CAPÍTULO 4 IMUNIDADE INATA - VISÃO GERAL DE IMUNIDADE INATA

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

VISÃO GERAL DE IMUNIDADE INATA Funções e Reações das Respostas Imunes Inatas Características Comparativas das Imunidades Inata e Adaptativa Evolução da Imunidade Inata RECONHECIMENTO DE MICRORGANISMOS E OS PRÓPRIOS DANIFICADOS PELO SISTEMA IMUNE INATO RECEPTORES DE RECONHECIMENTO DE PADRÃO ASSOCIADOS À CÉLULA E SENSORES DA IMUNIDADE INATA Receptores do Tipo Toll Receptores Citosólicos para PAMPs e DAMPs Outros Receptores de Reconhecimento de Padrão Associados à Célula COMPONENTES CELULARES DO SISTEMA IMUNE INATO Barreiras Epiteliais Fagócitos Células Dendríticas Células Natural Killer e outras Células Linfoides Inatas Linfócitos T e B com Diversidade Limitada de Receptor de Antígeno Mastócitos RECONHECIMENTO SOLÚVEL E MOLÉCULAS EFETORAS DA IMUNIDADE INATA Sistema Complemento Pentraxinas Colectinas e Ficolinas RESPOSTA INFLAMATÓRIA Principais Citocinas Pró-Inflamatórias TNF, IL-1 e IL-6 Recrutamento de Leucócitos para os Locais de Infecção Ingestão e Morte de Microrganismos por Fagócitos Ativados Consequências Sistêmicas e Patológicas da Inflamação RESPOSTA ANTIVIRAL ESTÍMULO DA IMUNIDADE ADAPTATIVA MECANISMOS QUE LIMITAM AS RESPOSTAS IMUNES INATAS RESUMO

Visão geral de imunidade inata

O sistema imune inato, que foi brevemente introduzido no Capítulo 1, consiste em muitos tipos celulares e moléculas solúveis nos tecidos e no sangue que constantemente previnem microrganismos de entrarem e estabelecerem infecções. Se os microrganismos se estabelecerem, as respostas imunes inatas fornecem a defesa inicial, antes que as respostas imunes adaptativas possam se desenvolver (Fig. 1-1). Neste capítulo, descreveremos em mais detalhes os componentes, a especificidade e os mecanismos antimicrobianos do sistema imune inato. Embora o foco da maior parte deste livro esteja no papel da resposta imune adaptativa na defesa do hospedeiro e na doença, ao longo dele abordaremos o impacto do sistema imune inato nas respostas imunes adaptativas e como o sistema imune inato contribui para a proteção contra infecções.

Funções e Reações das Respostas Imunes Inatas

A imunidade inata desempenha três funções essenciais que nos protegem contra microrganismos e lesões teciduais.

• A imunidade inata é a resposta inicial aos microrganismos que previne, controla ou elimina a infecção do hospedeiro por muitos patógenos. A importância da imunidade inata na defesa do hospedeiro é ilustrada por observações clínicas e estudos experimentais que mostram que deficiências, inibição ou eliminação de quaisquer dos mecanismos da imunidade inata marcadamente aumentam a suscetibilidade a infecções, mesmo quando o sistema imune adaptativo está intacto ou funcional. Muitos microrganismos patogênicos desenvolveram estratégias para resistir à imunidade inata, as quais são cruciais para a virulência dos microrganismos. As respostas imunes inatas a esses microrganismos podem manter a infecção sob controle até que as respostas imunes adaptativas mais especializadas sejam ativadas. As respostas imunes adaptativas, com frequência mais potentes e especializadas, são capazes de eliminar os microrganismos que resistem aos mecanismos de defesa da imunidade inata.

• Os mecanismos imunes inatos eliminam células danificadas e iniciam o processo de reparo tecidual. Esses mecanismos reconhecem e respondem às moléculas do hospedeiro que são produzidas pelas, ou liberadas, ou acumuladas em células mortas do hospedeiro, estressadas e danificadas. A lesão que inicia essas respostas inatas pode ocorrer no contexto de infecção e célula estéril e dano tecidual na ausência de infecção.

• A imunidade inata estimula as respostas imunes adaptativas e pode influenciar a natureza das respostas adaptativas para torná-las otimamente efetivas contra diferentes tipos de microrganismos. Assim, a imunidade inata não atua somente em funções defensivas logo após a infecção, mas também fornece sinais que alertam o sistema imune adaptativo para responder. Além disso, diferentes componentes da resposta imune inata frequentemente reagem de maneiras distintas a diversos microrganismos (p. ex., bactéria versus vírus) e, assim, influenciam o tipo de resposta imune adaptativa que se desenvolve. Retornaremos a esse conceito no final do capítulo.

Os dois principais tipos de respostas do sistema imune inato que protegem contra microrganismos são a defesa inflamatória e a antiviral. A inflamação é o processo pelo qual leucócitos circulantes e proteínas plasmáticas são trazidos para os locais de infecção nos tecidos e são ativados para destruir e eliminar os agentes agressores. A inflamação também é a principal reação às células danificadas ou mortas e aos acúmulos de substâncias anormais nas células e nos tecidos. A defesa antiviral consiste em alterações nas células que previnem a replicação viral e aumentam a suscetibilidade à morte pelos linfócitos, eliminando, assim, os reservatórios de infecção viral.

Em adição à inflamação ativa e resposta antiviral às infecções, o sistema imune inato inclui defesas físicas e químicas em barreiras epiteliais tais como a pele e cobertura dos tratos gastrintestinal e respiratório, que atuam todo o tempo para bloquear a entrada microbiana. Além disso, o sistema imune inato abrange várias células circulantes, como neutrófilos, e proteínas, como complemento, que podem eliminar os microrganismos do sangue.

Características Comparativas das Imunidades Inata e Adaptativa

Para a compreensão de como as imunidades inata e adaptativa se complementam para proteção contra patógenos, é instrutivo ressaltar suas importantes diferenças:

• As respostas imunes inatas aos microrganismos são imediatas e não necessitam de uma primeira exposição ao microrganismo. Em outras palavras, as células e moléculas efetoras imunes inatas estão completamente funcionais mesmo antes da infecção ou são rapidamente ativadas pelos microrganismos para prevenir, controlar ou eliminar infecções. Em contrapartida, as respostas imunes adaptativas efetivas a um microrganismo recentemente introduzido se desenvolvem ao longo de vários dias como clones de linfócitos, se expandem e se diferenciam em células efetoras funcionais.

• Não há alteração considerável na qualidade ou magnitude da resposta imune inata ao microrganismo após exposição repetida, ou seja, existe pouca ou nenhuma memória. Em contrapartida, a exposição repetida a um microrganismo aumenta a rapidez, magnitude e efetividade das respostas imunes adaptativas.

• A resposta imune inata é ativada pelo reconhecimento de um quadro relativamente limitado de estruturas moleculares que são produtos dos microrganismos ou são expressas por células do hospedeiro que estão mortas ou lesionadas. É estimado que o sistema imune inato reconheça somente cerca de 1.000 produtos de micror- ganismos ou células danificadas. Em contrapartida, o sistema imune adaptativo potencialmente pode reconhecer milhões de diferentes estruturas moleculares de microrganismos e, também, antígenos ambientais não microbianos, assim com os próprios antígenos que normalmente estão presentes em tecidos saudáveis. Os vários tipos de receptores que são responsáveis pelas diferentes especificidades dos sistemas imunes inato e adaptativo serão descritos mais adiante neste capítulo e em capítulos subsequentes.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Evolução da Imunidade Inata

A imunidade inata, a primeira linha de defesa contra as infecções, é filogeneticamente a parte mais antiga do sistema inato. Ela coevoluiu com os microrganismos para proteger todos os organismos celulares contra infecções. Alguns componentes do sistema imune inato de mamíferos são marcadamente similares aos componentes de plantas e insetos, sugerindo que surgiram em ancestrais comuns muito tempo atrás na evolução. Por exemplo, peptídios que são tóxicos para bactérias e fungos, chamados de defensinas, são encontrados em plantas e mamíferos e têm essencialmente a mesma estrutura terciária em ambas as formas de vida. Uma família de receptores que apresentaremos em detalhes mais adiante neste capítulo, denominados receptores do tipo Toll, reconhece microrganismos patogênicos e ativa mecanismos de defesa antimicrobianos. Os receptores do tipo Toll são encontrados em todas as formas de vida na árvore revolucionária de insetos até mamíferos. A principal via de transdução do sinal que os receptores do tipo Toll disparam para ativar as células, chamada de via do NF-κB em mamíferos, também mostra marcada conservação evolucionária. De fato, a maioria dos mecanismos de defesa imune inata que abordaremos neste capítulo aparece claramente na evolução, quando os primeiros organismos multicelulares evoluíram, cerca de 750 milhões de anos atrás. Um sistema imune adaptativo, em contrapartida, é claramente reconhecido somente em vertebrados que surgiram cerca de 350 a 500 milhões de anos atrás.

Iniciaremos nossa discussão sobre a imunidade inata com a descrição da maneira pela qual o sistema imune inato reconhece microrganismos e células danificadas do hospedeiro. Prosseguiremos, então, para os componentes individuais da imunidade inata e suas funções na defesa do hospedeiro.

Reconhecimento de microrganismos e os próprios danificados pelo sistema imune inato

A especificidade do reconhecimento imune inato evoluiu para combater microrganismos e é diferente da especificidade do sistema imune adaptativo em vários aspectos (Tabela 4-1).

Tabela 4-1

Especificidade das Imunidades Inata e Adaptativa

O sistema imune inato reconhece estruturas moleculares que são produzidas pelos patógenos microbianos. As substâncias microbianas que estimulam a imunidade inata frequentemente são compartilhadas por classes de microrganismos e são chamadas de padrões moleculares associados ao patógeno (PAMPs). Diferentes tipos de microrganismos (p. ex., vírus, bactérias Gram-negativas, bactérias Gram-positivas, fungos) expressam diferentes PAMPs. Essas estruturas incluem ácidos nucleicos que são exclusivos dos microrganismos, tais como RNA de fita dupla encontrado em vírus em replicação e sequências de DNA CpG não metiladas encontradas em bactérias; características de proteínas que são encontradas em microrganismos, tais como iniciação por N-formilmetionina, que é típica de proteínas bacterianas; e lipídios complexos e carboidratos que são sintetizados pelos microrganismos, mas não por células de mamíferos, tais como lipopolissacarídios (LPS) em bactérias Gram-negativas, ácido lipoteicoico em bactérias Gram-positivas e oligossacarídios com resíduos de manose terminal encontrados em glicoproteínas de microrganismos, mas não em glicoproteínas de mamíferos (Tabela 4-2). Enquanto o sistema imune inato evoluiu para reconhecer somente um número limitado de moléculas que são únicas aos microrganismos, o sistema imune adaptativo é capaz de reconhecer muitas substâncias estranhas diferentes sendo ou não produtos dos microrganismos.

Tabela 4-2

Exemplos de PAMPs e DAMPs

CpG, oligonucleotídio rico em citosina-guanina; dsRNS, RNA de fita dupla; HMGB1, box 1 de grupo de alta mobilidade; HSP, proteína de choque séptico; LPS, lipopolissacarídio; ssRNA, RNA de fita simples.

O sistema imune inato reconhece produtos microbianos que frequentemente são essenciais para a sobrevivência dos microrganismos. Essa característica do reconhecimento imune inato é importante porque garante que os alvos da imunidade inata não possam ser descartados pelos microrganismos em um esforço para evadir ao reconhecimento pelo hospedeiro. Um exemplo de alvo da imunidade inata que é indispensável para os microrganismos é o RNA viral de fita dupla, que é um intermediário essencial no ciclo de vida de muitos vírus. Similarmente, LPS e ácido lipoteitoico são componentes estruturais das paredes das células bacterianas que são reconhecidas pelos receptores imunes inatos; ambos são necessários para a sobrevivência bacteriana. Em contrapartida, como veremos no Capítulo 16, os microrganismos podem sofrer mutação ou perder muitos dos antígenos que são reconhecidos pelo sistema imune adaptativo, permitindo, assim, que os microrganismos escapem da defesa do hospedeiro sem comprometer sua própria sobrevivência.

O sistema imune inato também reconhece moléculas endógenas que são produzidas ou liberadas de células danificadas ou mortas. Essas substâncias são chamadas de padrões moleculares associados ao dano (DAMPs) (Tabela 4-2). Os DAMPs podem ser produzidos como resultado de dano celular causado por infecções, mas eles também podem indicar lesão estéril às células causada por qualquer das inúmeras razões, tais como toxinas químicas, queimaduras, trauma ou redução no suprimento sanguíneo. Os DAMPs geralmente não são liberados de células que estão em processo de apoptose. Em alguns casos, células saudáveis do sistema imune são estimuladas a produzir e liberar certos DAMPs, algumas vezes chamados de alarminas, que aumentam a resposta imune inata às infecções.

O sistema imune inato usa vários tipos de receptores celulares, presentes em diferentes localizações nas células, e moléculas solúveis no sangue e secreções mucosas para reconhecer PAMPs e DAMPs (Tabela 4-3). As moléculas de reconhecimento associadas à célula, do sistema imune inato, são expressas por fagócitos (primariamente macrófagos e neutrófilos), células dendríticas, células epiteliais que formam a interface da barreira entre o corpo e o meio ambiente externo e muitos outros tipos de células que ocupam tecidos e órgãos. Esses receptores celulares para patógenos e moléculas associadas a dano frequentemente são chamados de receptores de reconhecimento de padrão. Eles são expressos na superfície, em vesículas fagocíticas e no citosol de vários tipos celulares, todos sendo localizações onde os microrganismos podem estar presentes (Fig. 4-1). Quando esses receptores de reconhecimento de padrão associados a célula se ligam aos PAMPs e DAMPs, ativam vias de transdução de sinal que promovem as funções antimicrobianas e pró-inflamatórias das células nas quais eles são expressos. Além disso, existem muitas proteínas presentes no sangue e nos fluidos extracelulares que reconhecem PAMPs (Tabela 4-3). Essas moléculas solúveis são responsáveis por facilitar a saída dos microrganismos do sangue e fluidos extracelulares mediante aumento de captação pelos fagócitos ou por ativação de mecanismos extracelulares de morte.

Tabela 4-3

Moléculas de Reconhecimento de Padrão do Sistema Imune Inato

FIGURA 4-1 Localizações celulares dos receptores de reconhecimento de padrão do sistema

imune inato.

Algumas moléculas de reconhecimento de padrão, incluindo os membros da família de TLR (Fig. 4-2) e receptores de lectina, são expressas na superfície celular, onde eles podem se ligar a padrões moleculares associados ao patógeno. Outros TLRs são expressos nas membranas endossomais e reconhecem ácidos nucleicos dos microrganismos que foram fagocitados pelas células. As células também contêm sensores citosólicos da infecção microbiana, incluindo a família dos receptores do tipo NOD (NLR), receptores do tipo RIG (RLRs) e sensores citosólicos de DNA (CDS). Somente exemplos selecionados de PAMPs microbianos reconhecidos por esses receptores são mostrados. Os receptores citosólicos que reconhecem produtos de células danificadas (DAMPs), bem como alguns microrganismos são mostrados na Fig. 4-4.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Os receptores do sistema imune inato são codificados por genes herdados, enquanto os genes que codificam receptores da imunidade adaptativa são gerados por recombinação somática de segmentos de genes em precursores de linfócitos maduros. Como resultado, a diversidade dos receptores do sistema imune inato e a variação de suas especificidades são pequenas quando comparadas àquelas das células B e T do sistema imune adaptativo. Além disso, enquanto o sistema imune adaptativo pode distinguir entre antígenos de diferentes microrganismos de mesma classe e mesmo diferentes antígenos de um microrganismo, a imunidade inata pode distinguir somente classes de microrganismos, ou somente células danificadas de células saudáveis, mas não espécies particulares de microrganismos ou tipos celulares.

O sistema imune inato não reage contra células e tecidos normais, saudáveis. Essa característica é, claro, essencial para a saúde do organismo. A falha em reconhecer o próprio como saudável é atribuída a três mecanismos principais – células normais não produzem ligantes para receptores imunes inatos; esses receptores estão localizados em compartimentos celulares onde não encontram moléculas do hospedeiro que eles poderiam reconhecer; e proteínas regulatórias expressas pelas células normais previnem a ativação de vários componentes da imunidade inata. Mostraremos exemplos dessa regulação mais adiante neste capítulo.

Com esta introdução, podemos proceder a uma discussão da grande variedade de moléculas no corpo que são capazes de reconhecer PAMPs e DAMPs, focando em suas especificidades, localizações e funções. Começaremos com as moléculas associadas às células expressas nas membranas ou no citosol das células. O reconhecimento solúvel e as moléculas efetoras da imunidade inata, encontrados no sangue e fluidos extracelulares, serão descritos posteriormente.

Receptores de reconhecimento de padrão associados à célula e sensores da imunidade inata

A maioria das células expressa receptores de reconhecimento de padrão, sendo, assim, capaz de atuar nas respostas imunes inatas. Fagócitos, incluindo neutrófilos e macrófagos, e células dendríticas expressam a maior variedade e maior número destes receptores. Isso está em conformidade com o papel fundamental dos fagócitos na detecção de microrganismos e células danificadas e sua ingestão para destruição e o papel das células dendríticas na reação aos microrganismos, de maneira que elicitem inflamação e subsequente imunidade adaptativa. Os receptores de reconhecimento de padrão são ligados às vias de transdução intracelular de sinal que ativam várias respostas celulares, incluindo a produção de moléculas que promovem inflamação e destruição dos microrganismos.

Organizaremos nossa discussão em torno de diversas classes de receptores de

reconhecimento de padrão que diferem em suas estruturas e especificidades para vários tipos de microrganismos.

Receptores do Tipo Toll

Os receptores do tipo Toll (TLRs) são uma família conservada evolucionariamente de receptores de reconhecimento de padrão em muitos tipos celulares que reconhecem produtos de uma grande variedade de microrganismos, assim como moléculas expressas ou liberadas por células estressadas ou em processo de morte. Toll foi originalmente identificado como um gene da Drosophila envolvido no estabelecimento do eixo dorsalventral durante a embriogênese da mosca da fruta, mas subsequentemente foi descoberto que a proteína Toll também medeia respostas antimicrobianas nestes organismos. Além disso, o domínio citoplasmático do Toll foi mostrado ser similar à região citoplasmática do receptor para a citocina imune inata interleucina-1 (IL-1). Essas descobertas levaram à identificação dos homólogos mamíferos do Toll, que foram nomeados como receptores do tipo Toll. Existem nove diferentes TLRs funcionais em humanos, denominados TLR1 até TLR9 (Fig. 4-2).

FIGURA 4-2 Estrutura, localização e especificidades dos TLRs de mamíferos.

Observe que alguns TLRs são expressos na superfície celular e outros nos endossomas. Os TLRs podem formar homodímeros e heterodímeros.

