• Antígenos de polissacarídeos podem ser capturados por macrófagos da zona marginal dos folículos linfoides esplênicos e apresentados ou transferidos para as células B desta área. 

Em todos esses casos, o antígeno que é apresentado às células B está, em geral, em sua conformação nativa, intacta, e não é processado por células apresentadoras de antígenos. Isto, naturalmente, é uma das diferenças importantes entre as formas de reconhecimento de antígenos por linfócitos B e T (Cap. 6). 

Ativação da Célula B por Antígenos e Outros Sinais 

O antígeno e as citocinas desempenham um papel importante na sobrevivência das células B imaturas. As células B foliculares imaturas sobrevivem por períodos limitados até encontrarem antígeno (Cap. 2). A sobrevivência das células B foliculares depende dos sinais do BCR, bem como dos estímulos recebidos de uma citocina da superfamília do fator de necrose tumoral (TNF) chamada BAFF (do inglês, Célula B–activating factor of the TNF family, também conhecida como BLyS, de B lymphocyte stimulator), que fornece sinais de maturação e de sobrevivência através do receptor de BAFF. BAFF e um ligante relacionado, APRIL, podem ativar dois outros receptores, TACI e BCMA, que participam em estágios mais avançados da ativação e da diferenciação de células B (e será discutido adiante). Estas citocinas são produzidas principalmente por células mieloides em folículos linfoides e na medula óssea. 

A ativação dos linfócitos B antígeno-específicos é iniciada pela ligação do antígeno às moléculas de Ig de membrana, que, em conjunto com as proteínas associadas Igα e Igβ, constituem o complexo receptor de antígeno de células B maduras. O receptor de antígeno do linfócito B, descrito no Capítulo 7, exerce duas funções essenciais na ativação da célula B. Primeiro, a ligação do antígeno ao receptor libera sinais bioquímicos às células B, que iniciam o processo de ativação (Cap. 7). Segundo, o receptor internaliza o antígeno ligado em vesículas endossomais e, se o antígeno for uma proteína, ele é processado em peptídios que podem ser apresentados na superfície da célula B para o reconhecimento por células T auxiliares. Esta função de apresentação de antígenos das células B será considerada mais adiante no contexto da ativação T dependente da célula B.

Embora o reconhecimento do antígeno possa iniciar respostas de células B, por si só, geralmente esse evento isolado é inadequado para estimular de forma significativa a proliferação e a diferenciação das células B. Para que uma resposta completa seja induzida, outros estímulos são requeridos a fim de cooperar com o acoplamento do BCR, incluindo as proteínas do complemento, receptores de reconhecimento de padrões e, no caso de antígenos proteicos, as células T auxiliares (discutido mais adiante).

A ativação da célula B é facilitada pelo correceptor CR2/CD21 em células B, que reconhece fragmentos de complemento covalentemente ligados ao antígeno ou que fazem parte dos imunocomplexos contendo o antígeno (Fig. 12-5., A). A ativação do complemento é tipicamente observada com microrganismos que ativam este sistema pela via alternativa e pela via das lectinas na ausência de anticorpos; e pela via clássica na presença de anticorpos (Caps. 4 e 13). Em todas estas situações, ocorre geração de fragmentos do complemento capazes de se ligar aos microrganismos. Um desses fragmentos, chamado C3d, é reconhecido pelo receptor do complemento CR2 (também chamado CD21), o que aumenta a força de sinalização do BCR e, portanto, funciona como um correceptor para a células B (Cap. 7). Alguns polissacarídeos não microbianos também ativam o complemento pela via alternativa ou das lectinas e esta é uma razão por que tais antígenos são capazes de induzir respostas de anticorpos sem a ajuda das células T.

FIGURA 12-5 Papel dos receptores CR2 e do tipo Toll na ativação da célula B. 

Nas respostas imunes a microrganismos, a ativação das células B através do BCR pode ser aumentada pelo antígeno recoberto por proteínas do complemento, que podem se ligar tanto ao BCR quanto ao receptor do complemento 2 (CR2) (A), e também por ativação simultânea dos receptores do tipo Toll (TLRs) nas células B por moléculas derivadas dos microrganismos (padrões moleculares associados a patógenos [PAMPs]) (B). 

Os produtos microbianos se acoplam aos receptores do tipo Toll nas células B, o que também aumenta a ativação dessa célula (Fig. 12-5, B). As células B humanas expressam diversos TLRs, incluindo TLR5, que reconhece a flagelina bacteriana; TLR7 endossomal, que reconhece RNA de cadeia simples; e TLR9, que é específico para DNA não metilado rico em CpG em endosomes (Cap. 4). As células B murinas (mas não as humanas) também expressam TLR4, capaz de reconhecer LPS, em sua superfície. Estes receptores de reconhecimento de padrão fornecem sinais que aumentam ou cooperam com os do receptor de células B durante a ativação celular. Além disso, a ativação de células mieloides através de receptores de reconhecimento de padrões pode promover a ativação das células B indiretamente de duas maneiras. As células dendríticas ativadas por meio de TLRs contribuem significativamente para a ativação da célula T auxiliar que, por sua vez, estimula as células B em resposta a antígenos proteicos. As células mieloides ativadas por TLRs podem secretar APRIL e BAFF, citocinas que podem induzir respostas T-independentes de células B. 

Respostas Funcionais das Células B a Antígenos 

Eventos celulares distintos são induzidos pela ligação cruzada do BCR mediada pelo antígeno, diferentes tipos de antígeno: os antígenos multivalentes iniciam a proliferação e a diferenciação da célula B e os antígenos proteicos preparam as células B para interações subsequentes com as células T auxiliares. A ligação cruzada do receptor de antígeno provocada por alguns antígenos pode estimular diversas alterações importantes nas células B (Fig. 12-6). Em resposta a antígenos multivalentes, as células que se encontravam em estado de repouso entram no estágio G1 do ciclo celular e isso é acompanhado por aumento no tamanho celular, no RNA citoplasmático e na biossíntese de organelas, tais como os ribossomos. Algumas células B se diferenciam em plasmócitos secretores de anticorpos de vida curta. A sobrevivência das células B estimuladas aumenta devido à produção de proteínas antiapoptóticas, particularmente Bcl-2 (Fig. 15- 8). A ativação das células B pelo antígeno resulta em aumento da expressão de moléculas do complexo maior de histocompatibilidade (MHC) e de coestimuladoras B7, motivo pelo qual as células B estimuladas pelo antígeno são ativadoras mais eficientes dos linfócitos T auxiliares do que as células B imaturas. A expressão de receptores para várias citocinas derivadas de células T também fica aumentada, o que permite que os linfócitos B estimulados pelo antígenos respondam às citocinas secretadas pelas células T auxiliares. A expressão de receptores de quimiocinas pode ser alterada, resultando no tráfico de células B para fora dos folículos.

FIGURA 12-6 Respostas funcionais induzidas pela ligação cruzada mediada pelo antígeno ao complexo BCR. 

Aligação cruzada induzida pelo antígeno ao receptor antigênico da célula B induz diversas respostas celulares, incluindo: a produção de proteínas que promovem a sobrevivência e a proliferação, expressão de moléculas coestimuladoras e de receptores de citocinas que promovem interações com responsividade a células T auxiliares, além da migração das células ao encontro das células T como resultado da expressão de CCR7.

A importância da sinalização pelo complexo BCR para as subsequentes respostas celulares varia conforme a natureza do antígeno. A maior parte dos antígenos Tindependentes tais como polissacarídeos, contém múltiplos epítopos idênticos em cada molécula ou dispostos sobre a superfície de uma célula. Esses antígenos multivalentes podem promover, efetivamente, a ligação cruzada de muitos receptores antigênicos da célula B e iniciar respostas ainda que não sejam reconhecidos pelos linfócitos T auxiliares. Em contrapartida, muitos antígenos proteicos globulares de ocorrência natural possuem apenas uma cópia de cada epítopo por molécula. Dessa forma, esses antígenos proteicos não podem se ligar cruzadamente e ao mesmo tempo em múltiplas moléculas de Ig e sua capacidade de ativar o BCR fica limitada e, por esta razão, eles geralmente não induzem sinais que podem levar à proliferação e à diferenciação da célula B. Eles são, no entanto, suficientes para influenciar a sobrevivência, induzir alterações na expressão dos receptores de quimiocina e promover a endocitose do antígeno. Alguns antígenos proteicos podem ser exibidos como matrizes multivalentes nas superfícies microbianas ou de células, ou podem se comportar como antígenos multivalentes porque se apresentam em agregados. 

Os antígenos proteicos também são internalizados pelo BCR, processados e apresentados como peptídios ligados a moléculas de MHC a células T auxiliares, que, por sua vez, são potentes estimuladoras da proliferação e diferenciação dos linfócitos B. Na verdade, em respostas dependentes de T, uma importante função da Ig de membrana é não provocar a proliferação e a diferenciação, mas sim, facilitar a ligação e a internalização do antígeno para apresentação subsequente a células T auxiliares.

Após o reconhecimento específico do antígeno pelas células B, as etapas subsequentes das respostas imunes humorais são muito diferentes, dependendo se são T dependentes ou T-independentes. A seguir, descreveremos a ativação de células B por antígenos proteicos e por células T auxiliares.

Respostas de anticorpos dependentes de células Tauxiliares a antígenos proteicos 

A função de auxiliar de linfócitos T foi descoberta por experimentos realizados na década de 1960, que mostraram que as respostas de anticorpos necessitavam de uma cooperação de duas populações celulares diferentes, as quais foram posteriormente denominadas células B e T. Estes estudos experimentais clássicos constituíram uma prova formal inicial da importância das interações entre duas populações diferentes de células do sistema imunológico. Muitos anos foram ainda necessários para estabelecer que a maioria das células T auxiliares são linfócitos CD4 +CD8 - que reconhecem peptídios antigênicos apresentados por moléculas de MHC de classe II.

Uma das importantes realizações da imunologia foi a elucidação dos mecanismos de interações entre as células T e B e as ações das células T auxiliares na resposta de anticorpos.

Sequência de Eventos Durante a Resposta de Anticorpo Dependente de Célula T 

Antígenos proteicos são reconhecidos por linfócitos B e T específicos nos órgãos linfoides periféricos e as populações de células ativadas se reúnem nesses órgãos para iniciar as respostas imunes humorais (Fig. 12-7). A interação entre as células T auxiliares e os linfócitos B é iniciada pelo reconhecimento do mesmo antígeno proteico pelos dois tipos celulares e segue uma sequência precisa de eventos. As células T CD4 + imaturas são ativadas pelo antígeno (sob a forma de peptídios processados) nas zonas das células T por meio da apresentação por células dendríticas e, então, diferenciam-se em células T auxiliares. As células B imaturas são ativadas nos folículos pelo mesmo antígeno (em sua conformação nativa) que foi transportado para lá. As células T auxiliares e as células B ativadas migram em direção uma à outra e interagem nas bordas dos folículos, onde a resposta inicial de anticorpo se desenvolve. Algumas das células migram de volta para os folículos para formar os centros germinativos, nos quais uma resposta de anticorpos mais especializada é montada. Adiante, descreveremos cada uma dessas etapas em detalhes. 

FIGURA 12-7 Sequência de eventos nas respostas imunes humorais a antígenos proteicos T dependentes. 

(1) As respostas imunes são iniciadas pelo reconhecimento dos antígenos pelas células B e pelas células T CD4 + . (2) Os linfócitos ativados migram um em direção ao outro e interagem, resultando na proliferação e diferenciação da célula B. (3) Areestimulação das células B pelas células T auxiliares em locais extrafoliculares leva à troca de isotipo precoce e geração de plasmócitos de vida curta, ao passo que a ativação das células T por células B resulta na indução de células T auxiliares foliculares. (4) Os eventos posteriores ocorrem nos centros germinativos e incluem a mutação somática e a seleção de células de alta-afinidade (maturação da afinidade), troca de isotipo adicional, geração de células B de memória e a geração de plasmócitos de vida longa.

Ativação Inicial e Migração de Células B e T Auxiliares

 A ativação de células B e T específicas para o mesmo antígeno é essencial para a interação funcional entre essas duas células e as aproxima para aumentar a probabilidade de encontro entre elas (Fig. 12-8). A frequência de células B e T imaturas específicas para um dado epítopo de um antígeno muito baixa, algo como 1 em 10 5 a 1 em 10 6 linfócitos; e as células B e T específicas precisam se encontrar e interagir fisicamente para gerar uma forte resposta de anticorpos. Isto é alcançado, em parte, por um movimento regulado das células após o reconhecimento antigênico. As células T auxiliares regulam negativamente o receptor de quimioquina CCR7 e aumentam a expressão de CXCR5 e, como resultado, deixam a zona da célula T e migram para o folículo. Como foi mencionado anteriormente, CXCL13, o ligante para CXCR5, é secretado pelas células dendríticas foliculares e por outras células do estroma folicular e é essa quimiocina que atrai as células T CD4 + ativadas para o folículo. Além disso, como foi discutido anteriormente, as células B respondem a esses antígenos reduzindo a expressão do receptor de quimiocina CXCR5 de suas superfícies celulares e aumentam a expressão de CCR7. Como resultado, as células B ativadas migram para a zona da célula T por ação de um gradiente de CCL19 e de CCL21, os ligantes para CCR7. As células B ativadas por antígenos proteicos também podem expressar CD69, que bloqueia a expressão de superfície de receptores para esfingosina 1-fosfato, causando retenção de células B ativadas nos linfonodos (Cap. 3). O resultado final dessas alterações é a atração mútua dos linfócitos T e B ativados pelo antígenos.  

FIGURA 12-8 Migração de células B e de células T auxiliares e interação T-B. 

As células T auxiliares e as células B ativadas pelo antígeno movem-se uma em direção à outra em resposta aos sinais de quimiocinas e fazem contato adjacente às bordas dos folículos primários.

Os antígenos proteicos são endocitados pela célula B e apresentados de uma forma que possam ser reconhecidos pelas células T auxiliares e isto representa o passo seguinte no processo de ativação T-dependente da célula B.

Apresentação de Antígeno pelas Células B e o Efeito Carreador de Haptenos 

Antígenos proteicos que são reconhecidos por receptores antigênicos específicos da célula B são endocitados e processados para gerar peptídios que se ligam a moléculas de MHC de classe II e são apresentados às células T CD4 + (Fig. 12-9). Esta via de apresentação de antígenos pelo MHC de classe II foi descrita em detalhes no Capítulo 6. Os peptídios apresentados pela célula B a uma célula T auxiliar são os mesmos peptídios que ativaram inicialmente o precursor virgem da células CD4 + quando foram apresentados pelas células dendríticas na zona de célula T. Como o BCR reconhece um epítopo da proteína na sua forma nativa com elevada afinidade, as células B específicas se ligam e apresentam o antígeno muito mais eficientemente (em concentrações muito baixas) do que as demais células B não específicas para o antígeno. Este é motivo pelo qual as células B específicas para um antígeno respondem preferencialmente a esse antígeno, em comparação com as outras células. Assim, um antígeno proteico que provoca uma resposta T-dependente da célula B utiliza pelo menos dois epítopos específicos para a ativação das células B: um epítopo na superfície da proteína nativa é reconhecido com alta especificidade por uma célula B; e um epítopo de peptídio linear interno é posteriormente liberado desta proteína, ligando-se a moléculas de MHC de classe II, e é reconhecido por células T auxiliares. Os anticorpos secretados ao final são, geralmente, específicos para os determinantes conformacionais do antígeno nativo porque a Ig de membrana em células B é capaz de se ligar a epítopos conformacionais das proteínas e a mesma Ig é secretada por plasmócitos derivados das células B. Esta característica do reconhecimento antigênico da célula B determina a especificidade fina da resposta de anticorpos e é independente do fato de que as células T auxiliares reconhecem apenas epítopos lineares de peptídios processados. Na verdade, um único linfócito B específico para um epítopo nativo pode se ligar a uma proteína, endocitá-la e apresentar diversos peptídios diferentes complexados com moléculas de MHC de classe II a diferentes células T auxiliares, mas a resposta de anticorpos resultante permanece específica para a proteína nativa.

FIGURA 12-9 Apresentação do antígeno pelas células B para as células T auxiliares. 

Os antígenos proteicos reconhecidos pela Ig de membrana são endocitados e processados e os fragmentos de peptídios são apresentados em associação a moléculas de MHC de classe II. As células T auxiliares reconhecem os complexos MHC-peptídio na superfície das células B e, então, estimulam as respostas da célula B. Nas respostas aos conjugados hapteno-carreador, o hapteno (o epítopo da célula B) é reconhecido por uma célula B específica, o conjugado é endocitado, a proteína carreadora é processada na célula B e os peptídios do carreador (os epítopos da célula T) são apresentados para a célula T auxiliar.

Os princípios delineados aqui para a colaboração entre as células T e B ajudam a explicar um fenômeno conhecido como o efeito hapteno-carreador. As análises das respostas de anticorpos a conjugados de hapteno-carreador forneceram algumas das primeiras demonstrações de como a apresentação de antígenos pelos linfócitos B contribui para o desenvolvimento das respostas imunes humorais. Haptenos, como dinitrofenol, são pequenas substâncias químicas que podem ser ligadas por anticorpos específicos, mas não são imunogênicas por si mesmas. Se, no entanto, os haptenos forem acoplados a proteínas, que servem como carreadores, os conjugados são capazes de induzir respostas de anticorpos contra os haptenos. Existem três características importantes de respostas de anticorpos anti-haptenos a conjugados destes com proteínas. Primeira, essas respostas requerem a existência de células B específicas para o hapteno e, simultaneamente, células T auxiliares específicas para a proteína (carreador). Segunda, para estimular uma resposta, as porções do hapteno e do carreador precisam estar fisicamente ligadas e não podem ser administradas separadamente. Terceira, a interação é restrita ao MHC de classe II, ou seja, as células T auxiliares cooperam apenas com os linfócitos B que expressam moléculas de MHC classe II, que são idênticas àquelas envolvidas na ativação inicial de células T imaturas por células dendríticas. Todas estas características das respostas de anticorpos a conjugados hapteno-proteína podem ser explicadas pelas funções de apresentação de antígeno dos linfócitos B. Células B específicas para o hapteno ligam-se ao antígeno através do determinante do hapteno, endocitam o conjugado hapteno-carreador e apresentam peptídios derivados da proteína carreadora a linfócitos auxiliares T específicos para essa proteína (Fig. 12-9). Assim, os dois linfócitos cooperam reconhecendo diferentes epítopos do mesmo complexo antigênico. O hapteno é responsável pela internalização eficiente da proteína carreadora para dentro da célula B, o que explica por que o hapteno e o carreador precisam estar fisicamente ligados. A exigência de apresentação de antígenos associados a moléculas de MHC para a ativação de células T representa a restrição ao MHC das interações de células T e B.

As características das respostas humorais elucidadas pelos conjugados de haptenocarreador se aplicam a todos os antígenos proteicos nos quais um determinante intrínseco, geralmente um determinante conformacional nativo, é reconhecido por células B (e, por conseguinte, é análogo ao hapteno) e outro determinante, na forma de um peptídio linear associado ao MHC de classe II, é reconhecido pelas células T auxiliares (e é análogo ao carreador que é a fonte do peptídio). O efeito de haptenocarreador é a base para o desenvolvimento de vacinas conjugadas, que contêm os epítopos de carboidratos reconhecidos por células B ligados a proteínas reconhecidas pelas células T, o que será discutido mais adiante neste capítulo.

Papel do CD40L: Interação do CD40 na Ativação da Célula B Dependente de T 

Na ativação, as células T auxiliares expressam o ligante de CD40 (CD40L), o qual se acopla ao seu receptor, CD40, em células B estimuladas pelo antígeno e induz a proliferação e a diferenciação da célula B, inicialmente em focos extrafoliculares e, depois, nos centros germinativos (Fig. 12-10). Lembre-se que o CD40 é um membro da superfamília de receptores TNF (Cap. 10). Seu ligante, CD40L (CD154), é uma proteína de membrana trimérica que é homóloga ao TNF. CD40 é expresso constitutivamente na superfície de células B e CD40L é expresso na superfície de células T auxiliares após a ativação pelo antígeno e moléculas estimuladoras. Quando essas células T auxiliares ativadas interagem fisicamente com as células B apresentadoras de antígeno, o CD40L reconhece o CD40 sobre a superfície da célula B.

FIGURA 12-10 Mecanismos de ativação da célula B mediados pela célula T auxiliar. 

As células T auxiliares que são ativadas pelo reconhecimento de antígenos apresentados pelas células B expressam CD40L, o qual se liga ao CD40 presente na superfície das células B e estimula a proliferação e a diferenciação da célula B. Citocinas produzidas pelas células T auxiliares também contribuem para as respostas da célula B.

A ligação ao CD40L produz a alteração conformacional dos trímeros pré-formados de CD40 e isso induz a associação de proteínas citossólicas denominadas TRAFs (do inglês, TNF receptor–associated factors, fatores associados ao receptor de TNF) com o domínio citoplasmático do CD40. Os TRAFs recrutados para o CD40 iniciam uma cascata enzimática que leva à ativação e à translocação nuclear de fatores de transcrição, incluindo o NF-kB e o AP-1, que estimulam juntos a proliferação da célula B e o aumento da síntese e secreção de Ig. Vias de sinalização similares são ativadas por receptores de TNF (Cap. 7). A indução de fatores de transcrição pelo CD40 também é crucial para reações subsequentes dos centros germinativos, como veremos adiante. A ativação de células dendríticas e de macrófagos mediada por células T também envolve a interação de CD40L em células T auxiliares ativadas com CD40 nas células dendríticas e macrófagos (Caps. 6 e 10).

Mutações no gene do CD40 L resultam em uma doença chamada síndrome da hiperIgM ligada ao X, caracterizada por defeitos na produção de anticorpos, troca de isotipo, maturação da afinidade e na geração de células B de memória em resposta a antígenos proteicos, além de uma imunidade mediada por células deficientes (Cap. 21). Anormalidades similares são observadas em camundongos geneticamente deficientes para os genes CD40 ou CD40L. Curiosamente, um DNA-vírus chamado vírus de EpsteinBarr (EBV) infecta células B humanas e induz sua proliferação. Isto pode levar à imortalização das células e ao desenvolvimento de linfomas. A cauda citoplasmática de uma proteína de transformação do EBV, denominada LMP1 (do inglês, latent membrane protein 1, proteína latente de membrana 1) se associa às mesmas moléculas de TRAF como faz o domínio citoplásmico de CD40 e, aparentemente, aciona a proliferação da célula B. Assim, a LMP1 do EBV é funcionalmente homóloga a uma molécula de sinalização fisiológica da célula B e o EBV aparentemente cooptou uma via normal de ativação do linfócito B para o seu objetivo próprio, que consiste em promover a sobrevivência e a proliferação das células que o vírus infectou.

Além da ativação de células B pelo CD40L em células T auxiliares, estas células também secretam citocinas que contribuem para respostas da célula B. Os papéis mais bem definidos das citocinas derivadas de células T nas respostas imunes humorais são aqueles relacionados à troca de isotipo, descrito adiante. Diversas citocinas também são implicadas nas etapas iniciais da proliferação e da diferenciação da célula B, mas ainda não está claro se são realmente essenciais para essas respostas.

Após a interação inicial das células B com as células T auxiliares na interface entre o folículo e a zona de célula T, a ativação subsequente das células B pelas células T auxiliares pode ocorrer em dois outros locais, sendo um externo aos folículos, em um foco extrafolicular, e o outro nos centros germinativos dos folículos. A natureza da resposta da célula B é diferente nesses locais (Tabela 12-1).

Tabela 12-1

 Respostas da Célula B Extrafolicular e no Centro Germinativo 

AID, Citidina-deaminase induzida por ativação (do inglês, activation-induced cytidine deaminase); Bcl-6, Linfoma de célula B-6 (do inglês, B cell lymphoma-6); Blimp-1, proteína de maturação induzida por linfócito B (do inglês, B lymphocyte– induced maturation protein 1); MALT, tecido linfoide associado a mucosa (do inglês, mucosa-associated lymphoid tissue); TFH , célula T auxiliar folicular (do inglês, follicular helper T cell). Adaptado de Vinuesa CG, Sanz I, Cook MC: Dysregulation of germinal centres in autoimmune disease, Nature Reviews Immunology 9:845-857, 2009.

Ativação de Células B Extrafoliculares 

A ativação da célula B no foco extrafolicular fornece uma resposta precoce de anticorpos a antígenos proteicos e ajusta-se à formação da resposta do centro germinativo, que é desenvolvida mais lentamente, mas também é mais eficiente. A ativação T dependente de células B nos focos extrafoliculares produz anticorpos de baixa afinidade que podem circular e limitar a propagação de uma infecção. A resposta extrafolicular também auxilia na geração de células T auxiliares foliculares (células TFH ) que migram para o folículo e são necessárias para a formação do centro germinativo. Algumas células B ativadas pelo antígeno no foco extrafolicular também retornam ao folículo, participam na formação do centro germinativo e sofrem alterações que resultam em uma resposta imune humoral mais potente e de longa duração. Cada um desses focos pode produzir de 100 a 200 plasmócitos secretores de anticorpos. No baço, focos extrafoliculares se desenvolvem nas porções mais externas da bainha linfoide periarteriolar rica em células T (PALS, do inglês, periarteriolar lymphoid sheath) ou entre a zona de célula T e a polpa vermelha; e esses conjuntos de células também são chamados de focos de PALS. Focos similares, também T dependentes, são encontrados nos cordões medulares dos linfonodos. 

As células B que são ativadas por células T auxiliares através do CD40L nos focos extrafoliculares possuem capacidade limitada de troca de isotipo. As células secretoras de anticorpos que são geradas nesses focos, incluindo plasmoblastos circulantes e plasmócitos teciduais, são do tipo de vida curta em sua maioria e estas células não adquirem a capacidade de migrar para locais distantes, como a medula óssea. A pequena quantidade de anticorpos produzidos nesses focos pode contribuir para a formação de imunocomplexos (que contêm o antígeno, o anticorpo e, às vezes, o complemento) que ficam aprisionados pelas células dendríticas foliculares nos folículos linfoides. As células dendríticas foliculares liberam, então, quimiocinas, talvez em resposta aos imunocomplexos, que atraem poucas células B ativadas (talvez apenas uma ou duas) do foco extrafolicular para o folículo para iniciar a reação centro germinativo.

Reação do Centro Germinativo 

Os eventos caraterísticos de respostas humorais dependentes das células T auxiliares, incluindo maturação da afinidade, troca de isotipo e geração de plasmócitos e células B de memória de vida longa, ocorrem principalmente em estruturas organizadas denominadas centros germinativos, que são criados dentro de folículos linfoides durante as respostas imunes T dependente. Reação do centro germinativo é o nome do conjunto de eventos que ocorre nesses locais, incluindo o próprio desenvolvimento dos centros germinativos, o complexo processo de diversificação genética das células B ativadas e a sobrevivência das mais adaptadas. 

Os centros germinativos se desenvolvem cerca de 4 a 7 dias após o início de uma resposta T-dependente de células B. Neste momento, algumas das células B que são ativadas em focos extrafoliculares migram de volta para o folículo e começam a proliferar rapidamente, formando uma região distinta do folículo (Fig. 12-11). Os morfologistas denominaram esta região como centro germinativo por causa da crença de que novas células eram geradas lá, muito antes de se compreender seu significado funcional. Cada centro germinativo completamente formado contém células derivadas de um único clone, ou de poucos, de células B específicas para o antígeno. Dentro do centro germinativo existe uma zona escura densamente povoada com as células B que se proliferam rapidamente. Estima-se que o tempo de duplicação dessas células B em proliferação, também denominadas centroblastos, no centro germinativo seja algo entre 6 a 12 horas; assim, em 5 dias, um único linfócito pode dar origem a uma progênie de cerca de 5.000 células. A progênie das células B em proliferação no centro germinativo é constituída de células menores, às vezes chamadas de centrócitos, que sofrem processos de diferenciação e seleção na zona clara, como será descrito mais adiante. As células B nos centros germinativos expressam um repressor transcricional conhecido como Bcl-6 (do inglês, B cell lymphoma gene 6, gene do linfoma de células B 6), cujo papel é descrito mais adiante quando discutirmos a regulação transcricional do destino da célula B.

FIGURA 12-11 Centros germinativos em órgãos linfoides secundários. 

A, O centro germinativo se encontra no interior do folículo e inclui uma zona basal escura e uma zona clara adjacente. B, Azona clara contém células dendríticas foliculares, coradas com anticorpo anti-CD23 (verde) e a zona escura contém células B em proliferação, coradas com um anticorpo anti-Ki67 (vermelho), que detecta células que estão ciclando. (A, Cortesia de Dr. James Gulizia, Department of Pathology, Brigham and Women’s Hospital, Boston, Massachusetts. B, Modificado de Liu YJ, Johnson GD, Gordon J, MacLennan IC: Germinal centres in T-cell–dependent antibody responses, Immunology Today 13:17-21. Copyright © 1992 com permissão da Elsevier.) 

A arquitetura dos folículos linfoides e a reação do centro germinativo no interior dos folículos depende da presença de células dendríticas foliculares (FDCs). As FDCs são encontradas apenas em folículos linfoides e expressam receptores do complemento (CR1, CR2 e CR3) e receptores de Fc. Estas moléculas estão envolvidas na apresentação de antígenos para a seleção de células B do centro germinativo, como será descrito mais adiante. As FDCs não expressam moléculas de MHC de classe II e não são derivadas de células progenitoras na medula óssea. Assim, apesar do seu nome, elas são distintas das células dendríticas que expressam MHC de classe II e que capturam os antígenos nos tecidos e os transporta para os órgãos linfoides, onde apresentam os péptidos aos linfócitos T. Os longos processos citoplasmáticos das FDCs formam uma malha em torno da qual são formados os centros germinativos. 

A reação do centro germinativo consiste de etapas sequenciais (Fig. 12-12). As células B em proliferação acumulam-se na zona escura do centro germinativo, região onde não há FDCs ou células T. A pequena progênie de células B que não estão em divisão migram para a zona clara adjacente, onde entram em contato próximo com os processos das abundantes FDCs e também fazem estreito contato com células TFH . É neste ponto que ocorrem os eventos subsequentes de seleção. A borda de células B imaturas no folículo, que circundam o centro germinativo, é chamada de zona do manto.

FIGURA 12-12 Reação do centro germinativo em um linfonodo. 

As células B ativadas migram para o folículo e proliferam, formando a zona escura do centro germinativo. Estas células B sofrem troca extensiva do isotipo e hipermutação somática dos genes V de Ig e migram para a zona clara, onde encontram as células dendríticas foliculares que apresentam o antígeno e as células TFH. As células B com receptores de Ig de mais altas afinidade são selecionadas, sobrevivem e se diferenciam em células secretoras de anticorpos e em células B de memória. As células secretoras de anticorpos residem na medula óssea como plasmócitos de vida longa e assim a deixa; e as células B de memória entram no conjunto de linfócitos recirculantes.

A formação de centros germinativos é dependente de CD40L em células TFH que interagem com o CD40 nas células B. Essas interações são essenciais para a proliferação das células B, que é necessária para a expansão dessas células nos centros germinativos e também para a troca de isotipo e maturação da afinidade. A formação de centros germinativos é deficiente em humanos e em camundongos com defeitos genéticos no desenvolvimento ou ativação de células T, ou com mutações de CD40 ou de seu ligante discutidas anteriormente.

Indução de Células T Auxiliares Foliculares

 Após 4 a 7 dias da exposição ao antígeno, as células B ativadas específicas para o antígeno induzem algumas células T previamente ativadas para que se diferenciem em células TFH , capazes de expressar altos níveis do receptor de quimiocina CXCR5, sendo direcionadas para os folículos linfoides por CXCL13, o ligante de CXCR5, onde podem exercer papéis essenciais na formação e na função do centro germinativo. Além do CXCR5, as células TFH também expressam ICOS (coestimulador indutível), PD-1 (morte programada-1), IL-21 e o fator de transcrição Bcl-6. As células TFH apresentam um fenótipo que as torna diferentes das subpopulações TH1, TH2, e TH17 de células T efetoras, descritas no Capítulo. 10.

A diferenciação de células TFH a partir de células T CD4 + imaturas acontece em dois passos: ativação inicial pelas células dendríticas que apresentam o antígeno e subsequente ativação por células B (Fig. 12-13). A opção entre a diferenciação para TH1, TH2 ou TH17 por um lado ou para TFH por outro, depende, em parte, da força da interação inicial entre o complexo peptídio-MHC de classe II sobre as células dendríticas e do receptor de células T em células T CD4 + imaturas. Uma forte ativação do TCR por células dendríticas induz a expressão do repressor transcricional Bcl-6 e baixos níveis da cadeia α do receptor de IL-2 (IL-2R) em células T CD4 + . Esta expressão inicial de níveis moderados de Bcl-6 combinada com a fraca sinalização de IL-2R inibe a aquisição de um fenótipo TH1, TH2 ou TH17. Algumas dessas células T ativadas começam a expressar CXCR5. A diferenciação das células TFH só se completa após a ativação das células TFH nascentes por células B ativadas. Diversas moléculas presentes nas células B e nas células T auxiliares são conhecidos por desempenhar papéis importantes na geração de células TFH . O coestimulador ICOS, que está relacionado ao CD28 e é expresso em células TFH , é essencial para a reação de centro germinativo. A interação do ligante de ICOS com ICOS em células B ativadas promove a diferenciação de células T em células TFH . As interações entre as células B ativadas e células T auxiliares são mediadas por integrinas e por membros da família de coestimuladores SLAM. A denominação para uma molécula de sinalização que se associa a essas proteínas da família SLAM em células TFH é SAP, e a sinalização de SAP estabiliza a expressão de reguladores transcricionais, particularmente Bcl-6, que são necessários para o desenvolvimento de células TFH . Há uma mutação em SAP em pacientes com uma doença conhecida como síndrome linfoproliferativa ligada ao X, a qual está associada a defeitos nas respostas de anticorpos e de células T citotóxicas (Cap. 21).

FIGURA 12-13 Eventos moleculares na geração de células T auxiliares foliculares. 

Ageração de célula TFH requer ativação sequencial das células T, primeiro pelas células dendríticas e, então, por células B ativadas. As células TFH diferenciadas migram para os centros germinativos, onde ativam as células B.

A citocina que define a diferenciação das células TFH é a IL-21. Esta citocina é necessária para o desenvolvimento do centro germinativo e contribui para a geração de plasmócitos na reação do centro germinativo. A IL-21 secretada pelas células TFH também estimula os eventos de seleção de células B no centro germinativo e de diferenciação de células B ativadas em plasmoblastos. Além da IL-21, as células TFH secretam outras citocinas, incluindo IFN-γ ou IL-4 e, provavelmente, baixas concentrações de IL-17; e todas estas citocinas participam do processo de troca de isotipo.

As células TFH exercem diversos papéis importantes na ativação e na diferenciação de células B na reação do centro germinativo. Estas funções dependem de vários sinais, incluindo ICOSL, CD40L e IL-21, e serão discutidos em detalhe a seguir.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Troca de Isotipo (Classe) da Cadeia Pesada 

Em respostas T-dependentes algumas células das progênies de células B ativadas que expressam IgM e IgD sofrem troca de isotipo (classe) da cadeia pesada e produzem anticorpos com cadeias pesadas de diferentes classes, tais como γ, α e µ (Fig. 12-14). Algumas vezes ocorrem trocas de isotipo em células B que se encontram em focos extrafoliculares devido à ação das células T auxiliares extrafoliculares lá presentes; no entanto, isso ocorre com mais frequência em centros germinativos, sob a influência das células TFH . A habilidade das células B de produzirem diferentes isotipos de anticorpos proporciona uma notável plasticidade nas respostas imunes humorais por meio da geração de anticorpos que exercem funções efetoras distintas e estão envolvidos na defesa contra os diferentes tipos de agentes infecciosos. As células B mudam os isotipos dos anticorpos que produzem, alterando as regiões constantes das cadeias pesadas, mas a especificidade dos anticorpos (determinada pelas regiões variáveis) permanece inalterada. Os mecanismos moleculares responsáveis pela mudança de regiões constantes de cadeias pesadas serão descritos a seguir. 

FIGURA 12-14 Troca de isotipo da cadeia pesada de Ig. 

As células B ativadas por sinais da célula T auxiliar (CD40L, citocinas) sofrem troca para diferentes isotipos de Ig, medeiam as distintas funções efetoras. Aqui, exemplos selecionados de trocas de isotipos. O papel do IFN-γ no direcionamento dos eventos específicos relacionados à troca de isotipo foi estabelecida apenas em roedores.

A troca de isotipo em resposta a diferentes tipos de micror- ganismos é regulada por citocinas produzidas pelas células T auxiliares ativadas por esses microrganismos. IFN-γ induz a troca para a classe IgG em células B (mais bem documentado em camundongos) e a IL-4 induz à troca para IgE. A resposta a muitos vírus e bactérias intracelulares envolve a produção de anticorpos IgG, que bloqueia a entrada de microrganismos em células hospedeiras e também promove a fagocitose por macrófagos. Os vírus e muitas bactérias ativam as células T auxiliares, particularmente TH1, que produzem a citocina IFN-γ e também induzem, provavelmente, células TFH a produzir grandes quantidades de IFN-γ. A resposta humoral a muitos parasitas helmintos é direcionada principalmente por anticorpos IgE, que participam na eliminação de helmintos mediada por eosinófilos e mastócitos (Caps. 13 e 16); os anticorpos IgE também medeiam as reações de hipersensibilidade imediata (alergias) (Cap. 20). Os helmintos provavelmente influenciam a diferenciação de células TFH e induzem as células T auxiliares a produzir citocinas do tipo TH2 durante a reação do centro germinativo.

Além disso, as células B em diferentes locais anatômicos mudam para diferentes isotipos, em parte por causa das citocinas localmente produzidas. Especificamente, as células B em tecidos de mucosa mudam para IgA, que é a classe de anticorpos mais eficientemente transportada através de epitélios para as secreções mucosas, onde participa da defesa contra os microrganismos que tentam entrar através dos epitélios (Cap. 14). A mudança para IgA é estimulada pelo fator transformante de crescimento-β (TGF-β), produzido por muitos tipos celulares, incluindo células T auxiliares, na mucosa e em outros tecidos. As citocinas da família do TNF, BAFF e APRIL, também estimulam a mudança para IgA. Como essas citocinas são produzidas por células mieloides, elas podem estimular respostas de IgA na ausência da ajuda de células T. Alguns indivíduos que herdam variantes mutantes do gene TACI, que codifica um receptor para essas citocinas, apresentam uma deficiência selectiva de IgA (Cap. 21).

Os sinais do CD40 trabalham em conjunto com as citocinas para induzir a troca de isotipo. A ligação do CD40 induz a enzima deaminase induzida por ativação (AID, do inglês, Activation-induced Deaminase) que, como veremos mais adiante, é crucial tanto para troca de isotipo como da maturação de afinidade. A exigência de sinalização do CD40 e da AID para promover a troca de isotipo em células B foi bem documentada graças à análise de camundongos e humanos com deficiências em CD40, do ligante de CD40 ou de AID. Em todos esses casos, a resposta de anticorpos a antígenos proteicos é dominada por anticorpos IgM e há troca limitada para outros isotipos. 

O mecanismo molecular da troca de isotipo é um processo chamado de recombinação de troca, no qual o DNA da cadeia pesada de Ig em células B é cortado e recombinado de modo que um éxon VDJ previamente formado, que codifica o domínio V, é posto em uma posição adjacente a uma região C subsequente e o DNA intercalado entre essas regiões é excluído (Fig. 12-15). Esses eventos de recombinação de DNA envolvem sequências de nucleotídeos denominadas de regiões de troca, que estão localizadas nos íntrons entre os segmentos J e C, nas extremidades 5’ de cada lócus CH, com exceção do gene δ. As regiões de troca possuem um comprimento de 1 a 10 kilobases, numerosas repetições em série de sequências de DNA ricas em GC e são encontradas na porção inicial de todos os genes da cadeia pesada. A porção inicial de cada região de troca é um pequeno éxon chamado de éxon I (iniciador de transcrição), precedido por uma região I, promotora. Os sinais das citocinas e do CD40 induzem a transcrição de uma determinada região I promotora lendo um éxon I, a região de troca e éxons CH adjacentes. Estes transcritos são conhecidos como transcritos da linha germinativa. Elas não são traduzidas em proteínas, mas são necessárias para que ocorra a troca de isotipo. Os transcritos da linha germinativa são encontradas no lócus µ e no lócus posterior da cadeia pesada para a qual uma célula B ativada está sendo induzida à troca. Em cada região de troca participante, os transcritos da linha germinativa facilitam a geração de quebras no DNA de cadeia dupla, como será descrito mais adiante. A quebra de DNA na região inicial de troca (µ) é unida às quebras na região de troca posterior selecionada. Como resultado, o éxon VDJ rearranjado mais próximo à porção inicial da região de troca µ na célula B produtora de IgM é recombinado com o gene da cadeia pesada de Ig localizado imediatamente após a região de troca transcricionalmente ativa posterior. As citocinas determinam qual região CH irá sofrer transcrição da linha germinativa. Por exemplo, a IL-4 induz a transcrição da linha germinativa do lócus Iµ-Sµ-Cµ (Fig. 12-15). Primeiramente, isso leva à produção de transcritos µ da linha germinativa em uma célula B que expressa IgM e, em seguida, à recombinação da região de troca Sµ com a região de troca do Sµ. O DNA que está intercalado entre as regiões é perdido e o éxon VDJ é, então, aproximado da região Cµ. O resultado final é a produção de IgE com o mesmo domínio V da IgM original produzida por essa célula B.

FIGURA 12-15 Mecanismos de troca do isotipo da cadeia pesada. 

Quando as células B ativadas pelo antígeno encontram os sinais da célula T auxiliar (CD40L e, neste exemplo, IL-4), as células B sofrem troca de isotipo de Ig, além da IgM (neste exemplo, IgE). Estes estímulos iniciam a transcrição da linha germinativa no lócus Iμ -Sμ -Cμ , e os genes CH proximais são deletados, levando à recombinação do éxon VDJ o gene Cμ . As regiões que sofrem troca são indicadas pelos círculos identificados como Sμ , Sγ e Sμ . Iμ , Iγ e Iμ representam os locais de início para a transcrição da linha germinativa. (Notar que existem múltiplos genes Cγ localizados entre os genes Cδ e Cμ e genes Cα adjacentes a Cμ , mas isso não é mostrado). 

A enzima chave necessária para a troca de isotipo (e maturação de afinidade, descrito mais adiante) é a deaminase induzida por ativação (AID, do inglês, activation-induced deaminase). Como mencionamos anteriormente, a expressão de AID é ativada principalmente por sinais de CD40 de células TFH . A enzima desamina citosinas em moldes de DNA de fita simples, convertendo resíduos de citosina (C) em resíduos de uracila (U) (Fig. 12-16). As regiões de troca são ricas em bases G e C e os transcritos da região de troca tendem a formar híbridos DNA-RNA estáveis envolvendo a fita codificante (superior) de DNA, deixando, assim, a parte inferior livre ou sem uma fita molde, a qual forma uma alça aberta de DNA de fita simples denominada alça-R. A alça-R é a região na qual um grande número de resíduos de C da sequência de DNA de troca é convertido em resíduos U pela AID. Uma enzima chamada uracila N-glicosilase remove os resíduos de U, deixando locais abásicos. A endonuclease ApeI, e provavelmente outras endonucleases, cliva esses pontos abásicos, gerando um corte em cada posição. Alguns cortes são gerados na fita superior também, de uma maneira dependente da enzima AID, mas ainda não se sabe como isso acontece. Os cortes nas duas fitas contribui para as quebras da fita dupla tanto na região Sµ quanto na região posterior à região de troca que está envolvida em um determinado evento de troca de isotipo. As quebras de fita dupla nas duas regiões de troca são unidas (reparadas) pela utilização da maquinaria celular envolvida no reparo de rupturas da fita dupla por meio da união de terminações não homólogas. Nesse processo, o DNA entre as duas regiões de troca é eliminado e o resultado final é que a região V rearranjada original torna-se adjacente à uma nova região constante. 

FIGURA 12-16 Mecanismo pelo qual a enzima AID e a transcrição da linha germinativa colaboram para a geração das quebras nas regiões de troca da dupla fita de DNA.

 Os transcritos da linha germinativa formam híbridos de DNA-RNAna região de troca e a AID desamina os resíduos C para gerar resíduos U na fita dupla de DNA. Aenzima uracila N-glicosilase (UNG) remove os resíduos U para gerar pontos abásicos onde a endonuclease ApeI cria cortes que levam à ruptura da fita dupla.

Maturação de afinidade: Mutação Somática dos Genes Ig e Seleção de Células B de Alta Afinidade 

Maturação de afinidade é o processo que conduz a um aumento da afinidade de anticorpos a um determinado antígeno, conforme progride a resposta humoral T-dependente e é o resultado da mutação somática dos genes Ig seguida pela sobrevivência seletiva das células B produtoras de anticorpos com maior afinidade. O processo de maturação de afinidade gera anticorpos com uma capacidade aumentada de ligação aos antígenos e, portanto, mais eficientes para neutralizar e eliminar microrganismos (Fig. 12-17). As células T auxiliares e as interações CD40:CD40L são necessárias para que se inicie a mutação somática e, como resultado, a maturação de afinidade é observada apenas em respostas de anticorpos T-dependentes a antígenos proteicos. 

FIGURA 12-17 Visão geral da maturação de afinidade. 

No início da resposta imune, há produção de anticorpos de baixa afinidade. Durante a reação do centro germinativo, a mutação somática dos genes V da Ig e a seleção das células B com receptores de antígeno de alta afinidade resultam na produção de anticorpos com alta afinidade para o antígeno.

Em células B no centro germinativo em proliferação presente na zona escura, os genes V de Ig sofrem mutações pontuais em uma taxa extremamente elevada. Estima-se que esta taxa seja de 1 em 10 3 pares de bases do gene V gene por célula em divisão, sendo aproximadamente mil vezes mais alta do que a taxa espontânea da mutação em outros genes de mamíferos. Por este motivo, a mutação de genes V de Ig também é chamada de hipermutação somática. Os genes V das cadeias pesadas e leves expressas em cada célula B contêm um total de cerca de 700 nucleotídeos; isto implica que ocorre acúmulo de mutações nas regiões V expressas em uma taxa média de quase uma por divisão celular. As mutações do gene V de Ig continuam a ocorrer na progênie das células B individuais. Como resultado, qualquer clone de células B pode acumular mais e mais mutações durante sua vida no centro germinativo. Estima-se que, como consequência de mutações somáticas, as sequências de nucleotídeos de anticorpos IgG derivado de um clone de células B podem divergir até cerca de 5% em relação à sequência original da linha germinativa. Isso geralmente se traduz em até 10 substituições de aminoácidos. Diversas caraterísticas destas mutações são dignas de nota. Primeiro, as mutações estão agrupadas nas regiões V, principalmente nas regiões determinantes de complementaridade da ligação ao antígeno (Fig. 12-18). Em segundo lugar, há muito mais mutações em anticorpos IgG do que nos da classe IgM. Em terceiro lugar, a presença de mutações está relacionada ao aumento da afinidade dos anticorpos ao antígeno que induziu a resposta. 

FIGURA 12-18 Mutações somáticas nos genes Ig V. 

Os hibridomas foram produzidos a partir de células esplênicas de camundongos imunizados 7 ou 14 dias antes com um hapteno, oxazolona, ligado a uma proteína e após imunizações secundárias e terciárias com o mesmo antígeno. Foram gerados hibridomas produtores de anticorpos monoclonais específicos para oxazolona e as sequências de nucleotídeos dos genes V codificantes para as cadeias pesada e leve de Ig foram posteriormente determinadas. As mutações nos genes V aumentam de acordo com o tempo após a imunização e com as imunizações repetidas e essas mutações são agrupadas em regiões determinantes de complementaridade (CDRs, do inglês, complementarity-determining regions). Alocalização do CDR3 nas cadeias pesadas é aproximada. As afinidades dos anticorpos produzidos também tendem a aumentar conforme aumenta a taxa de muatações, como é indicado pelas constantes de dissociação (Kd) mais baixas para a ligação do hapteno. (Modificado de Berek C, Milstein C: Mutation drift and repertoire shift in maturation of the immune response, Immunological Reviews 96:23-41, 1987, Blackwell Publishing). 

Os mecanismos subjacentes à mutação somática em genes Ig são parcialmente conhecidos. É claro que o rearranjado do éxon VDJ das Ig torna-se altamente suscetível a mutação, sugerindo suscetibilidade aumentada desta região a fatores de ligação a DNA que identificam regiões V rearranjadas para mutação. A enzima AID, discutida anteriormente no contexto de troca de isotipo, desempenha um papel essencial na maturação de afinidade. Sua atividade de desaminar DNA converte os resíduos C em resíduos U em pontos importantes para mutação. U pode ser trocada para T quando ocorre a replicação do DNA, gerando, assim, um tipo comum de mutação de C para T; ou U pode ser excisada pela uracila N-glicosilase e o local abásico assim gerado é reparado por um processo passível de erro, gerando, por fim, substituições com qualquer um dos quatro nucleotídeos de DNA em cada ponto de desaminação de citidina induzida por AID. Estes processos de reparo propensos a erros estendem mutações de resíduos além dos resíduos C que são direcionados pela AID.

A estimulação repetida por antígenos proteicos dependentes de células T leva ao aumento do número de mutações nos genes Ig das células B específicas a esses antígenos no centro germinativo. Algumas dessas mutações são mais prováveis de se mostrarem úteis uma vez que produzirão anticorpos de alta afinidade. No entanto, muitas das mutações podem gerar uma diminuição ou até mesmo uma perda da capacidade de ligação ao antígeno. Portanto, o passo seguinte e crucial no processo da maturação de afinidade é a seleção de células B de alta afinidade mais úteis, um tipo de seleção natural darwiniana que assegura a sobrevivência das melhores células B (mais adaptadas em termos de ligação ao antígeno).

As células B que se ligam a antígenos em centros germinativos com alta afinidade são selecionadas para sobreviver (Fig. 12-19). A resposta inicial ao antígeno resulta na produção de anticorpos, alguns dos quais formam complexos com antígeno residual e podem ativar o complemento. As células dendríticas foliculares expressam receptores para as porções Fc de anticorpos e para produtos da ativação do complemento, incluindo C3b e C3d. Estes receptores se ligam e expõem antígenos que são complexados com anticorpos e produtos do complemento. O antígeno também pode ser apresentado na forma livre no centro germinativo. Enquanto isso, as células B do centro germinativo que sofreram mutação somática migrar para a zona clara rica em FDC do centro germinativo. Essas células B morrem por apoptose, a menos que sejam resgatadas pelo reconhecimento do antígeno. As células B com receptores de alta afinidade para o antígeno são mais capazes de se ligar ao antígeno quando este está presente em baixas concentrações; e essas células B sobrevivem preferencialmente devido a diversos mecanismos. Primeiro, o reconhecimento antigênico, por si só, induz a expressão de proteínas antiapoptóticas da família Bcl-2. Segundo, as células B de alta afinidade terão preferência na endocitose e apresentação do antígeno e, assim, também terão preferência na interação com o limitado número de células TFH no centro germinativo. Estas células T auxiliares podem sinalizar através de CD40L para promover a sobrevivência das células B com as quais interagem. Terceiro, algumas células TFH expressam o ligante de Fas, que é capaz de reconhecer o receptor de morte Fas nas células B do centro germinativo e liberar um sinal apoptótico. As células B de alta afinidade, que são melhores para reconhecer e responder ao antígeno, podem ativar inibidores endógenos de Fas quando seus BCRs reconhecem o antígeno e, assim, ficar protegidas da morte, enquanto as células B de baixa afinidade são mortas.

FIGURA 12-19 Seleção de célula B nos centros germinativos. 

Amutação somática de genes V nas células B do centro germinativo gera anticorpos com diferentes afinidades para o antígeno. Aligação de células B ao antígeno apresentado pelas células dendríticas foliculares é necessária para impedir a morte programada das células B. As células B também apresentam antígeno para as células TFH do centro germinativo, que por sua vez promovem a sobrevivência da célula B. As células B com mais alta afinidade ao antígeno possuem, portanto, uma vantagem seletiva para a sobrevivência conforme a quantidade disponível de antígeno diminui durante uma resposta imune. Isso conduz a um aumento médio na afinidade dos anticorpos ao antígeno conforme a resposta humoral progride.

Quanto mais anticorpo é produzido, mais antígeno é eliminado e, portanto, menos disponível nos centros germinativos. Dessa forma, as células B que serão capazes de se ligar especificamente a este antígeno e serão resgatadas da morte precisam expressar receptores de antígenos com afinidade cada vez mais alta ao antígeno. Como resultado, conforme a resposta de anticorpos a um determinado antígeno progride, as células B que são selecionadas para sobreviver nos centros germinativos produzem Ig de afinidade aumentada a este antígeno. Este processo de seleção resulta na maturação da afinidade da resposta dos anticorpos. Como a mutação somática também gera muitas células B que não expressam receptores de alta afinidade para o antígeno e não podem, portanto, ser selecionadas para sobreviver, os centros germinativos são locais de gigantesco índice de apoptose.  

A mutação somática ocorre na zona escura basal dos centros germinativos, em células B denominadas centroblastos, as quais possuem AID nuclear, e essas células mutantes podem ciclar repetidamente entre a zona escura basal e a zona clara apical, onde se diferenciam em células morfologicamente distintas chamadas centrócitos. Por fim, os centrócitos de alta afinidade podem ser selecionados na zona clara pelo antígeno, com o auxílio de células TFH , e podem sofrer troca de isotipo adicional. As células selecionadas diferenciam-se, então, em células B de memória ou em precursores de plasmócitos secretores de anticorpos de alta afinidade que deixam o centro germinativo.

As quebras de DNA associadas à hipermutação somática e à troca de isotipo definem o cenário para as translocações cromossômicas de vários oncogenes em loci de genes Ig, produzindo tumores de células B (linfomas). Isso explica por que muitos linfomas se desenvolvem a partir de células B do centro germinativo. Os centros germinativos também podem contribuir para a patogênese de doenças autoimunes se mutação somática direcionar um clone de células B no centro germinativo a se tornar fortemente autorreativo. 

Diferenciação da Célula B em Plasmócitos Secretores de Anticorpos 

Os plasmócitos são células B terminalmente diferenciadas, morfologicamente distintas, comprometidas com a produção abundante de anticorpo (Cap. 2). Eles são gerados após a ativação de células B por meio de sinais do BCR, CD40, TLRs e outros receptores, incluindo os receptores de citocinas.  

Existem dois tipos de plasmócitos.

• Os plasmócitos de vida curta são gerados durante as respostas T-independentes e no início das respostas T-dependentes em focos extrafoliculares de células B, anteriormente descritos. Estas células são geralmente encontradas em órgãos linfoides secundários e em tecidos não linfoides periféricos. 

• Os plasmócitos de vida longa são gerados em respostas T-dependentes a antígenos proteicos nos centros germinativos. Os sinais do receptor de antígeno das células B e a IL-21 cooperam na geração de plasmócitos e de seus precursores, chamados plasmoblastos. Os plasmoblastos são encontrados principalmente na circulação, onde podem ser identificados como células secretoras de anticorpo que não expressam CD20, um marcador de células B maduras. Os plasmoblastos gerados nos centros germinativos entram na circulação e são direcionados para a medula óssea, onde se diferenciam em plasmócitos de vida longa. Estes plasmócitos são mantidos por citocinas da família BAFF que se ligam a um receptor de membrana do plasmócito chamado BCMA, o que possibilita que as células sobrevivam por longos períodos, frequentemente tanto quanto o tempo de vida do hospedeiro. Tipicamente, a medula óssea se torna o local principal de produção de anticorpos aproximadamente 2 a 3 semanas após a imunização com um antígeno T-dependente. Os plasmócitos na medula óssea, podem continuar secretando anticorpos por meses ou mesmo anos após o antígeno não estar mais presente. Esses anticorpos podem proporcionar proteção imediata se o antígeno for encontrado posteriormente. Estima-se que quase metade dos anticorpos presentes no sangue de um adulto saudável sejam produzidos pelos plasmócitos de vida longa e sejam específicos para antígenos que foram encontrados no passado. Os anticorpos secretados entram na circulação e nas secreções mucosas, mas os plasmócitos maduros não recirculam. 

A diferenciação das células B em plasmócitos secretores de anticorpos envolve grandes alterações estruturais nos componentes do retículo endoplasmático e da via secretora, além do aumento da produção de Ig e uma alteração nas cadeias pesadas de Ig da forma ligada à membrana para a forma secretada. A célula aumenta dramaticamente de tamanho e a razão entre a área do citoplasma e o núcleo também sofre um aumento notável quando observada sob um microscópio (Fig. 2-8). O retículo endoplasmático torna-se proeminente e a célula é transformada em uma célula secretora que possui pouca ou nenhuma semelhança com um linfócito B. Muitas dessas alterações são mais marcantes na transição do plasmoblasto para um plasmócito maduro.

A mudança na produção de Ig da forma de membrana (caraterística de células B) para a forma secretada (nos plasmócitos) é o resultado de modificações na extremidade caboxiterminal da cadeia pesada de Ig (Fig. 12-20). Por exemplo, na cadeia µ de membrana, Cµ4 é seguido por um curto espaçador, 26 resíduos hidrofóbicos e uma cauda citoplasmática de três aminoácidos (lisina, valina e lisina). Na IgM secretada, por outro lado, o domínio Cµ4 é seguido por uma porção de cauda com aminoácidos polares. Esta transição de Ig de membrana para Ig secretada é provocada pelo processamento alternativo de RNA do RNA mensageiro (RNAm) da cadeia pesada. O transcrito primário de RNA em todas as células B produtoras de IgM contém o cassete VDJ rearranjado, os quatro éxons Cµ codificantes para os domínios da região constante (C) e os dois éxons que codificam os domínios transmembrânicos e citoplasmático. O processamento alternativo deste transcrito, que é regulado pela clivagem de RNA e a escolha dos locais de poliadenilação, determina se os éxons para a porção citoplasmática e transmembrânica são incluídos ou não no RNAm maduro. Se estiverem incluídos, a cadeia µ produzida contém os aminoácidos que compõem os segmentos transmembrânico e citoplasmático e, portanto, permanece ancorada na bicamada lipídica da membrana plasmática. Se, por outro lado, o segmento transmembrânico for excluído da cadeia µ, a extremidade carboxi-terminal consistirá de aproximadamente 20 aminoácidos constituindo a porção da cauda. Como essa proteína não possui uma extensão de aminoácidos hidrofóbicos ou uma cauda citoplasmática de carga positiva, ela não pode permanecer ancorada na membrana do retículo endoplasmático, sendo, assim, secretada. Assim, cada célula B pode sintetizar as duas formas de Ig, de membrana e secretada. A maior parte do RNAm da cadeia pesada de Ig em um plasmócito é clivado imediatamente antes do local de poliadenilação, portanto, a maior parte deste RNAm pertence à forma secretada. Todos os genes CH contêm éxons de membrana semelhantes e todas as cadeias pesadas podem ser potencialmente expressas na forma ligada à membrana e na forma secretada. No entanto, a forma secretada da cadeia pesada δ raramente é feita, de maneira que a IgD geralmente está presente apenas como uma proteína de membrana.

FIGURA 12-20 Produção de cadeias μ de membrana e secretadas em linfócitos B. 

O processamento alternativo de um transcrito de RNAprimário resulta na formação de um RNAm para a forma de membrana ou secretada da cadeia pesada μ. Adiferenciação da célula B resulta em uma fração crescente de proteína μ produzida na forma secretada. TP, TM e CY referem-se a porção da cauda, segmento transmembrânico e segmento citoplasmático, respectivamente. Cμ1, Cμ2, Cμ3 e Cμ4 são os quatro éxons do gene Cμ.

Geração de Células B de Memória 

As células B de memória são geradas durante a reação do centro germinativo e são capazes de fazer respostas rápidas à introdução subsequente do antígeno. Como as células de memória são geradas principalmente em centros germinativos, elas são observadas em respostas imunes T-dependentes e normalmente emergem em paralelo com células T auxiliares de memória. Algumas das células B que são ativadas nos centros germinativos adquirem a capacidade de sobreviver por longos períodos, aparentemente sem a continuidade da estimulação antigênica. Estas células B de memória expressam altos níveis da proteína antiapoptótica Bcl-2, o que contribui para o seu período de vida longa. Algumas células B de memória podem permanecer no órgão linfoide em que foram geradas, ao passo que outras saem dos centros germinativos e recirculam entre o sangue e os órgãos linfoides. Caracteristicamente, as células de memória expressam receptores de antígenos de alta afinidade (mutantes) e moléculas de Ig de isotipos que sofreram troca mais frequentemente que os linfócitos B imaturas. A produção de grandes quantidades de anticorpos de alta afinidade pós-troca de isotipo é bastante acelerada após a exposição secundária aos antígenos e isso pode ser atribuído à ativação de células de memória em centros germinativos. Muitas das caraterísticas das respostas secundárias de anticorpos a antígenos proteicos e suas diferenças em relação às respostas primárias (Fig. 12-2), refletem as diferenças entre as respostas das células de memória e B imaturas, respetivamente.  

Vacinas eficazes contra microrganismos e toxinas microbianas devem induzir tanto maturação de afinidade quanto formação de células B de memória e estes eventos só ocorrerão se as vacinas forem capazes de ativar as células T auxiliares. Este conceito vem sendo aplicado no desenvolvimento de vacinas para algumas infecções bacterianas nas quais o antígeno de interesse é um polissacarídeo capsular, incapaz de estimular as células T. Nesses casos, o polissacarídeo é ligado covalentemente a uma proteína estranha para formar o equivalente a um conjugado hapteno-carreador, capaz de ativar as células T auxiliares. Tais vacinas, que são chamadas de vacinas conjugadas, induzem anticorpos de alta afinidade e células de memória mais prontamente do que as vacinas de polissacarídeos sem proteínas ligadas. As vacinas conjugadas revelaram-se particularmente eficazes na indução de imunidade protetora em lactentes e crianças pequenas, que são menos capazes de montar respostas T-independentes fortes contra os polissacarídeos em comparação com adultos.

Papel dos Reguladores Transcricionais na Determinação do Destino das Células B Ativadas 

O resultado da diferenciação de células B é regulado pela indução e ativação de diferentes fatores de transcrição. Pelo que foi discutido até agora, fica claro que as células B ativadas podem seguir vários destinos. Elas podem se desenvolver como plasmócitos de vida curta ou longa, capazes de secretar grandes quantidades de anticorpos; ou como células de memória de vida longa, que não secretam anticorpos, mas sobrevivem por períodos prolongados e respondem rapidamente ao desafio antigênico. No Capítulo 10, discutimos o conceito de que o destino das células T é determinado, em grande parte, pela expressão de diversos ativadores e repressores de transcrição. O mesmo princípio pode ser aplicado em relação ao que ocorre com as células B ativadas. Os principais fatores de transcrição envolvidos na determinação do destino das células B do centro germinativo são os seguintes: 

• Bcl-6. Nas células B do centro germinativo, os sinais liberados pelo CD40 e pelo receptor de IL-21 induzem a expressão de Bcl-6, que funciona como um repressor transcricional para manter a reação de centro germinativo, particularmente a proliferação massiva das células B neste local. Bcl-6 reprime a expressão de inibidores da quinase dependente de ciclina e, assim, coopera com ativadores transcricionais, tais como c-Myb, para orquestrar a entrada das células B do centro germinativo em fase de ciclo celular rápido. Bcl-6 também reprime p53, um fator de transcrição que medeia a parada do ciclo celular e morte celular por apoptose após lesão do DNA. Como resultado, os centroblastos podem tolerar os danos no DNA que acompanham a hipermutação somática e a troca de isotipo e não entram em apoptose. Bcl-6 antagoniza outro repressor transcricional chamado Blimp-1, o qual é requerido para o desenvolvimento de plasmócitos (ver a seguir) e, então, evita que as células no centro germinativo se diferenciem em plasmócitos durante a proliferação maciça que é caraterística da reação do centro germinativo. 

• Blimp-1 e IRF4. Blimp-1, um repressor de transcrição, e IRF4, um ativador de transcrição, são induzidos em algumas das células B ativadas e compromete o destino de diferenciação da célula para plasmócito. Além de suprimir Bcl-6, para manter a reação da célula B no centro germinativo, Blimp-1 suprime um segundo fator de transcrição, Pax5, que é necessário para a manutenção de células B maduras. Assim, Blimp-1 é permissivo para o desenvolvimento de plasmócitos. IRF4 contribui para a expressão de XBP-1, um fator de transcrição que desempenha um papel essencial na resposta de proteína desdobrada. XBP-1 protege o desenvolvimento de plasmócitos das consequências prejudiciais decorrentes do não dobramento adequado de proteínas (que ocorre como um efeito colateral do grande aumento na síntese de proteínas) e contribui para a maturação de plasmócitos e para o aumento da síntese de Ig observado nessas células. 

• Os fatores de transcrição que delineiam o desenvolvimento da célula B de memória ainda não foram identificados. Parece que alguns clones da progênie de uma célula B estimulada pelo antígeno expressam baixos níveis de IRF4, tornando-se células de memória funcionalmente quiescentes, com capacidade de autorrenovação e vida longa. Enquanto altos níveis de IRF4 levam à diferenciação de plasmócitos, níveis mais baixos de IRF4 são insuficientes para direcionar a diferenciação de uma célula B ativada em plasmócitos e, portanto, podem permitir a geração de células B de memória.

Respostas de anticorpos a antígenos T Independentes 

Muitos antígenos não proteicos, tais como polissacarídeos e lipídios, estimulam a produção de anticorpos na ausência de células T auxiliares e esses antígenos e as respostas que eles provocam são denominados timo-independente ou T-independente (TI). Estas respostas de anticorpos diferem em vários aspetos das respostas T-dependentes a antígenos proteicos (Tabela 12-2). Os anticorpos que são produzidos na ausência da célula T auxiliar são, geralmente, de baixa afinidade e consistem principalmente de IgM, com troca de isotipo limitada a alguns subtipos de IgG e também a IgA.

Tabela 12-2 

Propriedades dos Antígenos Timo-Dependentes e Timo-Independentes

Subpopulações de Células B que Respondem aos Antígenos T-independentes

 A zona marginal e as subpopulações B-1 de células B são especialmente importantes para as respostas de anticorpos aos antígenos TI. Enquanto as respostas aos antígenos proteicos T-dependentes são, em grande parte, mediadas pelas células B foliculares, outras subpopulações de células B podem ser os respondedores primários aos antígenos TI (Fig. 12-3). As células B da zona marginal são uma população distinta de células B que respondem principalmente a polissacarídeos. Após a ativação, essas células se diferenciam em plasmócitos de vida curta que produzem principalmente IgM. As células B-1 representam uma outra linhagem de células B, que respondem prontamente a antígenos TI, principalmente no peritônio e em mucosas. 

As respostas de anticorpos T-independentes podem ser iniciadas no baço, medula óssea, cavidade peritoneal e mucosas. Os macrófagos localizados nas zonas marginais vizinhas aos folículos linfoides no baço são particularmente eficientes na captura de polissacarídeos quando esses antígenos são injetados por via intravenosa. Antígenos TI podem persistir por períodos prolongados na superfície de macrófagos da zona marginal, onde eles são reconhecidos por células B específicas.

Mecanismos de Respostas de Anticorpos T-independentes 

Antígenos T independentes são capazes de estimular a proliferação e a diferenciação de células B na ausência de células T auxiliares. Os antígenos TI mais importantes são polissacarídeos, glicolipídios e ácidos nucleicos, todos capazes de induzir a produção de anticorpos específicos em animais deficientes de células T. Esses antígenos não podem ser processados e apresentados em associação a moléculas de MHC e, portanto, não podem ser reconhecidos pelas células T auxiliares CD4 + . A maior parte dos antígenos TI são multivalentes, sendo compostos por epítopos antigênicos idênticos em repetição. Tais antígenos multivalentes podem induzir ligação cruzada máxima do complexo BCR em células B específicas, levando à ativação sem a necessidade de uma célula T auxiliar cognata. Além disso, muitos polissacarídeos ativam o sistema complemento pela via alternativa, gerando C3d, que se liga ao antígeno e é reconhecido por CR2, aumentando assim a ativação de células B (Fig. 12-5). As proteínas da membrana, quando se encontram em uma alta densidade sobre uma superfície microbiana podem ser funcionalmente multivalentes e podem funcionar tanto de uma maneira T-independente como T-dependente. Como foi mencionado anteriormente, as respostas TI também podem ser facilitadas por sinais adicionais derivados de produtos microbianos que ativam TLRs em células B. 

Embora as respostas TI tipicamente mostrem pouca troca de isotipo, alguns antígenos não proteicos T independentes induzem outros isotipos de Ig além da IgM. Em humanos, a classe dominante de anticorpos induzida pelo polissacarídeo capsular do pneumococo é a IgG2. Em camundongos geneticamente modificados para não possuir CD40, IgE e diversas subclasses de IgG são dificilmente detectáveis no soro, mas a concentração de IgG3 (que se assemelha à IgG2 humana) e de IgA apresenta uma redução de cerca da metade de seus níveis normais. As citocinas produzidas por células diferentes de células T podem estimular a troca de isotipo em respostas TI. Como foi descrito anteriormente, na ausência de células T, BAFF e APRIL produzidas por células de origem mieloide, como células dendríticas e macrófagos, a síntese de AID pode ser induzida em células B ativadas por antígeno através de um receptor da família dos receptores BAFF, denominado TACI. Isto pode ser ainda mais facilitado pela ativação de TLRs sobre essas células B. Além disso, citocinas como TGF-β que ajudam a mediar a troca para IgA são secretadas por muitas células não linfoides em mucosas e podem contribuir para a geração de anticorpos IgA contra antígenos não proteicos (Cap. 14).

Proteção Mediada por Anticorpos T-independentes 

O significado prático de antígenos TI é que muitos polissacarídeos da parede celular bacteriana pertencem a esta categoria e a imunidade humoral é o principal mecanismo de defesa do hospedeiro contra infeções por essas bactérias encapsuladas. Por esta razão, os indivíduos com deficiências congênitas ou adquiridas de imunidade humoral são especialmente suscetíveis a infeções potencialmente fatais com bactérias encapsuladas, como pneumococo, meningococo e Haemophilus.

Antígenos TI também contribuem para a geração de anticorpos naturais, que se encontram presentes na circulação de indivíduos normais e são aparentemente produzidos sem exposição ostensiva a patógenos. A maior parte dos anticorpos naturais são anticorpos anticarboidratos de baixa afinidade e acredita-se que sejam produzidos por células B-1 peritoneais estimulados por bactérias que colonizam o trato gastrintestinal e pelas células B da zona marginal no baço. Uma proporção extraordinariamente grande dos anticorpos naturais em humanos e em camundongos é específica para lipídios oxidados, incluindo grupos de extremidade de fosfolipídios, tais como lisofosfatidilcolina e fosforilcolina, que são encontrados em membranas de bactérias e sobre a superfície de células em apoptose, mas não são expostos na superfície das células hospedeiras normais. Algumas evidências experimentais indicam que os anticorpos naturais específicos para esses fosfolipídios proporcionam proteção contra infeções bacterianas e facilitam a fagocitose de células apoptóticas. Os anticorpos dos grupos sanguíneos ABO, outro exemplo de anticorpos naturais, reconhecem certos glicolipídios (antígenos de grupo sanguíneo) expressos na superfície de diversos tipos de células, incluindo as células do sangue. Os antígenos e anticorpos de grupo sanguíneo são importantes para transfusões de sangue e transplante, mas não para a defesa do hospedeiro e são discutidos no Capítulo 17.

Apesar da sua incapacidade para ativar especificamente células T auxiliares, muitas das vacinas de polissacarídeos, como a vacina contra pneumococo, induzem uma imunidade protetora de duração bastante longa. Também podem ocorrer respostas secundárias rápidas e em grande escala, típico de memória (mas sem muita troca de isotipo ou maturação da afinidade) por exposição secundária a estes antígenos de carboidratos.

Retroalimentação de anticorpos: regulação da resposta imune humoral por receptores Fc 

Os anticorpos secretados inibem a continuidade da ativação de células B através da formação de complexos antígeno-anticorpo que simultaneamente se ligam a receptores de antígeno e receptores Fcγ inibitórios em células B específicas ao antígeno (Fig. 12-21). Esta é a explicação para um fenômeno chamado retroalimentação de anticorpo, que se refere à regulação negativa da produção de anticorpos pelos próprios anticorpos IgG secretados. Os anticorpos IgG inibem a ativação de células B por meio da formação de complexos com o antígeno e esses complexos se ligam a um receptor de células B para as porções Fc de IgG, chamado de receptor II Fcγ (Fcγ RIIB ou CD32). (Discutiremos receptores de Fc no Capítulo 13) A cauda citoplasmática do FcγRIIB contém um motivo de inibição de imunorreceptor baseado em tirosina (ITIM) (Cap. 7). Quando o receptor Fcγ de células B é acoplado, o ITIM na cauda citoplasmática do receptor é fosforilado nos resíduos tirosina e forma um local de ancoramento para a fosfatase-5 inositol SHIP (fosfatase inositol com domínio SH2, do inglês, SH2 domain–containing inositol phosphatase). O SHIP recrutado hidrolisa um fosfato no lipídio de sinalização intermediária fosfatidilinositol trifosfato (PIP3 ) e o inativa. Por este mecanismo, a ligação do FcγRII finaliza a resposta de células B a antígenos. Os complexos antígeno-anticorpo interagem simultaneamente com o receptor de antígeno (através do antígeno) e com FcγRIIB (através o anticorpo) e isso traz as fosfatases inibitórias para perto dos receptores de antígeno, cuja sinalização é bloqueada. 

FIGURA 12-21 Regulação da ativação da célula B pelo FcγRIIB.

 A, os complexos antígeno-anticorpo podem se ligar simultaneamente à Ig de membrana (através do antígeno) e ao receptor FcγRIIB através da porção Fc do anticorpo. B, Consequentemente, esta ligação simultânea de receptores faz com que as fosfatases associadas à cauda citoplasmática do FcγRIIB inibam a sinalização pelo complexo BCR e bloqueiam a ativação da célula B.

A retroalimentação de anticorpo mediada pelo receptor de Fc é um mecanismo fisiológico de controle das respostas imunes humorais porque é desencadeada pelo anticorpo secretado e também bloqueia a produção de anticorpos. Mencionamos anteriormente neste capítulo que os anticorpos também podem amplificar sua própria produção por meio da ativação do complemento e consequente geração de C3d. Não está claro em que circunstâncias os anticorpos secretados proporcionam a amplificação mediada pelo complemento ou a inibição mediada pelo receptor de Fc. Um cenário provável é que no início das respostas imunes humorais, os anticorpos IgM (que ativam complemento, mas não se ligam ao receptor Fcγ) estão envolvidos nessa amplificação, ao passo que a produção crescente de IgG leva à inibição por um mecanismo de retroalimentação. 

 A importância da inibição mediada por FcγRIIB é demonstrada pela produção de anticorpos descontrolada observada em camundongos nos quais o gene que codifica este receptor foi nocauteado. Um polimorfismo no gene FcγRIIB vem sendo associado à suscetibilidade ao desenvolvimento da doença autoimune conhecida como lúpus eritematoso sistêmico em humanos.

As células B expressam outro receptor inibitório chamado CD22, que é uma lectina de ligação de ácido siálico; seu ligante natural não é conhecido, nem se sabe exatamente como o CD22 está envolvido durante as respostas fisiológicas de células B. No entanto, camundongos deficientes para CD22 exibem uma ativação de células B bastante aumentada. A cauda citoplasmática dessa molécula contém resíduos de tirosina ITIM, os quais, quando fosforilados pela quinase Lyn da família Src, ligam-se ao domínio SH2 da tirosina-fosfatase SHP-1. SHP-1 remove fosfatos dos resíduos de tirosina de várias enzimas e proteínas adaptadoras envolvidas na sinalização do BCR e, assim, impede a ativação da célula B. Uma linhagem de camundongo conhecida como moth-eaten, que desenvolve autoimunidade grave com ativação descontrolada de células B e produção de autoanticorpos, apresenta uma mutação de ocorrência natural em SHP-1. A deleção condicional de SHP-1, bem como a perda por engenharia genética de Lyn nas células B, leva a uma quebra de tolerância periférica das células B e ao desenvolvimento de autoimunidade.

Resumo 

Nas respostas imunes humorais, os linfócitos B são ativados pelo antígeno e secretam anticorpos que atuam na eliminação do antígeno. Tanto antígenos proteicos quanto não proteicos podem estimular as respostas de anticorpos. As respostas da célula B aos antígenos proteicos requerem a contribuição das células T auxiliares CD4 + específicas para o antígeno. 

As respostas de célula B dependentes da célula T auxiliar a antígenos proteicos requerem a ativação inicial das células T imaturas nas zonas de célula T e de células B nos folículos linfoides dos órgãos linfoides. Os linfócitos ativados migram um em direção ao outro e interagem nas margens dos folículos, onde a célula B apresenta o antígeno para as células T auxiliares.

As células T auxiliares ativadas expressam CD40L, que se liga a CD40 nas células B; e as células T secretam citocinas que se ligam a seus receptores sobre as células B. A combinação dos sinais de CD40 e das citocinas estimulam a proliferação e a diferenciação da célula B.

A estimulação das células B ativadas nos locais extrafoliculares pelas células T auxiliares leva à formação de focos extrafoliculares onde ocorre alguma troca de isotipo e geração de plasmócitos de vida curta.

Algumas células T ativadas se diferenciam em células TFH especializadas que expressam altos níveis de ICOS e de CXCR5 e secretam IL-21. As células TFH e as células B ativadas migram para o folículo e as células TFH ativam essas células B específicas para iniciar a formação dos centros germinativos. Os eventos tardios nas respostas de anticorpos Tdependentes ocorrem dentro dos centros germinativos e incluem a extensiva troca de isotipo, a mutação somática, a maturação de afinidade, a geração de células B de memória e a indução de plasmócitos de vida longa.

Os sinais derivados das células T auxiliares, incluindo CD40L e citocinas, induzem a troca de isotipo nas células B por meio do processo de recombinação gênica, levando à produção de diversos isotipos de Ig. A troca de isotipo requer a indução de AID, uma deaminase de citidina que converte a citosina em uracila na fita simples de DNA e as diferentes citocinas possibilitam que a AID acesse os loci distintos da cadeia pesada logo em seguida. 

A maturação de afinidade ocorre nos centros germinativos e leva a um aumento da afinidade dos anticorpos durante o curso de uma resposta humoral T-dependente. A maturação de afinidade é um resultado da mutação somática dos genes das cadeias leve e pesada de Ig induzida por AID, seguida pela sobrevivência seletiva de células B que produzem anticorpos de alta afinidade e se ligam ao antígeno exposto pelas FDCs nos centros germinativos. As células TFH também participam na seleção de células B de alta afinidade.

Algumas das progênies de células B dos centros germinativos se diferenciam em plasmócitos secretores de anticorpos que, por sua vez, migram para a medula óssea. Outras progênies tornam-se células B de memória e vivem por longos períodos, recirculam entre os linfonodos e o baço e respondem rapidamente a exposições subsequentes ao antígeno diferenciando-se em secretores de anticorpos de alta afinidade. A expressão de diversos fatores de transcrição controla a diferenciação das células B ativadas em plasmócitos ou em células de memória.

Os antígenos T-independentes (TI) geralmente são antígenos não proteicos que induzem respostas imunes humorais sem o envolvimento de células T auxiliares. Muitos antígenos TI, incluindo polissacarídeos, glicolipídios de membrana e ácidos nucleicos, são multivalentes, podem fazer ligação cruzada em múltiplas moléculas Ig de membrana em uma célula B e ativar o complemento, ativando, assim, as células B sem o auxílio da célula T. A ativação de TLR nas células B por produtos microbianos facilita a ativação T-independente da célula B. Os antígenos TI estimulam as respostas de anticorpos nas quais ocorre troca de classe de cadeia pesada limitada, assim como limitada maturação de afinidade ou geração de célula B de memória, porque essas características dependem largamente das células T auxiliares, que não são ativadas por antígenos não proteicos. No entanto, pode ocorrer a indução de alguma troca de isotipo T-independente por meio da estimulação de TLR por microrganismos, o que pode levar à produção de citocinas da família do TNF, capazes de ativar as células B para induzir AID. 

A retroalimentação de anticorpos é um mecanismo pelo qual as respostas imunes humorais são negativamente reguladas quando houve produção suficiente de anticorpo e ocorre a formação de complexos antígeno-anticorpo. As Ig de membrana das células B e o receptor de porções Fc de IgG sobre as mesmas células B, denominado FcγRIIB, são agrupados por complexos antígeno-anticorpo. Isso ativa uma cascata de sinalização inibitória através da cauda citoplasmática do FcγRIIB que finaliza a ativação da célula B.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas