Linfócitos organizados e difusos da mucosa

O MALT (Mucosal Associated Lymphoid Tissue) organizado é amplamente distribuído nas superfícies mucosas do corpo. O MALT é o local de indução inicial para imunidade da mucosa para antígenos que são coletados das superfícies da mucosa e onde a resposta imune adaptativa da mucosa se desenvolve. Esses agregados da mucosa ou folículos (também conhecidos como folículos linfóides [LF]) de células B, células T, DCs e macrófagos são cobertos por epitélio que contém células epiteliais especializadas chamadas células da cúpula ou células M que são encontradas no tecido linfoide associado aos brônquios (BALT), tecidos linfóides associados ao intestino (GALT) e no útero. As células M pinocitam antígenos e os transportam através do ME. O antígeno pode então ser processado por APCs e apresentado a linfócitos T e B. As APCs desempenham um papel central na indução e manutenção da imunidade da mucosa. Os linfócitos que emigram desses LF para o LP circundante são referidos como linfócitos difusos. A marca registrada desse sistema é que a estimulação local resulta em células T e células B de memória  no tecido mucoso próximo e também em outros tecidos mucosos.

Sistema de defesa da mucosa respiratória

O sistema imunológico da mucosa respiratória contém um grande número de linfócitos. Ao contrário do sistema imunológico da mucosa GI, o sIgG é um importante mecanismo de defesa da mucosa do tecido linfóide associado à nasofaringe (NALT). O NALT ME varia de escamoso a mais colunar nas regiões tonsilares. O NALT contém LF organizado, tornando-o um alvo ideal para vacinas de mucosa. O microbioma NALT contém comensais junto com vários patógenos possíveis, incluindo Mycoplasma bovis, Mannheimia haemolytica, Histophilus somni e Pasteurella multicida. O NALT, como o GALT e o BALT, contém células M que fornecem acesso fácil para antígenos ao sistema imunológico e indução de respostas imunes adaptativas. O URT é revestido por células ciliadas ME e tem um papel importante na eliminação de partículas através do sistema mucociliar. O URT ME mantém a zona de morte. O URT ME também regula o resposta antiinflamatória na LP. O URT também contém BALT que são ativos na produção de IgA e na tolerância contra o microbioma respiratório normal. O microbioma é menos complexo no URT e contém menos organismos do que o NALT. O trato respiratório inferior (LRT) contém as vias aéreas brônquicas maiores e os alvéolos. O ME no LRT são mais curtos e têm as mesmas funções que o ME do URT. Nos alvéolos, o muco foi substituído por surfactante e a função primária do ME e dos macrófagos alveolares é minimizar a inflamação. O microbioma no LRT é menos complexo do que o URT e contém menos organismos. Em animais saudáveis, não deve haver microrganismos nos alvéolos.

O tecido linfóide nasal, incluindo as amígdalas, é um local importante para as respostas de defesa, interações microbioma e transporte de patógenos respiratórios. As células M se especializam na captação de antígenos e estão presentes em todo o sistema de defesa respiratório e da mucosa GI. Os cílios das células M são mais curtos do que os das células convencionais do epitélio. Essas células são como micro janelas para o sistema de defesa e permitem a interação com vírus, bactérias e outros componentes do microbioma. Em seu lado basal, a célula M desenvolve uma estrutura semelhante a uma bolsa que pode conter células imunocompetentes. As células M, como os macrófagos (MΦ), atuam na captação ativa do antígeno. Como o desenvolvimento do lisossoma nas células M é pobre, na maioria dos casos, os antígenos incorporados apenas passam ​​pelas células M sem sofrer modificações e, em seguida, absorvidos pelas DCs, que então interagem com as células T, que por sua vez interagem com as células B.

Trato respiratório superior (URT) e trato respiratório inferior (LRT). 

O muco do URT é mais espesso que o LRT e os ME são mais altos e diminuem de tamanho à medida que se desce para o LRT e para os alvéolos. As células de defesa primárias residentes incluem ME, neutrófilos e células dendríticas, que contribuem para a eliminação de patógenos. Além disso, a sinalização microbiana é necessária para o recrutamento e ativação de células regulatórias, como macrófagos alveolares antiinflamatórios e células Treg. O hospedeiro responde à colonização microbiana por meio da liberação de PAMs e sIgA. A detecção da microbiota envolve células M que ativam células dendríticas tolerogênicas. Além disso, as células dendríticas alveolares podem mostrar microrganismos luminais diretamente. Estas vias levam à regulação da inflamação e à indução de tolerância no trato respiratório. Também é provável que a colonização bacteriana precoce seja a chave para a regulação imunológica de longo prazo, que é ilustrada pela diminuição induzida pela microbiota no gene CXC-16 (Cxcl16), que impede o acúmulo de células T natural killer induzíveis, e pelo programa indução de células dendríticas tolerogênicas mediada por ligante 1 de morte. Esse meio tolerante, por sua vez, contribui para o desenvolvimento normal e a manutenção das comunidades bacterianas residentes, que também são influenciadas por fatores do hospedeiro e ambientais. 

Sistema imunológico da mucosa gastrointestinal. 

Os linfócitos podem deixar o epitélio superficial (linfócitos intraepiteliais) ou LP por meio da drenagem de vasos linfáticos aferentes para os linfonodos mesentéricos, ou via sangue portal atingindo o fígado onde ocorre a indução de tolerância. As células M no epitélio associado ao folículo das placas de Peyers (PPs) transportam o antígeno para as células B nos folículos linfoides isolados dos PPs do jejuno, íleo e intestino grosso. Os PP ileais contínuos (IPP) são um órgão linfoide primário responsável pelo desenvolvimento de células B. Os IPP têm até 2 m de comprimento e constituem 80% a 90% do tecido linfóide intestinal. IEL, linfócitos intraepiteliais; ILF, folículos linfoides isolados; LN, linfonodo; MLN, linfonodos mesentéricos.

Sistema de defesa reprodutivo da mucosa de fêmeas

O trato reprodutivo feminino (TRF) é um sistema de defesa dinâmico devido à ciclicidade da regulação hormonal e da gravidez. A espessura e o caráter do muco variam de acordo com a localização anatômica no trato reprodutivo e o tempo do ciclo reprodutivo. Existem níveis elevados de IgG e IgA no muco cervicovaginal e IgA, IgE e IgG no útero. Anticorpos sIgG são importantes componentes do mecanismo de defesa da mucosa para o FRT. Apenas o endocérvice e o útero têm o ME colunar e essas células são descamadas e repostas durante o ciclo estral normal. Após o parto de um bezerro, o FRT sofre um processo inflamatório ativo para limpar restos celulares da placenta e responder à contaminação bacteriana. As células ME do útero se desfazem completamente. Em vacas saudáveis, a inflamação uterina diminui da quarta à quinta semana após o parto. No entanto, o reparo de FRT (principalmente do útero) não está completo após sexta-oitava semanas pós-parto. Os ME uterinos normais apresentam mais vazamentos do que o TGI e o TIR. A LP de um trato reprodutivo saudável normalmente tem menos células inatas e adaptativas com algumas LF. Após o parto, a ativação do sistema de defesa inato é essencial para a separação da placenta. Durante a primeira semana pós-parto, há um aumento do influxo de recrutamento de neutrófilos após o parto normal e esse recrutamento de neutrófilos está intimamente associado ao aumento da secreção de citocinas no leite observada em vacas clinicamente normais até 24 dias. Os níveis de neutrófilos diminuem na quarta semana pós-parto quando a involução uterina está quase completa. Os macrófagos também fornecem um componente crucial na fagocitose, apresentação de antígenos e regulação da inflamação uterina. Uma vez que as bactérias tenham sido eliminadas, macrófagos anti-inflamatórios estão presentes para auxiliar na involução uterina. LF isolados são encontrados em todo o trato genital bovino. Acredita-se que os LF localizados no LP sejam locais de indução imunológica, pois foram observados após infecção com patógenos do trato genital bovino. As células T e B também estão presentes no lúmen. A microflora do FRT depende da fertilidade e do estado de parto do animal. Na FRT saudável, a flora microbiana é uma combinação de microrganismos aeróbios, facultativamente anaeróbios e obrigatoriamente anaeróbios. Após o parto, a contaminação bacteriana do útero ocorre por 2 a 3 semanas pós-parto devido ao relaxamento associado ao parto das barreiras físicas, incluindo um cérvix aberto. Eventos de pressão negativa criados por contrações e relaxamentos uterinos repetidos aumentam a contaminação bacteriana por um efeito de vácuo. As bactérias Gram-negativas predominam no útero bovino durante a primeira semana após o parto e são gradualmente substituídas por bactérias Gram-positivas durante a segunda e terceira semanas pós-parto. A contaminação bacteriana é eliminada na maioria das vacas no final da quarta semana pós-parto.

Sistema mucoso comum

Os linfócitos são divididos em duas populações: os que circulam entre a corrente sanguínea e os tecidos linfóides sistêmicos e os que circulam entre a corrente sanguínea e os tecidos linfóides associados às superfícies mucosas. No MALT, as células T e B maduras que foram estimuladas pelo antígeno e induzidas a mudar para produzir IgA deixam o tecido linfóide submucoso e reentram na corrente sanguínea. Esses linfócitos saem da corrente sanguínea através da vênula de endotélio elevado e localizado na LP. As células B se diferenciam em plasmócitos que secretam IgA dimérica. Muitas dessas células retornam à mesma superfície mucosa de onde se originaram, mas outras são encontradas em diferentes superfícies mucosas do corpo. Esse direcionamento dos linfócitos para outros locais MALT em todo o corpo é conhecido como “sistema imunológico comum”. Por exemplo, a imunização oral pode resultar na migração de células precursoras de IgA para os brônquios e subsequente secreção de IgA na mucosa brônquica. Existe uma afinidade especial para os linfócitos, que foram sensibilizados no intestino para migrar para a glândula mamária para se tornarem células plasmáticas e secretarem IgA no leite.

Respostas da vacina da mucosa

Proteger o animal de infecções nas superfícies mucosas, como o TGI, o trato respiratório, as glândulas mamárias e o trato reprodutivo da fêmea (FRT), é especialmente difícil para o sistema de defesa sistêmico. Os anticorpos responsáveis ​​pela imunidade humoral e linfócitos responsáveis ​​pela imunidade mediada por células estão predominantemente na corrente sanguínea e nos tecidos; eles normalmente não são encontrados nas superfícies mucosas. Portanto, embora os linfócitos auxiliem na prevenção da invasão sistêmica através da superfície da mucosa, muitas vezes não são eficazes no controle da infecção na superfície da mucosa. Mesmo nos pulmões e na glândula mamária, onde IgG e linfócitos são encontrados em relativa abundância, eles não são capazes de funcionar com tanta eficácia nos tecidos da mucosa. A proteção imune adaptativa nas superfícies da mucosa é causada em grande parte por sIgA, células T citotóxicas e células T γδ. A via de administração da vacina é importante na tentativa de induzir imunidade mucosa. Para induzir a produção de sIgA nas superfícies mucosas, é melhor que a vacina entre no corpo por meio de uma superfície mucosa. Isso é conseguido administrando a vacina às superfícies mucosas, produzindo a vacina em aerossol para que o animal a inale (vacinação intranasal) ou dando a vacina ao animal (vacinação oral). As vacinas parenterais podem gerar respostas da mucosa que produzem sIgA da mucosa. 

Vacinas intranasais têm sido utilizadas devido à alta concentração de tecido linfóide no NALT, a indução de uma resposta rápida do interferon, a indução de imunidade contra patógenos respiratórios bovinos, e a falta de interferência de anticorpos maternos. A indução do NALT também tem implicações para a indução de outros locais da mucosa como resultado da resposta comum da mucosa.

O principal portal de entrada para vacinas orais é o tecido linfóide no NALT. O tempo parece ser crítico para a imunização de GALT, como as placas de Peyers no GIT. A administração da vacina de vírus vivo modificada nas primeiras 24 horas após o nascimento correria o risco de neutralização e inativação pelo anticorpo colostral materno. Numerosos estudos demonstraram que os estudos de vacinas de vírus vivos modificados com rotavírus-coronavírus não protegem na presença de anticorpos maternos (Geoff Smith, comunicação pessoal, 2018). Uma vez que os animais têm 1 a 2 dias de idade ou mais, o pH severo e o ambiente proteolítico do GIT afetam a antigenicidade das vacinas destinadas a induzir GALT.