Os TLRs são um tipo de glicoproteínas integrais, de tipo I, de membrana que contêm repetições ricas em leucina flanqueadas por locais ricos em cisteína em suas regiões extracelulares, que estão envolvidas na ligação ao ligante, e um domínio de homologia do receptor Toll/IL-1 (TIR) em suas caudas citoplasmáticas, que é essencial para a sinalização. Os domínios TIR também são encontrados nas caudas citoplasmáticas dos receptores para as citocinas IL-1 e IL-18, e vias de sinalização similares são disparadas pelos TLRs, IL-1 e IL-18.

Os TLRs de mamíferos estão envolvidos em respostas a uma grande variedade de moléculas que são expressas pelos microrganismos, mas não por células saudáveis de mamíferos. Os ligantes que os diferentes TLRs reconhecem são estruturalmente diversos e incluem produtos de todas as classes de microrganismos (Fig. 4-2). Exemplos de produtos bacterianos que se ligam aos TLRs incluem LPS e ácido lipoteitoico, que são constituintes das paredes celulares de bactérias Gram-negativas e bactérias Grampositivas, respectivamente, e flagelina, o componente da subunidade proteica do flagelo de bactéria móvel. Exemplos de ácidos nucleicos que são ligantes do TLR incluem RNAs de fita dupla, que formam os genomas de alguns vírus e são gerados durante o ciclo de vida da maioria dos RNA dos vírus, mas não são produzidos pelas células eucarióticas; RNAs de fita simples, que são distintos dos RNAs de fita simples dos citoplasmas celulares transcritos por suas localizações dentro dos endossomas e pelos seus grandes conteúdos de guanosina e uridina; e dinucleotídios CpG não metilados, que são comuns nos procariotos, mas raros nos genomas de vertebrados.

Os TLRs também estão envolvidos na resposta a moléculas endógenas cuja expressão ou localização indicam dano celular. Exemplos de moléculas do hospedeiro que se ligam aos TLRs incluem proteínas de choque térmico (HSPs), que são chaperonas induzidas em resposta a vários agentes estressantes celulares, e o quadro 1 do grupo de alta mobilidade (HMGB1, do inglês high-mobility group box 1), uma abundante proteína de ligação ao DNA envolvida na transcrição e reparo do DNA. Ambas HSPs e HMGB1 normalmente são intracelulares, mas podem se tornar extracelulares quando liberadas por células danificadas ou em processo de morte. De sua localização extracelular, ativam a sinalização de TLR2 e TLR4 em células dendríticas, macrófagos e outros tipos celulares.
As bases estruturais das especificidades dos TLRs residem nos múltiplos módulos extracelulares ricos em leucina destes receptores, que se ligam diretamente aos PAMPs ou a moléculas adaptadoras que se ligam aos PAMPs. Existem entre 16 e 28 repetições ricas em leucina nos TLRs, e cada um destes módulos é composto de 20 a 30 aminoácidos que incluem motivos conservados LxxLxLxxN (onde L é leucina, x é qualquer aminoácido e N é a asparagina) e resíduos de aminoácidos que variam entre diferentes TLRs. Os resíduos variáveis de ligação ao ligante dos módulos são a superfície convexa formada pelas α- hélices e alças β. Essas repetições contribuem para a habilidade de alguns TLRs de se ligar a moléculas hidrofóbicas, tais como LPS bacteriano. A ligação do ligante aos domínios ricos em leucina causa interações físicas entre as moléculas do TLR e a formação de dímeros de TLR. O repertório de especificidades do sistema TLR é estendido pela habilidade dos TLRs de heterodimerizar um com o outro. Por exemplo, dímeros de TLR2 e TLR6 são necessários para respostas ao peptidoglicano.

Especificidades dos TLRs também são influenciadas por várias moléculas não TLR acessórias. Isso é mais bem definido para a resposta do TLR4 ao LPS. O LPS primeiro se liga à proteína solúvel de ligação do LPS no sangue ou fluido extracelular, e este complexo serve para facilitar a distribuição do LPS para a superfície da célula respondedora. Uma proteína extracelular denominada MD2 (do inglês myeloid differentiation protein 2) se liga ao componente lipídio A do LPS, formando um complexo que, então, interage com o TLR4 e inicia a sinalização. Outra proteína denominada CD14 também é necessária para uma sinalização eficiente induzida pelo LPS. O CD14 é expresso pela maioria das células (exceto células endoteliais) como uma proteína solúvel ou uma proteína de membrana ligada ao glicofosfatidilinositol. Ambos CD14 e MD2 também podem se associar a outros TLRs. Assim, combinações diferentes de moléculas acessórias nos complexos TLR podem servir para ampliar a quantidade de produtos microbianos que podem induzir respostas imunes inatas. Os TLRs são encontrados na superfície celular e nas membranas intracelulares e são, então, capazes de reconhecer microrganismos em diferentes localizações celulares (Fig. 4-2). Os TLRs 1, 2, 4, 5 e 6 são expressos na membrana plasmática, onde eles reconhecem vários PAMPs no meio ambiente extracelular. Alguns dos estímulos microbianos mais potentes para as respostas imunes inatas se ligam a esses TLRs da membrana plasmática, tais como LPS bacteriano e ácido lipoteitoico, que são reconhecidos pelos TLRs 4 e 2, respectivamente. Em contrapartida, os TLRs 3, 7, 8 e 9 são expressos principalmente dentro das células no retículo endoplasmático e nas membranas endossomais, onde eles detectam vários ligantes ácidos nucleicos diferentes que são típicos dos microrganismos, mas não mamíferos, como discutido anteriormente (Fig. 4-2). Estes incluem RNA de dupla fita, que se liga ao TLR3, e motivos de CpG não metilados, que se ligam ao TLR9. TLR7 e TLR8 reconhecem RNA de fita simples, e TLR9 reconhece DNA de fita simples ou fita dupla; esses ácidos nucleicos ligantes não são únicos aos microrganismos, mas suas localizações nos endossomas provavelmente refletem a origem dos micror- ganismos. Isso ocorre porque o RNA e o DNA da célula do hospedeiro normalmente não estão presentes nos endossomas, mas RNA e DNA microbianos podem terminar em endossomas de neutrófilos, macrófagos ou células dendríticas quando os microrganismos são fagocitados por essas células. Então, os TLRs endossomais podem distinguir ácidos nucleicos de células normais dos ácidos nucleicos microbianos com base na localização celular destas moléculas. Uma proteína no retículo endoplasmático chamada de UNC-93B é necessária para a localização endossomal e o funcionamento apropriado dos TLRs 3, 7, 8 e 9. Uma deficiência genética na UNC-93B leva à suscetibilidade a certas infecções virais, especialmente encefalite pelo vírus do herpes simples, demonstrando a importância da localização endossomal dos TLRs para a defesa inata contra os vírus.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

O reconhecimento dos ligantes microbianos pelo TLR resulta na ativação de várias vias de sinalização e, por fim, nos fatores de transcrição, que induzem a expressão de genes cujos produtos são importantes para respostas inflamatórias e antivirais (Fig. 4-3). As vias de sinalização são iniciadas pela ligação do ligante ao TLR na superfície celular ou no retículo endoplasmático ou endossomas, levando à dimerização das proteínas do TLR. A dimerização do TLR induzida pelo ligante aproxima os domínios TIR das caudas citoplasmáticas de cada proteína para próximo uma das outras. Isso é seguido pelo recrutamento do domínio TIR contendo as proteínas adaptadoras, o que facilita o recrutamento e ativação de várias proteinoquinases, levando à ativação de diferentes fatores de transcrição. Os principais fatores de transcrição que são ativados pelas vias de sinalização do TLR incluem fator nuclear κB (NF-κB), ativação da proteína 1 (AP-1), fator 3 de resposta do interferon (IRF3) e IRF7. NF-κB e AP-1 estimulam a expressão de genes que codificam muitas moléculas necessárias para as respostas inflamatórias, incluindo citocinas inflamatórias (p. ex., TNF e IL-1), quimiocinas (p. ex., CCL2 e CXCL8) e moléculas de adesão endotelial (p. ex., E-selectina) (discutidas mais adiante). IRF3 e IRF7 promovem a produção de interferons tipo I (IFN-α e IFN-β), que são importantes para as respostas imunes inatas antivirais.

FIGURA 4-3 Vias de sinalização e funções do TLRs.

Os TLRs 1, 2, 5 e 6 utilizam a proteína adaptadora MyD88 e ativam os fatores de transcrição NF-κB e AP-1. O TLR3 utiliza a proteína adaptadora TRIF e ativa os fatores de transcrição IRF3 e IRF7. O TLR4 pode ativar ambas as vias. Os TLRs 7 e 9 no endossoma utilizam MyD88 e ativam ambos NF-κB e IRF7.

Diversas combinações de adaptadores e intermediários da sinalização são usadas por diferentes TLRs, sendo responsáveis pelos efeitos comuns e únicos dos TLRs. Por exemplo, os TLRs da superfície celular que se ligam ao adaptador MyD88 levam à ativação do NF-κB e a sinalização de TLR que usa o adaptador células chamado de TRIF (domínio TIR contendo adaptador indutor de IFN-β) leva à ativação de IRF3. Todos os TLRs, exceto o TLR3, sinalizam através do MyD88 e são, portanto, capazes de ativar o NF- κB e induzir uma resposta inflamatória. TLR3 sinaliza através do TRIF e portanto, ativa IRF3 e induz a expressão do interferon tipo I. TLR4 sinaliza através de ambos MyD88 e TRIF e é capaz de induzir ambos os tipos de respostas. Os TLRs endossomais 7 e 9, que são os mais expressos nas células dendríticas plasmocitoides (Cap. 6), sinalizam através das vias dependente de MyD88 e independente de TRIF que ativam ambos NF-κB e IRFs. Dessa maneira, TLR7 e TLR9, assim como TLR4, induzem ambas as respostas inflamatória e antiviral. Abordaremos os detalhes da ativação do NF-κB no Capítulo 7.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Receptores Citosólicos para PAMPs e DAMPs

Em adição aos TLRs ligados na membrana, que sentem os patógenos fora das células ou nos endossomas, o sistema imune inato evoluiu para equipar as células com receptores de padrão de reconhecimento que detectam infecção ou célula danificada no citosol (Fig. 4-1 e Tabela 4-3). Três classes principais destes receptores citosólicos são receptores do tipo NOD, receptores do tipo RIG e sensores citosólicos de DNA. Esses receptores citosólicos, similares aos TLRs, são ligados às vias de transdução de sinal que promovem inflamação ou produção de interferon tipo I. A habilidade do sistema imune inato em detectar infecção no citosol é importante porque partes dos ciclos de vida normais de alguns microrganismos, tais como translação de gene viral e montagem de partícula viral, ocorrem no citosol. Algumas bactérias e parasitas têm mecanismos que permitem que eles escapem de vesículas fagocíticas no citosol. Microrganismos podem produzir toxinas que criam poros nas membranas plasmáticas da célula do hospedeiro, incluindo membranas endossomais, através das quais as moléculas microbianas podem entrar no citosol. Esses poros também podem resultar em alterações na concentração de moléculas endógenas, tais como íons, no citoplasma, que são sinais confiáveis de infecção e dano e são detectados pelos receptores citosólicos.

Receptores do Tipo NOD

Os receptores do tipo NOD (NLRs) são uma família de mais de 20 proteínas citosólicas diferentes, algumas das quais reconhecem PAMPs e DAMPs e recrutam outras proteínas para formar complexos de sinalização que promovem inflamação. Esta família de proteínas é chamada de NOD (domínio de oligomerização de nucleotídio contendo proteína). Proteínas típicas de NLR contêm pelo menos três diferentes domínios com estruturas e funções distintas. Estes incluem um domínio repetido rico em leucina que “sente” a presença do ligante, similar às repetições ricas em leucina dos TLRs; um domínio NACHT (proteína inibitória da apoptose neuronal [NAIP], CIITA, HET-E e TP1), que permite que NLRs se liguem um ao outro e formem oligômeros; e um domínio efetor, que recruta outras proteínas para formar complexos de sinalização. Existem três subfamílias de NLR, cujos membros usam diferentes domínios efetores para iniciar a sinalização. Os três domínios efetores são chamados de CARD (domínio caspase de recrutamento), domínio Pyrin e domínio BIR. Os NLRs são encontrados em uma grande variedade de tipos celulares, embora alguns NLRs tenham distribuição tecidual restrita. Alguns dos NLRs mais bem estudados são encontrados em células imunes e

inflamatórias e em barreiras de células epiteliais.

NOD1 e NOD2, membros da subfamília NOD contendo domínios CARD dos NLRs, são expressos no citosol de vários tipos celulares, incluindo células epiteliais de mucosa e fagócitos, e eles respondem aos peptidoglicanos da parede celular bacteriana. NOD2 é altamente expresso nas células intestinais de Paneth no intestino, onde estimula a expressão de substâncias antimicrobianas denominadas defensinas em resposta aos patógenos. NOD1 reconhece o ácido diaminopimélico (DAP) derivado principalmente do peptidoglicano de bactérias Gram-negativas, ao passo que NOD2 reconhece uma molécula distinta denominada dipeptídio muramil derivada de ambos peptidoglicanos Gram-negativos e Gram-positivos. Esses peptídios são liberados de bactérias intra ou extracelulares; no último caso, sua presença no citosol necessita de mecanismos bacterianos especializados para distribuição de peptídios para as células do hospedeiro. Esses mecanismos incluem sistemas de secreção dos tipos III e IV, que evoluíram em bactéria patogênica como meios de distribuição de toxinas para as células do hospedeiro. Quando os oligômeros dos NODs reconhecem seus ligantes peptídicos, incluindo toxinas bacterianas, uma mudança conformacional ocorre e permite que os domínios do efetor CARD das proteínas NOD recrutem múltiplas cópias da quinase RPI2, formando um complexo de sinalização que foi chamado de sinalosoma NOD. As quinases RIP2 destes complexos ativam o NK-κB, o que promove a expressão de genes inflamatórios, similares aos TLRs que sinalizam através de MyD88, discutidos anteriormente. Ambos NOD1 e NOD2 parecem ser importantes nas respostas imunes inatas aos patógenos bacterianos no trato gastrintestinal, como Helicobacter pylori e Listeria monocytogenes.

Existe um grande interesse no achado de que certos polimorfismos no gene NOD2 aumentam a suscetibilidade a uma doença inflamatória do intestino denominada doença de Crohn. Uma possível explicação para essa associação é que a doença relacionada com as variantes NOD2 é defeituosa em sua habilidade de identificar produtos microbianos, resultando em respostas inatas defeituosas contra organismos comensais e patogênicos no intestino. Se esses organismos tiverem acesso à parede intestinal, eles podem disparar inflamação crônica. Além disso, mutações de ganho de função no NOD2 que podem aumentar a sinalização do NOD levam à doença inflamatória crônica denominada

síndrome de Blau.

A subfamília de NLRP dos receptores do tipo NOD respondem aos PAMPs e DAMPS citosólicos com formação de complexos de sinalização chamados de inflamassomas, que geram formas ativas das citocinas inflamatórias IL-1 e IL-18 (Fig. 4-4). Existem 14 NRLPs (família NLR, proteínas contendo domínio pirina), a maioria dos quais compartilha um domínio efetor de pirina, denominado assim em razão da raiz grega piro, que significa “calor”, porque foi primeiro identificado em um gene mutado que está associado a uma doença febril herdada. Os inflamassomas que contêm três desses NLRPs – IPAF/NLRC4, NLRP3 (também chamado de criopirina) e NLRP1 – têm sido bem estudados. Quando esses NLRPs são ativados pela presença de produtos microbianos ou mudanças na quantidade de moléculas endógenas ou íons no citosol, eles se ligam a outras proteínas por meio de interações homotípicas entre os domínios estruturais compartilhados, formando, assim, o complexo do inflamassoma. Por exemplo, após a ligação de um ligante, múltiplas proteínas NLRP3 idênticas interagem para formar um oligômero e cada proteína NLRP3 no oligômero se liga a uma proteína adaptadora chamada de ASC. Os adaptadores se ligam, então, a uma forma precursora inativa da enzima caspase-1 por meio de interações dos domínios de recrutamento da caspase em ambas as proteínas. As caspases são proteases com resíduos de cisteína em seus locais ativos que clivam substratos proteicos nos resíduos de aspartato. A caspase-1 se torna ativa somente após o recrutamento para o complexo inflamassoma. Embora várias outras caspases participem em uma forma de morte células chamada apoptose (Cap. 15), a principal função da caspase-1 é a clivagem para formar precursoras citoplasmáticas inativas de duas citocinas homólogas chamadas de IL-1β e IL-18. A clivagem da caspase-1 gera formas ativas dessas citocinas, que, então, deixam a célula e realizam várias funções pró-inflamatórias. Descreveremos a ação destas citocinas e a resposta inflamatória em detalhes mais adiante neste capítulo. Basta afirmar aqui que a inflamação induzida pela IL-1 serve como uma função protetora contra os microrganismos que incitam a formação do inflamassoma.

FIGURA 4-4 Inflamassoma.

A ativação do inflamassoma NRLP3, que processa a pró-IL-1 para a IL-1 ativa, é mostrada. Os inflamassomas com outras proteínas NLRP atuam de maneira similar. Vários PAMPs ou DAMPs induzem a expressão de pró-IL-1β através de sinalização do receptor de reconhecimento de padrão.

As respostas NLRP-inflamassoma são induzidas por uma grande variedade de estímulos citoplasmáticos que frequentemente são associados a infecções e estresse celular, incluindo produtos microbianos, cristais ambientalmente e endogenamente derivados e redução nas concentrações citosólica de íon potássio (K+) (Fig. 4-4). Os produtos microbianos que ativam NLRP-inflamassoma incluem moléculas bacterianas, tais como flagelina, muramil dipeptídio, LPS e toxinas formadoras de poro, bem como RNA bacteriano e viral. Substâncias cristalinas também são potentes ativadores dos inflamassomas, e esses cristais podem ser derivados do meio ambiente, como asbestos e sílica, ou podem ser endogenamente derivados, como urato monosódio, pirofosfato de cálcio di-hidrato e colesterol. Outros estímulos endógenos da ativação do inflamassoma incluem o ATP extracelular, talvez liberado de células mortas e transportado para o citoplasma da célula respondedora.

A diversidade estrutural dos agentes que ativam o inflamassoma sugere que eles não se ligam diretamente às proteínas NLRP, mas podem agir induzindo um conjunto de alterações nas condições citoplasmáticas endógenas que ativam os NLRPs. As concentrações citoplasmáticas reduzidas de íon potássio podem ser o mecanismo comum porque as reduções no K+ celular induzidas por algumas toxinas bacterianas formadoras de poros podem ativar os inflamassomas e muitos outros ativadores conhecidos de inflamassoma podem aumentar o efluxo de K+ das células. Outro mecanismo comum envolvido na ativação do inflamassoma é a geração de espécies reativas de oxigênio, que são radicais livres tóxicos de oxigênio frequentemente produzidos durante a lesão celular.

A ativação da caspase-1 pelo inflamassoma também pode causar uma forma de morte celular programada chamada de piroptose, caracterizada por inchaço das células, perda da integridade da membrana plasmática e liberação de mediadores inflamatórios. A piroptose resulta em morte de certos microrganismos que têm acesso ao citosol e aumenta a liberação de IL-1β gerada pelo inflamassoma, que perde a sequência líder hidrofóbica necessária para a secreção convencional de proteínas pelas células. Em adição à piroptose dependente de caspase-1, a via da piroptose dependente de caspase-11 é necessária para a proteção contra certas bactérias que prontamente ganham acesso ao citosol das células do hospedeiro, mas os estímulos inatos que ativam esta via ainda são desconhecidos.

