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O sistema imunológico pode impedir que o plasmódio se torne ativo?

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Suponha que uma mulher Anopheles infetado com Plasmodium morde alguém e transmite Plasmodium ao seu corpo.

O sistema imunológico dessa pessoa pode ser forte o suficiente para matar o Plasmodium antes de começar a entrar nas células vermelhas do sangue para rompê-las?


A experiência de um ex-conselheiro meu foi que algumas pessoas que não estão tomando medicamentos antimaláricos ainda podem resistir à infecção com Plasmodium falciparum, um dos parasitas responsáveis ​​pela malária. O ciclo de vida do parasita inclui estágios dentro do Anopheles sp. mosquito, e são transmitidos ao hospedeiro humano através da saliva da fêmea do mosquito quando ela morde para comer sangue:

(da Wikimedia)

Atualmente, há uma grande quantidade de pesquisas em andamento para entender a biologia do parasita e como ele normalmente evita o sistema imunológico tão bem. As proteínas expressas pelo parasita podem sofrer variação antigênica, o que significa que diferentes formas são expressas em diferentes estágios do ciclo de vida e, assim como o sistema imunológico pode estar respondendo a uma versão, ele é regulado para baixo e outra toma o seu lugar. Essa é uma das razões pelas quais a fabricação de uma vacina tem se mostrado tão difícil, pois, ao contrário do vírus da gripe, por exemplo, uma única cepa de Plasmodium pode alterar sua aparência imunogênica e escapar das respostas imunes específicas do antígeno.

Embora a malária seja responsável por um alto grau de morbidade - doença - não é necessariamente fatal, exceto em alguns casos, frequentemente quando as vítimas são jovens, já estão doentes ou estão de alguma outra forma imunologicamente comprometidas, ou quando a infecção passa para o sistema nervoso central e o cérebro. Não posso falar por experiência própria (felizmente!), Mas vários amigos me disseram que a malária é algo que você deve evitar a todo custo. A doença pode durar semanas em alguns casos e, aparentemente, é bastante debilitante na pior das hipóteses. A febre cerebral pode ser mortal e, em muitos países do terceiro mundo e entre os pobres, a falta de bons cuidados médicos pode levar a complicações. Tem o fator adicional que a família tem para cuidar do doente, e se o doente é assalariado isso pode significar a diferença entre comer na mesa e passar fome.

Então, seus amigos não vão morrer (provavelmente) se não tomarem os comprimidos, mas não há razão não para tomá-los, a menos que tenha fortes efeitos colaterais e, nesse caso, o médico poderá encontrar outro para você. Outras medidas de bom senso incluem sempre dormir com mosquiteiro, colocar telas nas janelas, cobrir a pele exposta durante as horas de mosquito ativo, usar repelente, se disponível, e eliminar locais onde a água parada pode se acumular, estagnar e fornecer uma área de reprodução para os mosquitos.


COVID-19 pode perturbar o sistema imunológico de maneiras complexas, mostram as pesquisas. Veja como.

Quatro milhões de doses serão lançadas no dia 2 de março, com um total de 20 milhões a serem lançadas até o final de março. EUA HOJE

Há uma razão pela qual os soldados passam pelo treinamento básico antes de entrar em combate: sem instruções cuidadosas, os recrutas verdes armados com armas poderosas podem ser tão perigosos uns para os outros quanto para o inimigo.

O sistema imunológico funciona da mesma maneira. As células imunológicas, que protegem o corpo de infecções, precisam ser “educadas” para reconhecer os bandidos - e manter o fogo perto dos civis.

Em alguns pacientes COVID-19, essa educação pode ser interrompida. Os cientistas dizem que células imunológicas despreparadas parecem estar respondendo ao coronavírus com uma liberação devastadora de produtos químicos, causando danos que podem perdurar por muito tempo após a eliminação da ameaça.

“Se você tem um vírus novo e o vírus está vencendo, o sistema imunológico pode entrar em uma resposta 'com todas as mãos no convés'”, disse a Dra. Nina Luning Prak, co-autora de um estudo de janeiro sobre COVID-19 e o sistema imunológico. “Coisas que normalmente são mantidas sob controle são relaxadas. O corpo pode dizer: 'Quem se importa. Dê-me tudo o que você tem. ’”

Embora todos os vírus encontrem maneiras de escapar das defesas do corpo, um campo crescente de pesquisa sugere que o coronavírus desequilibra o sistema imunológico mais profundamente do que se pensava anteriormente.

Alguns sobreviventes do COVID-19 desenvolveram doenças autoimunes graves, que ocorrem quando um sistema imunológico hiperativo ataca o paciente, em vez do vírus. Os médicos na Itália notaram um padrão pela primeira vez em março de 2020, quando vários pacientes com COVID-19 desenvolveram a síndrome de Guillain-Barré, na qual o sistema imunológico ataca os nervos por todo o corpo, causando fraqueza muscular ou paralisia. Com o aumento da pandemia em todo o mundo, os médicos diagnosticaram pacientes com raros distúrbios hemorrágicos relacionados ao sistema imunológico. Outros pacientes desenvolveram o problema oposto, sofrendo de coágulos sanguíneos que podem causar derrame.

Todas essas condições podem ser desencadeadas por "autoanticorpos" - anticorpos nocivos que têm como alvo as próprias proteínas e células do paciente.

Em um relatório publicado em outubro, os pesquisadores até rotularam o coronavírus como "o vírus auto-imune".

“O COVID está perturbando o sistema imunológico”, disse John Wherry, diretor do Penn Medicine Immune Health Institute e outro co-autor do estudo de janeiro. “Alguns pacientes, desde a primeira visita, parecem ter um sistema imunológico em hiperatividade”.

Embora os médicos estejam pesquisando maneiras de superar distúrbios imunológicos em pacientes com COVID-19, novos tratamentos levarão tempo para serem desenvolvidos. Os cientistas ainda estão tentando entender por que algumas células imunológicas se tornam hiperativas - e por que algumas se recusam a desistir quando a batalha termina.

Os principais agentes imunológicos, chamados de “células T auxiliares”, geralmente ajudam a amadurecer os anticorpos. Se o corpo for invadido por um patógeno, essas células T podem trocar de emprego para caçar vírus, agindo mais como “células T assassinas”, que destroem as células infectadas. Quando uma infecção passa, as células T auxiliares geralmente voltam aos seus empregos anteriores.

Em algumas pessoas com COVID-19 grave, no entanto, as células T auxiliares não param quando a infecção passa, disse James Heath, professor e presidente do Instituto de Biologia de Sistemas de Seattle.

Cerca de 10% a 15% dos pacientes com COVID-19 hospitalizados que Heath estudou apresentavam níveis elevados dessas células, mesmo após o desaparecimento da infecção. Em comparação, Heath encontrou células T auxiliares persistentes em menos de 5% dos pacientes COVID-19 com infecções menos graves.

Em pacientes afetados, as células T auxiliares ainda procuravam o inimigo muito depois de ele ter sido eliminado. Heath agora está estudando se essas células T excessivamente zelosas podem causar danos que levam a doenças crônicas ou sintomas de doenças auto-imunes.

“Essas células T ainda estão lá meses depois e são agressivas”, disse Heath. "Eles estão caçando."


Plasmodium

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Plasmodium, um gênero de protozoários parasitas da subclasse dos esporozoários Coccidia, que são os organismos causadores da malária. Plasmodium, que infecta glóbulos vermelhos em mamíferos (incluindo humanos), pássaros e répteis, ocorre em todo o mundo, especialmente em zonas tropicais e temperadas. O organismo é transmitido pela picada da fêmea Anopheles mosquito. Outros insetos e alguns ácaros também podem transmitir formas de malária aos animais.

Cinco espécies causam malária humana: P. vivax (produzindo a forma mais difundida), P. ovale (relativamente incomum), P. falciparum (produzindo os sintomas mais graves), P. malariae, e P. knowlesi. Existem várias espécies que foram isoladas de chimpanzés, incluindo P. reichenowi e P. gaboni. P. falciparum, P. gaboni, e outras espécies foram isoladas de gorilas. Exemplos de parasitas encontrados em répteis incluem P. mexicanum e P. floridense, e aqueles em pássaros incluem P. relictum e P. juxtanucleare.

Plasmodium as espécies exibem três estágios do ciclo de vida - gametócitos, esporozoítos e merozoítos. Os gametócitos dentro de um mosquito se transformam em esporozoítos. Os esporozoítos são transmitidos pela saliva de um mosquito que se alimenta à corrente sanguínea humana. De lá, eles entram nas células do parênquima hepático, onde se dividem e formam merozoítos. Os merozoítos são liberados na corrente sanguínea e infectam os glóbulos vermelhos. A divisão rápida dos merozoítos resulta na destruição dos glóbulos vermelhos, e os merozoítos recentemente multiplicados infectam os novos glóbulos vermelhos. Alguns merozoítos podem se desenvolver em gametócitos, que podem ser ingeridos por um mosquito que se alimenta, reiniciando o ciclo de vida. Os glóbulos vermelhos destruídos pelos merozoítos liberam toxinas que causam os ciclos periódicos de frio e febre que são os sintomas típicos da malária. P. vivax, P. ovale, e P. falciparum repetir este ciclo de calafrios a cada 48 horas (malária terciária), e P. malariae repete a cada 72 horas (malária quartan). P. knowlesi tem um ciclo de vida de 24 horas e, portanto, pode causar picos diários de febre.

Este artigo foi revisado e atualizado mais recentemente por Kara Rogers, Editora Sênior.


Exoenzimas e toxinas bacterianas como fatores de virulência

Após a exposição e adesão, o próximo passo na patogênese é a invasão, que pode envolver enzimas e toxinas. Muitos patógenos conseguem a invasão entrando na corrente sanguínea, um meio eficaz de disseminação porque os vasos sanguíneos passam perto de todas as células do corpo. A desvantagem desse mecanismo de dispersão é que o sangue também inclui vários elementos do sistema imunológico. Vários termos que terminam em & ndashemia são usados ​​para descrever a presença de patógenos na corrente sanguínea. A presença de bactérias no sangue é chamada de bacteremia. A bacteremia envolvendo piogênios (bactérias formadoras de pus) é chamada de piemia. Quando os vírus são encontrados no sangue, é chamado de viremia. O termo toxemia descreve a condição em que as toxinas são encontradas no sangue. Se as bactérias estiverem presentes e se multiplicando no sangue, essa condição é chamada de septicemia.

Os pacientes com septicemia são descritos como sépticos, o que pode levar ao choque, uma diminuição da pressão arterial com risco de vida (pressão sistólica & lt90 mm Hg) que impede as células e órgãos de receber oxigênio e nutrientes suficientes. Algumas bactérias podem causar choque por meio da liberação de toxinas (fatores de virulência que podem causar danos aos tecidos) e levar à redução da pressão arterial. As bactérias Gram-negativas são engolfadas pelos fagócitos do sistema imunológico, que então liberam o fator de necrose tumoral, uma molécula envolvida na inflamação e na febre. O fator de necrose tumoral liga-se aos capilares sanguíneos para aumentar sua permeabilidade, permitindo que fluidos passem dos vasos sanguíneos para os tecidos, causando inchaço ou edema (Figura ( PageIndex <1> )). Com altas concentrações de fator de necrose tumoral, a reação inflamatória é grave e há perda de fluido suficiente do sistema circulatório para que a pressão arterial caia para níveis perigosamente baixos. Isso pode ter consequências terríveis porque o coração, os pulmões e os rins dependem da pressão arterial normal para o funcionamento adequado, portanto, podem ocorrer falência de múltiplos órgãos, choque e morte.

Figura ( PageIndex <1> ): este paciente apresenta edema no tecido da mão direita. Esse inchaço pode ocorrer quando as bactérias causam a liberação de moléculas pró-inflamatórias das células do sistema imunológico e essas moléculas causam um aumento da permeabilidade dos vasos sanguíneos, permitindo que o fluido escape da corrente sanguínea e entre no tecido.

Exoenzimas

Alguns patógenos produzem enzimas extracelulares, ou exoenzimas, que os permitem invadir células hospedeiras e tecidos mais profundos. As exoenzimas têm uma ampla variedade de alvos. Algumas classes gerais de exoenzimas e patógenos associados estão listados na Tabela ( PageIndex <2> ). Cada uma dessas exoenzimas funciona no contexto de uma estrutura de tecido particular para facilitar a invasão ou apoiar seu próprio crescimento e se defender contra o sistema imunológico. Por exemplo, hialuronidase S, uma enzima produzida por patógenos como Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, e Clostridium perfringens, degrada o glicosídeo hylauronan (ácido hialurônico), que atua como um cimento intercelular entre as células adjacentes no tecido conjuntivo (Figura ( PageIndex <2> )). Isso permite que o patógeno passe pelas camadas de tecido no portal de entrada e se dissemine em outras partes do corpo (Figura ( PageIndex <2> )).

Tabela ( PageIndex <2> ): Algumas classes de exoenzimas e seus alvos
Classe Exemplo Função
Glycohydrolases Hialuronidase S em Staphylococcus aureus Degrada o ácido hialurônico que cimenta as células para promover a propagação através dos tecidos
Nucleases DNAse produzida por S. aureus Degrada o DNA liberado por células mortas (bactérias e células hospedeiras) que podem prender as bactérias, promovendo assim a disseminação
Fosfolipases Fosfolipase C de Bacillus anthracis Degrada a bicamada fosfolipídica das células hospedeiras, causando lise celular e degradando a membrana dos fagossomas para permitir o escape para o citoplasma
Proteases Colagenase em Clostridium perfringens Degrada o colágeno no tecido conjuntivo para promover a disseminação
Figura ( PageIndex <2> ): (a) Hialuronano é um polímero encontrado nas camadas da epiderme que conectam as células adjacentes. (b) A hialuronidase produzida por bactérias degrada este polímero adesivo na matriz extracelular, permitindo a passagem entre células que de outra forma seriam bloqueadas.

Nucleases produzidas por patógenos, como DNAse produzida por S. aureus, degradam o DNA extracelular como meio de fuga e propagação através do tecido. Conforme as células bacterianas e hospedeiras morrem no local da infecção, elas se lisam e liberam seu conteúdo intracelular. O cromossomo de DNA é a maior das moléculas intracelulares, e massas de DNA extracelular podem aprisionar bactérias e prevenir sua disseminação. S. aureus produz um DNAse para degradar a malha de DNA extracelular para que ele possa escapar e se espalhar para os tecidos adjacentes. Esta estratégia também é usada por S. aureus e outros patógenos para degradar e escapar de teias de DNA extracelular produzido por fagócitos do sistema imunológico para aprisionar as bactérias.

As enzimas que degradam os fosfolipídios das membranas celulares são chamadas de fosfolipases. Suas ações são específicas em relação ao tipo de fosfolipídios sobre os quais atuam e onde eles clivam enzimaticamente as moléculas. O patógeno responsável pelo antraz, B. anthracis, produz fosfolipase C. Quando B. anthracis é ingerida por células fagocíticas do sistema imunológico, a fosfolipase C degrada a membrana do fagossomo antes que ela se funda com o lisossoma, permitindo que o patógeno escape para o citoplasma e se multiplique. As fosfolipases também podem ter como alvo a membrana que envolve o fagossomo dentro das células fagocíticas. Conforme descrito anteriormente neste capítulo, este é o mecanismo usado por patógenos intracelulares, como L. monocytogenes e Rickettsia para escapar do fagossomo e se multiplicar dentro do citoplasma das células fagocíticas. O papel das fosfolipases na virulência bacteriana não se restringe ao escape fagossômico. Muitos patógenos produzem fosfolipases que agem degradando as membranas celulares e causando a lise das células-alvo. Essas fosfolipases estão envolvidas na lise dos glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e células do tecido.

Os patógenos bacterianos também produzem várias enzimas de digestão de proteínas, ou proteases. As proteases podem ser classificadas de acordo com seu substrato alvo (por exemplo, proteínas alvo de serina proteases com o aminoácido serina) ou se contiverem metais em seu sítio ativo (por exemplo, metaloproteases de zinco contêm um íon zinco, que é necessário para a atividade enzimática).

Um exemplo de uma protease que contém um íon metálico é a exoenzima colagenase. A colagenase digere o colágeno, a proteína dominante no tecido conjuntivo. O colágeno pode ser encontrado na matriz extracelular, especialmente próximo às membranas mucosas, vasos sanguíneos, nervos e nas camadas da pele. Semelhante à hialuronidase, a colagenase permite que o patógeno penetre e se espalhe através do tecido do hospedeiro, digerindo essa proteína do tecido conjuntivo. A colagenase produzida pela bactéria gram-positiva Clostridium perfringens, por exemplo, permite que a bactéria atravesse as camadas do tecido e, posteriormente, entre e se multiplique no sangue (septicemia). C. perfringens em seguida, usa toxinas e uma fosfolipase para causar lise e necrose celular. Depois que as células hospedeiras morrem, a bactéria produz gás fermentando os carboidratos musculares. A necrose generalizada de tecido e gás acompanhante são características da condição conhecida como gangrena gasosa (Figura ( PageIndex <3> )).

Figura ( PageIndex <3> ): a ilustração mostra um vaso sanguíneo com uma única camada de células endoteliais circundando o lúmen e tecido conjuntivo denso (mostrado em vermelho) envolvendo a camada de células endoteliais. A colagenase produzida por C. perfringens degrada o colágeno entre as células endoteliais, permitindo que a bactéria entre na corrente sanguínea. (ilustração de crédito: modificação do trabalho de Bruce Blaus micrografia de crédito: micrografia fornecida pelos Regentes da Escola de Medicina da Universidade de Michigan e cópia de 2012)

Toxinas

Além das exoenzimas, certos patógenos são capazes de produzir toxinas, venenos biológicos que auxiliam em sua capacidade de invadir e causar danos aos tecidos. A capacidade de um patógeno de produzir toxinas que causam danos às células hospedeiras é chamada de toxigenicidade.

As toxinas podem ser categorizadas como endotoxinas ou exotoxinas. O lipopolissacarídeo (LPS) encontrado na membrana externa das bactérias gram-negativas é chamado de endotoxina (Figura ( PageIndex <4> )). Durante a infecção e a doença, os patógenos bacterianos gram-negativos liberam endotoxina quando a célula morre, resultando na desintegração da membrana, ou quando a bactéria sofre fissão binária. O componente lipídico da endotoxina, o lipídeo A, é responsável pelas propriedades tóxicas da molécula de LPS. O lipídio A é relativamente conservado em diferentes gêneros de bactérias gram-negativas, portanto, as propriedades tóxicas do lipídio A são semelhantes, independentemente do patógeno gram-negativo. De maneira semelhante ao fator de necrose tumoral, o lipídeo A desencadeia a resposta inflamatória do sistema imunológico. Se a concentração de endotoxina no corpo for baixa, a resposta inflamatória pode fornecer ao hospedeiro uma defesa eficaz contra a infecção, por outro lado, altas concentrações de endotoxina no sangue podem causar uma resposta inflamatória excessiva, levando a uma queda acentuada da pressão arterial , falência de múltiplos órgãos e morte.

Figura ( PageIndex <4> ): O lipopolissacarídeo é composto de lipídeo A, um glicolipídeo central e uma cadeia lateral de polissacarídeo específico para O. O lipídio A é o componente tóxico que promove inflamação e febre.

Um método clássico de detecção de endotoxina é usando o Limulus teste de lisado de amebócito (LAL). Neste procedimento, as células sanguíneas (amebócitos) do caranguejo-ferradura (Limulus polyphemus) é misturado com um soro de paciente e rsquos.Os amebócitos irão reagir à presença de qualquer endotoxina. Esta reação pode ser observada cromogenicamente (cor) ou observando a ocorrência de coagulação (reação de coagulação) no soro. Um método alternativo que tem sido usado é um ensaio imunoenzimático (ELISA) que usa anticorpos para detectar a presença de endotoxina.

Ao contrário do lípido A tóxico da endotoxina, as exotoxinas são moléculas de proteínas produzidas por uma grande variedade de bactérias patogénicas vivas. Embora alguns patógenos gram-negativos produzam exotoxinas, a maioria é produzida por patógenos gram-positivos. As exotoxinas diferem da endotoxina em várias outras características-chave, resumidas na Tabela ( PageIndex <3> ). Em contraste com a endotoxina, que estimula uma resposta inflamatória sistêmica geral quando liberada, as exotoxinas são muito mais específicas em sua ação e nas células com as quais interagem. Cada exotoxina tem como alvo receptores específicos em células específicas e danifica essas células por meio de mecanismos moleculares exclusivos. A endotoxina permanece estável em altas temperaturas e requer aquecimento a 121 ° C (250 ° C) por 45 minutos para inativar. Em contraste, a maioria das exotoxinas são termolábeis por causa de sua estrutura protéica, e muitas são desnaturadas (inativadas) em temperaturas acima de 41 ° C (106 ° C). Como discutido anteriormente, a endotoxina pode estimular uma resposta inflamatória letal em concentrações muito altas e tem um LD medido50 de 0,24 mg / kg. Em contraste, concentrações muito pequenas de exotoxinas podem ser letais. Por exemplo, a toxina botulínica, que causa o botulismo, tem um LD50 de 0,000001 mg / kg (240.000 vezes mais letal do que endotoxina).

Tabela ( PageIndex <3> ): Comparação de endotoxinas e exotoxinas produzidas por bactérias
Característica Endotoxina Exotoxina
Fonte Bactéria Gram-negativa Bactérias gram-positivas (principalmente) e gram-negativas
Composição Componente de lipídio A de lipopolissacarídeo Proteína
Efeito no hospedeiro Sintomas sistêmicos gerais de inflamação e febre Danos específicos às células dependentes do direcionamento de células mediado por receptor e mecanismos específicos de ação
Estabilidade ao calor Termoestável A maioria são termolábeis, mas alguns são termicamente estáveis
LD50 Alto Baixo

As exotoxinas podem ser agrupadas em três categorias com base em seu alvo: direcionamento intracelular, ruptura da membrana e superantígenos. A Tabela ( PageIndex <4> ) fornece exemplos de toxinas bem caracterizadas dentro de cada uma dessas três categorias.

Tabela ( PageIndex <4> ): Algumas exotoxinas comuns e patógenos bacterianos associados
Categoria Exemplo Patógeno Mecanismo e Doença
Toxinas de direcionamento intracelular Toxina de cólera Vibrio cholerae Ativação da adenilato ciclase nas células intestinais, causando aumento dos níveis de adenosina monofosfato cíclico (cAMP) e secreção de fluidos e eletrólitos para fora da célula, causando diarreia
Toxina do tétano Clostridium teta ni Inibe a liberação de neurotransmissores inibitórios no sistema nervoso central, causando paralisia espástica
Toxina botulínica Clostridium botulinum Inibe a liberação do neurotransmissor acetilcolina dos neurônios, resultando em paralisia flácida
Toxina da difteria Corynebacterium diphtheriae Inibição da síntese de proteínas, causando morte celular
Toxinas que desregulam a membrana Estreptolisina Streptococcus pyogenes Proteínas que se agrupam em poros nas membranas celulares, interrompendo sua função e matando a célula
Pneumolisina Streptococcus pneumoniae
Alfa-toxina Staphylococcus aureus
Alfa-toxina Clostridium perfringens Fosfolipases que degradam os fosfolipídios da membrana celular, interrompendo a função da membrana e matando a célula
Fosfolipase C Pseudomonas aeruginosa
Beta-toxina Staphylococcus aureus
Superantígenos Toxina da síndrome do choque tóxico Staphylococcus aureus Estimula a ativação excessiva das células do sistema imunológico e a liberação de citocinas (mediadores químicos) das células do sistema imunológico. O resultado é febre, inflamação e choque com risco de vida.
Exotoxina mitogênica estreptocócica Streptococcus pyogenes
Toxinas pirogênicas estreptocócicas Streptococcus pyogenes

As toxinas de direcionamento intracelular compreendem dois componentes: A para atividade e B para ligação. Assim, esses tipos de toxinas são conhecidos como exotoxinas A-B (Figura ( PageIndex <5> )). O componente B é responsável pela especificidade celular da toxina e medeia a ligação inicial da toxina a receptores específicos da superfície celular. Uma vez que a toxina A-B se liga à célula hospedeira, ela é trazida para dentro da célula por endocitose e aprisionada em um vacúolo. As subunidades A e B se separam conforme o vacúolo acidifica. A subunidade A então entra no citoplasma da célula e interfere com a função celular interna específica que ela tem como alvo.

Figura ( PageIndex <5> ): (a) Em toxinas A-B, o componente B se liga à célula hospedeira por meio de sua interação com receptores específicos da superfície celular. (b) A toxina é introduzida por meio de endocitose. (c) Uma vez dentro do vacúolo, o componente A (componente ativo) se separa do componente B e o componente A ganha acesso ao citoplasma. (crédito: modificação do trabalho por & ldquoBiology Discussion Forum & rdquo / YouTube)

Quatro exemplos únicos de toxinas A-B são as toxinas da difteria, cólera, botulina e tétano. A toxina da difteria é produzida pela bactéria gram-positiva Corynebacterium diphtheriae, o agente causador da difteria nasofaríngea e cutânea. Depois que a subunidade A da toxina diftérica se separa e ganha acesso ao citoplasma, ela facilita a transferência de difosfato de adenosina (ADP) -ribose para uma proteína do fator de alongamento (EF-2) que é necessária para a síntese protéica. Portanto, a toxina da difteria inibe a síntese de proteínas na célula hospedeira, acabando por matar a célula (Figura ( PageIndex <6> )).

Figura ( PageIndex <6> ): O mecanismo da toxina da difteria que inibe a síntese de proteínas. A subunidade A inativa o fator de alongamento 2 por meio da transferência de uma ADP-ribose. Isso interrompe o alongamento da proteína, inibindo a síntese de proteínas e matando a célula.

A toxina da cólera é uma enterotoxina produzida pela bactéria gram-negativa Vibrio cholerae e é composto por uma subunidade A e cinco subunidades B. O mecanismo de ação da toxina da cólera é complexo. As subunidades B ligam-se a receptores na célula epitelial intestinal do intestino delgado. Depois de entrar no citoplasma da célula epitelial, a subunidade A ativa uma proteína G intracelular. A proteína G ativada, por sua vez, leva à ativação da enzima adenil ciclase, que passa a produzir um aumento na concentração de AMP cíclico (molécula mensageira secundária). O aumento do cAMP perturba a fisiologia normal das células epiteliais intestinais e faz com que secretem quantidades excessivas de líquido e eletrólitos para o lúmen do trato intestinal, resultando em severa diarreia nas fezes com água de quorice, característica da cólera.

A toxina botulínica (também conhecida como botox) é uma neurotoxina produzida pela bactéria gram-positiva Clostridium botulinum. É a substância mais tóxica conhecida até hoje. A toxina é composta por uma subunidade leve A e uma subunidade B da cadeia de proteína pesada. A subunidade B se liga aos neurônios para permitir que a toxina botulínica entre nos neurônios na junção neuromuscular. A subunidade A atua como uma protease, clivando proteínas envolvidas na liberação neuronal de acetilcolina, uma molécula de neurotransmissor. Normalmente, os neurônios liberam acetilcolina para induzir as contrações das fibras musculares. A capacidade da toxina em bloquear a liberação de acetilcolina resulta na inibição das contrações musculares, levando ao relaxamento muscular. Isso tem o potencial de parar de respirar e causar a morte. Por causa de sua ação, baixas concentrações de botox são usadas para procedimentos cosméticos e médicos, incluindo a remoção de rugas e o tratamento da bexiga hiperativa.

Outra neurotoxina é a toxina do tétano, que é produzida pela bactéria gram-positiva Clostridium tetani. Esta toxina também possui uma subunidade leve A e uma subunidade B da cadeia de proteína pesada. Ao contrário da toxina botulínica, a toxina do tétano se liga a interneurônios inibitórios, que são responsáveis ​​pela liberação dos neurotransmissores inibitórios glicina e ácido gama-aminobutírico (GABA). Normalmente, esses neurotransmissores se ligam aos neurônios na junção neuromuscular, resultando na inibição da liberação de acetilcolina. A toxina do tétano inibe a liberação de glicina e GABA do interneurônio, resultando em contração muscular permanente. O primeiro sintoma é tipicamente rigidez da mandíbula (travamento). Seguem-se violentos espasmos musculares em outras partes do corpo, geralmente culminando com insuficiência respiratória e morte. A figura ( PageIndex <7> ) mostra as ações das toxinas botulínicas e tetânicas.

Figura ( PageIndex <7> ): Mecanismos das toxinas botulínicas e tetânicas. (micrografias de crédito: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

As toxinas que desregulam a membrana afetam a função da membrana celular, seja pela formação de poros, seja pela ruptura da bicamada fosfolipídica nas membranas celulares do hospedeiro. Dois tipos de exotoxinas que afetam a membrana são as hemolisinas e as leucocidinas, que formam poros nas membranas celulares, causando vazamento do conteúdo citoplasmático e lise celular. Essas toxinas foram originalmente pensadas para atingir os glóbulos vermelhos (eritrócitos) e glóbulos brancos (leucócitos), respectivamente, mas agora sabemos que podem afetar outras células também. A bactéria gram-positiva Streptococcus pyogenes produz estreptolisinas, hemolisinas solúveis em água que se ligam às porções de colesterol na membrana da célula hospedeira para formar um poro. Os dois tipos de estreptolisinas, O e S, são categorizados por sua capacidade de causar hemólise nos eritrócitos na ausência ou presença de oxigênio. A estreptolisina O não é ativa na presença de oxigênio, enquanto a estreptolisina S é ativa na presença de oxigênio. Outras importantes toxinas de ruptura de membrana formadoras de poros incluem toxina alfa de Staphylococcus aureus e pneumolisina de Streptococcus pneumoniae.

As fosfolipases bacterianas são toxinas que desregulam a membrana e degradam a bicamada fosfolipídica das membranas celulares, em vez de formar poros. Já discutimos as fosfolipases associadas com B. anthracis, L. pneumophila, e Rickettsia espécies que permitem que essas bactérias efetuem a lise dos fagossomas. Essas mesmas fosfolipases também são hemolisinas. Outras fosfolipases que funcionam como hemolisinas incluem a toxina alfa de Clostridium perfringens, fosfolipase C de P. aeruginosa, e beta toxina de Staphylococcus aureus.

Algumas cepas de S. aureus também produzem uma leucocidina chamada leucocidina Panton-Valentine (PVL). O PVL consiste em duas subunidades, S e F. O componente S atua como a subunidade B de uma exotoxina A-B, na medida em que se liga aos glicolipídeos na membrana plasmática externa das células animais. O componente F atua como a subunidade A de uma exotoxina A-B e carrega a atividade enzimática. A toxina se insere e se agrupa em um poro na membrana. Os genes que codificam PVL estão mais frequentemente presentes em S. aureus cepas que causam infecções de pele e pneumonia. 1 PVL promove infecções de pele causando edema, eritema (vermelhidão da pele devido à dilatação dos vasos sanguíneos) e necrose da pele. PVL também demonstrou causar pneumonia necrosante. O PVL promove efeitos pró-inflamatórios e citotóxicos nos leucócitos alveolares. Isso resulta na liberação de enzimas dos leucócitos, que, por sua vez, causam danos ao tecido pulmonar.

A terceira classe de exotoxinas são os superantígenos. São exotoxinas que desencadeiam uma estimulação excessiva e inespecífica das células do sistema imunológico para secretar citocinas (mensageiros químicos). A produção excessiva de citocinas, muitas vezes chamada de tempestade de citocinas, provoca uma forte resposta imunológica e inflamatória que pode causar febre alta, pressão arterial baixa, falência de múltiplos órgãos, choque e morte com risco de vida. O superantígeno protótipo é a toxina da síndrome do choque tóxico de S. aureus. A maioria dos casos de síndrome do choque tóxico está associada à colonização vaginal por produtos produtores de toxinas S. aureus em mulheres menstruadas, entretanto, a colonização de outros locais do corpo também pode ocorrer. Algumas cepas de Streptococcus pyogenes também produzem superantígenos, eles são referidos como exotoxinas mitogênicas estreptocócicas e toxinas pirogênicas estreptocócicas.

  1. Descreva como as exoenzimas contribuem para a invasão bacteriana.
  2. Explique a diferença entre exotoxinas e endotoxinas.
  3. Cite as três classes de exotoxinas.

42.2 Resposta Imune Adaptativa

Ao final desta seção, você será capaz de fazer o seguinte:

  • Explicar imunidade adaptativa
  • Compare e contraste imunidade adaptativa e inata
  • Descrever a resposta imune mediada por células e a resposta imune humoral
  • Descreva a tolerância imunológica

A resposta imune adaptativa, ou adquirida, leva dias ou até semanas para se estabelecer - muito mais do que a resposta inata, no entanto, a imunidade adaptativa é mais específica para patógenos e tem memória. A imunidade adaptativa é uma imunidade que ocorre após a exposição a um antígeno de um patógeno ou vacinação. Esta parte do sistema imunológico é ativada quando a resposta imunológica inata é insuficiente para controlar uma infecção. Na verdade, sem informações do sistema imunológico inato, a resposta adaptativa não poderia ser mobilizada. Existem dois tipos de respostas adaptativas: a resposta imune mediada por células, que é realizada pelas células T, e a resposta imune humoral, que é controlada por células B ativadas e anticorpos. As células T ativadas e as células B específicas das estruturas moleculares do patógeno proliferam e atacam o patógeno invasor. Seu ataque pode matar os patógenos diretamente ou secretar anticorpos que aumentam a fagocitose dos patógenos e interrompem a infecção. A imunidade adaptativa também envolve uma memória para fornecer ao hospedeiro proteção de longo prazo contra a reinfecção com o mesmo tipo de patógeno na reexposição; essa memória facilitará uma resposta rápida e eficiente.

Células apresentadoras de antígeno

Ao contrário das células NK do sistema imunológico inato, as células B (linfócitos B) são um tipo de glóbulo branco que dá origem a anticorpos, enquanto as células T (linfócitos T) são um tipo de glóbulo branco que desempenha um papel importante no sistema imunológico resposta. As células T são um componente-chave na resposta mediada por células - a resposta imune específica que utiliza as células T para neutralizar as células que foram infectadas com vírus e certas bactérias. Existem três tipos de células T: células T citotóxicas, auxiliares e supressoras. As células T citotóxicas destroem as células infectadas por vírus na resposta imune mediada por células, e as células T auxiliares desempenham um papel na ativação do anticorpo e das respostas imunes mediadas por células. As células T supressoras desativam as células T e B quando necessário e, assim, evitam que a resposta imune se torne muito intensa.

Um antígeno é uma macromolécula estranha ou “não própria” que reage com as células do sistema imunológico. Nem todos os antígenos provocarão uma resposta. Por exemplo, os indivíduos produzem inúmeros "próprios" antígenos e estão constantemente expostos a antígenos estranhos inofensivos, como proteínas alimentares, pólen ou componentes de poeira. A supressão das respostas imunológicas a macromoléculas inofensivas é altamente regulada e normalmente evita processos que podem ser prejudiciais ao hospedeiro, conhecidos como tolerância.

O sistema imune inato contém células que detectam antígenos potencialmente prejudiciais e, a seguir, informam a resposta imune adaptativa sobre a presença desses antígenos. Uma célula apresentadora de antígeno (APC) é uma célula imune que detecta, envolve e informa a resposta imune adaptativa sobre uma infecção. Quando um patógeno é detectado, essas APCs fagocitam o patógeno e o digerem para formar muitos fragmentos diferentes do antígeno. Fragmentos de antígeno serão então transportados para a superfície do APC, onde servirão como um indicador para outras células do sistema imunológico. As células dendríticas são células imunológicas que processam o material do antígeno que estão presentes na pele (células de Langerhans) e no revestimento do nariz, pulmões, estômago e intestinos. Às vezes, uma célula dendrítica se apresenta na superfície de outras células para induzir uma resposta imune, funcionando assim como uma célula apresentadora de antígeno. Os macrófagos também funcionam como APCs. Antes da ativação e diferenciação, as células B também podem funcionar como APCs.

Após a fagocitose por APCs, a vesícula fagocítica se funde com um lisossoma intracelular formando o fagolisossomo. Dentro do fagolisossomo, os componentes são quebrados em fragmentos, os fragmentos são então carregados em moléculas de MHC de classe I ou MHC de classe II e são transportados para a superfície da célula para apresentação de antígeno, conforme ilustrado na Figura 42.8. Observe que os linfócitos T não podem responder adequadamente ao antígeno, a menos que ele seja processado e incorporado em uma molécula MHC II. APCs expressam MHC em suas superfícies e, quando combinados com um antígeno estranho, esses complexos sinalizam um invasor “não próprio”. Uma vez que o fragmento do antígeno é incorporado na molécula MHC II, a célula imune pode responder. As células T auxiliares são um dos principais linfócitos que respondem às células apresentadoras de antígenos. Lembre-se de que todas as outras células nucleadas do corpo expressaram moléculas MHC I, que sinalizam "saudáveis" ou "normais".

Link para aprendizagem

Esta animação da Universidade Rockefeller mostra como as células dendríticas agem como sentinelas no sistema imunológico do corpo.

Linfócitos T e B

Os linfócitos no sangue circulante humano são aproximadamente 80 a 90 por cento de células T, mostradas na Figura 42.9, e 10 a 20 por cento de células B. Lembre-se de que as células T estão envolvidas na resposta imune mediada por células, enquanto as células B fazem parte da resposta imune humoral.

As células T abrangem uma população heterogênea de células com funções extremamente diversas. Algumas células T respondem a APCs do sistema imune inato e indiretamente induzem respostas imunes pela liberação de citocinas. Outras células T estimulam as células B a preparar sua própria resposta. Outra população de células T detecta sinais de APC e mata diretamente as células infectadas. Outras células T estão envolvidas na supressão de reações imunológicas inadequadas a antígenos inofensivos ou "próprios".

As células T e B exibem um tema comum de reconhecimento / ligação de antígenos específicos por meio de um receptor complementar, seguido por ativação e autoamplificação / maturação para se ligar especificamente ao antígeno particular do patógeno infectante. Os linfócitos T e B também são semelhantes no sentido de que cada célula expressa apenas um tipo de receptor de antígeno. Qualquer indivíduo pode possuir uma população de células T e B que, juntas, expressam uma variedade quase ilimitada de receptores de antígenos que são capazes de reconhecer virtualmente qualquer patógeno infectante. As células T e B são ativadas quando reconhecem pequenos componentes de antígenos, chamados epítopos, apresentados por APCs, ilustrados na Figura 42.10. Observe que o reconhecimento ocorre em um epítopo específico, em vez de em todo o antígeno, por esse motivo, os epítopos são conhecidos como "determinantes antigênicos". Na ausência de informações das APCs, as células T e B permanecem inativas, ou virgens, e são incapazes de preparar uma resposta imune.O requisito de informações das APCs de imunidade inata para desencadear a ativação de células B ou T ilustra a natureza essencial da resposta imune inata para o funcionamento de todo o sistema imunológico.

As células T naive podem expressar uma de duas moléculas diferentes, CD4 ou CD8, em sua superfície, como mostrado na Figura 42.11, e são classificadas como células CD4 + ou CD8 +. Essas moléculas são importantes porque regulam como uma célula T irá interagir e responder a uma APC. As células CD4 + ingênuas ligam-se a APCs por meio de suas moléculas MHC II embutidas no antígeno e são estimuladas a se tornarem T auxiliares (TH) linfócitos, células que estimulam as células B (ou células T citotóxicas) diretamente ou secretam citocinas para informar mais e várias células-alvo sobre a ameaça patogênica. Em contraste, as células CD8 + envolvem moléculas MHC I incorporadas ao antígeno em APCs e são estimuladas a se tornarem linfócitos T citotóxicos (CTLs), que matam diretamente as células infectadas por apoptose e emitem citocinas para amplificar a resposta imune. As duas populações de células T têm mecanismos diferentes de proteção imunológica, mas ambas se ligam às moléculas do MHC por meio de seus receptores de antígenos, chamados receptores de células T (TCRs). As moléculas de superfície CD4 ou CD8 diferenciam se o TCR envolverá uma molécula MHC II ou MHC I. Porque auxiliam na especificidade de ligação, as moléculas de CD4 e CD8 são descritas como co-receptores.

Conexão Visual

Qual das seguintes afirmações sobre as células T é falsa?

  1. As células T auxiliares liberam citocinas enquanto as células T citotóxicas matam a célula infectada.
  2. As células T auxiliares são CD4 +, enquanto as células T citotóxicas são CD8 +.
  3. O MHC II é um receptor encontrado na maioria das células do corpo, enquanto o MHC I é um receptor encontrado apenas nas células do sistema imunológico.
  4. O receptor de células T é encontrado nas células T CD4 + e CD8 +.

Considere os inúmeros antígenos possíveis aos quais um indivíduo será exposto durante a vida. O sistema imune adaptativo dos mamíferos é adepto de responder apropriadamente a cada antígeno. Os mamíferos possuem uma enorme diversidade de populações de células T, resultante da diversidade de TCRs. Cada TCR consiste em duas cadeias polipeptídicas que abrangem a membrana das células T, conforme ilustrado na Figura 42.12 as cadeias são ligadas por uma ponte dissulfeto. Cada cadeia polipeptídica é composta por um domínio constante e um domínio variável: um domínio, neste sentido, é uma região específica de uma proteína que pode ser regulatória ou estrutural. O domínio intracelular está envolvido na sinalização intracelular. Uma única célula T expressará milhares de cópias idênticas de uma variante de TCR específica em sua superfície celular. A especificidade do sistema imune adaptativo ocorre porque ele sintetiza milhões de diferentes populações de células T, cada uma expressando um TCR que difere em seu domínio variável. Essa diversidade de TCR é alcançada pela mutação e recombinação de genes que codificam esses receptores em células-tronco precursoras de células T. A ligação entre uma molécula de MHC exibindo antígeno e uma "correspondência" de TCR complementar indica que o sistema imune adaptativo precisa ativar e produzir essa célula T específica porque sua estrutura é apropriada para reconhecer e destruir o patógeno invasor.

Linfócitos T Helper

O TH os linfócitos funcionam indiretamente para identificar patógenos potenciais para outras células do sistema imunológico. Essas células são importantes para infecções extracelulares, como as causadas por certas bactérias, helmintos e protozoários. TH os linfócitos reconhecem antígenos específicos exibidos nos complexos MHC II de APCs. Existem duas populações principais de TH células: TH1 e TH2. THAs células 1 secretam citocinas para aumentar as atividades de macrófagos e outras células T. THAs células 1 ativam a ação das células T citotóxicas, bem como dos macrófagos. THAs células 2 estimulam as células B virgens a destruir invasores estranhos por meio da secreção de anticorpos. Seja um TH1 ou um TH2 o desenvolvimento da resposta imune depende dos tipos específicos de citocinas secretadas pelas células do sistema imune inato, que por sua vez depende da natureza do patógeno invasor.

O THA resposta mediada por 1 envolve macrófagos e está associada à inflamação. Lembre-se das defesas da linha de frente dos macrófagos envolvidos na resposta imune inata. Algumas bactérias intracelulares, como Mycobacterium tuberculosis, evoluíram para se multiplicar em macrófagos depois de serem engolfados. Esses patógenos fogem das tentativas dos macrófagos de destruir e digerir o patógeno. Quando M. tuberculosis infecção ocorre, os macrófagos podem estimular as células T virgens a se tornarem TH1 células. Essas células T estimuladas secretam citocinas específicas que enviam feedback ao macrófago para estimular suas capacidades digestivas e permitir que ele destrua o M. tuberculosis. Da mesma maneira, THOs macrófagos ativados por 1 também se tornam mais adequados para ingerir e matar células tumorais. Em resumo TH1 respostas são direcionadas a invasores intracelulares enquanto TH2 respostas são direcionadas para aqueles que são extracelulares.

Linfócitos B

Quando estimulado pelo TH2 vias, as células B virgens se diferenciam em células plasmáticas secretoras de anticorpos. Uma célula plasmática é uma célula imune que secreta anticorpos dessas células surgem de células B que foram estimuladas por antígenos. Semelhante às células T, as células B virgens inicialmente são revestidas por milhares de receptores de células B (BCRs), que são formas de Ig ligadas à membrana (imunoglobulina ou um anticorpo). O receptor de células B tem duas cadeias pesadas e duas cadeias leves conectadas por ligações dissulfeto. Cada cadeia tem uma região constante e uma variável, a última está envolvida na ligação ao antígeno. Duas outras proteínas de membrana, Ig alfa e Ig beta, estão envolvidas na sinalização. Os receptores de qualquer célula B particular, conforme mostrado na Figura 42.13, são todos iguais, mas as centenas de milhões de células B diferentes em um indivíduo têm domínios de reconhecimento distintos que contribuem para uma extensa diversidade nos tipos de estruturas moleculares às quais podem se ligar . Nesse estado, as células B funcionam como APCs. Eles se ligam e engolfam antígenos estranhos por meio de seus BCRs e, em seguida, exibem antígenos processados ​​no contexto de moléculas MHC II para TH2 células. Quando um THA célula 2 detecta que uma célula B está ligada a um antígeno relevante, secreta citocinas específicas que induzem a célula B a proliferar rapidamente, o que faz milhares de cópias idênticas (clonais) dela e, em seguida, sintetiza e secreta anticorpos com o mesmo antígeno padrão de reconhecimento como os BCRs. A ativação de células B correspondendo a uma variante BCR específica e a proliferação dramática dessa variante é conhecida como seleção clonal. Este fenômeno muda drasticamente, mas brevemente, as proporções das variantes de BCR expressas pelo sistema imunológico e muda o equilíbrio para BCRs específicos para o patógeno infectante.

As células T e B diferem em um aspecto fundamental: enquanto as células T se ligam a antígenos que foram digeridos e incorporados em moléculas de MHC por APCs, as células B funcionam como APCs que se ligam a antígenos intactos que não foram processados. Embora as células T e B reajam com moléculas chamadas de “antígenos”, esses linfócitos na verdade respondem a tipos muito diferentes de moléculas. As células B devem ser capazes de se ligar a antígenos intactos porque secretam anticorpos que devem reconhecer o patógeno diretamente, em vez de restos digeridos do patógeno. Moléculas de carboidratos e lipídios bacterianos podem ativar as células B independentemente das células T.

Linfócitos T citotóxicos

Os CTLs, uma subclasse de células T, funcionam para eliminar infecções diretamente. A parte mediada por células do sistema imunológico adaptativo consiste em CTLs que atacam e destroem as células infectadas. Os CTLs são particularmente importantes na proteção contra infecções virais porque os vírus se replicam dentro das células, onde são protegidos do contato extracelular com os anticorpos circulantes. Quando APCs fagocitam patógenos e apresentam antígenos embutidos em MHC I para células T CD8 + virgens que expressam TCRs complementares, as células T CD8 + tornam-se ativadas para proliferar de acordo com a seleção clonal. Esses CTLs resultantes identificam não-APCs que exibem os mesmos antígenos embutidos em MHC I (por exemplo, proteínas virais) - por exemplo, os CTLs identificam células hospedeiras infectadas.

Intracelularmente, as células infectadas normalmente morrem depois que o patógeno infectante se replica a uma concentração suficiente e lise a célula, como muitos vírus fazem. Os CTLs tentam identificar e destruir as células infectadas antes que o patógeno possa se replicar e escapar, interrompendo assim a progressão das infecções intracelulares. Os CTLs também auxiliam os linfócitos NK na destruição dos cânceres iniciais. Citocinas secretadas pelo TH1 resposta que estimula macrófagos também estimula CTLs e aumenta sua capacidade de identificar e destruir células infectadas e tumores.

Os CTLs detectam antígenos embutidos no MHC I, interagindo diretamente com as células infectadas por meio de seus TCRs. A ligação de TCRs com antígenos ativa os CTLs para liberar perforina e granzima, enzimas degradativas que irão induzir a apoptose da célula infectada. Lembre-se de que este é um mecanismo de destruição semelhante ao usado pelas células NK. Neste processo, o CTL não infecciona e não é prejudicado pela secreção de perforina e granzimas. Na verdade, as funções das células NK e CTLs são complementares e maximizam a remoção das células infectadas, conforme ilustrado na Figura 42.14. Se a célula NK não consegue identificar o padrão de "auto ausente" de moléculas MHC I reguladas negativamente, o CTL pode identificá-lo pelo complexo de MHC I com antígenos estranhos, o que sinaliza "auto alterado". Da mesma forma, se o CTL não puder detectar o MHC I incorporado ao antígeno porque os receptores estão esgotados da superfície da célula, as células NK destruirão a célula. Os CTLs também emitem citocinas, como interferons, que alteram a expressão de proteínas de superfície em outras células infectadas, de modo que as células infectadas podem ser facilmente identificadas e destruídas. Além disso, esses interferons também podem impedir que células infectadas por vírus liberem partículas de vírus.

Conexão Visual

Com base no que você sabe sobre os receptores MHC, por que você acha que um órgão transplantado de um doador incompatível para um receptor será rejeitado?

As células plasmáticas e os CTLs são chamados coletivamente de células efetoras: representam versões diferenciadas de suas contrapartes ingênuas e estão envolvidas na defesa imunológica de matar patógenos e células hospedeiras infectadas.

Superfícies mucosas e tolerância imunológica

As respostas imunes inatas e adaptativas discutidas até agora compreendem o sistema imune sistêmico (afetando todo o corpo), que é distinto do sistema imune da mucosa. A imunidade mucosa é formada por tecido linfóide associado à mucosa, que funciona independentemente do sistema imunológico sistêmico e que possui seus próprios componentes inatos e adaptativos. O tecido linfóide associado à mucosa (MALT), ilustrado na Figura 42.15, é uma coleção de tecido linfático que se combina com o tecido epitelial que reveste a mucosa de todo o corpo. Esse tecido funciona como barreira imunológica e resposta em áreas do corpo com contato direto com o ambiente externo. Os sistemas imunológico sistêmico e mucoso usam muitos dos mesmos tipos de células. Partículas estranhas que chegam ao MALT são captadas por células epiteliais absortivas chamadas células M e distribuídas às APCs localizadas diretamente abaixo do tecido da mucosa. As células M funcionam no transporte descrito e estão localizadas no patch de Peyer, um nódulo linfóide. APCs do sistema imunológico da mucosa são principalmente células dendríticas, com células B e macrófagos tendo papéis menores. Os antígenos processados ​​exibidos nas APCs são detectados pelas células T no MALT e em vários locais de indução da mucosa, como amígdalas, adenóides, apêndice ou linfonodos mesentéricos do intestino. As células T ativadas então migram através do sistema linfático e no sistema circulatório para os locais de infecção da mucosa.

MALT é um componente crucial de um sistema imunológico funcional porque as superfícies mucosas, como as passagens nasais, são os primeiros tecidos nos quais os patógenos inalados ou ingeridos são depositados. O tecido mucoso inclui a boca, faringe e esôfago e os tratos gastrointestinal, respiratório e urogenital.

O sistema imunológico deve ser regulado para evitar desperdício, respostas desnecessárias a substâncias inofensivas e, mais importante, para que não ataque "a si mesmo". A capacidade adquirida de prevenir uma resposta imune desnecessária ou prejudicial a uma substância estranha detectada que não causa doença é descrita como tolerância imunológica. A tolerância imunológica é crucial para manter a homeostase da mucosa, devido ao grande número de substâncias estranhas (como proteínas alimentares) que as APCs da cavidade oral, faringe e mucosa gastrointestinal encontram. A tolerância imunológica é provocada por APCs especializados no fígado, nódulos linfáticos, intestino delgado e pulmão que apresentam antígenos inofensivos a uma população excepcionalmente diversa de T reguladores (Treg) células, linfócitos especializados que suprimem a inflamação local e inibem a secreção de fatores imunes estimuladores. O resultado combinado de Treg células é prevenir a ativação imunológica e inflamação em compartimentos de tecido indesejáveis ​​e permitir que o sistema imunológico se concentre nos patógenos. Além de promover a tolerância imunológica a antígenos inofensivos, outros subconjuntos de Treg as células estão envolvidas na prevenção da resposta autoimune, que é uma resposta imunológica inadequada às células hospedeiras ou autoantígenos. Outro Treg A classe suprime as respostas imunológicas a patógenos prejudiciais após a eliminação da infecção para minimizar o dano à célula hospedeira induzido pela inflamação e lise celular.

Memória Imunológica

O sistema imunológico adaptativo possui um componente de memória que permite uma resposta eficiente e dramática após a reinvasão do mesmo patógeno. A memória é controlada pelo sistema imunológico adaptativo com pouca confiança nas sugestões da resposta inata. Durante a resposta imune adaptativa a um patógeno que não foi encontrado antes, chamada de resposta primária, as células plasmáticas que secretam anticorpos e células T diferenciadas aumentam e se estabilizam com o tempo. Conforme as células B e T amadurecem em células efetoras, um subconjunto das populações ingênuas se diferencia em células de memória B e T com as mesmas especificidades de antígeno, conforme ilustrado na Figura 42.16.

Uma célula de memória é um linfócito B ou T específico do antígeno que não se diferencia em células efetoras durante a resposta imune primária, mas que pode se tornar imediatamente células efetoras após a reexposição ao mesmo patógeno. Durante a resposta imune primária, as células de memória não respondem aos antígenos e não contribuem para as defesas do hospedeiro. À medida que a infecção é eliminada e os estímulos patogênicos diminuem, os efetores não são mais necessários e sofrem apoptose. Em contraste, as células de memória persistem na circulação.

Conexão Visual

O antígeno Rh é encontrado nos glóbulos vermelhos Rh-positivos. Uma mulher Rh-negativo geralmente pode carregar um feto Rh-positivo sem dificuldade. No entanto, se ela tiver um segundo feto Rh-positivo, seu corpo pode lançar um ataque imunológico que causa doença hemolítica no recém-nascido. Por que você acha que a doença hemolítica é um problema apenas durante a segunda gravidez ou as subsequentes?

Se o patógeno nunca for encontrado novamente durante a vida do indivíduo, as células de memória B e T circularão por alguns anos ou mesmo várias décadas e morrerão gradualmente, nunca tendo funcionado como células efetoras. No entanto, se o hospedeiro for reexposto ao mesmo tipo de patógeno, as células de memória circulantes irão se diferenciar imediatamente em células plasmáticas e CTLs sem entrada de APCs ou TH células. Uma razão pela qual a resposta imune adaptativa é atrasada é porque leva tempo para as células B e T virgens com as especificidades de antígeno apropriadas serem identificadas e ativadas. Após a reinfecção, esta etapa é ignorada e o resultado é uma produção mais rápida de defesas imunológicas. As células B de memória que se diferenciam em células plasmáticas produzem quantidades dezenas a centenas de vezes maiores de anticorpos do que as secretadas durante a resposta primária, como ilustra o gráfico da Figura 42.17. Essa resposta rápida e dramática de anticorpos pode interromper a infecção antes mesmo que ela se estabeleça, e o indivíduo pode não perceber que foi exposto.

A vacinação é baseada no conhecimento de que a exposição a antígenos não infecciosos, derivados de patógenos conhecidos, gera uma resposta imunológica primária leve. A resposta imunológica à vacinação pode não ser percebida pelo hospedeiro como doença, mas ainda confere memória imunológica. Quando exposto ao patógeno correspondente ao qual um indivíduo foi vacinado, a reação é semelhante a uma exposição secundária. Como cada reinfecção gera mais células de memória e maior resistência ao patógeno, e porque algumas células de memória morrem, certos cursos de vacina envolvem uma ou mais vacinações de reforço para imitar exposições repetidas: por exemplo, reforços de tétano são necessários a cada dez anos porque apenas as células de memória viva tanto tempo.

Memória Imunológica Mucosa

Um subconjunto de células T e B do sistema imunológico da mucosa diferencia-se em células de memória, assim como no sistema imunológico sistêmico. Após a reinvasão do mesmo tipo de patógeno, ocorre uma resposta imune pronunciada no local da mucosa onde o patógeno original se depositou, mas uma defesa coletiva também é organizada dentro do tecido da mucosa interconectado ou adjacente. Por exemplo, a memória imunológica de uma infecção na cavidade oral também provocaria uma resposta na faringe se a cavidade oral fosse exposta ao mesmo patógeno.

Conexão de Carreira

Vacinologista

A vacinação (ou imunização) envolve a entrega, geralmente por injeção como mostrado na Figura 42.18, de antígeno (s) não infeccioso (s) derivados de patógenos conhecidos. Outros componentes, chamados adjuvantes, são administrados em paralelo para ajudar a estimular a resposta imunológica. A memória imunológica é o motivo pelo qual as vacinas funcionam. Idealmente, o efeito da vacinação é eliciar memória imunológica e, portanto, resistência a patógenos específicos sem que o indivíduo tenha de sofrer uma infecção.

Os vacinologistas estão envolvidos no processo de desenvolvimento da vacina, desde a ideia inicial até a disponibilidade da vacina completa. Esse processo pode levar décadas, pode custar milhões de dólares e pode envolver muitos obstáculos ao longo do caminho. Por exemplo, as vacinas injetadas estimulam o sistema imunológico sistêmico, provocando imunidade humoral e mediada por células, mas têm pouco efeito na resposta da mucosa, o que representa um desafio porque muitos patógenos são depositados e se replicam nos compartimentos da mucosa, e a injeção não fornece o memória imunológica mais eficiente para esses agentes de doenças. Por esse motivo, os vacinologistas estão ativamente envolvidos no desenvolvimento de novas vacinas que são aplicadas por meio de métodos de administração intranasal, aerossol, oral ou transcutânea (absorvida pela pele). É importante ressaltar que as vacinas administradas pela mucosa estimulam a imunidade tanto da mucosa quanto sistêmica e produzem o mesmo nível de resistência a doenças que as vacinas injetáveis.

Atualmente, uma versão da vacina intranasal contra influenza está disponível e as vacinas contra poliomielite e febre tifóide podem ser administradas por via oral, conforme mostrado na Figura 42.19. Da mesma forma, as vacinas contra sarampo e rubéola estão sendo adaptadas para aplicação em aerossol por meio de dispositivos de inalação. Eventualmente, as plantas transgênicas podem ser modificadas para produzir antígenos de vacina que podem ser comidos para conferir resistência a doenças. Outras vacinas podem ser adaptadas para aplicação retal ou vaginal para induzir respostas imunes na mucosa retal, geniturinária ou reprodutiva. Finalmente, os antígenos da vacina podem ser adaptados para aplicação transdérmica em que a pele é levemente raspada e microagulhas são usadas para perfurar a camada mais externa. Além de mobilizar a resposta imune da mucosa, essa nova geração de vacinas pode acabar com a ansiedade associada às injeções e, por sua vez, melhorar a participação do paciente.

Centros primários do sistema imunológico

Embora o sistema imunológico seja caracterizado por células circulantes por todo o corpo, a regulação, a maturação e a intercomunicação dos fatores imunológicos ocorrem em locais específicos. O sangue circula células imunológicas, proteínas e outros fatores por todo o corpo. Aproximadamente 0,1 por cento de todas as células do sangue são leucócitos, que englobam monócitos (o precursor dos macrófagos) e linfócitos. A maioria das células do sangue são eritrócitos (glóbulos vermelhos). A linfa é um fluido aquoso que banha os tecidos e órgãos com glóbulos brancos protetores e não contém eritrócitos. As células do sistema imunológico podem viajar entre os sistemas circulatório linfático e sanguíneo distintos, que são separados pelo espaço intersticial, por um processo denominado extravasamento (passando para o tecido circundante).

As células do sistema imunológico se originam de células-tronco hematopoéticas na medula óssea. As citocinas estimulam essas células-tronco a se diferenciarem em células do sistema imunológico. A maturação das células B ocorre na medula óssea, enquanto as células T naïve transitam da medula óssea para o timo para maturação. No timo, células T imaturas que expressam TCRs complementares aos autoantígenos são destruídas. Este processo ajuda a prevenir respostas auto-imunes.

Na maturação, os linfócitos T e B circulam para vários destinos. Os linfonodos espalhados por todo o corpo, conforme ilustrado na Figura 42.20, abrigam grandes populações de células T e B, células dendríticas e macrófagos. A linfa reúne antígenos à medida que é drenada dos tecidos. Esses antígenos são filtrados através dos nódulos linfáticos antes que a linfa volte à circulação. APCs nos nódulos linfáticos capturam e processam antígenos e informam os linfócitos próximos sobre patógenos potenciais.

O baço abriga células B e T, macrófagos, células dendríticas e células NK. O baço, mostrado na Figura 42.21, é o local onde APCs que possuem partículas estranhas aprisionadas no sangue podem se comunicar com os linfócitos. Os anticorpos são sintetizados e secretados por células plasmáticas ativadas no baço, e o baço filtra substâncias estranhas e patógenos complexados com anticorpos do sangue. Funcionalmente, o baço está para o sangue assim como os gânglios linfáticos estão para a linfa.


O sistema imunológico pode impedir que o plasmódio se torne ativo? - Biologia

Barreiras físicas e químicas (imunidade inata)

  • o pele tem espessa camada de células mortas na epiderme que fornece uma barreira física. A eliminação periódica da epiderme remove os micróbios.
  • o membranas mucosas produzir muco que prendem os micróbios.
  • Cabelo dentro do nariz filtra o ar contendo micróbios, poeira, poluentes
  • Cílios alinha as armadilhas do trato respiratório superior e impele os resíduos inalados para a garganta
  • Urina expulsa micróbios da uretra
  • Defecação e vomitando -expelir microorganismos.
  • Lisozima, uma enzima produzida em lágrimas, transpiração e saliva podem quebrar as paredes celulares e, portanto, atuar como um antibiótico (mata bactérias)
  • Suco gástrico no estômago destrói as bactérias e a maioria das toxinas porque o suco gástrico é altamente ácido (pH 2-3)
  • Saliva dilui o número de microorganismos e lava os dentes e a boca
  • Acidez na pele inibem o crescimento bacteriano
  • Sebo (ácidos graxos insaturados) fornece uma película protetora na pele e inibe o crescimento
  • Ácido hialurônico é uma substância gelatinosa que retarda a propagação de agentes nocivos

Resistência inespecífica (imunidade inata)

  • Células fagocíticas ingerir e destruir todos os micróbios que passam para os tecidos do corpo. Por exemplo macrófagos são células derivadas de monócitos (um tipo de glóbulo branco). Os macrófagos deixam a corrente sanguínea e entram nos tecidos do corpo para patrulhar os patógenos. Quando o macrófago encontra um micróbio, é o que acontece:
    1. O micróbio se liga ao fagócito.
    2. A membrana plasmática do fagócito se estende e envolve o micróbio e leva o micróbio para dentro da célula em uma vesícula.
    3. A vesícula se funde com um lisossoma, que contém enzimas digestivas.
    4. As enzimas digestivas começam a quebrar o micróbio. O fagócito usa todos os nutrientes que puder e deixa o resto como material indigestível e fragmentos antigênicos dentro da vesícula.
    5. O fagócito produz marcadores de proteína e eles entram na vesícula.
    6. O material indigestível é removido por exocitose.
    7. Os fragmentos antigênicos se ligam ao marcador de proteína e são exibidos na superfície da membrana plasmática. O macrófago então secreta interleucina-1, que ativa as células T para secretar interleucina 2, conforme descrito abaixo em resistência específica.
  • Inflamação é uma resposta localizada do tecido que ocorre quando os tecidos são danificados e em resposta a outros estímulos. A inflamação leva mais glóbulos brancos ao local onde os micróbios invadiram. A resposta inflamatória produz inchaço, vermelhidão, calor, dor
  • Febre inibe o crescimento bacteriano e aumenta a taxa de reparo do tecido durante uma infecção.

Resistência específica (imunidade adquirida)

  1. Quando um antígeno é detectado por um macrófago (conforme descrito acima em fagocitose), isso faz com que as células T sejam ativadas.

    A ativação das células T por um antígeno específico é chamada imunidade mediada por células. O corpo contém milhões de células T diferentes, cada uma capaz de responder a um antígeno específico.

  2. As células T secretam interleucina 2. A interleucina 2 causa a proliferação de certos células T citotóxicas e Células B.
  3. A partir daqui, a resposta imune segue 2 caminhos: um caminho usa células T citotóxicas e o outro usa células B.
  • As células T citotóxicas são capazes de reconhecer antígenos na superfície das células corporais infectadas.
  • As células T citotóxicas ligam-se às células infectadas e secretam citotoxinas que induzem apoptose (suicídio celular) na célula infectada e perforins que causam perfurações nas células infectadas.
  • Ambos os mecanismos destroem o patógeno na célula infectada do corpo.

Clique aqui para ver uma animação sobre células T citotóxicas.

A animação é seguida por questões práticas. Clique aqui para ainda mais questões práticas.

Ativação de uma célula T auxiliar e seus papéis na imunidade:

Via das células T

  • As células T podem destruir diretamente os micróbios ou usar secreções químicas para destruí-los.
  • Ao mesmo tempo, as células T estimulam as células B a se dividirem, formando células plasmáticas que são capazes de produzir anticorpos e células B de memória.
  • Se o mesmo antígeno entrar no corpo mais tarde, as células B de memória se dividem para formar mais células plasmáticas e células de memória que podem proteger contra ataques futuros do mesmo antígeno.
  • Quando as células T ativam (estimulam) as células B para se dividirem em células plasmáticas, isso é chamado imunidade mediada por anticorpos.

Clique aqui para ver uma animação sobre a resposta imunológica.

A animação é seguida por questões práticas.

  • IgG
  • IgM
  • IgA
  • IgE
  • IgD

Existem 3 tipos principais de células T:

Essas células secretam interleucina 2 (I-2), que estimula a divisão celular das células T e B. Em outras palavras, essas células recrutam ainda mais células para ajudar a combater o patógeno.

Essas células permanecem dormentes após a exposição inicial a um antígeno. Se o mesmo antígeno se apresentar novamente, mesmo que seja anos depois, as células de memória são estimuladas a se converterem em células T citotóxicas e ajudar no combate ao patógeno.

Este material é baseado no trabalho apoiado pelo Nursing, Allied Health e Other Health-related Educational Grant Program, um programa de subsídios financiado com recursos do State & rsquos Tobacco Lawsuit Settlement e administrado pelo Conselho de Coordenação do Ensino Superior do Texas.


Encontrada ligação importante entre o cérebro e o sistema imunológico

Quando os antigos egípcios preparavam uma múmia, eles escavavam o cérebro pelas narinas e jogavam fora. Enquanto outros órgãos foram preservados e sepultados, o cérebro foi considerado separado do resto do corpo e desnecessário para a vida ou após a morte. Por fim, é claro, os curandeiros e cientistas perceberam que os três quilos de neurônios emaranhados abaixo de nosso crânio desempenham algumas funções bastante críticas. No entanto, mesmo agora, o cérebro é frequentemente visto como algo divorciado do resto do corpo, um Oz neurobiológico tripulando nossos corpos e mentes nos bastidores com biologia e patologias únicas.

Talvez a divisão mais citada entre corpo e cérebro diga respeito ao sistema imunológico. Quando exposto a bactérias estranhas, vírus, tumores e tecido para transplante, o corpo ativa uma torrente de atividade imunológica: os glóbulos brancos devoram os patógenos invasores e estouram os anticorpos das células comprometidas marcam os forasteiros para a destruição. Exceto, isto é, no cérebro. Considerado vulnerável demais para hospedar um ataque violento de células defensivas raivosas, supôs-se que o cérebro estava protegido dessa cascata imunológica. No entanto, uma pesquisa publicada este mês relatou uma linha de comunicação até então desconhecida entre nossos cérebros e sistemas imunológicos, somando-se a um corpo de pesquisa em rápido crescimento, sugerindo que o cérebro e o corpo estão mais conectados do que se pensava. O novo trabalho pode ter implicações importantes para a compreensão e tratamento de distúrbios do cérebro.

Já em 1921, os cientistas reconheceram que o cérebro é diferente, imunologicamente falando. Tecido externo enxertado na maioria das partes do corpo freqüentemente resulta em ataque imunológico; tecido enxertado no sistema nervoso central, por outro lado, provoca uma resposta muito menos hostil. Graças em parte à barreira hematoencefálica & mdash células compactadas que revestem os vasos cerebrais que permitem que os nutrientes escapem, mas, na maior parte, mantêm invasores indesejados como bactérias e vírus & mdash o cérebro foi considerado por muito tempo & quotimunologicamente privilegiado & rdquo, o que significa isso pode tolerar a introdução de patógenos e tecidos externos. O sistema nervoso central foi visto como existindo separadamente do sistema imunológico periférico, deixado para exercer suas próprias defesas imunológicas menos agressivas.

O privilégio do cérebro também foi considerado devido à falta de drenagem linfática. O sistema linfático é o terceiro e talvez menos considerado conjunto de vasos do nosso corpo, sendo os outros as artérias e as veias. Os vasos linfáticos retornam fluido intracelular para a corrente sanguínea enquanto os nódulos linfáticos & ndash estacionados periodicamente ao longo da rede de vasos & ndash servem como depósitos para células do sistema imunológico. Na maioria das partes do corpo, as moléculas de antígenos e ndash em patógenos ou tecido estranho que alertam nosso sistema imunológico para ameaças em potencial são apresentadas aos leucócitos em nossos nódulos linfáticos, causando uma resposta imune. Mas foi assumido que isso não ocorre no cérebro devido à falta de uma rede linfática, razão pela qual as novas descobertas representam uma mudança dogmática na compreensão de como o cérebro interage com o sistema imunológico.

Trabalhando principalmente com ratos, o autor principal e professor de neurociência da Universidade da Virgínia, Dr. Jonathan Kipnis, e seu grupo identificaram uma rede previamente não detectada de vasos linfáticos nas meninges - as membranas que circundam o cérebro e a medula espinhal - que transportam fluido e células imunológicas do líquido cefalorraquidiano a um grupo de gânglios linfáticos no pescoço, os gânglios linfáticos cervicais profundos. Kipnis e colegas já haviam mostrado que um tipo de glóbulo branco chamado de células T nas meninges está associado a influências significativas na cognição e, portanto, estavam curiosos sobre o papel da imunidade meníngea na função cerebral. Montando meninges inteiras de camundongos e usando neuroimagem, a equipe percebeu que as células T estavam presentes em vasos separados de artérias e veias, confirmando que o cérebro tem de fato um sistema linfático ligando-o diretamente ao sistema imunológico periférico. & ldquoNós tropeçamos nesses navios completamente por acaso & rdquo Kipnis comentou.

Os vasos recém-descobertos & mdash que também foram identificados em amostras humanas & mdash poderiam explicar uma variedade de enigmas fisiopatológicos, nomeadamente como o sistema imunológico contribui para doenças neurológicas e psiquiátricas. & ldquoIt & rsquos cedo para especular & rdquo diz Kipnis & ldquobut, acho que a alteração nesses vasos pode afetar a progressão da doença naqueles distúrbios neurológicos com um componente imunológico proeminente, como esclerose múltipla, autismo e doença de Alzheimer & rsquos. & quot.

Por exemplo, MS, pelo menos em alguns casos, é pensado para resultar de atividade autoimune em resposta a uma infecção no sistema nervoso central e líquido cefalorraquidiano. Talvez os antígenos do culpado infeccioso cheguem aos nódulos linfáticos cervicais através dos vasos linfáticos meníngeos, estimulando a resposta imunológica que causa os sintomas da esclerose múltipla. Acredita-se que o mal de Alzheimer seja causado pelo acúmulo e transmissão de uma proteína chamada amilóide no cérebro. Pode ser que a amilóide não esteja sendo eliminada adequadamente por meio desses vasos linfáticos e que, de alguma forma, melhorar sua permeabilidade possa ajudar a livrar o cérebro da proteína patológica.

Outro trabalho recente de Kipnis e colegas descobriu que uma lesão no sistema nervoso central resulta em uma forte ativação das células T nos nódulos linfáticos cervicais profundos. Kipnis suspeita que algum composto pode ser liberado do SNC lesado e transmitido aos linfonodos cervicais profundos por meio dos vasos linfáticos, onde ativa o sistema imunológico. Um cenário semelhante pode ocorrer em outras condições neurológicas em que a drenagem excessiva ou insuficiente do sistema nervoso central para o sistema imunológico pode contribuir para doenças cerebrais. Nesse caso, Kipnis sente que almejar os vasos com drogas, manipulação genética e cirurgia são abordagens terapêuticas que valem a pena perseguir.

O Dr. Josep Dalmau, professor de neurologia da Universidade da Pensilvânia não envolvido com o novo estudo, concorda que as novas descobertas podem ajudar a explicar o início, manutenção e talvez agravamento de doenças autoimunes que afetam o cérebro e também à luz de as novas descobertas, os livros didáticos podem precisar de alguma revisão & ldquoFica cada vez mais claro que o [sistema nervoso central] é imune diferente ao invés de imune privilegiado, & rdquo diz ele.

Há décadas está claro que existe algum tipo de relação entre o cérebro e o sistema imunológico. A atividade imunológica anormal foi relatada na esquizofrenia na década de 1930, e várias doenças mentais e neurológicas são conhecidas ou podem ter um componente imunológico. No entanto, o grupo de Kipnis & rsquo identificou uma estrutura anatômica tangível que facilita essa relação e sugere que o cérebro e o corpo estão intimamente interligados e que o cérebro não é a cidadela que se pensava ser.

Você é um cientista especializado em neurociência, ciência cognitiva ou psicologia? E você leu um artigo recente revisado por pares sobre o qual gostaria de escrever? Por favor, envie sugestões para o editor Mind Matters Gareth Cook. Gareth, um jornalista premiado com o Pulitzer, é o editor da série de Melhores Infográficos Americanos e pode ser contatado em garethideas AT gmail.com ou Twitter @garethideas.

SOBRE OS AUTORES)

Bret Stetka é Diretor Editorial da Medscape (uma subsidiária da WebMD) e um escritor freelance de saúde, ciência e alimentos. Ele recebeu seu MD em 2005 pela University of Virginia e escreveu para WIRED, Slate e Popular Mechanics sobre cérebros, genômica e às vezes ambos. Siga Bret no Twitter @BretStetka.


Barreiras físicas e químicas

O sistema imunológico compreende respostas imunes inatas e adaptativas. A imunidade inata ocorre naturalmente devido a fatores genéticos ou fisiologia. Não é induzida por infecção ou vacinação, mas está constantemente disponível para reduzir a carga de trabalho da resposta imune adaptativa. A resposta imune adaptativa se expande com o tempo, armazenando informações sobre infecções anteriores e montando defesas específicas para patógenos. Ambos os níveis inatos e adaptativos da resposta imune envolvem proteínas secretadas, sinalização mediada por receptor e comunicação intrincada célula a célula. De uma perspectiva histórica, o sistema imunológico inato se desenvolveu no início da evolução animal, cerca de um bilhão de anos atrás, como uma resposta essencial à infecção. Na resposta imune inata, qualquer ameaça patogênica desencadeia uma sequência consistente de eventos que podem identificar o tipo de patógeno e eliminar a infecção independentemente ou mobilizar uma resposta imune adaptativa altamente especializada.

Antes que qualquer fator imunológico seja acionado, a pele (também conhecida como superfície epitelial) funciona como uma barreira contínua e intransponível para patógenos potencialmente infecciosos. A pele é considerada a primeira defesa do sistema imunológico inato, é a primeira das barreiras de defesa inespecíficas. Os patógenos são mortos ou inativados na pele por dessecação (ressecamento) e pela acidez da pele. Além disso, microrganismos benéficos que coexistem na pele competem com os patógenos invasores, prevenindo infecções. A descamação, ou descamação da pele, também serve para desalojar organismos que aderiram à superfície do corpo e aguardam a entrada. Regiões do corpo que não são protegidas pela pele (como os olhos e as membranas mucosas) têm métodos alternativos de defesa. Estes incluem lágrimas nas membranas mucosas dos olhos que fornecem proteção parcial, apesar de ter que permitir a absorção e secreção de secreções de muco que prendem e enxaguam os patógenos e cílios (cílios singulares) nas passagens nasais e trato respiratório que empurram o muco com os patógenos para fora do corpo. Além disso, lágrimas e secreções de muco contêm fatores microbicidas que evitam que muitas infecções entrem por essas vias.

Figura ( PageIndex <1> ): Cilia de perto: Cílios são um tipo de organela encontrada em células eucarióticas. No sistema imunológico inato, eles servem para remover os patógenos do sistema respiratório por meio de um movimento de varredura coordenado.

Apesar dessas barreiras, os patógenos podem entrar no corpo por meio de abrasões ou perfurações na pele, ou se acumulando nas superfícies da mucosa em grande número que superam o muco ou os cílios. Alguns patógenos desenvolveram mecanismos específicos que lhes permitem superar barreiras físicas e químicas.

Uma vez lá dentro, o corpo ainda tem muitas outras defesas, incluindo barreiras químicas.Alguns deles incluem o baixo pH do estômago, que inibe o crescimento de proteínas do sangue de patógenos que se ligam e rompem as membranas celulares bacterianas e o processo de micção, que elimina os patógenos do trato urinário. A barreira hematoencefálica também protege o sistema nervoso de patógenos que já entraram na corrente sanguínea, mas causariam danos significativamente maiores se entrassem no sistema nervoso central.


Como o HIV danifica o sistema imunológico

A estrutura básica do HIV é semelhante à de outros vírus (Figura 1). HIV tem um essencial de material genético cercado por uma bainha protetora, chamada de capsídeo. O material genético no núcleo é RNA (ácido ribonucléico), que contém as informações de que o vírus precisa para replicar (fazer mais cópias de si mesmo) e executar outras funções. Você pode pensar no RNA como o conjunto de regras que o vírus segue para viver.

No HIV, o RNA viral tem uma proteína chamada "transcriptase reversa" que é crucial para a replicação viral dentro das células T, células brancas do sangue que ajudam a coordenar as atividades do sistema imunológico. (A função da transcriptase reversa, que significa "escrever ao contrário", será explicada mais tarde, quando discutirmos como o HIV infecta as células T.)

O HIV, como todos os outros vírus, tem proteínas que são particulares a ele. Essas proteínas são chamadas antígenos. Os antígenos têm diversas funções na replicação viral. No caso do HIV, uma combinação de dois antígenos, GP120 e gp41, permitem que o vírus se conecte às células T e as infecte. Esses antígenos estão localizados na superfície do vírus. (Outro antígeno do HIV é o p24, um antígeno do núcleo do vírus que é medido para estimar a quantidade de vírus flutuante ativo no sangue de pessoas HIV positivas).

HIV tem como alvo as células T

As células T são o principal alvo do HIV no sangue e atuam como o hospedeiro de que o vírus precisa para se replicar. (No entanto, macrófagos, células B, monócitos e outras células do corpo também podem ser infectados pelo HIV.) A célula T tem um núcleo que contém material genético na forma de DNA (ácido desoxirribonucléico) (Figura 2). O DNA da célula contém todas as informações de que a célula precisa para funcionar. A diferença entre RNA e DNA é que o primeiro é uma fita simples de material genético, enquanto o último é uma fita dupla (Figura 3). Essa diferença é crucial no processo de infecção de células T pelo HIV.

Uma característica importante na estrutura da célula T é a Local do receptor CD4 (Figura 2). CD4 é uma proteína na superfície da célula T. O antígeno gp120 do HIV é uma imagem espelhada da proteína CD4. Se o HIV atinge o local certo na superfície da célula T, a gp120 do vírus se fixa no local CD4 da célula T (Figura 4). Por causa disso, o CD4 é chamado de local do receptor ou porta de encaixe do HIV.

Quando o HIV se liga com sucesso a uma célula T, o próximo passo é injetar seu núcleo com o RNA viral e a transcriptase reversa (Figura 5).

HIV assume o controle das células T

Uma vez dentro da célula, o capsídeo se dissolve, liberando o RNA viral e a transcriptase reversa. Agora, para infectar a célula, o RNA viral precisa viajar para o núcleo da célula T (onde pode mudar as regras da célula e convertê-la em uma fábrica de vírus). Porém, para que isso aconteça, uma importante transformação precisa ocorrer.

Normalmente, o núcleo da célula T se comunica com o resto da célula transformando DNA em RNA e enviando-o para fora do núcleo. (Em todas as células do corpo, o RNA atua como um mensageiro entre o núcleo e o resto da célula. O DNA faz o RNA e o envia para transmitir ordens.) O passaporte do material genético para deixar o núcleo é para ser transformado em RNA de fita simples. Da mesma forma, o passaporte para entrar no núcleo deve ser transformado em DNA de fita dupla.

O RNA viral precisa se transformar em DNA para iniciar o processo de replicação. Transcriptase reversa permite que o RNA pegue emprestado material da célula e "escreva para trás" uma cadeia de DNA viral.

HIV é considerado um retrovírus por causa de sua capacidade de transformar RNA em DNA, revertendo o processo natural que ocorre nas células. Isso é realizado pela transcriptase reversa. Os retrovírus são uma família especial de vírus à qual pertencem apenas alguns vírus conhecidos (embora muitos outros ainda possam ser descobertos).

HIV Replicates

Uma vez transformado, o DNA viral viajará para o núcleo da célula T e se ligará ao DNA da célula (um processo semelhante a colocar um "inseto" em um programa de software de computador). Nesse ponto, se a célula T for ativada, ela começará a produzir novos vírus em vez de realizar as funções normais das células T.

Nesse estágio, várias coisas podem acontecer. O novo vírus, ou provírus, pode permanecer inativo por um longo tempo sem desencadear a replicação viral ou pode se dividir em dois provírus (um processo denominado "mitose") ou pode começar a produzir um novo vírus que brotará da parede da célula T, eventualmente destruindo a célula T.

Por sequestrar as células T "coordenadoras" que ajudam a manter o sistema imunológico funcionando, o HIV é particularmente devastador para a saúde imunológica. No processo de replicação, o vírus destrói um número crescente de células T. As células coordenadoras de uma parte importante do sistema imunológico são aniquiladas, deixando o corpo aberto a infecções oportunistas.


A resposta do sistema imunológico à infecção varia

R: Seu sistema imunológico é como um exército pronto para detectar e impedir invasores como os vírus que causam a varicela e a gripe. Seu sistema imunológico também entra em guerra quando uma infecção antiga volta à vida. Mas depois que a batalha termina, seu sistema imunológico se acalma e aguarda a próxima luta.

Quando um vírus como os que causam a varicela e a gripe entra em seu corpo, as células especializadas do sistema imunológico o reconhecem como estranho e começam a atacar. Algumas células do sistema imunológico produzem anticorpos. Essas moléculas flutuam no sangue e se ligam a qualquer vírus que esteja no sangue para destruí-los.

Outras células do sistema imunológico reconhecem que o vírus entrou em algumas de suas células porque pedaços do vírus se projetam para fora da célula. As células do seu sistema imunológico atacam e matam as células infectadas porque o vírus só pode se multiplicar e se desenvolver dentro de suas células. Seu sistema imunológico impede que o vírus se multiplique, matando as células onde ele vive. Você tem muitas células não infectadas, então matar algumas infectadas geralmente não faz mal a você.

Normalmente, as partes do corpo que podem ter sido feridas pela infecção do vírus se curam e se recuperam totalmente. Isso é verdade para a gripe, por exemplo.

A resposta do sistema imunológico varia dependendo do organismo infeccioso específico e se o sistema imunológico está saudável ou comprometido.

Às vezes, um vírus causa danos permanentes, mesmo em pessoas com sistema imunológico saudável. A poliomielite, uma doença causada pelo poliovírus, pode causar paralisia antes de o vírus ser eliminado do corpo. Felizmente, por causa das imunizações, a poliomielite é rara na maioria dos países desenvolvidos.

Às vezes, o sistema imunológico não consegue eliminar um vírus. O vírus varicela-zóster, a causa da varicela, é um exemplo. Você não pegará catapora novamente. No entanto, uma vez infectado, o vírus permanece em seu corpo pelo resto da vida. O sistema imunológico geralmente impede que ele se torne ativo e cause problemas.

Mas essa proteção não é perfeita. Depois de causar catapora, o vírus se instala em algumas de nossas células nervosas. Pode tornar-se ativo muitos anos depois, causando erupções cutâneas e dor da doença comumente chamada de "herpes zoster". Quando o vírus é reativado, o sistema imunológico normalmente o ataca novamente e o coloca de volta em um estado silencioso.

A gripe é um problema especial porque o vírus que causa a gripe tem a capacidade de mudar sua composição genética facilmente, e o faz com frequência. Portanto, ter uma gripe no passado causada por uma cepa não o protegerá no futuro.

(Anthony L. Komaroff, MD, é professor de medicina e editor-chefe da Harvard Health Publications na Harvard Medical School. O Dr. Komaroff atuou em vários comitês consultivos do governo federal e é membro eleito da American Association para o Avanço da Ciência.)

(Para obter informações adicionais sobre a saúde do consumidor, visite www.health.harvard.edu.)

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