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Emylle Pereira – M2 UNDB Tutoria 2 Palavra-Chave: P1 – Um bom dia de trabalho é aquele que traz desafios!!! Descrever as estruturas e regiões constantes e variáveis dos anticorpos e suas relações funcionais com o reconhecimento dos antígenos. Os anticorpos são conhecidos comumente como imunoglobulinas (proteínas imunes). Existem cinco classes de anticorpos ou imunoglobulinas, que são descritas como imunoglobulina G (IgG), IgM, lgA, IgD e IgE. As imunoglobulinas são formadas por uma combinação de cadeias de peptídeos leves e pesadas, sendo a maioria formada por duas cadeias leves e duas pesadas. As duas cadeias pesadas são cadeias maiores, e as duas cadeias leves são cadeias menores. Elas estão dispostas em formato que lembra a letra Y. Cada cadeia leve está ligada a uma cadeia pesada por pontes de dissulfeto. As cadeias pesadas estão ligadas entre si também por meio de pontes de dissulfeto. Cada uma das duas cadeias (leves e pesadas) possui uma porção chamada de constante e outra chamada de porção variável. Temos, portanto, uma região constante e uma região variável na cadeia leve e uma região constante e uma região variável na cadeia pesada. A porção variável, como o nome indica, muda de um anticorpo para outro e é a porção que se liga ao antígeno. A especificidade do anticorpo é determinada por essa porção variável. A porção constante, por sua vez, apresenta uma sequência de aminoácidos que pouco variam de um anticorpo para outro. Classes dos anticorpos: Existem cinco classes distintas de anticorpos encontradas na maioria dos mamíferos. São denominadas IgG, IgA, IgM, IgD e IgE. Elas se diferem pesander Emylle Pereira – M2 UNDB em tamanho, carga, sequência de aminoácidos e conteúdo de carboidratos. Dentre essas classes de anticorpos, duas merecem destaque: a IgM e a IgG. IgG é a classe de anticorpos encontrada em maior quantidade no nosso corpo. Estima-se que 75% dos anticorpos de uma pessoa normal sejam do tipo IgG. Essa imunoglobulina, que também apresenta subclasses, apresenta diversas funções, porém é importante destacar sua proteção ao feto. Essa proteção é garantida porque essa é a única imunoglobulina que pode atravessar a placenta e chegar ao feto. A classe IgM indica anticorpos formados durante a resposta primária e são os primeiros que se formam em resposta a patógenos complexos. A IgA é uma imunoglobulina encontrada em secreções, como saliva, lágrima e fluidos nasais. A IgD, por sua vez, constitui menos de 1% das imunoglobulinas presentes no plasma, mas são encontradas em grande quantidade na membrana do linfócito B. Essa imunoglobulina relaciona-se com a diferenciação dos linfócitos B induzida pelo antígeno. A IgE é encontrada em concentrações muito baixas no soro e está relacionada com processos alérgicos, sendo responsável por desencadear a liberação de histamina (mediador químico que possui ação vasodilatadora) e enzimas. Como os anticorpos são produzidos? Os anticorpos são produzidos pelos plasmócitos, que são formados pela diferenciação dos linfócitos B. O processo inicia-se quando antígenos específicos entram em contato com os linfócitos B específicos no tecido linfoide. A partir desse contato, os linfócitos B específicos são ativados e passam por uma série de divisões celulares, formando um clone, que é uma população de células idênticas àquela que as originou. Esse processo é conhecido como seleção clonal e ocorre nos linfócitos T. Emylle Pereira – M2 UNDB Algumas das células da população que foi formada originam células efetoras, que são células de vida curta e que, no caso dos linfócitos B, são responsáveis pela secreção dos anticorpos, os quais são secretados na linfa e levados para o sangue circundante. Essas células efetoras são os plasmócitos. As outras células no clone tornam- se células de memória, que, diferentemente das células efetoras, possuem uma vida mais longa. Essas células de memória tornam-se efetoras caso o organismo tenha contato novamente com o mesmo antígeno. Vale destacar que os antígenos, em sua grande maioria, ativam os linfócitos B e os linfócitos T ao mesmo tempo. Algumas das células T formadas recebem a denominação de células auxiliares e são as responsáveis por produzir substâncias que ativam os linfócitos B específicos. Isso faz com que a produção de anticorpos pelos linfócitos B seja maior. Como os anticorpos atuam no corpo? Os anticorpos são glicoproteínas que atuam contra os agentes invasores de diferentes formas. Podemos classificar essa ação em duas formas: o ataque direto e a ativação do sistema do complemento. No ataque direto, os anticorpos ligam- se ao antígeno e podem provocar sua