A descoberta de que algumas substâncias cristalinas são potentes ativadores do inflamassoma mudou nossa compreensão sobre algumas doenças inflamatórias. A gota é uma condição inflamatória dolorosa de articulações que há muito se sabe ser causada por deposição de cristais de urato monossódico nas articulações. Com base na compreensão de que os cristais de urato ativam o inflamassoma, os antagonistas de IL-1 têm sido utilizados para tratar efetivamente casos de gota grave que são resistentes aos fármacos anti-inflamatórios convencionais. Similarmente, a pseudogota é causada pela deposição de cristais de pirofosfato de cálcio e ativação do inflamassoma. A inalação ocupacional de sílica e amianto pode causar doença inflamatória crônica e doença fibrótica dos pulmões; também existe interesse no potencial de bloqueio do inflamassoma ou da IL-1 para tratar essas doenças.

A ativação desregulada do inflamassoma decorrente de mutações autossômicas de ganho de função em um ou outro componente proteico leva a disparo inapropriado e excesso de produção de IL-1. O resultado são ataques recorrentes de febre e inflamação localizada, mais comumente nas articulações e nos intestinos. Esses distúrbios são chamados de síndromes periódicas associadas à criopirina (CAPS, do inglês cryopirin associated periodic syndromes) e consistem em um subgrupo de um grande grupo de síndromes febris periódicas com sintomas similares causados pela produção excessiva ou resposta às citocinas inflamatórias. Esses distúrbios também são chamados de síndromes autoinflamatórias, pois são caracterizadas por inflamação espontânea sem um agente disparador. Tais doenças são distintas das dos distúrbios, que são distúrbios da imunidade adaptativa causados por anticorpos e/ou células T reativas aos próprios antígenos. Os pacientes com CAPS podem ser tratados de maneira bem-sucedida com antagonistas para IL-1.

Um grande interesse nos inflamassomas foi gerado por achados de que ele pode ser ativado por quantidades excessivas de substâncias endógenas depositadas nos tecidos. Essas substâncias incluem cristais de colesterol na aterosclerose, ácidos graxos livres e lipídios na síndrome metabólica associada à obesidade e na doença de Alzheimer β- amiloide. Em todas essas situações, a ativação do inflamassoma leva à produção de IL-1 e inflamação, o que pode contribuir para a patogênese da doença. Esses achados estimularam estudos clínicos para aliviar algumas destas doenças (doença cardíaca aterosclerótica, diabetes tipo 2 associado à obesidade) com antagonistas de IL-1.

Receptores do Tipo RIG

Os receptores do tipo RIG (RLRs) são sensores citosólicos do RNA viral que respondem aos ácidos nucleicos virais induzindo a produção de interferons tipo I antivirais. Os RLRs podem reconhecer RNA de dupla fita e heteroduplos RNA-DNA, que incluem os genomas de RNA de vírus e o RNA transcrito de RNA e DNA de vírus. Os dois RLRs mais bem caracterizados são o RIG-I (gene I induzido por ácido retinoico) e o MDA5 (gene 5 associado à diferenciação de melanoma). Ambas proteínas contêm domínios de recrutamento de duas caspases N-terminais que interagem com outras proteínas de sinalização, um domínio RNA-helicase e um domínio C-terminal, estas duas últimas estando envolvidas no reconhecimento do RNA. RIG-I e MDA5 reconhecem diferentes grupos de RNAs virais que são característicos de vírus diversos, parcialmente baseados no comprimento do ligante do RNA. Os RLRs também podem distinguir RNA viral de fita simples de transcritos de RNA de fita simples de células normais. Por exemplo, RIG-I somente reconhecerá RNA com um ambiente 5’trifosfato, que não está presente no RNA citosólico de células de hospedeiro de mamíferos por causa da adição de uma 7- metilguanosina ou remoção de um 5’trifosfato. Os RLRs são expressos em uma grande variedade de tipos celulares, incluindo leucócitos derivados da medula óssea e várias

células teciduais. Portanto, esses receptores permitem que muitos tipos celulares suscetíveis à infecção pelo RNA de vírus atuem nas respostas imunes inatas a esses vírus.
Na ligação do RNA viral, os RLRs iniciam os eventos de sinalização que levam à fosforilação e ativação de IRF3 e IRF7, bem como NF-κB, e esses fatores de transcrição induzem a produção de interferon tipo I.

Sensores Citosólicos de DNA e a Via STING

Os sensores citosólicos de DNA (CDSs) são moléculas que detectam o DNA citosólico e ativam vias de sinalização que iniciam as respostas antimicrobianas, incluindo produção de interferon tipo I e autofagia. O DNA pode ser liberado dentro do citosol por vários microrganismos intracelulares mediante diversos mecanismos. Diferentes moléculas e vias sensoras de DNA foram caracterizadas, incluindo as seguintes:

• A via STING (estimuladora dos genes IFN) é o principal mecanismo de ativação induzida por DNA das respostas de interferon tipo I. STING é uma proteína transmembranar localizada no retículo endoplasmático, que é indiretamente ativada pelo DNA microbiano no citosol. O DNA citosólico se liga a uma enzima chamada de GMP-AMP cíclico sintase (cGAS), que sintetiza um dinucleotídio cíclico denominado GMP-AMP (cGAMP) após ele encontrar o DNA. O cGAMP interage com e estimula a translocação da STING para as membranas derivadas do Golgi, onde ela serve como uma molécula de ancoragem que promove a fosforilação de IRF3. O IRF3 fosforilado transloca para o núcleo e induz a expressão do gene de interferon tipo I. A STING também estimula a autofagia, um mecanismo pelo qual as células degradam suas próprias organelas, tais como a mitocôndria, sequestrando-as dentro de vesículas ligadas à membrana e fundindo as vesículas com os lisossomas. Na imunidade inata, a autofagia é um mecanismo de distribuição de microrganismos citosólicos para o lisossoma, onde eles são mortos pelas enzimas proteolíticas.

• O ativador dependente de DNA dos fatores regulatórios de IFN (DAI) se liga ao DNA de várias fontes microbianas e ativa IRF3, levando a uma resposta do tipo TFN I. O DAI também ativa a via do NF-κB.

• A RNA polimerase se liga ao DNA microbiano, transcreve-o em RNA e o RNA ativa a via RIG levando à expressão de interferon tipo I, como descrito anteriormente.

• AIM2 (ausente no melanoma-2) é outro CDS que reconhece dsDNA citosólico. Ele forma um inflamassoma contendo caspase-1 que processa pró-IL-1β e pró-IL-18.

Outros Receptores de Reconhecimento de Padrão Associados à Célula

Vários outros tipos de receptores de membrana plasmática e citoplasmáticos transmitem sinais de ativação similares aos TLRs que promovem respostas inflamatórias e aumentam a morte de microrganismos ou participam principalmente na captação dos

microrganismos para os fagócitos (Tabela 4-3).

Receptores para Carboidratos

Receptores que reconhecem carboidratos na superfície dos microrganismos facilitam a fagocitose dos microrganismos e a secreção de citocinas que promovem subsequentes respostas imunes adaptativas. Esses receptores pertencem à família de lectinas do tipo C, assim denominada porque eles se ligam aos carboidratos (por isso, lectinas) de maneira Ca++ dependente (por isso, tipo C) e foram chamados de CLRs (receptores de lectina do tipo C) para fazer um paralelo com a nomenclatura de TLRs e outros receptores.

Algumas das lectinas são proteínas solúveis encontradas no sangue e nos fluidos extracelulares (discutidos anteriormente); outras são proteínas integrais de membrana situadas nas superfícies de macrófagos, células dendríticas e algumas células teciduais. Todas essas moléculas contêm um domínio de reconhecimento conservado de carboidrato. Existem vários tipos de lectinas do tipo C na membrana plasmática com especificidades para diferentes carboidratos, incluindo manose, fucose, Nacetilglucosamina e β-glicanos. Em geral, essas lectinas da superfície celular reconhecem estruturas de carboidratos encontradas nas paredes celulares de microrganismos, mas não em células de mamíferos. Alguns receptores lectina de tipo C atuam na fagocitose de microrganismos, ao passo que outros têm funções de sinalização que induzem respostas protetoras das células do hospedeiro aos microrganismos.

• Receptores de manose. Uma das lectinas de membrana do tipo C mais estudadas é o receptor de manose (CD206), que está envolvido na fagocitose de microrganismos. Esse receptor reconhece certos açúcares terminais nos carboidratos da superfície microbiana, incluindo D-manose, L-fucose e N-acetil-D-glucosamina. Esses açúcares terminais estão frequentemente presentes na superfície dos microrganismos, ao passo que os carboidratos da célula eucariótica são mais comumente terminados por galactose e ácido siálico. Assim, os açúcares terminais nos microrganismos podem ser considerados PAMPs. Os receptores de manose não têm nenhuma função conhecida de sinalização e acredita-se que se liguem aos microrganismos como o primeiro passo em sua ingestão por macrófagos e células dendríticas. Entretanto, a importância global da eliminação fagocítica mediada pelo receptor de manose de microrganismos permanece desconhecida.

• Dectinas. A dectina-1 (lectina-1 de tipo C associada à célula dendrítica) e a dectina-2 são receptores de célula dendrítica que servem como receptores de reconhecimento de padrão para dois estágios do ciclo de vida de organismos fúngicos. A dectina-1 se liga ao β-glicano, que é o principal componente da parede celular da levedura de Candida albicans, um fungo ambíguo mas potencialmente patogênico. A dectina-2 reconhece oligossacarídios de alta manose na forma de hifa da Candida. Os ligantes carboidratos das dectinas também são expressos em algumas bactérias e outros microrganismos. Em resposta à ligação aos seus ligantes, ambas as dectinas induzem eventos de sinalização nas células dendríticas que estimulam a produção de citocinas e outras proteínas que promovem inflamação e aumentam as respostas imunes adaptativas. A estimulação da dectina das células dendríticas induz a produção de algumas citocinas que promovem a diferenciação de células T CD4+ imaturas a um tipo de célula T chamada de TH17, que é particularmente efetiva na defesa contra infecções fúngicas e algumas bacterianas.

• Outros receptores de carboidrato de célula dendrítica incluem a langerina (CD207), expressa principalmente pelas células de Langerhans epidermais, e a DC-SIGN (CD209), expressa na maioria das células dendríticas. A DC-SIGN pode ter um papel patogênico na promoção da infecção por HIV-1 de células T. A glicoproteína do envelope gp120 do HIV-1 se liga à DC-SIGN nas células dendríticas em tecidos mucosos, as células dendríticas carreiam os vírus através dos linfáticos para os linfonodos e os vírus são, então, transferidos e infectam as células T CD4+.

 Receptores Scavenger

Os receptores scavenger compreendem uma coleção de proteínas da superfície celular estrutural e funcionalmente diversas que foram originalmente agrupadas com base na característica comum de mediar a captação de lipoproteínas oxidadas para as células. Alguns desses receptores scavenger, incluindo SR-A e CD36, são expressos nos macrófagos que medeiam a fagocitose de microrganismos. Em adição, o CD36 atua como um correceptor no reconhecimento de TLR2/6 e na resposta ao ácido lipoteitoico e lipopeptídios diacilados derivados de bactérias. Existe um grande grupo de estruturas moleculares que se ligam a cada um dos receptores scavenger, incluindo LPS, ácido lipoteitoico, ácidos nucleicos, β-glicano e proteínas. O significado dos receptores scavenger na imunidade inata é destacado pela suscetibilidade aumentada às infecções nos genes para esses receptores em camundongos knockout e pela observação de que vários patógenos microbianos expressam fatores de virulência que bloqueiam o reconhecimento e fagocitose mediados pelo receptor scavenger.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Receptores Formil-Peptídio

O receptor-1 formil peptídio (FPR1), expresso em leucócitos, reconhece peptídios bacterianos contendo resíduos de N-formilmetionil e estimula o movimento das células. Pelo fato de todas as proteínas bacterianas e poucas proteínas de mamíferos (somente aquelas sintetizadas dentro da mitocôndria) serem iniciadas por N-fornilmetionina, o FPR1 permite que os fagócitos detectem e respondam preferencialmente às proteínas bacterianas. Os ligantes peptídicos bacterianos que se ligam a esse receptor são alguns quimioatraentes para leucócitos mais potentes. Os quimioatraentes incluem vários tipos de moléculas difusíveis, frequentemente produzidas nos locais de infecção, que se ligam a receptores específicos nas células e direcionam seu movimento para a fonte do quimioatraente. Outros quimioatraentes, tais como as citocinas discutidas no Capítulo 3, são produzidas pelas células do hospedeiro. O FPR1 e todos os receptores de quimioatraentes pertencem à superfamília de receptores acoplados a sete proteínas transmembranares ligadas a trifosfato de guanosina (GTP). Esses receptores iniciam as resposta intracelulares através de proteínas G triméricas associadas (Cap. 7). As proteínas G estimulam muitos tipos de respostas celulares, incluindo alterações no citoesqueleto que são responsáveis pela motilidade celular aumentada.

Componentes celulares do sistema imune inato

As células do sistema imune inato servem como sentinelas para detectar microrganismos e células danificadas nos tecidos e realizar várias funções essenciais para a defesa contra os microrganismos. Algumas células formam barreiras físicas que impedem as infecções. Diversos tipos celulares expressam os vários receptores de padrão de reconhecimento que acabamos de discutir e, após o reconhecimento de PAMPs e DAMPs, as células respondem com a produção de citocinas inflamatórias e proteínas antivirais e com a morte de microrganismos ou células infectadas. Além disso, algumas destas células da imunidade inata são críticas para a estimulação de subsequentes respostas imunes adaptativas.

Barreiras Epiteliais

As superfícies das barreiras epiteliais formam barreiras físicas entre os microrganismos no meio ambiente externo e o tecido do hospedeiro, e as células epiteliais produzem agentes químicos antimicrobianos que impedem a entrada dos microrganismos (Fig. 4-5). As principais interfaces entre o meio ambiente e o hospedeiro mamífero são a pele e as superfícies mucosas dos tratos gastrintestinal, respiratório e geniturinário. Essas interfaces são recobertas por camadas contínuas de células epiteliais especializadas que atendem a muitas funções fisiológicas, incluindo a prevenção da entrada de microrganismos. A perda da integridade destas camadas epiteliais pelo trauma ou outras razões predispõe um indivíduo às infecções.

FIGURA 4-5 Barreiras epiteliais.

O epitélio das portas de entrada dos microrganismos fornece barreiras físicas, produz substâncias antimicrobianas e abriga linfócitos intraepiteliais que se acredita matar microrganismos e células infectadas.

A função protetora da barreira epitelial é em grande parte física. As células epiteliais formam junções próximas umas às outras, bloqueando a passagem dos microrganismos entre as células. A camada externa de queratina, que se acumula à medida que os queratinócitos da superfície da pele morrem, serve para bloquear a penetração microbiana em camadas mais profundas da epiderme. O muco, uma secreção viscosa contendo glicoproteínas chamadas de mucinas, é produzido pelas células respiratórias, gastrintestinais e urogenitais e prejudica fisicamente a invasão microbiana. A função dessas barreiras é o aumento da ação ciliar na árvore brônquica e a peristalse no intestino, o que facilita a eliminação dos micror- ganismos. Embora essas propriedades físicas sozinhas sejam muito importantes na defesa do hospedeiro, outros mecanismos de defesa epiteliais evoluíram para complementar as barreiras mecânicas.

As células epiteliais, bem como alguns leucócitos produzem peptídios que têm propriedades antimicrobianas. Duas famílias estruturalmente distintas de peptídios antimicrobianos são as defensinas e as catelicidinas.

• Defensinas são pequenos peptídios catiônicos, com 29 a 34 aminoácidos de comprimento, que contêm ambas as regiões catiônica e hidrofóbica e três pontes dissulfeto intracadeias. Duas famílias de defensinas humanas, denominadas α e β, são diferenciadas pela localização destas pontes. As defensinas são produzidas pelas células epiteliais das superfícies mucosas e pelos leucócitos contendo grânulos, incluindo neutrófilos, células natural killer e linfócitos T citotóxicos. O grupo de moléculas defensinas produzidas difere entre os diferentes tipos celulares. Células de Paneth dentro das criptas do intestino delgado são as principais produtoras das α- defensinas. As defensinas das células de Paneth algumas vezes são chamadas de cripticidinas; sua função é limitar a quantidade de microrganismos na luz. As defensinas também são produzidas em qualquer local do intestino, nas células da mucosa respiratória e na pele. Algumas defensinas são constitutivamente produzidas por alguns tipos celulares, mas suas secreções podem ser aumentadas por citocinas ou produtos microbianos. Em outras células, as defensinas são produzidas somente em resposta às citocinas e produtos microbianos. As ações protetoras das defensinas abrangem a toxicidade direcionada aos microrganismos, incluindo bactérias, fungos e vírus em envelope, e a ativação de células envolvidas na resposta inflamatória aos microrganismos. As defensinas matam os microrganismos por uma variedade de mecanismos, muitos dos quais dependem de suas habilidades em se inserir e romper funções das membranas microbianas.

• Catelicidina é produzida pelos neutrófilos e pelas células da barreira epitelial da pele, trato gastrintestinal e trato respiratório. A catelicidina é sintetizada como um precursor proteico de 18 kD com dois domínios, sendo proteoliticamente clivada em dois peptídios, cada um com funções protetoras. Ambas a síntese e clivagem proteolítica do precursor podem ser estimuladas por citocinas inflamatórias e produtos microbianos. As catelicidinas ativas protegem contra infecções por múltiplos mecanismos, incluindo toxicidade direta a uma grande variedade de microrganismos e ativação de várias respostas em leucócitos e outros tipos celulares que promovem a erradicação dos microrganismos. O fragmento C-terminal, chamado de LL-37, pode se ligar e neutralizar o LPS, um componente tóxico da parede externa de bactérias Gramnegativas que foi mencionado anteriormente. O LL-37 também tem papel antiinflamatório com ligação ao DNA e bloqueio da ativação do inflamassoma AIM2.

A barreira epitelial contém certos tipos de linfócitos, incluindo linfócitos T intraepiteliais, que reconhecem e respondem aos microrganismos comumente encontrados. Os linfócitos T intraepiteliais estão presentes na epiderme da pele e no epitélio mucoso. Vários subgrupos de linfócitos intraepiteliais estão presentes em diferentes proporções, dependendo das espécies e da localização tecidual. Esses subgrupos são distinguidos principalmente pelo tipo de receptor de antígeno da célula T (TCRs) que eles expressam. Alguns linfócitos T intraepiteliais expressam a forma convencional αβ de TCR, que está presente na maioria das células T em tecidos linfoides e circulantes. Outras células T nos epitélios expressam uma forma de receptor de antígenos chamado γδ de TCR, que pode reconhecer antígenos peptídicos e não peptídicos. Uma característica comum destas células T é a diversidade limitada de seus receptores de antígenos quando comparados à maioria das células T no sistema imune adaptativo. Acredita-se que os linfócitos T intraepiteliais reconheçam um pequeno número de estruturas microbianas comumente encontradas. Os linfócitos intraepiteliais podem atuar na defesa do hospedeiro secretando citocinas, ativando fagócitos e matando células infectadas.

