Imunologia
CAPÍTULO 2
Células de Defesa
Os leucócitos, ou glóbulos brancos, são um grupo de células que comandam a resposta imunológica do corpo. Circulam através do sangue e do sistema linfático e são recrutados para locais de lesão e infecção de tecidos. Os subtipos de leucócitos são classificados por características funcionais e físicas. Originários de células-tronco hematopoéticas, os leucócitos se desenvolvem ao longo de vias de diferenciação distintas em resposta a estímulos internos e externos. O sistema de fagocítico mononuclear representa um subgrupo de leucócitos descritos como uma população de células mieloides derivadas da medula óssea que circulam no sangue como monócitos e estão presentes nos tecidos como macrófagos no estado estacionário e durante a inflamação (1).
Em diferentes tecidos, eles podem mostrar heterogeneidade substancial com respeito ao fenótipo, renovação homeostática e função. As células dendríticas (DCs) é uma linhagem distinta de fagócitos mononucleares, especializada na apresentação de antígenos para células T e na iniciação e controle da imunidade (2). As DCs desempenham papéis adicionais na resposta de defesa a patógenos, vacinas, e tumores.
Células mononucleares
Monócitos e macrófagos são efetores e reguladores críticos da inflamação e da resposta imune inata, o braço imediato do sistema de defesa. As células dendríticas iniciam e regulam as respostas adaptativas altamente específicas a patógeno para o desenvolvimento da memória do mecanismo da defesa e da tolerância (Figura 2.1).
Macrófagos.
Os macrófagos são fagócitos residentes em tecidos linfóides e não linfóides e acredita-se que estejam envolvidos na homeostase do tecido em estado estacionário, por meio da eliminação de células apoptóticas e da produção de fatores de crescimento. Os macrófagos possuem uma ampla gama de receptores de reconhecimento de patógenos que os tornam eficientes na fagocitose e induzem a produção de citocinas inflamatórias (6).
Macrófagos residentes em tecidos recebem outras denominações. Os macrófagos hepáticos compreendem células de Kupffer - que são fagócitos residentes (não migratórios) que se originam de precursores derivados do saco vitelino durante a embriogênese. As células de Kupffer são essenciais para a homeostase hepática e sistêmica, pois contribuem para o metabolismo, eliminação de bactérias e detritos celulares além de induzir tolerância imunológica. Após a ativação por sinais inflamatórios, as células de Kupffer modulam a inflamação e recrutam células de defesa, incluindo um grande número de monócitos sanguíneos para o tecido hepático. As células de Kupffer e os macrófagos derivados de monócitos rapidamente adaptam seus fenótipos em resposta a sinais locais, que determinam sua capacidade de agravar ou cessar uma lesão hepática.
A imunidade no Sistema Nervoso Central (SNC) tem sido geralmente atribuída à microglia associada a neurônios no parênquima. No entanto, existem várias populações especializadas de macrófagos no SNC, incluindo macrófagos durais, leptomeníngeos, plexos perivasculares e do coróide (conhecidos coletivamente como macrófagos associados ao SNC (CAMs), cujas origens e papéis na saúde e na doença permanecem amplamente desconhecidos.
Monócitos
Os monócitos são células que circulam no sangue, medula óssea e baço e não proliferam no estado estacionário (3, 4). Os monócitos representam células efetoras de defesa, possuem receptores de quimiocinas e receptores de adesão que permitem a migração do sangue para os tecidos durante um processo infeccioso. Os monócitos produzem citocinas inflamatórias e absorvem células e moléculas tóxicas. Além disso, os monócitos também podem se diferenciar em DCs inflamatórias ou macrófagos durante a inflamação e, possivelmente, de forma menos eficiente, no estado estacionário. A migração para os tecidos e a diferenciação para DCs inflamatórias e macrófagos são provavelmente determinadas pelo local da inflamação e pelos receptores de reconhecimento de padrão molecular associados a patógeno (5).
Células dendríticas
As células dendríticas clássicas (cDCs) são células especializadas em processamento e apresentação de antígenos, equipadas com alta atividade fagocítica como células imaturas e alta capacidade de produção de citocinas como células maduras (7, 8). Embora presentes na circulação humana, os cDCs são raros no sangue de camundongos. Os cDCs são células altamente migratórias que podem se mover dos tecidos para as zonas de células T e B dos órgãos linfóides por meio de vasos linfáticos aferentes e vênulas endoteliais altas.