aglutinação, precipitação, neutralização e lise. Na aglutinação, os anticorpos fazem com que partículas com antígenos em suas superfícies unam-se. Na precipitação, os anticorpos fazem com que o complexo antígeno-anticorpo torne- se insolúvel e precipite-se. Na neutralização, os anticorpos cobrem os locais em que os antígenos se ligariam à célula hospedeira, neutralizando sua ação. Na lise, por sua vez, o anticorpo é capaz de provocar a ruptura (lise) da membrana de agentes celulares. Vale destacar que essas ações diretas, geralmente, não garantem a proteção do corpo contra o organismo invasor, necessitando da ativação do sistema do complemento (sistema formado por diferentes proteínas), que amplifica essas ações. Essa ativação do sistema do complemento pode levar, por exemplo, à opsonização, que é um processo em que os anticorpos se ligam ao antígeno e garantem que este seja reconhecido por macrófagos e neutrófilos, os Emylle Pereira – M2 UNDB quais farão sua fagocitose (englobamento da partícula e sua posterior digestão). O complemento também pode provocar a lise da célula, que é um dos efeitos mais marcantes do sistema de complemento, bem como pode provocar a aglutinação, neutralização, quimiotaxia (movimentação de células em direção a um gradiente químico) de neutrófilos e macrófagos, entre outros efeitos. Interação Antígeno-Anticorpo: ocorre por meio de superfícies complementares nas quais existem um epítopo (do antígeno) e um sítio de ligação do anticorpo (o parátopo). Todas as regiões hiper variáveis das cadeias pesada e leve participam dessa interação. O reconhecimento do antígeno pelo anticorpo envolve a formação de uma ligação não covalente e reversível. Diversos tipos de interações ao anticorpo podem contribuir para a ligação do antígeno ao anticorpo, incluindo forças eletrostáticas, pontes de hidrogênio, forças de van der Waals e interações hidrofóbicas. A relativa importância de cada uma destas interações depende das estruturas do sítio de ligação de cada anticorpo e do determinante antigênico. A força de ligação entre um único sítio de combinação de um anticorpo e um epítopo do antígeno é chamada de afinidade. Esta é a soma das forças de atração e repulsão resultantes da ligação entre o parátopo e seu epítopo. Pelo fato de cada anticorpo ter quatro cadeias polipeptídicas e dois sítios de ligação de antígenos, eles são potencialmente multivalentes (ou polivalentes) na sua reação com o antígeno. Os antígenos, por sua vez, podem ser monovalentes (pequenos grupos químicos e haptenos, por exemplo) ou multivalentes (microrganismos, por exemplo). A força pela qual um anticorpo multivalente se liga a um antígeno é chamada de avidez para diferenciá-la da afinidade, que é determinada pela ligação de um fragmento do anticorpo monovalente a um único epítopo antigênico. Em situações fisiológicas, a avidez é mais relevante do que a afinidade, pois os anticorpos são, pelo menos, bivalentes, e na maioria das vezes os antígenos são multivalentes. Emylle Pereira – M2 UNDB Confrontar os diferentes tipos de células apresentadoras deantígenos. Embora alguns antígenos possam estimular diretamente a resposta imunitária, as células T da resposta da imunidade adquirida requerem tipicamente que as células apresentadoras de antígenos (CAAs) apresentem peptídeos dos antígenos no interior das moléculas do complexo MHC. Os antígenos intracelulares (p. ex., vírus) podem ser processados e apresentados às células T CD8 citotóxicas por qualquer célula nucleada do organismo, visto que todas as células nucleadas expressam moléculas MHC classe I. Codificando as proteínas que interferem nesse processo, alguns vírus (p. ex., citomegalovírus) podem esquivar-se da eliminação. Os antígenos extracelulares (p. ex., de muitas bactérias) precisam ser processados em peptídeos e formar complexos com as moléculas de superfície do MHC de classe II nas células apresentadoras de antígenos “profissionais” (especializadas em apresentar antígenos para linfócitos T) para serem reconhecidos pelos linfócitos T CD4 (Th) auxiliares. As células a seguir expressam constitutivamente moléculas de MHC de classe II e, portanto, agem como as chamadas CAAs “profissionais”: • Células dendríticas • Monócitos • Macrófagos • Células B As células dendríticas estão presentes na pele (como células de Langerhans), linfonodos e em tecidos por todo o corpo. Na pele, agem como CAA, capturando e antígeno deslocando-se até os linfonodos, onde podem ativar linfócitos T. As células dendríticas foliculares são de linhagem diferente, pois não expressam moléculas do MHC da classe II e, por isso, não apresentam antígeno para as células Th. Elas não são fagocíticas; possuem receptores para a região Fc da immunoglobulina (Ig) G e para o complemento, o que as torna aptas a se ligarem a imunocomplexos e apresentá-los às células B nos centros germinativos dos linfonodos secundários. Os monócitos circulantes são os precursores dos macrófagos teciduais. Migram para os tecidos e lá, em aproximadamente 8 h, diferenciam-se em macrófagos em decorrência da ação do M-CSF, Emylle Pereira – M2 UNDB secretado por diversos tipos celulares (p. ex., células endoteliais e fibroblastos). Nos locais de infecção, as células T ativadas secretam citocinas [p. ex., interferon- gama[INF-gama], as quais induzem a produção do fator inibidor de migração de macrófagos, prevenindo a saída dessas células do local. Macrófagos são ativados por citocinas (p. ex., IFN gama, interleucina (IL)-4 e IL-13) e por vários componentes microbianos (p. ex., lipopolissacarídeos). Os macrófagos ativados agem destruindo os microrganismos intracelulares e secretando IL-10 e fator de necrose tumoral (FNT) alfa. Com base nos diferentes perfis de expressão gênica, foram identificados subtipos de macrófagos (p. ex., M1, M2), que desempenham diferentes papéis na amplificação ou limitação da resposta inflamatória. A principal função dos linfócitos B é transformar-se em células plasmáticas, que produzem e secretam anticorpos. Relacionar as vias das diferentes classes de MHC com a apresentação de diversas classes de proteínas. O MHC é por definição conhecido como um locus gênico responsável pela codificação de estruturas proteicas que fazem a apresentação de antígenos aos linfócitos T, promovendo a proliferação dessas células e consequente resposta imunológica própria. O antígeno leucocitário humano, ou HLA, é assim denominado porque além da sinalização de agentes agressores para os linfócitos, essas proteínas promovem o reconhecimento do que é próprio pelas nossas células T, impedindo que ocorra fenômenos de autoimunidade. Antes de compreendermos como o MHC funciona, é necessário entender alguns termos importantes e que valem serem relembrados. Células apresentadoras de antígeno: As células apresentadoras de antígeno, ou simplesmente APCs, são células que fazem a comunicação entre as células do sistema imune inato e adaptativas. Dentre alguns exemplos desses componentes celulares, nós temos as células dendríticas, macrófagos e linfócitos B. A partir da apresentação de antígenos ocorre a ativação de reação inflamatória inata para liberação de citocinas, enquanto ao mesmo tempo há a apresentação para as células T, do sistema Emylle Pereira – M2 UNDB adaptativo, iniciarem seu processo de defesa. Processamento antigênico: O processamento antigênico é uma das etapas envolvidas na apresentação das estruturas proteicas antigênicas aos linfócitos. A função desse mecanismo é modificar a proteína encontrada no meio extracelular ou intracelular para que ela possa se ligar à molécula do MHC e ser apresentada para o MHC. Esse processo é fundamental, principalmente, em antígenos bacterianos, uma vez que nossas células não conseguem apresentar a estrutura primária encontrada. Portanto, a conversão e modificação em um composto viável está diretamente relacionada com a capacidade dos linfócitos de desencadearem uma resposta imunológica efetiva. Moléculas do MHC: Como foi mencionado anteriormente, o MHC é responsável pela expressão de proteínas em células específicas para apresentar antígenos. Essas moléculas são divididas em duas classes, a 1 e a 2. Cada tipo de classe possui suas características diferenciais, como tipo de antígenos a serem reconhecidos, resposta celular induzida, conexão ao subtipo de linfócito adequado e loci genético. As moléculas do MHC contêm, basicamente, uma fenda de ligação, o domínio tipo imunoglobulina, para a ligação dos linfócitos, e o domínio transmembranar. MHC de classe 1: As moléculas do MHC do tipo 1 são estruturas proteicas associadas à membrana presentes em todas as células do nosso corpo. Quanto à resposta imune elas são responsáveis pela combate de antígenos intracelulares e fazem apresentação aos linfócitos do tipo CD8, que possuem características citotóxicas, portanto, no momento da ação celular, ocorre uma indução à apoptose, melhor esclarecida posteriormente. Quanto à estrutura dessas moléculas, elas são constituídas por 2 cadeias polipeptídicas, ligadas de forma não- covalente, formada pelas proteínas alfa, com seus 3 domínios, alfa 1, alfa 2 e alfa 3, e beta, apresentada como beta 2 microglobulina. Entre os domínios alfa 1 e alfa 2 temos as fendas para a ligação dos antígenos, que nesse caso, reconhece peptídeos de até 30 aminoácidos. Como estamos falando de um MHC do tipo 1, que se liga aos linfócitos CD8, a estabilidade da ligação é feita na porção alfa 3 dessa proteína. Emylle Pereira – M2 UNDB Figura 1 – Os diagramas esquemáticos (à esquerda) e modelos (à direita) da estrutura cristalina das moléculas do MHC classe I. Há fendas de ligação de peptídeos e regiões constantes que se ligam ao CD8 ao domínio α3 da molécula classe I (ABBAS, 2014). PROCESSAMENTO DE ANTÍGENOS: Com o antígeno no meio intracelular, como é o caso de proteínas virais ou bactérias intracelulares, ocorre a marcação desses compostos por proteínas celulares, as ubiquitinas. Essas proteínas marcadas prosseguem para a degradação no proteassoma, que fragmenta esses compostos externos em resíduos menores. Os fragmentos se ligam ao TAP, transportadoras associadas ao processamento de antígeno, que estão no retículo endoplasmático rugoso (RER), e fazem o transporte de até 16 aminoácidos. Concomitantemente, as proteínas do MHC estão sendo produzidas também no RER, e quando estiverem prontas irão se ligar ao antígeno. Entretanto, essas proteínas são produzidas com tempos diferentes, e para não haver perda de produção, até a formação de cada uma das cadeias, há a ligação com as chaperonas, que se ligam na cadeia alfa e se desprendem até formar a beta microglobulina. Após a formação das moléculas do MHC mais o processamento antigênico no proteassoma, temos a sua ligação no RER, e posterior direcionamento para o Golgi. Em seguida, esse complexo vai para a membrana para se ligarem aos linfócitosCD8. Figura 2 – Via do processamento intracelular dos antígenos proteicos intracelulares no MHC classe 1. MHC de classe II: Em conseguinte, temos as moléculas do MHC do tipo 2, que são formadas por 2 cadeias alfa e 2 beta, fazendo com que haja a ligação de antígenos com uma maior quantidade de aminoácidos, a número de 50, o que é extremamente vantajoso, uma vez que essas Emylle Pereira – M2 UNDB moléculas se ligam a antígenos extracelulares que são estruturas maiores. A ligação do linfócito CD4 no MHC para estabilizá-lo é feita a nível da porção beta 2. É importante ressaltar que, diferentemente do MHC do tipo I, as moléculas do tipo II não estão expressas em todas as células nucleadas, apenas em um grupo delas, com destaque para as células dendríticas, linfócitos B e linfócitos T. PROCESSAMENTO DE ANTÍGENOS: O processamento das proteínas antigênicas inicia pela fagocitose, que permite a sua fragmentação em estruturas proteicas menores. Enquanto isso, no retículo endoplasmático rugoso temos a síntese da molécula do MHC, com auxílio das proteínas chaperonas que ajudam na estabilização molecular. Para impedir a ligação da molécula com outros antígenos sintetizados a nível do RER, temos a ligação da cadeia invariante + CLIP (peptídeo de cadeia constante), que irão manter o sítio de ligação da molécula recém- sintetizada. Depois disso, temos a ligação das vesículas que continham as estruturas proteicas menores do antígeno que entrou na célula com o MHC do tipo II. Nesse ponto, as cadeias do lisossomo quebram parte da cadeia invariante, dissociando a ligação, e permitindo a formação da apresentação do antígeno via MHC. Figura 2 – Via do processamento intracelular dos antígenos proteicos intracelulares no MHC classe 2. Coestimuladores: Vimos anteriormente que todas as nossas células possuem MHC do tipo 1, e que portanto, estão em constante apresentação de peptídeos. Mas você deve estar se perguntando, por que nós humanos não desencadeamos um processo de autoimunidade? A resposta para essa pergunta é explicada pelos coestimuladores. Essas estruturas são responsáveis por diferenciar um antígeno próprio de um agressor, uma vez que só se manifestam na presença de antígenos estranhos. Portanto, durante a apresentação das nossas células nucleadas com o MHC de classe 1, com antígenos próprios, não teremos a ativação dos linfócitos porque não teremos o sinal dos coestimuladores. No entanto, no acoplamento de antígenos estranhos, Emylle Pereira – M2 UNDB os coestimuladores são expressos, desencadeando a resposta linfocitária. Relação com transplantes: Esse texto foi iniciado com uma indagação que pode ser muito comum dentro do ambiente médico, principalmente no acadêmico, sobre os motivos que levam a demora de transplantes em todo o mundo mesmo com tecnologias avançadas. O que ocorre é que, para realizar esse procedimento, é necessário observar se há histocompatibilidade entre doador e receptor. Por ser MHC diferentes, uma vez que essas estruturas são únicas para cada indivíduo, o corpo pode começar a sintetizar anticorpos anti-HLA, que podem reagir contra esse órgão como se fosse um corpo estranho. Dessa forma, o paciente sofrerá com um processo inflamatório intenso e em alguns casos, rejeição do órgão.