Fagócitos

Células que têm funções fagocíticas especializadas, principalmente macrófagos e neutrófilos, são a primeira linha de defesa contra microrganismos que rompem as barreiras epiteliais. Apresentamos esses dois tipos celulares no Capítulo 2 e discutiremos muitos outros detalhes de suas funções no contexto da resposta inflamatória mais adiante neste capítulo. O papel essencial que os fagócitos desempenham na defesa imune inata contra microrganismos é demonstrado pela elevada taxa de bactérias letais e infecções fúngicas em pacientes com baixas contagens de neutrófilos sanguíneos atribuídas a câncer na medula óssea ou quimioterapia e naqueles com deficiências herdadas em funções dos fagócitos.

Células Dendríticas

As células dendríticas realizam o reconhecimento essencial e papéis efetores na imunidade inata. As células dendríticas também foram apresentadas no Capítulo 2 e discutiremos seus papéis na apresentação de antígeno às células T no Capítulo 6. Relembre que as células dendríticas, uma família heterogênea de células com longos processos citoplasmáticos do tipo dendritos, estão constitutivamente presentes no epitélio e na maioria dos tecidos do corpo. Em razão da sua localização e morfologia, essas células são preparadas para detectar microrganismos invasores. Além disso, as células dendríticas expressam mais tipos diferentes de TLRs e receptores de padrão de reconhecimento do que qualquer outro tipo celular, tornando-as os mais versáteis sensores de PAMPs e DAMPs dentre todos os tipos celulares no corpo. Um grupo em particular de células dendríticas, chamado de células dendríticas plasmacitoides por causa de sua morfologia similar aos plasmócitos secretores de anticorpo, é a principal fonte de citocinas antivirais, interferons tipo I, produzidos na resposta viral a infecções. Essa característica das células dendríticas plasmacitoides é atribuída em parte ao fato de que elas expressam quantidades abundantes de TLRs endossomais (TLRs 3, 7, 8, 9), que reconhecem ácidos nucleicos de vírus internalizados pelas células. Abordaremos as ações antivirais dos interferons tipo I em mais detalhes posteriormente neste capítulo.

As células dendríticas são as únicas capazes de disparar e direcionar as respostas imunes adaptativas mediadas por célula T, e isso depende de suas respostas imunes inatas aos microrganismos. Essa capacidade reflete a habilidade das células dendríticas em captar os antígenos proteicos microbianos, transportá-los para os linfonodos onde as células T imaturas se localizam e apresentar os antígenos proteicos em uma forma na qual as células T possam reconhecer (Cap. 6). É importante ressaltar que a resposta imune inata das células dendríticas aos PAMPs, particularmente a sinalização de TLR, aumenta a habilidade das células dendríticas em processar e apresentar os antígenos estranhos. Além disso, a sinalização do TLR induz a expressão de moléculas pelas células dendríticas, incluindo coestimuladores e citocinas, que são necessários, em adição ao antígeno, para a ativação das células T imaturas e sua diferenciação em células T efetoras. Dependendo da natureza do microrganismo que induz a resposta inata, a célula dendrítica irá direcionar a diferenciação da célula T imatura em tipos distintos de células efetoras, tais como células TH1 produtoras de IFN-γ ou células TH17 produtoras de IL-17.

Células Natural Killer e outras Células Linfoides Inatas

As células linfoides inatas (ILCs), que foram introduzidas no Capítulo 2, são células derivadas da medula óssea com morfologia linfocítica e que atendem a diversas funções antimicrobianas. Essas células surgem de um precursor comum na medula óssea identificável pela expressão do fator de transcrição Id2; elas dependem de IL-7 ou, em um caso, de IL-15 para o desenvolvimento, e, ao contrário dos linfócitos do sistema imune adaptativo, emergem completamente capazes de realizar funções efetoras sem a necessidade de expansão clonal ou diferenciação. As ILCs usam mecanismos efetores compartilhados pelas células T, particularmente a habilidade em produzir várias citocinas, mas elas não reorganizam os genes do receptor de antígeno e não expressam TCRs. Existem três subgrupos principais de células linfoides inatas, diferenciados pelas citocinas que produzem (Fig. 4-6). Cada tipo pode ainda ser dividido em subgrupos adicionais com base nas moléculas da superfície celular e nos mecanismos efetores que eles utilizam para realizar suas funções protetoras (discutido brevemente).

FIGURA 4-6 Células linfoides inatas.

Os três principais subgrupos das células linfoides inatas (ILCs) se desenvolvem a partir de um precursor comum na medula óssea identificado pelo fator de transcrição Id2. Cada subgrupo diferenciado é identificado pela expressão de diferentes fatores de transcrição e pelas citocinas produzidas quando ativados, como indicado. As citocinas que direcionam a diferenciação nos subgrupos ILC1, 2 ou 3, bem como as citocinas que ativam as ILCs para produzir seus próprios subgrupos de citocinas são mostradas. As principais funções conhecidas das ILCs também são indicadas.

Células Natural Killer

As células natural killer (NK), as primeiras e mais bem descritas células linfoides inatas, são um subgrupo de ILCs tipo I, que desempenham importantes papéis nas respostas imunes inatas principalmente contra vírus intracelulares e bactérias. O termo natural killer deriva do fato de que sua principal função é a morte das células infectadas, similar às células killer do sistema imune adaptativo, os linfócitos T citotóxicos (CTLs), e elas estão prontas para o fazer uma vez que tenham se desenvolvido, sem nova diferenciação (por isso, natural). As células NK constituem 5% a 15% das células mononucleares no sangue e no baço. Elas são raras em outros órgãos linfoides, porém são mais abundantes em órgãos como fígado e útero gravídico. As células NK no sangue surgem como grandes linfócitos com numerosos grânulos citoplasmáticos. Assim como com todas as ILCs, as células NK não expressam diversos receptores de antígenos clonalmente distribuídos e típicos das células B e T. Em vez disso, elas utilizam receptores que codificam DNA (discutidos mais adiante) para distinguir células infectadas com patógeno das células saudáveis. Elas podem ser identificadas no sangue pela expressão de CD56 e ausência do marcador CD3 de célula T. A maioria das células NK sanguíneas humanas também expressa CD16, que está envolvido no reconhecimento das células

recobertas por anticorpo.

Funções das Células NK

As funções efetoras das células NK são matar as células infectadas e produzir IFN-γ, que ativa macrófagos para destruírem microrganismos fagocitados (Fig. 4-7). O mecanismo de citotoxicidade mediado pela célula NK é essencialmente o mesmo das CTLs CD8+, que descreveremos em detalhes no Capítulo 11. As células NK, assim como as CTLs, apresentam grânulos contendo proteínas que medeiam a morte das células-alvo. Quando as células NK são ativadas, a exocitose dos grânulos libera essas proteínas adjacentes às células-alvo. Uma proteína do grânulo da célula NK, chamada de perforina, facilita a entrada de outras proteínas granulares, denominadas granzimas, para o citosol das células-alvo. As granzimas são enzimas que iniciam uma sequência de eventos de sinalização que causam a morte das células-alvo por apoptose. Com a morte das células infectadas com vírus e bactérias intracelulares, as células NK eliminam os reservatórios de infecção. No início do curso de uma infecção viral, as células NK se expandem e são ativadas por IL-12 e IL-15, matando as células infectadas antes que os CTLs específicos para antígenos se tornem completamente ativados. As células NK também podem ser importantes mais adiante no curso da infecção viral com a morte das células infectadas que escaparam do ataque imune mediado pelo CTL por meio de redução na expressão de moléculas de MHC de classe I. Alguns tumores, especialmente aqueles de origem hematopoética, são alvos das células NK, talvez porque as células tumorais não expressem níveis normais ou tipos de moléculas de MHC de classe I.

FIGURA 4-7 Funções das células NK.

A, As células NK reconhecem ligantes nas células infectadas ou células submetidas a outros tipos de estresse e matam as células do hospedeiro. Dessa maneira, as células NK eliminam os reservatórios de infecção, bem como células disfuncionais. B, As células NK respondem à IL-12 produzida pelos macrófagos e secretam IFN-γ, que ativa os macrófagos para matarem os microrganismos fagocitados.

O IFN-γ derivado da célula NK aumenta a capacidade dos macrófagos para matarem as bactérias fagocitadas, similarmente ao IFN-γ produzido pelas células T (Cap. 10). Essa interação célula NK dependente de IFN-γ-macrófago pode controlar uma infecção com bactéria intracelular (p. ex., Listeria monocytogenes) por vários dias ou semanas e, então, fornece tempo para que a imunidade mediada por célula T se desenvolva e erradique a infecção. O IFN-γ produzido pelas células NK nos linfonodos também pode direcionar a diferenciação das células T imaturas em células TH1 (Cap. 10). Algumas células NK humanas não expressam CD16 nem são citotóxicas, mas produzem abundante IFN-γ. Previsivelmente, a depleção das células NK induz a suscetibilidade aumentada à infecção por alguns vírus e bactérias intracelulares. Em camundongos sem células T, a resposta das células NK pode ser adequada para manter a infecção com esses microrganismos sob controle durante algum tempo, mas os animais eventualmente sucumbem na ausência de imunidade mediada por célula T.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Receptores Ativadores e Inibidores de Células NK

As células NK distinguem as células infectadas e infectadas das células saudáveis, e a função da célula NK é regulada pelo balanço entre sinais que são gerados a partir de receptores ativadores e receptores inibidores. Esses receptores reconhecem moléculas na superfície de outras células e geram sinais ativadores e inibidores que promovem ou inibem respostas NK. Os receptores ativadores estimulam preoteinoquinases que fosforilam substratos nas vias de sinalização, ao passo que os receptores inibidores estimulam fosfatases que contrabalançam as quinases. Discutiremos os detalhes da sinalização do receptor NK mais adiante neste capítulo. Em geral, os receptores ativadores reconhecem ligantes nas células infectadas ou danificadas, que precisam ser eliminados, e os receptores inibitórios reconhecem células normais saudáveis, que necessitam ser preservadas (Fig. 4-8). Quando uma célula NK interage com outra célula, o resultado é determinado pela integração dos sinais gerados por uma gama de receptores inibitórios e ativadores que são expressos pela célula NK e que interagem com ligantes na outra célula. A ligação aos receptores ativadores estimula a atividade de morte das células NK, resultando em destruição das células estressadas ou infectadas. Em contrapartida, a ligação dos receptores inibitórios desliga a função NK e previne a destruição das células saudáveis. Em virtude da natureza estocástica de sua expressão, existe uma significativa diversidade nos receptores ativadores e inibitórios que diferentes células NK expressam em qualquer indivíduo. O resultado disso é que células NK individuais, mesmo na mesma pessoa, podem responder a diferentes tipos de microrganismos ou células infectadas. Além disso, os genes que codificam muitos desses receptores são polimórficos, significando que existem muitas variações de genes na população, de tal forma que uma pessoa expressará uma forma ligeiramente diferente de receptores de outra pessoa.

FIGURA 4-8 Funções dos receptores ativadores e inibidores das células NK.

A, Os receptores ativadores das células NK reconhecem ligantes nas células-alvo e ativam as proteínas tirosinoquinases (PTKs), cujas atividades são inibidas pelos receptores inibitórios que reconhecem as moléculas de MHC de classe I e ativam as proteínas tirosinofosfatases (PTP). As células NK não matam eficientemente as células saudáveis que expressam MHC de classe I. B, Se uma infecção por vírus ou outro estresse inibe a expressão do MHC de classe I nas células infectadas e induz a expressão de ligantes ativadores adicionais, o receptor inibidor da célula NK não é ocupado e o receptor ativador age sem oposição para desencadear respostas das células NK, tais como morte das células-alvo e secreção de citocinas. Além disso, as células estressadas pela infecção ou transformação neoplásica podem expressar quantidades aumentadas de ligantes ativadores, que se ligam nos receptores ativadores da célula NK e induzem mais fosforilação de tirosina do que pode ser removido pelas fosfatases associadas ao receptor inibitório, resultando na morte das células estressadas (não mostrado). Detalhes estruturais e ligantes dos receptores inibitórios e ativadores da célula NK são mostrados na Figura 4-9.

Os receptores ativadores nas células NK reconhecem um grupo heterogêneo de ligantes, alguns dos quais podem ser expressos em células normais e outros são expressos principalmente nas células que estão sob estresse, infectadas com microrganismos ou transformadas (Fig. 4-9). Muitos dos receptores ativadores de célula NK são chamados de receptores do tipo imunoglobulina (Ig) de célula killer (KIRKs), porque eles contêm um domínio estrutural denominado dobra de Ig, primeiramente identificado em moléculas de anticorpos (também conhecidas como Ig), discutidas no Capítulo 5. Todas as proteínas com dobras Ig são membros da superfamília Ig. Um segundo importante grupo de receptores ativadores NK pertence à família de lectinas do tipo C, que são proteínas com propriedades de ligação a carboidrato. Alguns dos receptores ativadores parecem se ligar às moléculas de MHC de classe I, o que consiste em uma importante propriedade dos receptores inibitórios, como abordaremos posteriormente. O significado do reconhecimento do MHC de classe I pelos receptores ativadores é desconhecido. Outros receptores ativadores reconhecem ligantes diferentes das moléculas de MHC clássicas. Um receptor ativador de célula NK bem estudado na família das lectinas de tipo C é o NKG2D, que se liga às proteínas do tipo MHC de tipo I, incluindo MIC-A e MIC-B, encontradas em células viralmente infectadas e células tumorais, mas não em células normais. O receptor NKG2D se associa à subunidade de sinalização chamada de DAP10 cujas funções de sinalização aumentam a citotoxicidade da célula NK contra as célulasalvo.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

FIGURA 4-9 Estrutura e ligantes dos receptores ativadores e inibidores das células NK.

Os receptores ativadores e inibidores estão indicados em negrito. CD16 e os receptores citotóxicos naturais (NCRs) associados aos homodímeros de cadeia ζ, homodímeros FcRIγ ou heterodímeros ζ-FcRIγ. Existem múltiplos KIRs diferentes, com distintas especificidades dos ligantes.

Outro importante receptor ativador nas células NK é o CD16 (FcγRIIIA), que é um receptor de baixa afinidade para anticorpos IgG. As moléculas de anticorpo têm terminações de ligação ao antígeno altamente variáveis e, na terminação oposta, apresentam uma porção invariável, chamada de região Fc, que interage com várias outras moléculas no sistema imune. Descreveremos a estrutura dos anticorpos em detalhes no Capítulo 5, mas agora é suficiente saber que o CD16 se liga às regiões Fc de certos tipos de anticorpos chamados de IgG1 e IgG3. O CD16 se associa a uma de três proteínas de sinalização (p. ex., Fc RIγ, ζ e proteínas DAP12). Durante uma infecção, o sistema imune adaptativo produz anticorpos IgG1 e IgG3, que se ligam aos antígenos microbianos expressos na superfície das células infectadas, e o CD16 nas células NK pode se ligar às regiões Fc destes anticorpos. Como resultado, o CD16 gera sinais de ativação, através de seus parceiros de sinalização associados, e as células NK podem matar as células infectadas que foram recobertas com moléculas de anticorpo. Esse processo é chamado de citotoxicidade mediada por célula dependente de anticorpo; esta é uma função efetora da imunidade adaptativa que será mostrada no Capítulo 13 quando considerarmos a imunidade humoral.

A maioria das células NK expressa receptores inibitórios que reconhecem moléculas do complexo maior de histocompatibilidade (MHC) de classe I, que são proteínas de superfície células normalmente expressas em todas as células nucleadas saudáveis do corpo (Fig. 4-9). A principal função das moléculas de MHC de classe I, distinta do seu papel na regulação da ativação da célula NK, é a apresentação de peptídios derivados de proteínas citoplasmáticas, incluindo proteínas microbianas, na superfície celular para o reconhecimento pelos linfócitos CD8+. Discutiremos a estrutura e função das moléculas de MHC em relação ao reconhecimento do antígeno pela célula T no Capítulo 6. Neste momento, é importante compreender que as células NK utilizam tipos de receptores fundamentalmente diferentes dos das células T para reconhecer as moléculas de MHC de classe I. Diferentemente das células T, muitos dos receptores NK para MHC de classe I respondem com inibição da ativação da NK. Isso é útil porque as células normais expressam moléculas de MHC de classe I e muitos vírus e outras causas de estresse celular levam a uma perda da expressão na superfície celular do MHC de classe I. Assim, as células NK interpretam a presença das moléculas de MHC de classe I como marcadores de normais, saudáveis, e sua ausência é uma indicação de infecção ou dano. Dessa maneira, as células NK serão inibidas pelas células saudáveis, mas não receberão sinais inibitórios das células infectadas ou estressadas. Ao mesmo tempo, as células NK são suscetíveis de receber sinais de ativação das mesmas células infectadas através de receptores ativadores. O resultado será ativação da célula NK para secretar citocinas e para matar a célula infectada ou estressada. Esta habilidade das células NK em se tornarem ativadas pelas células do hospedeiro que não têm o MHC de classe I foi denominada reconhecimento da falta do próprio.

O maior grupo de receptores inibitórios NK são os KIRs, que se ligam a uma variedade de moléculas de MHC de classe I. Outros receptores inibitórios são as lectinas, tais como o heterodímero CD94/NKG2A, que reconhece a molécula de MHC de classe I chamada de HLA-E. Interessantemente, o HLA-E exibe peptídios derivados de outras moléculas de MHC de classe I; assim, em essência, o CD94/NKG2A é um receptor de vigilância para várias diferentes moléculas de MHC de classe I. Uma terceira família de receptores inibitórios NK, chamada de receptores do tipo Ig de leucócito (LIRs), também consiste em membros da superfamília Ig que se ligam às moléculas de MHC de classe I, embora com menor afinidade do que os KIRs, e mais altamente expressos nas células B do que nas células NK.

Receptores ativadores e inibitórios NK contêm motivos estruturais em suas caudas citoplasmáticas, que ativam vias de sinalização que respectivamente promovem ou inibem a morte da célula-alvo e a secreção de citocina (Figs. 4-8 e 4-9). Os receptores ativadores têm motivos de ativação baseados em imunorreceptores de tirosina (ITAMs), os quais possuem resíduos de tirosina que se tornam fosforilados pelas quinases citoplasmáticas após a ligação dos receptores. Outras preoteinoquinases são recrutadas para os ITAMs modificados e se tornam ativadas, e estas quinases contribuem para a sinalização através da fosforilação proteínas adicionais, eventualmente levando a atividade citotóxica e secreção de citocina. As ITAMs também são encontradas nas caudas citoplasmáticas de outros receptores de sinalização com multicadeias do sistema imune, incluindo os receptores de antígeno nas células T e B, e abordaremos suas estruturas e funções de sinalização em mais detalhes do Capítulo 7. Em alguns receptores de ativação, uma única cadeia polipeptídica contém o ITAM, bem como a porção de ligação extracelular ao ligante. Em outros receptores, as ITAMs estão em cadeias polipeptídicas separadas, tais como Fc RIγ, ζ e DAP12, que não se ligam ao ligante, mas estão não covalentemente associados à cadeia de ligação ao ligante.

Os receptores inibitórios das células NK têm motivos de inibição baseados em imunorreceptores de tirosina (ITIMs), que se ligam a moléculas que bloqueiam as vias de sinalização dos receptores de ativação (Figs. 4-8 e 4-9). Os ITIMs possuem resíduos de tirosina que são fosforilados na ligação ao receptor inibitório. Isso leva ao recrutamento e ativação das fosfatases, o que remove fosfatos de várias proteínas ou lipídios de sinalização gerados pelas vias de sinalização dos receptores de ativação NK. O final resulta em bloqueio das funções de sinalização dos receptores de ativação. Os ITIMs também são encontrados nas caudas citoplasmáticas de outros receptores além dos receptores inibitórios NK, e abordaremos suas estruturas e funções de sinalização em mais detalhes no Capítulo 7.

Os genes KIR são polimórficos, o que significa que existem várias variantes alélicas na população humana e os grupos de alelos KIR frequentemente são herdados juntos de um único pai. Esses grupos de genes ligados são chamados de haplótipos KIR. Existem dois haplótipos KIR principais e alguns outros raros. Os haplótipos diferem no número de receptores decodificados, e alguns têm mais ou menos receptores ativadores do que outros. Alguns haplótipos estão associados à suscetibilidade aumentada para algumas doenças, incluindo aborto espontâneo e uveíte.

As citocinas podem aumentar as respostas funcionais das células NK. As principais citocinas do sistema imune inato que estimulam a função NK são IL-12, IL-15, IL-18 e interferons tipo I (discutido mais tarde). Cada uma dessas citocinas aumenta a atividade citotóxica das células NK, e elas podem estimular a secreção de IFN-γ pela célula NK independente dos receptores de ativação. Além disso, IL-12 e IL-15 são importantes fatores de crescimento para as células NK.

Outras Células Linfoides Inatas

Os três subgrupos de células linfoides inatas, Grupo 1 (que inclui células NK), Grupo 2 e Grupo 3, produzem diferentes grupos de citocinas, participam na defesa do hospedeiro contra patógenos distintos e podem estar envolvidos em diferentes distúrbios inflamatórias. Esses subgrupos são análogos aos subgrupos TH1, TH2 e TH17 de linfócitos T CD4+ que secretam algumas das mesmas citocinas (Fig. 4-6). Os ILCs do Grupo 1 produzem IFN-γ e incluem as células NK citotóxicas e não citotóxicas descritas anteriormente. As ILCs do Grupo 2, assim como o subgrupo TH2 das células T auxiliares CD4+, secretam IL-5, IL-9 e IL-13 e expressam o fator de transcrição GATA2. Essas células protegem os camundongos de infecções helmínticas parasíticas e também contribuem para a doença alérgica. As ILCs do Grupo 3 produzem IL-22 e/ou IL-17 e expressam o fator de transcrição RORγt, que são características compartilhadas pelo subgrupo TH17 e pelas células T auxiliares CD4+. As ILCs do Grupo 3 são encontradas em locais mucosos e atuam na defesa contra bactérias extracelulares, bem como na manutenção da integridade das barreiras epiteliais. As células indutoras de tecido linfoide (LTi) são ILCs do Grupo 3, que, em adição à secreção de IL-17 e IL-22, também expressam linfotoxina-α de membrana e secretam TNF, citocinas que são necessárias para o desenvolvimento normal dos órgãos linfoides (Cap. 2).

Linfócitos T e B com Diversidade Limitada de Receptor de Antígeno

Como discutiremos mais detalhadamente em capítulos posteriores, a maioria dos linfócitos T e B é componente do sistema imune adaptativo e se caracteriza por um repertório altamente diverso de especificidades para diferentes antígenos. Entretanto, certas pequenas populações de linfócitos expressam receptores de antígenos que são estruturalmente os mesmos daqueles das células T e B, mas esses receptores têm pouca diversidade. Esses subgrupos de células T e B podem reconhecer estruturas expressas por muitas espécies microbianas comumente encontradas. As células T com diversidade limitada de receptor de antígeno incluem células T NK invariantes (iNKT), células γδ e células T intraepiteliais com TCRs αβ (mencionados anteriormente). Os subgrupos de células B que produzem anticorpos com um quadro limitado de especificidades incluem as células B-1 e as células B da zona marginal. Embora essas células T e B realizem funções similares assim como suas contrapartes clonalmente diversas, a natureza de suas especificidades as coloca em uma categoria especial de linfócitos que se assemelham mais a células da imunidade inata do que a células da imunidade adaptativa

Mastócitos

Os mastócitos estão presentes na pele e no epitélio mucoso e secretam rapidamente citocinas pró-inflamatórias e mediadores lipídicos em resposta às infecções e outros estímulos. Apresentamos os mastócitos no Capítulo 2. Relembre que essas células contêm abundantes grânulos citoplasmáticos preenchidos com vários mediadores inflamatórios que são liberados quando as células são ativadas pelos produtos microbianos ou por um mecanismo especial dependente de anticorpo. O conteúdo do grânulo inclui aminas vasoativas (como histamina) que causam vasodilatação e permeabilidade capilar aumentada e enzimas proteolíticas que podem matar as bactérias ou inativar toxinas microbianas. Os mastócitos também sintetizam e secretam mediadores lipídicos (como prostaglandinas) e citocinas (como TNF). Pelo fato de os mastócitos normalmente estarem localizados adjacentes aos vasos sanguíneos (Fig. 2-1, B), seus conteúdos granulares liberados rapidamente induzem mudanças nos vasos sanguíneos que promovem inflamação aguda. Os mastócitos expressam TLRs, e os ligantes do TLR podem induzir desgranulação do mastócito. Camundongos deficientes em mastócitos têm prejudicado o controle de infecções bacterianas, provavelmente por causa das respostas imunes inatas defeituosas. Os produtos dos mastócitos também fornecem defesa contra helmintos e são responsáveis pelos sintomas das doenças alérgicas.

Reconhecimento solúvel e moléculas efetoras da imunidade inata

Diferentes tipos de moléculas que reconhecem microrganismos e promovem respostas inatas existem em forma solúvel no sangue e nos fluidos extracelulares. Essas moléculas fornecem defesa inicial contra patógenos que estão presentes do lado de fora das células do hospedeiro em algum estágio do seu ciclo de vida. As moléculas efetoras solúveis atuam de duas maneiras principais:

• Por ligação aos microrganismos, elas agem como opsoninas e aumentam a habilidade dos macrófagos, neutrófilos e células dendríticas em fagocitar os microrganismos. Isso ocorre porque as células fagocíticas expressam receptores de membrana específicos para as opsoninas, os quais podem eficientemente mediar a internalização do complexo de opsonina ligada ao microrganismo.

• Após a ligação aos microrganismos, os mediadores solúveis da imunidade inata promovem respostas inflamatórias que trazem mais fagócitos para os locais de infecções e eles também podem matar diretamente os microrganismos.

As moléculas efetoras solúveis algumas vezes são chamadas de ramo humoral da imunidade inata, análoga ao ramo humoral da imunidade adaptativa mediada pelos anticorpos. Os principais componentes do sistema imune inato humoral são sistema complemento, colectinas, pentraxinas e ficolinas, que serão descritos a seguir.

Sistema Complemento

O sistema complemento consiste em várias proteínas plasmáticas que trabalham juntas para opsonizar os micror- ganismos promover o recrutamento de fagócitos para o local de infecção e, em alguns casos, matar diretamente os microrganismos (Fig. 4-10). A ativação do complemento envolve cascatas proteolíticas nas quais uma enzima precursora inativa, chamada de zimogênio, é alterada para se tornar uma protease ativa que cliva e, assim, induz a atividade proteolítica da próxima proteína do complemento na cascata. As cascatas enzimáticas resultam em significativa amplificação da quantidade de produtos proteolíticos que são gerados. Esses produtos realizam as funções efetoras do sistema complemento. Além do sistema complemento, outras cascatas proteolíticas importantes medicamente incluem as vias da coagulação sanguínea e o sistema cinina-calicreína que regula a permeabilidade vascular.

FIGURA 4-10 Vias da ativação do complemento.

A ativação do sistema complemento pode ser iniciada por três vias diferentes, todas as quais levam à produção de C3b (os passos iniciais). O C3b inicia os passos finais da ativação do complemento, culminando na produção de peptídios que estimulam a inflamação (C5a) e C9 polimerizado, que forma o complexo de ataque à membrana, assim chamado porque ele cria buracos nas membranas plasmáticas. As principais funções das proteínas principais produzidas nos diferentes passos são
mostradas.

O primeiro passo na ativação do sistema complemento é o reconhecimento de moléculas nas superfícies microbianas, mas não nas células do hospedeiro, o que ocorre de três maneiras, cada uma se referindo a uma via distinta da ativação do complemento:

• A via clássica, assim chamada porque foi descoberta primeiro, utiliza uma proteína plasmática chamada de C1q para detectar anticorpos ligados na superfície do microrganismo ou outra estrutura (Fig. 4-11). Uma vez que C1q tenha se ligado à porção Fc dos anticorpos, duas serinoproteases associadas, chamadas de C1r e C1s, se tornam ativas e iniciam uma cascata proteolítica envolvendo outras proteínas do complemento. A via clássica é um dos principais mecanismos efetores do braço humoral das respostas imunes adaptativas (Cap. 13). As proteínas solúveis do sistema imune inato denominadas pentraxinas, que serão discutidas mais adiante, também podem se ligar ao C1q e iniciar a via clássica.

FIGURA 4-11 C1, lectina ligante de manose e ficolina.

Estas três proteínas hexaméricas, homólogas, podem iniciar a ativação do complemento com a ligação de seus ligantes na superfície celular. As cabeças globulares do tipo lectina tipo C, nas porções finais das caudas tipo colágeno no C1q e nas proteínas lectinas ligantes de manose, se ligam às regiões Fc da IgM ou manose na superfície dos microrganismos, respectivamente. As cabeças globulares do tipo fibrinogênio, na ficolina, se ligam às N-acetilglicosaminas das superfícies dos microrganismos. A ligação resulta em alterações conformacionais que ativam a atividade da serinoprotease de C1r e C1s, associadas a C1q, ou MASP1 e MASP2, associados a lectina ligante de manose e ficolina.

• A via alternativa, que foi descoberta mais tarde, porém é filogeneticamente mais antiga do que a via clássica, é disparada quando uma proteína do complemento chamada de C3 reconhece diretamente certas estruturas da superfície microbiana, tais como LPS bacteriano. O C3 também é constitutivamente ativado em solução a um baixo nível e se liga às superfícies celulares, mas, então, é inibido por moléculas regulatórias presentes nas células de mamíferos. Pelo fato de os microrganismos não terem essas proteínas regulatórias, a ativação espontânea pode ser amplificada nas superfícies microbianas. Assim, esta via pode distinguir o próprio normal de microrganismos estranhos baseando-se na presença ou ausência das proteínas regulatórias.

• A via da lectina é disparada por uma proteína plasmática chamada de lectina ligante de manose (MBL), que reconhece resíduos de manose terminal nas glicoproteínas e nos glicolipídios microbianos, similarmente ao receptor de manose nas membranas dos fagócitos descrito anteriormente (Fig. 4-11). A MBL é um membro da família de colectina (discutido anteriormente) com uma estrutura hexamérica similar ao componente C1q do sistema complemento. Após a MBL se ligar aos microrganismos, dois zimogênios chamados de MASP1 (serinoprotease 1 associada à manose ou serinoprotease associada à lectina ligante de manan) e MASP2, com funções similares ao C1r e C1s, se associam à MBL e iniciam passos proteolíticos na cascata e idênticos à via clássica.

O reconhecimento dos microrganismos por qualquer uma das três vias do complemento resulta em recrutamento sequencial e montagem de proteínas adicionais do complemento em complexos de proteases (Fig. 4-10). Um desses complexos, chamado de C3 convertase, cliva uma proteína central do sistema complemento, C3, produzindo C3a e C3b. O maior fragmento C3b se torna covalentemente ligado à superfície microbiana onde a via do complemento foi ativada. Observe como uma opsonina para promover a fagocitose dos microrganismos. O fragmento menor, C3a, é liberado e estimula a inflamação agindo como quimioatraente para neutrófilos. O C3b se liga a outras proteínas do complemento para formar uma protease chamada de C5 convertase, que cliva C5, gerando um peptídio liberado (C5a) e um fragmento maior (C5b) que permanece ligado nas membranas da célula microbiana. C5a também é quimioatraente; além disso, ele induz mudanças nos vasos sanguíneos que os fazem extravasar proteínas plasmáticas e fluidos para os locais de infecções. C5b inicia a formação de um complexo de proteínas do complemento C6, C7, C8 e C9, que são montadas em um poro da membrana denominado complexo de ataque da membrana (MAC) que causa a lise das células onde o complemento é ativado.

O sistema complemento é um componente essencial da imunidade inata, e pacientes com deficiências em C3 são altamente suscetíveis a infecções bacterianas recorrentes, frequentemente letais. Deficiências genéticas na formação de MAC (o produto terminal da via clássica) aumenta a suscetibilidade a somente um número limitado de microrganismos, notadamente a bactéria Neisseria, que tem paredes celulares finas que a tornam especialmente suscetível à ação lítica do MAC. 

Pentraxinas

Várias proteínas plasmáticas que reconhecem estruturas microbianas e atuam na imunidade inata pertencem à família pentraxina, que é filogeneticamente o grupo mais velho de proteínas pentaméricas estruturalmente homólogas. Membros proeminentes desta família incluem pentraxinas pequenas, proteína C-reativa (PC-R) e amiloide P sérico (SAP), e a pentraxina longa PTX3. Ambos CRP e SAP se ligam a várias espécies diferentes de bactérias e fungos. Os ligantes moleculares reconhecidos por PC-R e SAP incluem a fosforilcolina e a fosfatidiletanolamina, respectivamente, que são encontradas nas membranas bacterianas e ficam expostas nas células apoptóticas. PC-R, SAP e PTX3 ativam o complemento por meio de ligação ao C1q e iniciam a via clássica.

As concentrações plasmáticas de PC-R são muito baixas em indivíduos saudáveis, mas podem aumentar até 1.000 vezes durante as infecções e em resposta a outros estímulos inflamatórios. Os níveis aumentados de PC-R são resultado da síntese aumentada, pelo fígado, induzida pelas citocinas IL-6 e IL-1, que são produzidas pelos fagócitos como parte da resposta imune inata. A síntese hepática e os níveis plasmáticos de várias outras proteínas, incluindo SPA e outras não relacionadas com as pentraxinas, também aumentam em resposta a IL-1 e IL-6. Essas proteínas plasmáticas são chamadas de reagentes de fase aguda, porque estão elevadas no sangue durante as reações inflamatórias agudas.

O PTX3 é produzido por vários tipos celulares, incluindo células dendríticas, macrófagos e células endoteliais, em resposta aos ligantes TLR e citocinas inflamatórias, tais como TMF, mas ele não é um reagente de fase aguda. O PTX3 também é armazenado nos grânulos de neutrófilos e liberado quando os neutrófilos morrem. O PTX3 reconhece várias moléculas em fungos e bactérias Gram-positivas e Gram-negativas e vírus, assim como células apoptóticas. Estudos com camundongos knockout revelaram que o PTX3 fornece proteção contra esses microrganismos, incluindo o fungo Aspergillus fumigatus. O PTX3 também contribui para proteção contra o vírus influenza.

Colectinas e Ficolinas

As colectinas são uma família de proteínas triméricas e haxaméricas, cada subunidade contendo uma cauda do tipo colágeno conectada por uma região de pescoço a uma cabeça de lectina (tipo C) dependente de cálcio. Três membros desta família servem como moléculas efetoras solúveis no sistema imune inato; estas são lectinas ligantes de manose (MBL) e proteínas SP-A e SP-D surfactantes pulmonares.

A lectina ligante de manose (MBL), que é um receptor de reconhecimento de padrão que se liga a carboidratos com manose e fucose terminais, foi discutida anteriormente em relação à via da lectina da ativação do complemento (Fig. 4-11). A MBL também pode funcionar como uma opsonina com a ligação e o aumento da fagocitose de microrganismos. Relembre que as opsoninas se ligam simultaneamente aos microrganismos e aos receptores da superfície nas membranas dos fagócitos e, no caso da MBL, o receptor de superfície é chamado de receptor C1q porque ele também liga a C1q. Esse receptor medeia a internalização dos microrganismos que são opsonizados pela MBL. O gene que codifica a MBL é polimórfico, e certos alelos estão associados a prejuízo na formação do hexâmetro e redução nos níveis sanguíneos. Baixos níveis de MBL estão relacionados com suscetibilidade aumentada a uma variedade de infecções, especialmente em combinação com outros estados imunodeficientes.

A proteína surfactante A (SP-A) e a proteína surfactante D (SP-D) são colectinas com propriedades lipofílicas compartilhadas por outros surfactantes. Elas são encontradas nos alvéolos pulmonares e suas principais funções são manter a habilidade dos pulmões em se expandir e como mediadores das respostas imunes inatas dos pulmões. Elas se ligam a vários microrganismos e agem como opsoninas, facilitando a ingestão pelos macrófagos alveolares. SP-A e SP-D também pode inibir diretamente o crescimento bacteriano e podem ativar macrófagos. Camundongos deficientes em SP-A e SP-D tem habilidades prejudicadas em resistir a uma variedade de infecções pulmonares.

As ficolinas são proteínas plasmáticas que são estruturalmente similares às colectinas. Elas possuem um domínio do tipo colágeno, mas em vez do domínio lectina do tipo C, elas têm um domínio de reconhecimento de carboidrato do tipo fibrinogênio (Fig. 4-11). As ficolinas se ligam a várias espécies de bactérias, opsonizando-as e ativando o complemento de maneira similar à MBL. Os ligantes moleculares das ficolinas incluem a N-acetilglucosamina e o ácido lipoteitoico, componente das paredes celulares de bactérias Gram-positivas.

Agora que discutimos as propriedades gerais de vários componentes do sistema imune inato, incluindo células, receptores de reconhecimento de padrão de patógeno celular e reconhecimento solúvel e moléculas efetoras, podemos considerar como esses vários componentes trabalham para a proteção contra os patógenos. As três principais maneiras pelas quais o sistema imune inato protege contra infecções são indução de inflamação, indução de defensa antiviral e estimulação da imunidade adaptativa.

Resposta inflamatória

A principal maneira pela qual o sistema imune lida com as infecções e lesões teciduais é estimulando a inflamação aguda, que é o acúmulo de leucócitos, proteínas plasmáticas e fluido derivado do sangue em tecido extravascular, local de infecção ou lesão. Os leucócitos e as proteínas plasmáticas normalmente circulam no sangue e são recrutados para os locais de infecção e lesão, onde eles realizam várias funções efetoras que servem para matar os microrganismos e iniciar o reparo do tecido danificado. Tipicamente, o leucócito mais abundante que é recrutado do sangue para os locais de inflamação aguda é o neutrófilo, mas os monócitos sanguíneos, que se tornam macrófagos no tecido, são cada vez mais importantes ao longo do tempo e podem se tornar a população dominante em algumas reações. Entre as proteínas plasmáticas importantes e que entram nos locais inflamatórios, incluem-se as proteínas do complemento, anticorpos e reagentes de fase aguda. A distribuição destes componentes derivados do sangue para os locais inflamatórios é dependente de alterações reversíveis nos vasos sanguíneos dos tecidos infectados ou danificados. Essas alterações abrangem mudanças no fluxo sanguíneo para  o tecido atribuídas à dilatação arteriolar, adesividade aumentada dos leucócitos circulantes para o revestimento endotelial das vênulas e permeabilidade aumentada dos capilares e vênulas às proteínas plasmáticas e fluidos. Todas essas alterações são induzidas por citocinas e pequenas moléculas mediadoras inicialmente derivadas das células residentes nestes tecidos, tais como os mastócitos, macrófagos e células endoteliais, em resposta à estimulação por PAMP e DAMP. À medida que o processo inflamatório se desenvolve, os mediadores podem ser derivados de leucócitos ativados que chegaram recentemente e de proteínas do complemento.

A inflamação aguda pode se desenvolver em minutos a horas e durar por dias. A inflamação crônica é um processo que demora mais do que a inflamação aguda se a infecção não for eliminada ou se a lesão tecidual for prolongada. Normalmente, ela envolve o recrutamento e ativação de monócitos e linfócitos. Os locais de inflamação crônica frequentemente também passam por remodelamento tecidual, com angiogênese e fibrose. Embora o estímulo imune inato possa contribuir para a inflamação crônica, o sistema imune adaptativo também pode estar envolvido porque as citocinas produzidas pelas células T são potentes indutores da inflamação (Cap. 10). Descrições detalhadas dos vários mediadores e manifestações patológicas da inflamação aguda e crônica podem ser encontradas nos livros texto de patologia. Focaremos nossa discussão nos aspectos particulares do processo inflamatório agudo que têm grande relevância para ambas as imunidades inata e adaptativa e nas doenças inflamatórias imunomediadas.

Principais Citocinas Pró-Inflamatórias TNF, IL-1 e IL-6

Uma das primeiras respostas do sistema imune inato a uma infecção e dano tecidual é a secreção de citocinas pelas células teciduais, que é uma resposta crítica para a resposta inflamatória aguda. As citocinas da imunidade inata têm algumas importantes propriedades e funções gerais (Tabela 4-4):

Tabela 4-4

Citocinas da Imunidade Inata

• Elas são produzidas principalmente por macrófagos teciduais e células dendríticas, embora outros tipos celulares, incluindo células endoteliais e algumas células epiteliais, também possam produzi-las.

• A maioria destas citocinas age em células próximas às suas células de origem (ação parácrina). Em algumas infecções graves, uma quantidade suficiente de citocinas pode ser produzida de tal forma que elas entram na circulação e agem em locais distantes (ação endócrina).

• Diferentes citocinas têm ações similares e sobrepostas ou são funcionalmente únicas. Uma citocina pode estimular a produção de outras, estabelecendo, assim, cascatas que amplificam a reação ou induzem novas reações.

• As citocinas da imunidade inata desempenham vários papéis, seja induzindo inflamação, inibindo replicação viral ou promovendo respostas de célula T e limitando as respostas imunes inatas. Essas funções serão descritas a seguir e em capítulos posteriores.

Três das citocinas pró-inflamatórias mais importantes do sistema imune inato são TNF, IL-1 (que mencionamos várias vezes) e IL-6. Discutiremos as principais características destas citocinas, focando principalmente no TNF e na IL-1, descrevendo antes seus papéis na inflamação aguda.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Fator de Necrose Tumoral

O fator de necrose tumoral (TNF) é um mediador da resposta inflamatória aguda a bactérias e outros microrganismos infecciosos. O nome desta citocina deriva de sua identificação original como uma substância sérica (fator) que causava necrose tumoral, agora conhecido como o resultado da inflamação e trombose de vasos sanguíneos tumorais. O TNF também é chamado de TNF-α para distingui-lo do TNF-β intimamente relacionado, e também denominado linfotoxina. O TNF é produzido por macrófagos, células dendríticas e outros tipos celulares. Em macrófagos, ele é sintetizado como uma proteína de membrana não glicosilada de tipo II e é expresso como um  homotrímero, que é capaz de se ligar a uma forma do receptor do TNF. A forma membranar do TNF é clivada por uma metaloproteinase associada à membrana, liberando um fragmento polipeptídico, e três destas cadeias polipeptídicas polimerizam para formar uma forma piramidal triangular que circula a proteína do TNF (Fig. 4-12). Os locais de ligação do receptor estão na base da pirâmide, permitindo a ligação simultânea da citocina às três moléculas de receptor.

FIGURA 4-12 Estrutura do receptor de TNF com linfotoxina ligada.

A estrutura de fita descreve uma visão superior do complexo de três receptores de TNF (TNF-RI) e uma molécula de citocina ligada, revelada por cristalografia de raios X. A linfotoxina é um homotrímero na qual as três subunidades estão coloridas em azul-escuro. O homotrímero da linfotoxina forma uma pirâmide de três lados, invertida, com sua base no topo e seu ápice em baixo. Três moléculas de TNF-RI, coloridas em magenta, ciano e vermelho, se ligam a um homotrímero de linfotoxina, com cada molécula do receptor interagindo contendo dois monômeros diferentes de linfotoxina no complexo do homotrímero. Pontes dissulfeto no receptor estão em cor amarela. O TNF é homólogo à linfotoxina e, presumivelmente, se liga aos seus receptores da mesma maneira. (De Banner DW, D’Arcy A, Janes W, Gentz R, Schoenfeld HJ, Broger C, Loetscher H, Lesslauer W: Cell: crystal structure of the soluble human 55 kd TNF receptor–human TNFβ complex: implications for TNF receptor activation, Cell 73:431– 445, 1993.)

Existem dois receptores distintos de receptor de TNF chamados de tipo I (TNF-RI) e tipo II (TNF-RII). As afinidades do TNF por seus receptores são normalmente baixas para a citocina, o Kd sendo somente ∼1 × 10-9M para a ligação ao TNF-RI e aproximadamente 5 × 10-10M para a ligação ao TNF-RII. Ambos os receptores de TNF são membros de uma grande família de proteínas chamada de superfamília de receptor de TNF, muitos dos quais estão envolvidos nas respostas imune e inflamatória. A ligação do ligante a alguns membros da família do receptor de TNF, tais como TNF-RI, TNF-RII e CD40, leva ao recrutamento de proteínas chamadas de fatores associados ao receptor de TNF (TRAFs) para os domínios citoplasmáticos dos receptores. Os TRAFs ativam fatores de transcrição, notadamente NF-κB e AP-1. A ligação da citocina a alguns membros da família, tais como TNF-RI, leva ao recrutamento de uma proteína adaptadora que ativa caspases e dispara a apoptose. Assim, membros diferentes da família de receptores de TNF podem induzir a expressão de genes ou a morte celular e alguns podem fazer ambas.

A produção de TNF pelos macrófagos é estimulada pelos PAMPs e DAMPs. TLRs, NLRs e RLRs podem induzir a expressão do gene do TNF, em parte pela ativação do fator de transcrição NF-κB. Muitos produtos microbianos diferentes podem, dessa maneira, induzir a produção de TNF. Grandes quantidades desta citocina podem ser produzidas durante as infecções com bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, que expressam os ligantes de TLR, LPs e ácido lipoteitoico, respectivamente, e podem liberar essas moléculas a partir de suas paredes celulares. O choque séptico, uma condição com risco de vida causada quando bactérias entram na corrente sanguínea, é mediado em grande parte pelo TNF. 

Interleucina-1

A interleucina-1 (IL-1) também é um mediador da resposta inflamatória aguda e tem ações similares ao TNF. A principal fonte celular de IL-1, assim como de TNF, são os fagócitos monoculares ativados. Diferentemente do TNF, a IL-1 também é produzida por muitos tipos celulares diferentes dos macrófagos, tais como neutrófilos, células epiteliais (p. ex., queratinócitos) e células endoteliais. Existem duas formas de IL-1, chamadas de IL-1α e IL-1β, que têm menos de 30% de homologia, mas se ligam aos mesmos receptores celulares e desempenham as mesmas atividades biológicas. A principal forma biologicamente ativa e secretada é a IL-1β.

A produção da IL-1 normalmente necessita de dois sinais distintos, um que ativa uma nova transcrição gênica e produção de um precursor polipeptídico de 33 kD, o pró- IL-1β, e um segundo que ativa o inflamassoma para clivar proteoliticamente o precursor para gerar a proteína matura de 17 kD da IL-1β (Fig. 4-4). Como discutido anteriormente neste capítulo, a transcrição do gene da IL-1β é induzida por vias de sinalização do TLR e NLR que ativam NF-κB, ao passo que a clivagem da pró-IL-1β é mediada pelo inflamassoma NLRP3. A IL-1 é secretada por uma via não clássica porque, diferentemente da maioria das proteínas secretadas, nem IL-1α nem IL-1β têm sequência de sinais hidrofóbicos para atingirem o polipeptídio nascente na membrana do retículo endoplasmático. Uma possibilidade é que a IL-1 madura seja liberada principalmente quando as células infectadas ou macrófagos infectados morrem. Algumas bactérias patogênicas induzem o processamento mediado pelo inflamassoma de IL-1β e IL-18 nos macrófagos e a morte celular dependente de caspase ou caspase-11 (piroptose), discutidos anteriormente. O TNF também pode estimular os fagócitos e outros tipos celulares a produzir IL-1. Isso é um exemplo da cascata de citocinas que têm atividades biológicas similares.

A IL-1 medeia seus efeitos biológicos através de um receptor de membrana chamado de receptor de membrana da IL-1, que é expresso em muitos tipos celulares, incluindo células endoteliais, células epiteliais e leucócitos. Esse receptor é uma proteína integral de membrana que contém um domínio de ligação Ig extracelular e um domínio de sinalização do receptor Toll/IL-1 (TIR) na região citoplasmática, que descrevemos anteriormente em referência aos TLRs. Os eventos de sinalização que ocorrem quando a IL-1 se liga ao receptor de tipo I da IL-1 são similares àqueles disparados pelos TLRs e resultam na ativação dos fatores de transcrição NF-κB e AP-1 (Cap. 7). O tipo II do receptor de IL-1 parece ser incapaz de ativar cascatas de sinalização.

Interleucina-6

A IL-6 é outra importante citocina nas respostas inflamatórias agudas que têm ambos os efeitos locais e sistêmicos. Ela induz a síntese de uma variedade de outros mediadores inflamatórios no fígado, estimula a produção de neutrófilos na medula óssea e promove a diferenciação de células T produtoras de IL-17. A IL-6 é sintetizada por fagócitos mononucleares, células endoteliais vasculares, fibroblastos e outras células em resposta aos PAMPs e em resposta a IL-1 e TNF. A IL-6 é um homodímero que pertence à família tipo I de citocinas (Cap. 7). O receptor para a IL-6 consiste em uma cadeia polipeptídica ligante de citocina e uma subunidade de transdução de sinal (chamada de gp130) que também é o componente da sinalização de receptores para outras citocinas. O receptor de IL-6 dispara uma via de sinalização que ativa o fator de transcrição STAT3 (Cap. 7).

Outras Citocinas Produzidas durante as Respostas Imunes Inatas

Em adição ao TNR, IL-1 e IL-6, células dendríticas e macrófagos ativados por PAMPs e DAMPs produzem outras citocinas que desempenham papel importante nas respostas imunes inatas (Tabela 4-4). Abordaremos as principais características de algumas destas citocinas e seus papéis na imunidade inata nesta seção; interferons e citocinas inibitórias serão discutidos posteriormente neste capítulo.

A IL-12 secretada pelas células dendríticas e macrófagos, que estimula a produção de INF-γ pelas células NK e células T, aumenta a citotoxicidade mediada pela célula NK e CTL e promove a diferenciação das células TH1. A IL-12 existe como um heterodímero ligado a dissulfeto com subunidades de 35 kD (p35) e 40 kD (p40). A subunidade p35 é um membro da família tipo I de citocina, e a subunidade p40 também é um componente da citocina IL-23, que está envolvida na diferenciação das células TH17. Portanto, anticorpos específicos para p40 bloqueiam ambas IL-12 e IL-23 e, assim, inibem o desenvolvimento dependente de IL-12 das células TH1 e o desenvolvimento dependente de IL-23 das células TH17. Esses anticorpos são aprovados para o tratamento de doenças inflamatórias, tais como doença do intestino irritável e psoríase, que são causadas por citocinas TH1 e/ou TH17.

As principais fontes de IL-12 são células dendríticas e macrófagos ativados. Muitas células parecem sintetizar a subunidade p35, mas os macrófagos e as células dendríticas são os principais tipos celulares que produzem o componente p40 e, portanto, a citocina biologicamente ativa. Durante as reações imunes inatas aos microrganismos, a IL-12 é produzida em resposta ao TLR e outros receptores de reconhecimento de padrão induzidos por muitos estímulos microbianos, incluindo LPS bacteriano ou ácido lipoteitoico e infecções virais. O IFN-γ produzido pelas células NK ou células T também estimula a produção de IL-12, contribuindo para uma alça de retroalimentação positiva.

O receptor para a IL-12 (IL-12R) é um heterodímero composto por subunidades β1 e β2, ambas as quais são membros da família do receptor de tipo I de citocina. Ambas as cadeias são necessárias para a ligação e alta afinidade da IL-12 e para a sinalização, o que ativa a transcrição para o STAT4. A expressão da cadeia β2 do receptor da IL-12 é ela mesma aumentada pelo IFN-γ, cuja produção é estimulada pela IL-12. Este é outro exemplo de uma alça de amplificação positiva das respostas imunes. Estudos com camundongos knockout para genes e o fenótipo raro de pacientes com mutações no receptor de IL-12 dão suporte à conclusão de que a IL-12 é importante para a produção de IFN-γ pelas células NK e células T e para a resistência do hospedeiro a bactérias intracelulares e alguns vírus. Por exemplo, pacientes com mutações na subunidade β1 do receptor de IL-12 foram descritos, e eles são altamente suscetíveis a infecções com bactérias intracelulares, notadamente Salmonella e micobactérias atípicas. A IL-12 secretada pelas células dendríticas durante a apresentação do antígeno às células CD4+ imaturas promove sua diferenciação no subgrupo TH1 das células T auxiliares, o que é importante para a defesa contra as infecções intracelulares (Cap. 10). Esta é a formachave pela qual a imunidade inata molda as respostas imunes adaptativas.

A IL-18 aumenta as funções das células NK, similar à IL-12. Relembre que a produção da IL-18, assim como a da IL-1, é dependente do inflamassoma. Também como a IL-1, a IL-18 se liga a um receptor que sinaliza através de um domínio TIR.

A IL-15 desempenha importantes funções de estimulação do crescimento e sobrevivência para ambas as células NK e células T. A IL-15 é estruturalmente homóloga ao fator de crescimento de célula T IL-2, e o receptor heterotrimérico da IL-15 compartilha duas subunidades com o receptor da IL-2. Uma característica interessante da IL-15 é que ela pode ser expressa na superfície celular ligada à cadeia α do seu receptor e nesta forma pode ser apresentada e estimula as células vizinhas que expressam um receptor composto de outras duas cadeias (β e γ). A IL-15 apresentada desta maneira pelas células dendríticas às células NK nos linfonodos ativa vias de sinalização que promovem a produção de IFN-γ pela célula NK. A IL-15 também serve como fator de sobrevivência para as células NK e células T CD8+ de memória.

A IL-25 e a IL-33 são citocinas estruturalmente não relacionadas que estimulam um grupo 2 de ILCs, células TH2 e mastócitos a produzir IL-4, IL-5 e IL-13. Estas últimas citocinas são importantes para a defesa contra helmintos, mas também contribuem para doença alérgica.

Recrutamento de Leucócitos para os Locais de Infecção

O recrutamento de grande número de neutrófilos, seguido pelos monócitos, do sangue para os tecidos tipicamente ocorre como parte da resposta inflamatória aguda às infecções e lesão tecidual. As citocinas TNF, IL-1 e IL-6 e quimiocinas, todas secretadas nos locais de infecção ou lesão tecidual, têm múltiplos efeitos nas células endoteliais vasculares, leucócitos e medula óssea, que juntos aumentam a chegada local das células que podem lutar contra as infecções e reparar os tecidos (Fig. 3-3).

Ambos TNF e IL-1 induzem células endoteliais venulares pós-capilares a expressar Eselectina e aumentar sua expressão de ICAM-1 e VCAM-1, os ligantes para as integrinas dos leucócitos. Essas alterações na expressão de moléculas de adesão endotelial são o resultado da ativação de fatores de transcrição por TNF e IL-1, incluindo NF-κB, levando à transcrição de genes de novas moléculas de adesão. A expressão da P-selectina também é induzida nas células endoteliais venulares nos locais de infecção e lesão tecidual, mas se deve em grande parte aos efeitos da histamina e trombina, que estimulam a rápida mobilização da P-selectina armazenada nos grânulos das células endoteliais para as superfícies celulares.

TNF e IL-1 também estimulam várias células a secretar quimiocinas, tais como CXCL1 e CCL2, que se ligam aos receptores nos neutrófilos e monócitos, respectivamente, aumentam a afinidade das integrinas de leucócitos por seus ligantes e estimulam o movimento direcional dos leucócitos. O resultado da expressão aumentada de selectina, integrina e quimiocina é maior adesão do neutrófilo e monócito às células endoteliais e transmigração através da parede do vaso. O acúmulo de leucócitos nos tecidos forma um infiltrado inflamatório. As ações do TNF no endotélio e nos leucócitos são críticas para as respostas inflamatórias locais aos microrganismos. Se quantidades inadequadas de TNF estiverem presentes (p. ex., em pacientes tratados com fármacos que bloqueiam TNF ou em camundongos knockout para gene do TNF), uma consequência pode ser a falha em contenção das infecções.

Além disso, TNF, IL-1 e IL-6 produzidos nos locais inflamatórios podem entrar no sangue e ser distribuídos para medula óssea, onde aumentam a produção de neutrófilos a partir dos progenitores da medula óssea, normalmente agindo em conjunto com fatores estimuladores de colônia. Dessa maneira, essas citocinas aumentam o suprimento de células que podem ser recrutadas para os locais de infecção.

Ingestão e Morte de Microrganismos por Fagócitos Ativados

Neutrófilos e macrófagos que são recrutados para os locais de infecção ingerem microrganismos nas vesículas por um processo de fagocitose, destruindo-os (Fig. 4-13). A fagocitose é um processo ativo, dependente de energia de englobamento de grandes partículas (> 0,5 μm em diâmetro) pelas vesículas. As vesículas fagocíticas se fundem com lisossomas, onde as partículas ingeridas são destruídas. Desse modo, os mecanismos de morte, que poderiam potencialmente danificar o fagócito, são isolados do resto da célula.

FIGURA 4-13 Fagocitose e destruição intracelular dos microrganismos.

Os microrganismos podem ser ingeridos por diferentes receptores de membrana dos fagócitos; alguns se ligam diretamente aos microrganismos e outros se ligam aos microrganismos opsonizados. (Observe que a integrina Mac-1 se liga aos microrganismos opsonizados com proteínas do complemento, não mostrado.) Os microrganismos são internalizados nos fagossomas, que se fundem com os lisossomas para formar os fagolissossomas, onde os microrganismos são mortos pelas espécies reativas de oxigênio e nitrogênio e enzimas proteolíticas. iNOS, óxido nítrico sintase induzida; NO, óxido nítrico; ROS, espécies reativas de oxigênio.

Neutrófilos e macrófagos expressam receptores que reconhecem especificamente microrganismos, e a ligação dos microrganismos a esses receptores é o primeiro passo na fagocitose. Alguns desses receptores são receptores de reconhecimento de padrão, incluindo lectinas de tipo C e receptores scavenger, que discutimos anteriormente. Os receptores de reconhecimento de padrão podem contribuir para a fagocitose somente de organismos que expressam padrões moleculares particulares, tais como manose para o receptor de manose. Os fagócitos também têm receptores de alta afinidade para certas opsoninas, incluindo moléculas de anticorpo, proteínas do complemento e lectinas plasmáticas; esses receptores são críticos para a fagocitose de muitos microrganismos diferentes que são recobertos com as opsoninas. Um dos sistemas mais eficientes para a opsonização dos microrganismos é recobri- los com anticorpos. Os fagócitos expressam receptores Fc de alta afinidade chamados de FcγRI específicos para um tipo de anticorpo denominado IgG (Cap. 13). Assim, se um indivíduo responder a uma infecção produzindo anticorpos Ig contra antígenos microbianos, as moléculas de IgG se ligarão a esses antígenos, os terminais Fc dos anticorpos ligados podem interagir com o FcγRI nos fagócitos e o final resultante é uma fagocitose eficiente dos microrganismos. A fagocitose dependente de anticorpo ilustra a ligação entre as imunidades inata e adaptativa  anticorpos são o produto do sistema imune adaptativo (linfócitos B) que ativa as células efetoras do sistema imune inato (fagócitos) a realizarem suas funções protetoras.

Uma vez que o microrganismo ou uma partícula se liga aos receptores no fagócito, a membrana plasmática na região dos receptores começa a se redistribuir e estender uma projeção em forma de copo em torno dos microrganismos. Quando a porção saliente da membrana se estende além do diâmetro da partícula, o topo do copo se fecha acima e aperta o interior para formar uma vesícula intracelular (Fig. 4-13). Esta vesícula, chamada de fagossoma, contém a proteína estranha ingerida, e ela se quebra longe da membrana plasmática. Os receptores da superfície celular também disparam sinais ativadores que estimulam as atividades microbicidas dos fagócitos. Os microrganismos fagocitados são destruídos, como descrito a seguir; ao mesmo tempo, peptídios são gerados pelas proteínas microbianas e apresentados aos linfócitos T para iniciar as respostas imunes adaptativas (Cap. 6).

Neutrófilos e macrófagos ativados matam os microrganismos fagocitados pela ação de moléculas microbicidas nos fagolisossomas (Fig. 4-13). Sinais de vários receptores, incluindo receptores de reconhecimento de padrão (tais como TLRs), receptores de opsoninas (tais como receptores Fc e C3) e receptores para citocinas (principalmente IFN-γ), atuam cooperativamente para ativar os fagócitos para matar microrganismos ingeridos. A fusão dos vacúolos fagocíticos (fagossomas) com os lisossomas resulta na formação dos fagolissossomas, onde a maioria dos mecanismos microbicidas está concentrada. Três classes de moléculas microbicidas são conhecidas como sendo as mais importantes:

• Espécies reativas de oxigênio. Macrófagos e neutrófilos ativados convertem oxigênio molecular em espécies reativas de oxigênio (ROS), que são agentes oxidantes altamente reativos e que destroem microrganismos (e outras células). O sistema gerador de radical livre primário é o sistema da fagócito oxidase. A fagócito oxidase é uma enzima multissubunidade que está ancorada em fagócitos principalmente na membrana fagolissossomal. A fagócito oxidase é ativada por muitos estímulos, incluindo IFN-γ e sinais dos TLRs. A função desta enzima é a redução do oxigênio molecular em ROS, tais como radicais superóxido, com a forma reduzida do fosfato de nicotinamida adenina dinucleotídio (NADPH) agindo como cofator. O superóxido é enzimaticamente dismutado em peróxido de hidrogênio, que é usado pela enzima mieloperoxidase para converter normalmente íons haleto não reativos em ácido hipoaloso reativo que é tóxico para bactérias. O processo pelo qual ROS são produzidas é chamado de explosão respiratória porque ela ocorre durante o consumo de oxigênio (respiração celular). Embora a geração de ROS tóxicas seja comumente observada como a principal função da fagócito oxidase, outra função da enzima é a produção de condições dentro dos vacúolos fagocíticos que são necessárias para a atividade das enzimas proteolíticas discutidas anteriormente. A oxidase age como uma bomba de elétrons, gerando um gradiente eletroquímico através da membrana do vacúolo, que é compensado pelo movimento de íons para o vacúolo. O resultado é um aumento do pH e da osmolaridade dentro do vacúolo, o que é necessário para a atividade da elastase e da catepsina G. Uma doença chamada de doença granulomatosa crônica é causada pela deficiência herdada de um dos componentes da fagócito oxidase; essa deficiência compromete a capacidade dos neutrófilos em matar certas espécies de bactérias Grampositivas.

• Óxido nítrico. Em adição às ROS, os macrófagos produzem espécies reativas de nitrogênio, principalmente o óxido nítrico (NO), pela ação de uma enzima chamada óxido nítrico sintase induzida (iNOS). A iNOS é uma enzima citosólica que está ausente em macrófagos em repouso, mas pode ser induzida em resposta a produtos microbianos que ativam os TLRs, especialmente em combinação com IFN-γ. A iNOS catalisa a conversão de arginina em citrulina, e o gás difusível óxido nítrico é liberado. Dentro dos fagolissossomas, o óxido nítrico pode se combinar com peróxido de hidrogênio ou superóxido, gerados pela fagócito oxidase, para produzir radicais peroxinitrito altamente reativos que matam os microrganismos. A função cooperativa e redundante de ROS e óxido nítrico é demonstrada pelo achado de que camundongos knockout para ambas iNOS e fagócito oxidase são mais suscetíveis a infecções bacterianas do que animais knockout para fagócito oxidase ou iNOS.

• Enzimas proteolíticas. Neutrófilos e macrófagos ativados produzem várias enzimas proteolíticas nos fagolissossomas que atuam para destruir os microrganismos. Uma das importantes enzimas nos neutrófilos é a elastase, uma serinoprotease de amplo espectro conhecida por ser necessária para a morte de muitos tipos de bactérias. Outra importante enzima é a catepsina G. Estudos com camundongos knockout confirmaram a necessidade essencial destas enzimas para a morte das bactérias pelos fagócitos.
Neutrófilos também matam microrganismos pela extrusão de seus DNA e conteúdos granulares, o que forma redes extracelulares nas quais as bactérias e fungos são sequestrados e mortos. Os conteúdos liberados, que são chamados de rede extracelular de neutrófilo (NETs), são compostos de fitas de DNA e histonas nas quais são ligadas altas concentrações de conteúdo granular antimicrobiano, incluindo lisozima, elastase e defensinas. As NETs são formadas quando os neutrófilos estão ligados à matriz tecidual pela integrina Mac-1 e eles são ativados pelos produtos microbianos. A extrusão do conteúdo nuclear durante a formação da NET leva à morte do neutrófilo.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Outras Funções dos Macrófagos Ativados

Em adição à morte dos microrganismos fagocitados, os macrófagos atendem a muitas outras funções na defesa contra infecções (Fig. 4-14). Várias destas funções são mediadas pelas citocinas que os macrófagos produzem. Já descrevemos como TNF, IL-1 e as quimiocinas fazem com que os fagócitos aumentem as reações inflamatórias aos microrganismos e atraiam mais leucócitos e proteínas plasmáticas. Alguns macrófagos ativados também produzem fatores de crescimento para fibroblastos e células endoteliais que participam no remodelamento dos tecidos após infecções e lesão.

FIGURA 4-14 Funções dos macrófagos.

Os macrófagos são ativados pelos produtos microbianos, tais como LPS e IFN-γ derivado da célula NK. O processo da ativação do macrófago leva à ativação de fatores de transcrição e genes de vários fatores de transcrição e à síntese de proteínas que medeiam as funções destas células. Na imunidade mediada por célula, os macrófagos são ativados pelos estímulos dos linfócitos T (ligante CD40 e IFN-γ) e respondem essencialmente da mesma maneira (Fig. 10-7). Os macrófagos também podem ser ativados por outros sinais para promover reparo tecidual e fibrose (não mostrado).

Os macrófagos podem ser ativados de diferentes maneiras, que favorecem as funções microbicidas e pró-inflamatórias, ou em contrapartida, funções reparadoras e antiinflamatórias. Essas diferentes formas de ativação do macrófago, chamadas de clássica e alternativa.

Consequências Sistêmicas e Patológicas da Inflamação

TNF, IL-1 e IL-6 produzidos durante a resposta imune inata à infecção ou dano tecidual têm efeitos sistêmicos que contribuem para a defesa do hospedeiro e são responsáveis por muitas das manifestações clínicas da infecção e da doença inflamatória (Fig. 4-15).

FIGURA 4-15 Ações locais e sistêmicas das citocinas na inflamação.

TNF, IL-1 e IL-6 têm múltiplos efeitos locais e sistêmicos. TNF e IL-1 agem nos leucócitos e endotélio para induzir inflamação aguda, e ambas as citocinas induzem a expressão de IL-6 pelos leucócitos e outros tipos celulares. TNF, IL-1 e IL-6 medeiam os efeitos protetores sistêmicos da inflamação, incluindo indução de febre, síntese de proteína de fase aguda pelo fígado e produção aumentada de leucócitos pela medula óssea. TNF sistêmico pode causar anormalidades patológicas que levam ao choque séptico, incluindo função cardíaca reduzida, trombose, extravasamento capilar e anormalidades metabólicas atribuídas à resistência à insulina.

• TNF e IL-1 agem no hipotálamo para induzir um aumento na temperatura corporal (febre). Essas citocinas são assim chamadas de pirogênios (i.e., agentes causadores de febre derivados do hospedeiro, para distingui-las do LPS, que foi considerado um pirogênio exógeno [derivado de microrganismo]). Essa distinção é principalmente de significado histórico porque agora sabemos que mesmo o LPS induz febre pela produção das citocinas TNF e IL-1. TNF e IL-1 induzem febre pelo aumento na síntese de prostaglandinas nas células hipotalâmicas. Os inibidores da síntese de prostaglandinas, como a aspirina, reduzem a febre pelo bloqueio da ação dessas citocinas. O papel da febre na defesa do hospedeiro não é bem compreendido, mas pode estar relacionado com funções metabólicas aumentadas das células imunes, funções metabólicas prejudicadas dos microrganismos e alterações no comportamento do hospedeiro febril que reduzem o risco de piora das infecções e lesão.

• IL-1 e IL-6 induzem os hepatócitos a produzir reagentes de fase aguda, incluindo CRP, SAP e fibrinogênio, que são secretados no sangue. Níveis elevados dos reagentes de fase aguda são comumente usados clinicamente como sinais de infecção ou outros processos inflamatórios. As pentraxinas CRP e SAP têm papel protetor nas infecções, como discutimos anteriormente neste capítulo, e o fibrinogênio, precursor da fibrina, contribui para a hemostasia e reparo tecidual. Nas infecções graves, o TNF pode ser produzido em grandes quantidades e causar anormalidades sistêmicas clínicas e patológicas. Se o estímulo para a produção de citocina é suficientemente forte, a quantidade de TNF pode ser tão grande que ele entra na corrente sanguínea e age em locais distantes (Fig. 4-15). As principais ações sistêmicas do TNF são as seguintes:

• O TNF inibe a contratilidade miocárdica e o tônus do músculo liso vascular, resultando
em uma marcada redução na pressão sanguínea, ou choque.

• O TNF causa trombose intravascular, principalmente como resultado do prejuízo das propriedades anticoagulantes normais do endotélio. O TNF estimula a expressão, pela célula endotelial, do fator tecidual, um potente ativador da coagulação, e inibe a expressão da trombomodulina, um inibidor da coagulação. As alterações endoteliais são exacerbadas pela ativação dos neutrófilos, levando a tamponamento vascular por essas células. A habilidade desta citocina em causar necrose de tumores, que é a base do seu nome, é principalmente resultado da trombose dos vasos sanguíneos tumorais.

• A produção prolongada de TNF causa fadiga das células musculares e adiposas, o que se chama de caquexia. Isso resulta da supressão do apetite induzida pelo TNF e síntese reduzida da lipoproteína lipase, uma enzima necessária para liberar ácidos graxos das lipoproteínas circulantes, de tal forma que eles possam ser usados pelos tecidos.

Uma complicação da sepse bacteriana grave é uma síndrome denominada choque séptico, que pode ser causada pelo LPS liberado de bactérias Gram-negativas ou pelo ácido lipoteitoico liberado de bactérias Gram-positivas. O choque séptico é caracterizado por colapso vascular, coagulação intravascular disseminada e distúrbios metabólicos.

Esta síndrome se deve à sinalização do TLR induzida pelo LPS ou ácido lipoteitoico, levando à produção de TNF e outras citocinas, incluindo IL-12, IFN-γ e IL-1. A concentração de TNF sérico pode ser preditiva do resultado das infecções bacterianas graves. O choque séptico pode ser reproduzido em animais experimentais pela administração de LPS, ácido lipoteitoico ou TNF. Antagonistas de TNF podem prevenir a mortalidade nos modelos experimentais, mas os estudos clínicos com anticorpos anti- TNF ou com receptor solúvel de TNF não mostraram benefício em pacientes com sepse. A causa desta falha terapêutica é desconhecida, mas ela pode ser decorrente do fato de que outras citocinas elicitam as mesmas respostas que o TNF.

Uma síndrome similar ao choque séptico pode ocorrer como uma complicação de distúrbios não infecciosos, tais como queimaduras graves, traumas, pancreatite e outras condições sérias. Elas têm sido chamadas de síndrome da resposta inflamatória sistêmica (SIRS).

A inflamação aguda pode causar lesão tecidual porque os mecanismos efetores que os fagócitos utilizam para matar os microrganismos também são tóxicos para os tecidos do hospedeiro. As enzimas proteolíticas e as espécies reativas de oxigênio produzidas pelos fagócitos que se acumulam no local de infecção podem danificar as células do hospedeiro e degradar a matriz extracelular se eles forem gerados em grandes quantidades, especialmente se os microrganismos resistirem à morte e continuarem a estimular as respostas imunes inatas. De fato, pelo menos parte da patologia associada às infecções é atribuída às respostas inflamatórias e não aos efeitos tóxicos diretos dos microrganismos. A inflamação aguda também causa dano tecidual no quadro das doenças autoimunes, em que os neutrófilos e macrófagos se acumulam e se tornam ativados secundariamente ao estímulo do sistema imune adaptativo pelos próprios antígenos (Cap. 15). Como um uma inflamação induzida por infecções, TNF, IL-1, Il-6 e IL-12 são os indutores-chave da inflamação nas doenças autoimunes. Antagonistas contra todas essas citocinas ou seus receptores estão em uso clínico ou em estudos para reduzir a inflamação em pacientes com doenças inflamatórias tais como artrite reumatoide, doença do intestino irritável e psoríase.

Resposta antiviral

A principal via pela qual o sistema imune inato lida com as infecções virais é a indução da expressão de interferons tipo I, cuja ação mais importante é a inibição da replicação viral. Anteriormente neste capítulo, discutimos como vários receptores de padrão de reconhecimento, incluindo alguns TLRs, NLRs, RLRs e STING, geram sinais que estimulam a expressão dos genes de IFN-α e IFN-β em diferentes tipos celulares. Os interferons tipo I são secretados destas células e agem em outras células para prevenir a disseminação da replicação viral. Nesta seção, descreveremos as principais propriedades dos interferons tipo I e os efeitos antivirais destas citocinas.

Os interferons tipo I são uma grande família de citocinas estruturalmente relacionadas que medeiam as respostas imunes inatas iniciais às infecções virais. O termo interferon deriva da habilidade destas citocinas em interferir na infecção viral. Existem muitos interferons tipo I, que são estruturalmente homólogos e são codificados por genes em um único cluster no cromossoma 9. Os interferons tipo I mais importantes na defesa viral são o IFN-α, que atualmente inclui 13 proteínas diferentes, mas intimamente relacionadas, e o IFN-β, que é uma única proteína. As células dendríticas plasmacitoides são as principais fontes de IFN-α, mas ele também pode ser produzido pelos fagócitos mononucleares. O IFN-β é produzido por muitos tipos celulares. Os estímulos mais potentes para a síntese do interferon tipo I são os ácidos nucleicos virais. Relembre que os receptores do tipo RIG e os sensores de DNA no citosol e TLRs 3, 7, 8 e 9 nas vesículas endossomais reconhecem os ácidos nucleicos virais e iniciam as vias de sinalização que ativam a família IRF de fatores de transcrição, que induzem a expressão do gene do interferon tipo I (Fig. 4-16).

FIGURA 4-16 Mecanismos de indução dos interferons tipo I pelos vírus.

Ácidos nucleicos virais e proteínas são reconhecidos por várias famílias de receptores celulares (TLRs, a família de receptores citosólicos do tipo RIG, ou RLRs, que inclui MDA-5, RIG-I, DAI e outros, e os sensores citosólicos de DNA), que ativam fatores de transcrição (as proteínas IRF) que estimulam a produção de interferons tipo I IFN-α e IFN-β.

O receptor para os interferons tipo I, que se liga a ambos IFN-α e IFN-β, é um heterodímero de dois polipeptídios estruturalmente relacionados, IFNAR1 e IFNAR2, que são expressos em todas as células nucleadas. Esse receptor sinaliza para ativar os fatores de transcrição STAT1, STAT2 e IRF9, que induzem a expressão de vários genes diferentes cujos produtos proteicos contribuem para a defesa antiviral de várias maneiras:

• Os interferons tipo I, sinalizando através do receptor de interferon tipo I, ativam a transcrição de vários genes que conferem a essas células resistência à infecção viral chamada de estado antiviral (Fig. 4-17). Os genes induzidos pelos interferons tipo I incluem proteinoquinases serina/treonina (PKR) ativadas por RNA de dupla fita, que bloqueia a transcrição viral e eventos translacionais, e 2’,5’ oligoadenilato sintetases e RNase L, que promovem a degradação do RNA viral. A ação antiviral do interferon tipo I é primariamente uma ação parácrina, de tal forma que uma célula viralmente infectada secreta interferon para agir e proteger as células vizinhas que ainda não estão infectadas. Os efeitos dos interferons tipo I não são específicos para a expressão do gene viral, e parte da habilidade destas citocinas em bloquear a disseminação da infecção se deve à sua toxicidade às células do hospedeiro que estão próximas das células infectadas. O interferon secretado por uma célula infectada também pode agir de maneira autócrina para inibir a replicação viral naquela célula.

FIGURA 4-17 Ações biológicas dos interferons tipo I.

Os interferons tipo I (IFN-α e IFN-β) são produzidos pelas células infectadas com vírus em resposta à sinalização intracelular do TLR e outros sensores de RNA viral. Os interferons tipo I se ligam a receptores nas células não infectadas vizinhas e ativam as vias de sinalização JAK-STAT, que induzem a expressão de genes cujos produtos interferem na replicação viral. Os interferons tipo I também se ligam a receptores nas células infectadas e induzem a expressão de genes cujos produtos aumentam a suscetibilidade das células à morte mediada pelo CTL. PKR, proteinoquinase ativada por RNA de dupla fita.

• Os interferons tipo I causam sequestro de linfócitos nos linfonodos, maximizando, assim, a oportunidade para encontrar antígenos microbianos. O mecanismo deste efeito dos interferons tipo I é a indução de uma molécula nos linfócitos, chamada de CD69, o que forma um complexo e reduz a expressão da superfície do receptor S1PR2 de esfingosina 1-fosfato (S1P). Relembre no Capítulo 3 que a saída dos linfócitos dos tecidos linfoides depende da ligação de S1P aos S1PR1. Dessa maneira, a redução em S1PR1 inibe sua saída e mantém os linfócitos nos órgãos linfoides.

• Os interferons tipo I aumentam a citotoxicidade das células NK e dos CTLs CD8+ e promovem a diferenciação das células T imaturas aos subgrupos de células T auxiliares TH1. Esses efeitos dos interferons tipo I aumentam ambas as imunidades inata e adaptativa contra infecções intracelulares, incluindo vírus e algumas bactérias.

• Os interferons tipo I regulam positivamente a expressão de moléculas de MHC de classe I e, assim, aumentam a probabilidade de que as células viralmente infectadas sejam reconhecidas e mortas pelos CTLs CD8+. Os CTLs CD8+ específicos para vírus reconhecem peptídios derivados de proteínas virais ligadas às moléculas de MHC de classe I na superfície das células infectadas. Dessa maneira, pela elevação na quantidade de MHC de classe I sintetizada por uma célula viralmente infectada, os interferons tipo I aumentarão o número de complexos peptídio-MHC de classe I na superfície celular que os CTLs podem ver e responder. O resultado é a morte das células que suportam a replicação viral, o que é necessário para erradicar as infecções virais.

Então, as principais atividades do interferon tipo I trabalham em conjunto para combater as infecções virais. Camundongos knockout sem o receptor para os interferons tipo I são suscetíveis às infecções virais. O IFN-α está em uso clínico como um agente antiviral em certas formas de hepatite viral. O IFN-α também é usado para o tratamento de alguns tumores, talvez porque ele aumenta a atividade CTL ou inibe a proliferação celular. O IFN-β é usado como terapia na esclerose múltipla, porém o mecanismo de seu efeito benéfico nesta doença é desconhecido.

A proteção contra vírus se deve, em parte, à ativação de vias de morte apoptóticas intrínsecas em células infectadas e sensibilidade aumentada aos indutores extrínsecos da apoptose. As proteínas virais sintetizadas nas células infectadas podem ser acumuladas, e seu acúmulo dispara respostas que podem culminar em apoptose das células infectadas se o acúmulo das proteínas não for corrigido. Além disso, as células viralmente infectadas são hipersensíveis à apoptose induzida por TNF. TNF abundante é produzido pelas células dendríticas plasmacitoides e macrófagos em resposta às infecções virais, em adição aos interferons tipo I. O receptor de TNF de tipo I dispara ambas as vias próinflamatória e de pró-apoptose. A via dominante que é ativada pela ligação do TNF depende do estado da síntese proteica nas células respondedoras, e a infecção viral pode desviar esse balanço em direção à apoptose.

Estímulo da imunidade adaptativa

A resposta imune inata fornece sinais que atuam em conjunto com o antígeno para estimular a proliferação e diferenciação de linfócitos T e B específicas para antígenos. À medida que a resposta imune está fornecendo a defesa inicial contra microrganismos, ela também põe em movimento a resposta imune adaptativa. A ativação dos linfócitos necessita de dois sinais distintos, o primeiro sendo o antígeno e o segundo sendo moléculas que são produzidas durante as respostas imunes inatas aos microrganismos ou células lesionadas (Fig. 4-18). Esta ideia é chamada de hipótese dos dois sinais para a ativação de linfócitos. A necessidade do antígeno (o chamado sinal 1) garante que a resposta imune subsequente seja específica. A necessidade para estímulos adicionais disparados pelas reações imunes inatas aos microrganismos (sinal 2) garante que as respostas imunes adaptativas sejam induzidas quando existe uma infecção danosa e não quando os linfócitos reconhecem antígenos inofensivos, incluindo os próprios antígenos. As moléculas produzidas durante as reações imunes inatas que funcionam como segundo sinais para a ativação dos linfócitos incluem coestimuladores (para células T), citocinas (para ambas as células T e B) e produtos da quebra do complemento (para células B).

FIGURA 4-18 Estimulação da imunidade adaptativa pelas respostas imunes inatas.

O reconhecimento do antígeno pelos linfócitos fornece sinal 1 para a ativação dos linfócitos, ao passo que moléculas induzidas nas células do hospedeiro durante as respostas imunes inatas aos microrganismos fornecem sinal 2. Nesta ilustração os linfócitos são células B, mas os mesmos princípios se aplicam aos linfócitos T. A natureza dos sinais secundários difere para células B e T e é descrita em capítulos posteriores.

Os segundos sinais gerados durante as respostas imunes inatas aos diferentes microrganismos não somente aumentam a magnitude da resposta imune adaptativa subsequente, mas também influenciam a natureza da resposta adaptativa. A principal função da imunidade mediada pela célula T é ativar macrófagos para matarem microrganismos intracelulares e induzir robustas respostas inflamatórias, de tal forma que uma quantidade suficientemente grande de fagócitos é chamada para o local da infecção. Quando os fagócitos encontram os microrganismos, os TLRs e outros receptores de reconhecimento de padrão estimulam a secreção de citocina e as respostas imunes mediadas pelas célula T, o que ativa e recruta fagócitos para matar os microrganismos. Esses processos são mediados pelas citocinas. Então, a resposta imune inata aos microrganismos nos macrófagos estimula a resposta adaptativa da célula T que é efetiva contra tais microrganismos.

Em contrapartida, muitos microrganismos extracelulares que entram no sangue ativam a via alternativa do complemento, o que aumenta a produção de anticorpos pelos linfócitos B. Esses anticorpos opsonizam os microrganismos e, assim, promovem sua fagocitose pelos neutrófilos e macrófagos, ou matam os microrganismos por mecanismos dependentes de complemento. Então, microrganismos oriundos do sangue induzem uma resposta inata (ativação do complemento) que dispara a resposta adaptativa que é designada para eliminar esses patógenos extracelulares.

As citocinas produzidas pelas células durante as respostas imunes inatas aos microrganismos estimulam a proliferação e diferenciação dos linfócitos nas respostas imunes adaptativas. Exemplos das citocinas secretadas pelas células estimuladas por PAMP agindo nas células B, células T CD4+ e células T CD8+ são mostrados aqui. Mencionamos essas citocinas anteriormente e discutiremos os detalhes de seus papéis nas respostas dos linfócitos em capítulos posteriores.

• IL-12 estimula a diferenciação de células T CD4+ imaturas às células efetoras do subgrupo TH1 .

• IL-1, Il-6 e IL-23 estimulam a diferenciação das células T CD4+ às células efetoras do subgrupo TH17 .

• IL-15 promove a sobrevivência das células T CD8+ de memória.

• IL-6 promove a produção de anticorpos pelas células B ativada.

Os adjuvantes, substâncias que necessitam ser administradas juntamente aos antígenos proteicos purificados para elicitar respostas imunes dependentes de célula T máximas (Cap. 6), atuam estimulando as respostas imunes inatas no local de exposição do antígeno. Os adjuvantes são úteis na imunologia experimental e nas vacinas clínicas. Muitos adjuvantes em uso experimental são produtos microbianos que se ligam aos TLRs, tais como micobactéria morta e LPS. O único adjuvante usado rotineiramente em vacinas humanas é o alúmen, que é composto de hidróxido de alumínio ou fosfato de alumínio, sendo um estímulo para a ativação do inflamassoma. Entre seus efeitos importantes, os adjuvantes ativam células dendríticas a expressar mais moléculas de histocompatibilidade que são parte do antígeno (sinal 1) que as células T reconhecem, aumentam a expressão de coestimuladores (sinal 2) e citocinas necessárias para a ativação da célula T e estimulam a migração das células dendríticas para os linfonodos onde as células T estão localizadas.

Mecanismos que limitam as respostas imunes inatas

A magnitude e a duração das respostas imunes inatas são reguladas por uma variedade de mecanismos inibidores que limitam o dano potencial aos tecidos. Enquanto a resposta inflamatória é criticamente importante para a proteção contra microrganismos, ela tem potencial de causar lesão tecidual e doença. Vários mecanismos evoluíram para fornecer um freio na inflamação, os quais atuam ao mesmo tempo ou logo após o início da inflamação. Além disso, os estímulos para o início de muitos destes mecanismos de controle incluem os mesmos PAMPs e DAMPs que induzem a inflamação. Descreveremos um grupo selecionado desses mecanismos reguladores.

A IL-10 é uma citocina que é produzida por e inibida pela ativação dos macrófagos e células dendríticas. A IL-10 inibe a produção de várias citocinas inflamatórias por macrófagos e células dendríticas ativados, incluindo IL-1, TNF e IL-12. Pelo fato de ser produzida pelos macrófagos e inibir as funções dos macrófagos, a IL-10 é um excelente exemplo de um regulador de retroalimentação negativa. Macrófagos alternativamente ativados produzem mais IL-10 do que macrófagos classicamente ativados. A IL-10 é produzida por alguns tipos de células não linfoides (p. ex., queratinócitos). A IL-10 também é produzida pelas células T regulatórias. 

Os fagócitos mononucleares produzem um antagonista natural da IL-1 que é estruturalmente homóloga à citocina e se liga aos mesmos receptores, mas é biologicamente inativo; assim, ele funciona como um inibidor competitivo da IL-1. Ele é, então, chamado de antagonista de receptor de IL-1 (IL-1RA). A síntese do IL-1RA é induzida por muitos dos mesmos estímulos que induzem a produção da IL-1, e alguns estudos em camundongos deficientes em IL-1RA sugerem que esta citocina inibitória é necessária para prevenir doenças inflamatórias das articulações e outros tecidos. O IL- 1RA recombinante foi desenvolvido como um fármaco para o tratamento da artrite reumatoide e síndromes de febre familiar nas quais a produção da IL-1 está desregulada. A regulação da inflamação mediada pela IL-1 também pode ocorrer pela expressão do receptor de tipo II, que se liga à IL-1, mas não traduz um sinal ativador. A principal função deste receptor pode ser agir como uma “isca” que inibe competitivamente a ligação da IL-1 ao receptor de sinalização de tipo I.

A secreção de citocinas inflamatórias a partir de uma variedade de tipos celulares parece ser regulada pelos produtos de genes de autofagia. Mutações direcionadas em diferentes genes de autofagia resultam em secreção aumentada de IL-1 e IL-18 por vários tipos celulares e desenvolvimento de doença do intestino irritável. Esses mecanismos pelos quais as proteínas de autofagia prejudicam a síntese de citocinas não são bem compreendidos; eles podem regular a ativação do inflamassoma ou a produção de espécies reativas de oxigênio. A ligação de polimorfismos em gene de autofagia humano com a doença do intestino irritável pode ocorrer porque essas proteínas afetam a inflamação ou a integridade epitelial.

Existem várias vias de sinalização regulatórias negativas que bloqueiam os sinais ativadores gerados pelos receptores de reconhecimento de padrão e citocinas inflamatórias. Os supressores das proteínas de sinalização das citocinas (SOCS) são inibidores das vias de sinalização JAK-STAT ligadas aos receptores de citocinas. A sinalização do TLR em macrófagos e células dendríticas induz a expressão de proteínas SOCS, que limita as respostas destas células às citocinas exógenas, tais como interferons tipo I. As respostas pró-inflamatórias das células à sinalização do TLR são negativamente reguladas pelo SHP-1, uma proteína fosfatase intracelular que regula negativamente numerosas vias de sinalização dependentes de tirosinoquinase em linfócitos. Existem muitos outros exemplos de quinases e fosfatases que inibem a sinalização de TLR, NLR e RLR.

Resumo

O sistema imune inato fornece a primeira linha de defesa contra microrganismos. Os mecanismos da imunidade inata existem antes da exposição aos microrganismos. Os componentes celulares do sistema imune inato incluem barreiras epiteliais, leucócitos, neutrófilos, macrófagos, células NK, linfócitos com receptores de antígeno invariáveis e mastócitos.

O sistema imune inato utiliza receptores de reconhecimento de padrão associados à célula, presentes no plasma e em membranas endossomais e no citosol, para reconhecer estruturas chamadas de padrões moleculares associados ao patógeno (PAMPs), que são compartilhadas por microrganismos, não estão presentes nas células de mamíferos e são frequentemente essenciais para a sobrevivência dos microrganismos, limitando, assim, a capacidade dos microrganismos de evadir à detecção com mutação ou perda da expressão destas moléculas. Além disso, esses receptores reconhecem moléculas produzidas pelo hospedeiro, mas cuja expressão ou localização indicam dano celular; eles são denominados padrões de moleculares associados ao dano (DAMPs).

Os TLRs, presentes na superfície da célula e nos endossomas, são as famílias de receptores de reconhecimento de padrão mais importantes, reconhecendo uma grande variedade de ligantes, incluindo componentes da parede celular bacteriana e ácidos nucleicos microbianos. Os receptores de reconhecimento de padrão citosólicos existem para reconhecer moléculas microbianas. Esses receptores abrangem receptores do tipo RIG (RLRs), que reconhecem RNA viral, sensores de DNA citosólico (CDSs) e receptores do tipo NOD (NLRs), que reconhecem constituintes da parede celular

bacteriana e também detectam cristais intracelulares, espécies reativas de oxigênio e vários outros indicadores de infecção ou lesão celular.

Os receptores de reconhecimento de padrão, incluindo TLRs e RLRs, sinalizam para ativar os fatores de transcrição NF-κB e AP-1, que promovem a expressão de genes inflamatórios, e os fatores de transcrição IRF, que estimulam a expressão dos genes antivirais interferon tipo I. O inflamassoma, um complexo especializado contendo NLR que se forma em resposta aos PAMPs e DAMPs, é composto de um receptor do tipo NOD, um adaptador e a enzima caspase-1, cuja principal função é produzir formas ativas das citocinas inflamatórias IL-1 e IL-18.

As moléculas de reconhecimento de padrão solúveis e efetoras são encontradas no plasma, incluindo as pentraxinas (p. ex., CRP), colectinas (p. ex., MBL) e ficolinas. Essas moléculas se ligam aos ligantes microbianos e aumentam a eliminação por mecanismos dependentes e independentes do complemento.

As células NK são uma de vários tipos de células linfoides inatas que têm funções efetoras compartilhadas pelos linfócitos T, mas não expressam receptores de células T para antígeno. As células NK defendem contra microrganismos intracelulares com a morte das células infectadas e fornecem uma fonte da citocina ativadora de macrófago, a IFN-γ. O reconhecimento das células infectadas pela célula NK é regulado por uma combinação de receptores ativadores e inibidores. Receptores inibitórios reconhecem as moléculas de MHC de classe I, porque as células NK não matam células normais do hospedeiro, mas matam células nas quais a expressão do MHC de classe I está reduzida, tais como em células infectadas por vírus.

O sistema complemento inclui várias proteínas plasmáticas que se tornam ativadas em sequência por clivagem proteolítica para gerar fragmentos das proteínas C3 e C5, que promovem inflamação, ou opsonizam e promovem a fagocitose de microrganismos. A ativação do complemento também gera poros na membrana que matam alguns tipos de bactérias. O sistema complemento é ativado nas superfícies microbianas e não em célula normais do hospedeiro, porque os microrganismos não têm proteínas regulatórias que inibem o complemento. Nas respostas imunes inatas, o complemento é ativado principalmente de maneira espontânea nas superfícies da célula microbiana e por lectina ligante de manose para iniciar as vias alternativa e da lectina, respectivamente.

As duas principais funções da imunidade inata são induzir a inflamação, que envolve a distribuição de leucócitos que matam microrganismos e moléculas efetoras solúveis do sangue para os tecidos, e bloquear a infecção viral das células pelas ações antivirais dos interferons tipo I. Ambos os tipos de mecanismos efetores são induzidos por PAMPs e DAMPs, que iniciam vias de sinalização nas células teciduais, e leucócitos, que ativam fatores de transcrição e levam à expressão de citocinas e outros mediadores inflamatórios. Várias citocinas produzidas principalmente pelos macrófagos ativados medeiam a inflamação. TNF e IL-1 ativam células endoteliais, estimulam a produção de quimiocina e aumentam a produção de neutrófilos pela medula óssea. IL-1 e TNF induzem a produção de IL-6, e todas as três citocinas medeiam efeitos sistêmicos, incluindo febre e síntese de proteínas de fase aguda pelo fígado. IL-12 e IL-18 estimulam a produção da citocina ativadora de macrófago IFN-γ pelas células NK e células T. Essas citocinas agem nas respostas imunes inatas para diferentes classes de microrganismos, e algumas (IL-1, IL-6, IL-12, IL-18) modificam as respostas imunes adaptativas que se seguem à resposta imune inata.

Neutrófilos e monócitos (os precursores dos macrófagos teciduais) migram do sangue para os locais inflamatórios durante as respostas imunes inatas por causa dos efeitos de citocinas e quimiocinas produzidas pelas células teciduais estimuladas por PAMP e DAMP.

Neutrófilos e macrófagos fagocitam microrganismos e os matam através da produção de ROS, óxido nítrico e enzimas nos fagolissossomas. Os macrófagos também produzem citocinas que estimulam a inflamação e promovem o remodelamento tecidual nos locais de infecção. Os fagócitos reconhecem e respondem aos produtos microbianos por diferentes tipos de receptores, incluindo TLRs, lectinas de tipo C, receptores scavenger e receptores N-formil met-leu-phe.

Moléculas produzidas durante as respostas imunes inatas estimulam a imunidade adaptativa e influenciam a natureza das respostas imunes adaptativas. As células dendríticas ativadas pelos microrganismos produzem citocinas e coestimuladores que aumentam a ativação da célula T e a diferenciação em células T efetoras. Os fragmentos do complemento gerados pela via alternativa fornecem sinais secundários para a ativação da célula B e produção de anticorpo.

As respostas imunes inatas são reguladas por mecanismos de retroalimentação negativos que limitam o potencial dano aos tecidos. A IL-10 é uma citocina que é produzida por e inibe a ativação dos macrófagos e células dendríticas. A secreção de citocinas inflamatórias é regulada por produtos de gene de autofagia. Vias de sinalização negativa bloqueiam os sinais de ativação gerados por receptores de reconhecimento e citocinas inflamatórias.

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

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas