citocinas que influenciam os Linf. T

AULA DESGRAVADA DE IMUNOLOGIA
CITOCINAS E LINFÓCITOS T
23-11-2006
Leccionada por Prof. L. Taborda Barata
Esta aula está organizada por slides (convém obviamente que a leiam com os slides ao
lado).
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Vamos começar com uma historieta...
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Era uma vez uma criança do sexo masculino que a partir do primeiro mês de idade
começou a ter atraso de desenvolvimento estatoponderal, isto é, estava a crescer
menos do que aquilo que era esperado. No segundo mês fez uma otite infecciosa com
uma resposta muito lenta a amoxicilina e dois dias depois de suspensão da
antibioterapia foi internada no serviço de urgência devido a síndrome dispneico muito
exuberante.
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De facto, a criança tinha uma pneumonia bilateral por Pneumocystis carinii. Este
microorganismo é um bicharoco que não presta para nada, é um agente infeccioso
oportunista, ou seja, esta criança de certeza que tinha uma imunodeficiência (primária
ou adquirida).
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Depois de ter sido resolvido o problema respiratório teve febre elevada devido a
S.aureus e desta vez houve boa resposta à antibioterapia com amoxicilina e ác.
clavulânico. Logo a seguir teve uma gastroenterite aguda associada a uma otite media
aguda, com boa resposta ao cotrimoxazol. Aos quatro meses teve varicela, sem
complicações orgânicas e resposta lenta ao acyclovir. Aos seis meses teve candidíase
mucocutânea crónica. Tantos episódios de infecção em tão pouco tempo levaram a
pensar que alguma coisa não estava bem.
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Antecedentes pessoais e familiares:
• Mãe com história de abortos de repetição: as duas primeiras gestações
resultaram em aborto espontâneo; o terceiro filho faleceu aos dez meses por
infecções múltiplas; este menino (IV gestação) não apresentou complicações
neonatais (só a partir do segundo mês começaram a surgir estes problemas).
• Dois tios faleceram durante a infância também por infecções recorrentes.
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No que diz respeito aos exames laboratoriais, os hemogramas revelaram franca
leucopenia linfopénica (à custa de linfócitos), ausência de anemia ou trombocitopenia.
Os poucos monócitos presentes eram vacuolizados e os linfócitos atípicos. As provas
bioquímicas não apresentaram alterações e o doseamento de anticorpos anti-HIV, que é
mandatório pedir nestes casos, foi negativo.
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As proteínas do complemento estavam normais, a percentagem de células NK no
sangue estava diminuída (1%). Os estudos funcionais revelaram citólise anormal (as
células para além de diminuídas funcionavam mal).
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No que diz respeito aos linfócitos B, todos os isotipos de imunoglobulinas séricas
estavam baixas, particularmente a IgG. Este resultado não deve ser muito valorizado
uma vez que nos primeiros meses de vida há uma diminuição das Igs séricas: o recémnascido tem no seu sangue Igs maternas e só começa a produzir as suas próprias Igs
alguns meses após o nascimento. Logo, se fizermos análises ao sangue do bebé nesse
período de transição é normal observar um défice de Igs.
Os linfócitos B no sangue periférico não apresentaram alterações significativas no
número ou percentagem. Contudo, após activação, não havia aumento da expressão de
moléculas de activação (CD23) e HLA-DR como era de esperar, o que indica um défice
funcional.
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Os testes linfocitários T revelaram alterações impressionantes: linfócitos T CD3+ (totais)
= 3 % (extremamente baixos), linfócitos T CD4+ = 1,9 % (↓ ↓ ↓) linfócitos T CD8+ = 0.9 %
(↓ ↓ ↓). O facto de todos os linfócitos T estarem bastante diminuídos é uma situação
muito problemática.
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Em resumo: linfopenia T acentuada (T-), marcada diminuição de células NK (NK-) e
número de linfócitos B normal (B+).
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Em termos de estudos funcionais dos linfócitos T verificou-se que quando eles eram
expostos a mitogénios como a PHA (fitohemoglutinina) havia uma proliferação normal.
Quando expostos a anticorpos anti-CD3, a resposta também era normal o que exclui a
hipótese de um problema de transdução de sinal via TCR. Mas quando se expunham as
células à IL-2 elas não proliferavam!!!
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Diagnóstico: SCID (imunodeficiência severa combinada) T-B+NK-ligada ao
cromossoma X.
O que acontece nesta doença é uma mutação numa cadeia (gama) do receptor para a
IL-2.
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Esta cadeia é comum para outros receptores de interleucinas (IL4, IL7, IL9, IL15, IL21) e
é crucial para a transdução de sinal quando há activação destes receptores. Há vários
tipos de mutações diferentes desta cadeia: umas aceleram o seu turn-over, o que se
traduz numa disfunção do receptor; outras não permitem a inserção da cadeia no
complexo receptor, sendo o resultado o mesmo. O facto das mutações da cadeia gama
originarem um quadro tão severo pode indicar que as interleucinas que se ligam a
esses receptores são importantíssimas para a diferenciação e proliferação das células
T. Vamos ver até que ponto isso é verdade ou não: vamos falar um bocadinho de
ontogenia T.
ONTOGENIA T
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As células T são cruciais dentro do sistema imunitário. É muito raro termos uma
imunodeficiência que envolva células T sem que haja também envolvimento de outras
células, nomeadamente células B. Sabemos que a diferenciação de células T ocorre no
timo (pode ocorrer na periferia mas é essencialmente no timo) onde os precursores
interagem com diversas citocinas. Uma delas é a IL-7, cujo receptor é um daqueles que
tem a cadeia gama comum.
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Experiência: isolaram-se timócitos fetais que foram cultivados em meio rico em várias
interleucinas: IL7, IL6 ou IL2. Verificou-se que a estimulação com IL7 resultava numa
grande proliferação das células (para cerca de 3 vezes mais). A IL2 também tinha esse
efeito, mas menos marcado e a IL6 não tinha efeito. Durante a ontogenia T a IL7 é fulcral
para que mais tarde possamos ter respostas T competentes e eficazes.
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Outra experiência… A IL2 induz a proliferação dos timócitos previamente activados. Se
adicionarmos IL4 esta proliferação é muito mais exuberante e quando adicionamos
ambas, a proliferação é ainda maior.
In vivo o que acontece é que os timócitos são previamente activados pela IL7 e depois
proliferam na presença de IL4 e IL2.
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Na realidade, os próprios timócitos podem ser uma fonte de IL2 e IL4. Temos aqui uma
história muito bonita em que o timócito imaturo é estimulado pela IL7, fica todo
contente e começa por isso a sintetizar IL2. Esta vai actuar autocrinamente, juntamente
com IL2 produzida pelas células do parênquima tímico (células estreladas). Ocorre
assim estimulação da proliferação e maturação dos timócitos e ainda aumento do
número de receptores da IL2 (com consequente aumento da capacidade de resposta a
esta citocina estimulatória).
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CITOCINAS E FISIOLOGIA DAS CÉLULAS T
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Temos agora as células que já maturaram e vão para a periferia (sangue e tecidos
periféricos). A noção que vocês já devem ter é que o linfócito T para realmente ser o
grande orquestrador e vigilante do sistema imunitário tem de circular. A circulação
ocorre através da linfa e do sangue: do sangue vai para os tecidos, daqui vai pela linfa e
por fim volta ao sangue.
Há perfis de circulação diferentes consoante o grau de maturação da célula (se ela já
contactou ou não com o antigénio). Esta circulação depende muito de citocinas,
algumas das quais muito importantes na migração selectiva para determinado órgão. E
dentro da grande família das citocinas as mais importantes são as de baixo peso
molecular e que têm propriedades quimiotácticas – as quimiocinas.
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Migração e localização de linfócitos T nos gânglios linfáticos.
Uma vez em circulação, para conseguir atravessar as vénulas de endotélio alto dos
gânglios linfáticos e atingir o paracórtex, os linfócitos têm de expressar CCR7. Uma vez
na zona paracortical do gânglio, os linfócitos vão interagir com células da matriz que
lhes vão enviar sinais que lhes permitem migrar até à zona B do gânglio (cortéx).
Depois de receberem este sinal vão mudar os seus receptores para quimiocinas e
passam a expressar maior quantidade de CXCR5. E a grande importância deste
receptor é que permite interagir com uma quimiocina existente em grande quantidade
nas zonas B, o CXCL13. Depois de receber o sinal do CXCL13 ele vai-se ligar de uma
forma mais eficaz às células B e enviar-lhes sinais de activação.
Resumindo: os sinais solúveis (quimiocinas) recebidos pelos linfócitos T, vão definir o
seu perfil de migração no gânglio linfático e ainda modular a interacção com células B.
ACTIVAÇÃO DAS CÉLULAS T
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Se fizermos um corte na mão e formos infectados por algum microorganismo, as células
apresentadoras de antigénio (APCs) da pele, principalmente macrófagos e células
dendríticas (DCs), vão processar os antigénios e recircular pela linfa até aos gânglios
linfáticos onde vão interagir muito intimamente com as células T (sinapse imunológica).
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Nesta sinapse, para além da correcta apresentação antigénica com o sinal 1 e sinal 2, há
também produção de citocinas quer pelo linfócito T quer pela APC. Este é o único
contexto em que o linfócito T liberta pequenas quantidades de citocinas (a célula T não
costuma acumular citocinas em grânulos).
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Agora a célula T começa a aumentar os receptores para algumas citocinas, p.e. o
receptor para a IL1. Por outro lado as APCs, nomeadamente o macrófago, são
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excelentes produtoras de IL1. A IL1 é crucial para amplificar o sinal resultante deste
contacto célula a célula. Agora o linfócito T está nas suas sete quintas: recebeu dois
sinais estimulatórios e foi banhado pela IL1. Isso vai permitir a activação da transcrição
de outras citocinas como a IL2 (já vimos que ela era muito importante na ontogenia e
veremos agora a sua importância para os linfócitos T maduros existentes na periferia).
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Então o que é que acontece? O linfócito T aumenta a produção de IL2 ao mesmo tempo
que aumenta o número de receptores para ela. Assim, a IL2 actuando autocrinamente
provoca a proliferação clonal do linfócito T e indução de outras citocinas e receptores
para as mesmas (modificação fenotípica).
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Em resumo, a IL2:
• É secretada particularmente por células T activadas
• É um factor autócrino para células T CD4+ e CD8+
• É crucial para o desenvolvimento de células T CD8+ citolíticas
• Influencia a actividade de células B e de células NK
• Induz a formação de células LAK “lymphokine-activated killer” a partir de células
NK.
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Vimos (no slide anterior) que a IL2 é importante para o desenvolvimento de células
CD8+ citolíticas (CTL). Se elas forem já maduras, ou seja, se já tiverem contactado
alguma vez com o antigénio, quando contactam novamente são capazes de produzir IL2
que actua autocrinamente levando à sua expansão clonal.
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No entanto, se for uma CTL naive (ainda com poucas granzimas e perforinas), não é
capaz de produzir essa citocina em quantidades suficientes, necessitando que ela seja
produzida pelos linfócitos T CD4+ (principalmente Th1) que estejam na vizinhança e
que respondam a uma apresentação cruzada. Sob a influência desta citocina, os CTL
naive vão amadurecer conseguindo eles próprios produzir IL2.
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A IL15 (reparem que é uma das citocinas cujo receptor tem a cadeia gama):
• É crucial para a diferenciação intra-tímica de células NK (como vimos naquele
caso clínico não havia células NK…)
• É factor de crescimento para células NK
• Induz a proliferação de células T (principalmente citolíticas)
• É produzida por células epiteliais e por monócitos.
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Como vimos anteriormente, as células T após entrarem no gânglio linfático vão ser
activados e chegar até à zona B onde interactuam com linfócitos B. Através da secreção
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de citocinas, eles influenciam a actividade das segundas e provocam a sua activação e
diferenciação em linfócitos B memória ou em plasmócitos, grandes produtores de IGs.
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E mais, estas citocinas podem mudar o isotipo das células B. Esta mudança só ocorre se
houver interacção com as células T e depende das citocinas produzidas durante essa
interacção.
A Ig que o linfócito B produz mais facilmente devido à topografia génica é a IgM. A
manutenção da programação IgM é feita pela IL2 e no caso de estarmos na presença de
antigénios timo-independepentes também é importante a IL4 e a IL5.
A IL4 e a IL13 são importantes para a indução da IgE e são ajudadas pela IL9. A IL9 não
ajuda a mudar o isotipo mas ajuda as células a proliferar e a aumentar a produção de
IgE.
A IL5 e o TGF-beta são importantes na mudança de isotipo para IgA.
O IFN-gama e a IL2 são factores de mudança para IgG. Em ratinhos a IL6 também
contribuiu para a mudança de isotipo para IgG e a IL4 para alguns subtipos de IgG
(IgG4 no adulto).
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Há outras situações que dependem das citocinas como por exemplo a activação de
macrófagos. O IFN-gama é o grande amigalhaço dos macrófagos porque aumenta a sua
actividade fagocítica, microbicida e apresentadora antigénica. O TNF-alfa é importante
para a maturação e activação dos neutrófilos.
DIFERENCIAÇÃO DE CÉLULAS T
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Temos estado sempre a falar de células T maduras do sangue periférico que se vão
diferenciar em certos contextos, p.e. nas alergias. Nas pessoas com alergias há uma
mudança focada e concentrada para um perfil de citocinas denominado perfil Th2. Isto
deve-se a um contacto prolongado com o antigénio e a um desequilíbrio na
aprensentação antigénica que vão favorecer a diferenciação Th2.
Estas células são produtoras principalmente de IL4 e IL5. A primeira vai induzir a
mudança de isotipo para IgE; a IL5 é a grande amigalhaça dos eosinófilos.
Atenção que as células Th2 também produzem IL13, IL9, IL21 e IL31. No ratinho também
há produção de IL10 mas apenas pelas Th2. Nos humanos, tanto as Th2 como as Th1
produzem IL10 mas as primeiras produzem um bocadinho mais.
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Sob a influência da IL4, se uma célula Th0 for estimulada repetidamente diferencia-se
em Th2. Pelo contrário, sob a influência do IFN-gama e alfa, IL12 e IL18 diferencia-se
em Th1.
Aquilo que marca o perfil Th1 é a produção de IFN-gama e a IL2. A IL21 está presente
tanto no perfil Th1 como Th2, no entanto, sobre isto ainda se estão a efectuar
investigações.
Também as células T CD8+ podem exibir um perfil Tc1 ou Tc2 analogamente ao que
acontece com as células T CD4+.
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Nesta imagem temos células Th1 do lado esquerdo e Th2 à direita.
Vemos do lado direito que o STAT6 vai activar o gene GATA3 e este vai permitir o
desenvolvimento Th2. E através de mediadores chamados SOCS 3 vai inibir a
diferenciação de células Th1. Ou seja, a célula que seja estimulada desta maneira (isto
é, na presença de IL4) estimula GATA3 e já não tem possibilidade de se diferenciar em
Th1.
No lado esquerdo vemos que uma célula que seja estimulada via Il12 e IFN estimula
STAT1 e STAT4; estes estimulam Tbet que marca as células para se diferenciarem em
Th1. Simultaneamente a diferenciação no sentido Th2 é inibida através de SOCS1.
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Portanto, células Th1 vão inibir a diferenciação de células Th2 e vice-versa não só pelos
SOCS mas também pela produção de citocinas. A IL4 é crucial para inibir as respostas
Th1 e o IFN-gama e IL12 para inibir as repostas Th2. Não se esqueçam que as células
Th1 são importantíssimas para as respostas de hipersensibilidade retardada em que há
muito IFN-gama, factor importante para os macrófagos. As células Th2 não são úteis
nestas situações. Servem é para activar eosinófilos por exemplo.
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A IL23 é crucial para a diferenciação de umas células fascinantes: as células Th
produtoras de IL17.
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Passando agora ao perfil Th2...
Experiência: injectando alergéneos na pele, ocorre um processo de sensibilidade
retardada.
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Esta é uma resposta inflamatória alérgica, cheia de células com estes pontos pretos: são
células positivas para o RNAm da IL4 e IL5. Se formos ver ao longo da resposta
inflamatória da célula, vemos essencialmente produção de IL4, IL5 e muito pouca IL2 e
IFN. Nas alergias da pele, da mucosa dos brônquios (asma brônquica), e da mucosa
nasal (rinite alérgica) esta resposta com IL4 e IL5, tipicamente Th2, é crucial. Estes
linfócitos T atraem mastócitos e eosinófilos.
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A IL4:
• Pode actuar in vivo como indutora da proliferação de células T
• Induz a expressão de VCAM-1 (CD106) nas células endoteliais. As células que
interagem melhor com a VCAM são linfócitos T memória (principalmente Th2) e
eosinófilos.
• Pode induzir a expressão de CCR3 nas células T que é um receptor importante
nas reacções alérgicas (em que está presente a quimiocina correspondente a
este receptor)
• Induz a mudança de isotipo para IgE
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A IL5:
•
•
•
•
•
É moderadamente quimiotáctica para eosinófilos
Aumenta a adesão de eosinófilos a células endoteliais
Promove a diferenciação terminal de eosinófilos
Prepara os eosinófilos para uma actividade funcional aumentada
Prolonga a sobrevivência de eosinófilos (factor anti-apoptótico)
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Falo aqui sobre a IL-9 porque esta colabora com a IL-5 na maturação de eosinófilos.
A IL9:
• É um factor de crescimento e activação para mastócitos
• É um factor de crescimento para linfócitos T, mesmo na ausência de antigénios
• Aumenta a mudança de isotipo induzida pela IL-4
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A IL13:
• Induz proliferação de células B mas não de células T
• Induz a expressão de VCAM-1 (CD106) nas células endoteliais
• Induz a mudança de isotipo para IgE
• Tem actividade inibitória sobre macrófagos (é um antagonista do IFN)
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O perfil Th1 é marcado essencialmente pela produção de IL2 e IFN-gama e também de
IL12 e de IL18.
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Certas patologias estão associadas preferencialmente ao perfil Th1 como por exemplo
a lepra tuberculóide. (na lepra lepromatosa é mais importante o perfil Th2)
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As células Th1 têm potencial citolítico e para além disso são as grandes indutoras de
macrófagos porque produzem IFN-gama. Estes, após serem activados vão produzir IL12 que num mecanismo de feed-back, vai induzir a diferenciação de novas células T
naive no sentido Th1.
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O IFN-gama:
• Aumenta a quantidade de receptores que facilitam a opsonização de
microorganismos
• Optimiza a função APC de várias células
• Aumenta a expressão de MHC I e II
• Aumenta o potencial microbicida de macrófagos (estimula a produção de
radicais de oxigénio e oxido nítrico)
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•
•
Aumenta a expressão de moléculas co-acessórias (CD80, CD86).
Inibe a diferenciação no sentido Th2
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A IL12:
• Induz a produção de IFN-gama em células T e células NK
• Contribui para o aumento do potencial CTL de células T e NK
• É importante para a diferenciação Th1
• Partilha acções com as citocinas IL23 e IL27
MIGRAÇÃO DE CÉLULAS T
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As células T maduras em alguns casos têm de migrar para os tecidos. Tal como
acontece no gânglio linfático, essa migração depende de citocinas e de quimiocinas.
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As células Th1 e Th2 têm diferentes receptores para quimiocinas. As Th2 expressam
CCR3, CCR4 e CCR8 (receptores para quimiocinas que estão presentes nas reacções
alérgicas). As células Th1 respondem menos bem a estas quimiocinas, pois expressam
preferencialmente outros receptores de quimiocinas: CXCR3 e CCR5.
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Estas células marcadas a branco expressam RNAm para RANTES (Regulated on
Activation, Normal T Expressed and Secreted também chamado CCL5: é uma citocina
quimiotáctica para células T memória e monócitos que se liga a CCR5).
Vemos que esta expressão coincide com a expressão de CD3 e CD4, ou seja, quando
migram para os tecidos as células T CD4+ vão expressar novas quimiocinas (p.e.
RANTES).
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Agora vamos falar de celular T reguladoras, CD4+CD25+. Algumas produzem níveis
elevados de IL-10 e outras de TGF-beta.
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A IL-10 é o grande “XANAX” do sistema imune.
• É produzida por linfócitos T reguladores, células Th0, Th1 e Th2
• Também é produzida por outras células (células B, macrófagos, etc)
• Inibe as funções macrofágicas (incluindo a capacidade de APC), ou seja, tem
uma função contrária ao IFN-gama
• Através dos efeitos directos nos macrófagos, inibe indirectamente funções
linfocitárias
• Também inibe directamente a proliferação de células T (e B)
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O TGF-beta:
• Inibe a proliferação de células T (também de células B e células NK)
• Inibe funções de macrófagos
• Tem um papel na remodelação da matriz extracelular
• Induz a mudança de isotipo para IgA
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Em resumo:
•
•
•
•
•
•
Citocinas como IL7, IL2 e IL4 são importantes para a ontogenia de células T – se
não tivermos IL7 não temos células T!!!
Na apresentação antigénica, a IL1 activa os linfócitos T.
A IL2 é crucial para:
o a proliferação de células T CD4+ e CD8+.
o a diferenciação de células T CD8+ em CTL.
Padrões de síntese de citocinas permitem dividir células T em células Th1 / Tc1 e
Th2 / Tc2. Em situações patológicas em que há estimulação antigénica repetida
ou uma incorrecta apresentação antigénica, as citocinas influenciam a
diferenciação das células Th0 em Th1 ou Th2 e também podem influenciar as
células citolíticas no sentido Tc1 ou Tc2.
Citocinas produzidas por linfócitos T actuam sobre várias outras células
(eósinofilos – IL5; linfócitos T - TGF beta e TNF-alfa; APC; células B na mudança
de isótipo).
Interferir na acção de citocinas sobre e a partir de células T pode ter interesse
terapêutico (por exemplo na artrite reumatóide e nas doenças alérgicas).
Bom estudo e Feliz Natal!!!!
Aula desgravada por Telma Santos, Vânia Teixeira e Yolanda Martins, da
fantástica turma 10!!!
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