As cDCs regulam as respostas das células T tanto no estado estacionário quanto durante a infecção. Elas geralmente têm vida curta e são substituídas por precursores presentes no sangue. É importante notar que elas são distintas das células de Langerhans (DCs encontradas na epiderme), que não são substituídas por células do sangue no estado estacionário (11).
Funções Monócito-Macrófago
As funções dos monócitos / macrófagos são numerosas e variadas. Eles podem ser subdivididos em imunidade inata, imunidade adaptativa e funções de manutenção.
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Imunidade inata: reconhecem uma ampla gama de patógenos bacterianos por meio de receptores Toll-like que estimulam a produção de citocinas e fagocitose. Os macrófagos podem sintetizar óxido nítrico, que é citotóxico contra vírus, bactérias, fungos, protozoários, helmintos e células tumorais. Também possuem receptores Fc e receptores de proteínas do complemento. Portanto, podem fagocitar microorganismos e materiais opsonizados com anticorpos ou com complemento.
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Imunidade adaptativa: tanto macrófagos quanto células dendríticas degradam antígenos e apresentam fragmentos de antígenos em suas superfícies (células apresentadoras de antígenos - APCs). Por causa disso, eles interagem e ativam os linfócitos T e B para iniciar a resposta de defesa adaptativa. As células dendríticas são as mais eficientes e potentes das células apresentadoras de antígeno.
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Funções de manutenção: incluem a remoção de detritos e células mortas em locais de infecção ou danos nos tecidos, destruição de glóbulos vermelhos senescentes e manutenção de um reservatório de ferro para eritropoiese e síntese de uma ampla variedade de proteínas, incluindo fatores de coagulação, proteínas do sistema complemento, interleucinas, fatores de crescimento e enzimas.
Figura 2.1. (A) Quadros estáticos da microscopia confocal monócito rastejante (seta) e macrófagos perivasculares na derme. A barra de escala indica 20 μm, ampliação inicial 20 ×. [Crédito: F. Geissmann; (B) Dividindo LCs na epiderme. Barra de escala, 20 μm; ampliação inicial 20 ×. [Crédito: I. Chorro e F. Geissmann; (C) Micrografia confocal da montagem total da aorta de um camundongo Cx3cr1GFP / GFP Apoe - / - visto do lado endotelial. Barra de escala, 20 μm; ampliação inicial 20 ×. [Crédito: K. Ley] (D) Imagem microscópica de dois fótons intravital de vilosidades intestinais de camundongos depletados de células CD11c + reconstituídos por enxertos de monócitos de medula óssea expressando repórteres fluorescentes vermelhos e verdes e produzindo células da lâmina própria fluorescentes vermelhas e verdes, respectivamente. Barra de escala, 20 μm; ampliação inicial de 40 ×. [Crédito: S. Jung e G. Shakhar].
Granulócitos
Granulócitos são um grupo de leucócitos cujo citoplasma é preenchido com grânulos com diferentes características de coloração e cujos núcleos são segmentados ou lobulados. Individualmente, eles incluem eosinófilos, com grânulos contendo proteínas básicas que se coram com substâncias ácidas, como eosina; basófilos, com grânulos que são ácidos e coram com substâncias básicas, como azul de metileno; e neutrófilos, com grânulos que reagem com substâncias ácidas e básicas, o que lhes confere uma cor rosa a lavanda. Como a segmentação nuclear é bastante proeminente em neutrófilos maduros, eles também são chamados de células polimorfonucleares ou PMNs.
Neutrófilos. O desenvolvimento de neutrófilos ocorre na medula óssea. Neutrófilos compartilham um progenitor comum com monócitos, eosinófilos e basófilos, conhecidos como Granulócito-Monócito Progenitors (GMP). A principal citocina responsável para a estimulação da produção de neutrófilos é o fator estimulador de colônia granulócito, ou G-CSF.
Eosinófilos. Os eosinófilos constituem de 1% a 3% das células nucleadas na medula óssea. Destes, pouco mais de um terço são maduros, um quarto são metamielócitos eosinofílicos e o restante são promielócitos eosinofílicos ou mielócitos eosinofílicos. Os eosinófilos representam 1% a 3% dos leucócitos do sangue periférico, com um número de até 0,4 × 109 / L no sangue periférico.
Desenvolvimento de eosinófilos
O desenvolvimento de eosinófilos é semelhante ao descrito anteriormente para neutrófilos, e as evidências indicam que os eosinófilos surgem da linhagem GMP. A linhagem de eosinófilos é estabelecida por meio da interação entre as citocinas interleucina-3 (IL-3), IL-5 (induzida por IL -33), e GM-CSF e três fatores de transcrição (GATA-1 (fator de transcrição hematopoiético), PU.1 e c / EBP). A IL-5 e a IL-33 são críticas para o crescimento e sobrevivência dos eosinófilos. Os promielócitos eosinofílicos podem ser identificados citoquimicamente devido à presença da proteína cristalina de Charcot-Leyden em seus grânulos primários. A primeira fase de maturação que pode ser identificada como eosinofílica usando microscopia de luz e coloração de Romanowsky é o mielócito inicial.
Mastócitos. Os mastócitos não são considerados leucócitos. São células efetoras de tecidos de respostas alérgicas e reações inflamatórias. Uma breve descrição de seu desenvolvimento e função está incluída aqui porque (1) seus precursores circulam no sangue periférico por um breve período em seu caminho para seus destinos nos tecidos, e (2) os mastócitos têm várias semelhanças fenotípicas e funcionais com ambos basófilos e eosinófilos.
Os progenitores de mastócitos (MCPs) se originam da medula óssea e do baço. Os progenitores são então liberados para o sangue antes de finalmente atingirem tecidos como o intestino e o pulmão, onde medeiam suas ações. A principal citocina responsável pela maturação dos mastócitos e a diferenciação é o ligante KIT (fator de células-tronco. Uma vez que o MCP atinge seu destino no tecido, a maturação completa em mastócitos maduros ocorre sob o controle do microambiente local.
Os mastócitos funcionam como células efetoras nas reações alérgicas através da liberação de uma ampla variedade de mediadores lipídicos, proteases, proteoglicanos e citocinas como resultado da reticulação de IgE na superfície dos mastócitos por alérgenos específicos. Os mastócitos também podem ser ativados independentemente da IgE, o que leva a reações inflamatórias. Eles podem funcionar como células apresentadoras de antígenos para induzir a diferenciação de células TH2; portanto, os mastócitos atuam como mediadores na imunidade inata e adaptativa. Os mastócitos podem ter funções antiinflamatórias e imunossupressoras e, portanto, podem aumentar e suprimir características da resposta imune. Finalmente, eles podem atuar como "guardiões" imunológicos por causa de seus localização nas superfícies mucosas e seu papel na função de barreira.
Basófilos. Basófilos e mastócitos são duas células com semelhanças morfológicas e funcionais; entretanto, os basófilos são leucócitos verdadeiros porque amadurecem na medula óssea e circulam no sangue como células maduras com grânulos, enquanto os precursores dos mastócitos deixam a medula óssea e usam o sangue como um sistema de trânsito para obter acesso aos tecidos onde amadurecem. Os basófilos são os menos numerosos dos leucócitos, constituindo entre 0% e 2% dos leucócitos circulantes e menos de 1% das células nucleadas na medula óssea.
Os basófilos são derivados de progenitores na medula óssea e no baço, onde se diferenciam sob a influência de uma série de citocinas, incluindo IL-3 e TSLP (linfopoietina estromal tímica). Duas populações de basófilos são identificadas: basófilos diferenciados por estímulo da IL-3 que são TSLP dependente de imunoglobulina E (IgE) e basófilos não dependente de IgE. O tipo de resposta do mediador é determinado pelo equilíbrio entre essas duas populações. Por causa de sua população ser muito pequena, os estágios de maturação dos basófilo são muito difíceis de observar e não foram bem caracterizadas. Basófilos serão, portanto, descritos simplesmente como basófilos imaturos e basófilos maduros.
Os basófilos imaturos têm núcleos arredondados a um tanto lobulados com cromatina apenas ligeiramente condensada. Os nucléolos podem ou não ser aparentes. O citoplasma é azul e contém grandes grânulos secundários preto-azulados. Os grânulos azuis primários podem ou não ser vistos. Os grânulos de basófilos são solúveis em água e, portanto, podem ser dissolvidos se o esfregaço for muito lavado durante o processo de coloração.
Linfócitos
Linfócitos são linhagens de células provenientes de um progenitor linfóide comum na medula óssea que compreendem linfócitos B, linfócitos T e células NK. Na medula óssea e no timo ocorre o amadurecimento dos linfócitos B e linfócitos T respectivamente. Os linfócitos B migram para os linfonodos e baço pelo sangue, enquanto os linfócitos T migram para as mucosas e tecidos linfóides cutâneos através da corrente sanguínea e linfa (Figura 2.2). Os linfócitos circulam por todo o corpo e desempenham uma ampla variedade de funções efetoras nas fases inicial (inata) e tardia (adaptativa) da resposta imune. Em geral, os linfócitos podem ser subclassificados em tipos de células pela expressão das moléculas da superfície celular e por funções imunes específicas atribuídas a esses tipos de células. Os linfócitos desempenham um papel proeminente na defesa do hospedeiro e são especificamente responsáveis pela execução de respostas de defesa coordenadas entre superfícies mucosas e pela produção de imunoglobulina. Uma compreensão aprofundada da função linfocitária requer a compreensão de como os linfócitos amadurecem, se diferenciam em células efetoras e interagem com outras células, derivadas ou não da medula óssea.
As funções dos linfócitos na resposta imune abrangem um espectro que envolve as respostas imunes inatas e adaptativas. Os linfócitos B e T carregam receptores específicos para o antígeno e são as células efetoras primárias responsáveis pelas respostas imunes adaptativas; por outro lado, as células NK não possuem receptores específicos para antígenos e desempenham sua função nas respostas imunes inatas.
Figura 2.2. Origem e destino dos linfócitos B e T.
Chegamos a um ponto que podemos discutir a função das principais células que compõe o sistema de defesa de um organismo. Vamos lá! Já foi apresentado no texto anterior algumas células como fagócitos e os linfócitos. Começando pelos fagócitos: as células dendríticas, células dendríticas foliculares e macrófagos. As células dendríticas têm como função principal a captura e apresentação de antígenos às células T para iniciar a resposta da imunidade adquirida enquanto as células dendríticas foliculares apresentam antígenos aos linfócitos B iniciando a resposta humoral - produção de anticorpos. Os macrófagos além da iniciação tem ainda a função efetora na resposta mediada por células. Macrófagos e monócitos fazem parte do sistema fagocítico mononuclear. Os linfócitos T e linfócitos B têm a função de reconhecer antígenos específicos na resposta de defesa da imunidade adquirida. Os linfócitos T constituem dois grupos distintos que são os T auxiliares (TH - linfócito T helper) e T citotóxicos: os TH auxiliam os macrófagos que apresentam antígenos associados a patógeno e é ativado, enquanto os T citotóxicos destroem células infectadas por microrganismos intracelulares. A Tabela 2 resume as principais funções celulares do sistema de defesa.
Linfócitos NK.
As células natural killer (NK), ao contrário das células B e T, não têm receptores específicos para o antígeno e desempenham um papel na resposta imune inata. As células NK são funcionalmente definidas pela sua capacidade de matar linhagens de células tumorais sem imunização prévia. O mecanismo pelo qual as células NK matam seus alvos é semelhante ao dos linfócitos T citotóxicos. Os grânulos citotóxicos são liberados pelas células NK na superfície da célula-alvo, penetrando na membrana da célula-alvo e resultando na morte celular programada do alvo. As células NK possuem duas classes de receptores, receptores ativadores e receptores inibitórios. Os receptores inibitórios reconhecem moléculas de complexo de histocompatibilidade principal (MHC) de classe I “normais”, expressas em todas as células nucleadas e, portanto, inibem a morte do próprio quando o MHC I normal é expresso. Os receptores ativadores reconhecem uma variedade de ligantes presentes em células infectadas ou malignas. A função das células NK requer a expressão de ligantes ativadores pelas células alvo, bem como a expressão diminuída ou anormal do MHC I próprio, permitindo assim que as células NK recebam um sinal de ativação na ausência de um sinal inibitório. A função das células NK pode ser aumentada pela exposição a algumas citocinas, em particular interferon γ (IFNγ) e interleucina-12 (IL-12) produzidos por macrófagos no início da resposta imune. Portanto, as células NK são um componente chave da resposta imune inicial (inata) e são cruciais para a remoção de células anormais e/ou infectadas. A variedade, repertório e restrição dos receptores inibitórios e ativadores nas células NK não são bem compreendidos e fornecem uma área de investigação ativa.
Tabela 2. Principais células de defesa e suas funções
