Células apresentadoras de antigénio e processamento antigénico

Faculdade de Medicina da Universidade do Porto
Aula (pseudo)desgravada de Imunologia nº 13
3 de Novembro de 2006
Células Apresentadoras de Antigénios
Processamento Antigénico
– Esquema 1
–
– Imagem 1 –
Esta experiência, realizada
por A. Rosenthal e E. Shevach,
mostrou que a proliferação de
linfócitos Th ocorria apenas
em
resposta
a
antigénios
apresentados por macrófagos
do mesmo haplotipo que as
células T.
Na
experiência,
os
macrófagos das cobaias da
“família” 2 foram inicialmente
incubados com um antigénio,
que
foi
processado
pelos
macrófagos e apresentado à
sua superfície. Estes macrófagos
APC’s e Processamento Antigénico.
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foram misturados com células T de cobaias da mesma família (família 2), de uma
família diferente (família 13), ou de animais F1 resultantes do cruzamento das 2 (2 x
13), e foi medida a magnitude de proliferação das células T em resposta aos
macrófagos activados por antigénios.
Os resultados obtidos mostram que os macrófagos activados da família 2 activaram
células T da família 2 e F1, mas não os da família 13. Paralelamente, os macrófagos da
família 13 activaram linfócitos T da família 13 e F1, mas não os da família 2.
Estas experiências confirmaram que linfócitos CD4+ Th são activados e proliferam
apenas na presença de macrófagos activados que partilhem os mesmos alelos de MHC
classe II. Por isso mesmo as células CD4+ Th são restritas ao MHC de classe II.
• As células T CD4+ e CD8+ podem reconhecer antigénios apenas quando está
presente uma molécula de self-MHC
• Células Th (CD4+) são restritas ao MHC de classe II
• Células Tc (CD8+) são restritas ao MHC de classe I
APC’s – Células Apresentadoras de Antigénios
Em 1959 os imunologistas têm dados que sugerem que as células T e B reconhecem
antigénios por mecanismos diferentes.
Até aos anos 80 pensava-se que as células do sistema imune reconheciam as proteínas
antigénicas como um todo, na sua conformação original. No entanto, P. G. H. Gell e B.
Benacerraf demonstraram que, enquanto que uma resposta antigénica primária e uma resposta
imune celular eram induzidas por uma proteína na sua conformação original, uma resposta
antigénica secundária (mediada por células B) apenas podia ser induzida pelo antigénio
APC’s e Processamento Antigénico.
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original, e uma resposta celular secundária podia ser induzida pelo antigénio quer na forma
original, quer na desnaturada.
Células que apresentam peptídeos associados a moléculas de MHC de classe I a
células CD8+ Tc são denominadas células alvo (target cells).
Células que apresentam peptídeos associados a moléculas de MHC de classe II a
células CD4+ Th são denominadas células apresentadoras de antigénios (APC’s).
• As células dendríticas são as células apresentadoras de antigénios
mais
eficazes.
Uma
vez
que
estas
células
expressam
constitutivamente um nível elevado de moléculas MHC de classe II
e devido à sua actividade co-estimulatória, elas podem activar
células TH naive.
• Os macrófagos precisam de ser activados pela fagocitose de
partículas antigénicas antes de poderem expressar moléculas de
MHC classe II ou a molécula membranar B7 co-estimulatória.
• Os linfócitos
linfócitos B expressam constitutivamente moléculas MHC classe
II, mas precisam de ser activadas antes de expressar a molécula B7
co-estimulatória.
Outras células, classificadas como APC’s não profissionais, podem ser induzidas
para expressar MHC classe II ou um sinal co-estimulatório. Muitas destas células
funcionam como APC’s apenas por curtos períodos de tempo, durante uma resposta
inflamatória prolongada.
APC’s e Processamento Antigénico.
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Uma vez que praticamente todas as células nucleadas podem expressar MHC classe
I, virtualmente qualquer uma delas pode funcionar como uma célula alvo
apresentadora de antigénios a células Tc. Mais frequentemente, células alvo são células
que foram infectadas por um vírus ou outro microrganismo intracelular. No entanto,
tanto células do próprio alteradas como células cancerígenas, células envelhecidas, ou
células alogénicas (diferentes geneticamente) de um transplante podem servir como
alvos.
Vias de Processamento Antigénico
O sistema imune usa duas vias diferentes para eliminar antigénios intracelulares e
extracelulares.
Os antigénios endógenos (aqueles criados no interior da célula) são processados na
via citoplasmática e apresentados na membrana associados a moléculas de MHC classe
I; os antigénios exógenos (aqueles captados por endocitose) são processados pela via
endocítica e apresentados na membrana com moléculas MHC classe II.
Via Citoplasmática
• Degradação de antigénios endógenos
• Apresentação dos peptídeos resultantes a moléculas de MHC classe I
APC’s e Processamento Antigénico.
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Antigénios endógenos – Via citoplasmática
Para que o antigénio seja degradado é necessário que a este se ligue uma pequena
proteína – Ubiquitina.
Ubiquitina. – Imagem 2 –
– Imagem 2 –
O conjunto Ubiquitina – proteína formado vai ser degradado por um
complexo multifuncional proteolítico – Proteossoma.
Proteossoma.
Cada proteossoma é uma partícula grande (26S), cilíndrica, consiste em
4 anéis de subunidades proteicas com um canal central de diâmetro 10-50
Angstrom. O proteossoma pode clivar ligações peptídicas entre 2 ou 3
tipos diferentes de combinações de aminoácidos, através de um processo
dependente do ATP.
A degradação do complexo ubiquitina-proteína pensa-se que ocorre na parte
central do proteossoma. – Imagem 3 –
– Imagem 3 –
APC’s e Processamento Antigénico.
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Os peptídeos formados ligam-se preferencialmente a moléculas MHC classe I.
Os proteossomas envolvidos no processamento antigénico apresentam 3
subunidades: LMP2, LMP7 e LMP10 (as duas primeiras são codificadas no gene MHC).
Estas vão ser induzidas pelo aumento dos níveis da citoquina da célula T IFNIFN-γ. –
Imagem 4 –
– Imagem 4 –
Transporte dos peptídeos do citoplasma
citoplasma para o RER
A TAP é um heterodímero
constituído por duas proteínas:
TAP1 e TAP2.
TAP2 Tem múltiplos
segmentos
transmembranares.
Cada TAP1 e TAP2 têm um
domínio que projecta para o
lúmen do RER e um domínio ATPbinding
que
projecta
para
o
citosol.
Quer a TAP1 como a TAP2 pertencem à família das proteínas ATP-binding cassette
que estão presentes nas membranas de muitas células, incluindo as bactérias. Essas
proteínas medeiam o transporte dependente de ATP de aminoácidos, açúcares, iões e
peptídeos.
APC’s e Processamento Antigénico.
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A TAP vai mediar assim o transporte dos peptídeos, tendo uma maior afinidade
para aqueles que apresentam 8 – 10aminoácidos, que é a óptima classe peptídica para
a ligação com as moléculas MHC classe I.
A TAP é óptima para o transporte de peptídeos que se vão ancorar a moléculas de
MHC classe I.
Transporte dos peptídeos do RER para o Golgi
As cadeias α e β2-microglobulina da molécula MHC classe I são sintetizadas nos
polissomas ao longo do RER.
A formação de uma molécula de MHC classe I estável requer a presença de um
peptídeo antigénico na fenda de ligação da molécula de classe I. Este processo envolve
inúmeros passos e a participação de chaperonas.
APC’s e Processamento Antigénico.
7
-
Calnexina – proteína membranar do retículo endoplasmático. A calnexina
promove a associação da cadeia α da molécula de MHC classe I com a própria
calnexina.
-
Quando a β2-microglobulina se liga à cadeia α, há uma libertação de calnexina
e a associação do heterodímero cadeia α – β2-microglobulina às chaperonas
calreticulina e tapasina (proteína associada à TAP).
-
A tapasina
tapasina vai aproximar o transportador TAP para a proximidade da molécula
MHC I e permite que esta adquira um peptídeo antigénico.
-
Quando o heterodímero cadeia α – β2-microglobulina se associa à proteína
TAP, promove a captura de peptídeos pela molécula de MHC classe I antes que
estes fiquem expostos ao ambiente do lúmen do RER.
-
Os peptídeos que não se ligam à molécula MHC I são rapidamente degradados.
-
Como consequência da ligação dos peptídeos, a molécula MHC I vai
diminuindo a sua estabilidade e vai dissociar-se da calreticulina e da tapasina,
saindo do RER, e continuar para o complexo de Golgi.
-
Existe ainda uma outra chaperona – ERp57 – que se observou em associação
com a calnexina e calreticulina. Contudo, o seu papel ainda não está bem
definido, não aparecendo por isso representada neste esquema.
Via Endocítica
• Degradação de antigénios exógenos
•
Apresentação dos peptídeos resultantes a moléculas de MHC classe II
Via Citoplasmática vs Via Endocítica
O modo como os peptídeos antigénicos se associam à classe I ou classe II das
moléculas de MHC é ditado pelo modo de entrada dos mesmos na célula (endógenos
ou exógenos) e pelo local de ligação.
As APC’s podem captar os antigénios por fagocitose, endocitose ou ambas. Os
macrófagos utilizam ambos os processos enquanto que as restantes APC’s pouco ou
nada fagocitam sendo que o processo de captura dos antigénios é feito apenas por
endocitose (quer por endocitose mediada por receptores ou por pinocitose). Por
APC’s e Processamento Antigénico.
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exemplo, os linfócitos B captam os antigénios muito eficazmente usando como
receptores anticorpos membranares específicos de antigénios.
1. As cadeias α e β da molécula
MHC classe II ligam-se a uma
cadeia invariável, bloqueando
a
ligação
de
antigénios
endógenos
2. O
complexo
encaminhado
Golgi
MHC
através
é
do
para
compartimentos
os
da
via
endocítica
3. A cadeia invariável é clivada,
deixando o fragmento CLIP
4. Os antigénios exógenos são
absorvidos,
degradados
encaminhados
compartimentos
e
para
os
da
via
endocítica
5. HLA-DM medeia troca do
CLIP
pelo
peptídeo
antigénico
6. O complexo peptídeo-MHC
II é transportado para a
membrana plasmática
Peptídeos gerados em vesículas endocíticas
Após a captura do antigénio, este vai ser degradado em peptídeos dentro dos
compartimentos da via endocítica.
Na via endocítica parece estarem envolvidos três compartimentos com acidez
crescente:
APC’s e Processamento Antigénico.
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-
Endossomas primordiais (pH 6.0 – 6.5)
-
Endossomas tardios ou Endolisossomas (pH 5.0 – 6.0)
-
Lisossomas (pH 4.5 – 5.0)
Os antigénios capturados vão mover-se dos endossomas primordiais para os
endossomas tardios e, por fim,
para
os
lisossomas
onde
encontram enzimas hidrolíticas e
um pH cada vez mais baixo em
cada compartimento.
Por exemplo, os lisossomas
contêm uma colecção única de
mais
de
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hidrolases
dependentes do ácido, incluindo
proteases, nucleases, glicosidases, lipases, fosfolipases e fosfatases.
Dentro destes compartimentos, os antigénios são degradados em oligopeptídeos
de 13 – 18 resíduos, que se vão ligar à molécula de MHC classe II.
Uma vez que as enzimas hidrolíticas têm uma actividade óptima em condições
ácidas (baixo pH), o processamento antigénico pode ser inibido por agentes químicos
que aumentem os níveis de pH desses compartimentos (ex.: cloroquina) ou por
inibidores das proteases (ex.: leupeptina).
– Imagem 5 –
APC’s e Processamento Antigénico.
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– Imagem 5 –
Os antigénios extracelulares (como as bactérias ou antigénios bacterianos) foram
captados pelas APC’s (como os macrófagos ou células dendríticas imaturas).
O pH dos endossomas vai diminuindo progressivamente, o que activa as proteases
que residem dentro das vesículas, degradando o material endocitado. A certa altura, o
MHC II recém sintetizado passa através destas vesículas e liga-se aos fragmentos
peptídeos do antigénio, transportando-os para a superfície celular.
Cadeia invariável
Uma vez que as APC’s expressam ambas as classes de MHC’s (I e II), tem de haver
um mecanismo para prevenir que as moléculas de MHC II se liguem ao mesmo tipo
de antigénios que as moléculas de MHC I.
Quando as moléculas de MHC II são sintetizadas no RER, três pares das cadeias
alfa beta da classe II associam-se a uma proteína trimérica denominada cadeia
invariável.
invariável
Esta proteína interage com a
fenda de ligação peptídica das
moléculas da classe II, prevenindo
que os peptídeos endógenos se
liguem a esta fenda enquanto a
molécula MHC II está dentro do
RER.
A cadeia invariável apresenta
“sinais” no citoplasma da sua cauda
que direccionam o transporte dos
complexos MHC II do aparelho de
Golgi para os compartimentos endocíticos.
A cadeia invariável também parece estar envolvida no folding das cadeias alfa e
beta da classe II, na sua saída do RER e no consequente encaminhamento das
moléculas da classe II a partir do aparelho de Golgi.
APC’s e Processamento Antigénico.
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CLIP (class II – associated invariant chain peptide)
O CLIP ocupa a fenda de ligação peptídica das moléculas de MHC II,
presumivelmente prevenindo uma prematura ligação dos peptídeos antigénicos.
HLA–
HLA–DM
APC’s e Processamento Antigénico.
– Imagem 6 –
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– Imagem 6 –
A cadeia invariável liga a moléculas de MHC classe II recém sintetizadas e bloqueia
a ligação dos peptídeos e das unfolded proteínas do RER durante o transporte das
MHC II para as vesículas endocíticas.
Nessas vesículas as proteases degradam a cadeia invariável, deixando o CLIP ligado
ao MHC II.
Patogénios e as suas proteínas são degradadas em peptídeos dentro dos
endossomas acidificados, mas estes peptídeos não podem ligar-se ao MHC porque este
está ligado ao CLIP.
A HLAHLA-DM,
DM uma classe de moléculas MHC II, liga-se ao complexo MHC II-CLIP,
catalizando a o CLIP e fazendo a ligação aos peptídeos antigénicos.
Links úteis para sistematizar a matéria:
http://msjensen.education.umn.edu/1135/Links/Animations/Flash/0032-swf_antigen_proces.swf
http://www.nature.com/nrm/journal/v2/n3/animation/nrm0301_179a_swf_MEDIA1.html
Bem… E aqui está mais uma aulita desgravaa…. Ups. Desta vez não. Esta não é uma aula
desgravada. Isto porque as obras do Anfiteatro Nascente assim o determinaram tornando a audição
desta aula simplesmente IMPOSSÍVEL!
Esta aula foi baseada no seminário sobre este tema que eu apresentei. Agradeço ao cromo039,
panike ou até Nuno (à escolha do freguês) pelo trabalho que tivemos a fazer estes seminário que
quase ninguém viu! Cá está uma oportunidade de vir a ser útil. :) Peço desde já desculpas pela
quantidade de imagens nesta aula. Não foi de propósito nem tão pouco tenho algo contra os
vossos tinteiros mas devem compreender que passar de um ppt para o papel não é assim tão fácil e
esta aula é um pouco difícil de compreender sem as imagens por isso aconselho que acompanhem a
leitura com as mesmas. ;)
A ter em atenção que esta aula NÃO É UMA DESGRAVADA, ou seja, não foi exactamente o
que foi dado na aula teórica. Mas serve para termos alguns apontamentos sobre este tema que
certamente deve sair na/o frequência/exame, já que esta matéria (bem ou mal) foi dada!
E pronto. Quero agradecer a todos aqueles que ajudaram a fazer esta aula: os meus preciosos
dedinhos, que mesmo pequenos batem leve, levemente, e por vezes impacientemente nas teclas do
meu teclado, fazendo estas obras-primas. Não posso esquecer do PAINT e do ppt (velhos amigos
estes)! :p
Bem, para imuno ainda falta. Mas fármaco está á aí por isso é melhor ir estudar e deixar-me
destas tretas (ou não).
Espero que esta aula vos seja útil! Fiz o melhor que pude (num tempo record). Se
encontrarem algum erro, não fui eu. Os meus dedos têm super poderes! Mas sempre podem
contactar-me: [email protected] ou [email protected], sendo que o primeiro é
mais seguro!
Já agora BOM NATAL e entrem com os dois pés em 2007 (isto de entrar só com o pé direito
é discriminação e não gosto cá dessas coisas). Nada de bolos, chocolates e doces que fazem mal aos
dentes e não se esqueçam que quando os patinhos vêm… Está na hora de ir para a cama!
Bom trabalho! Bons exames! Viva MEDICINA! :)
Patrícia Fernandes
Turma 16
APC’s e Processamento Antigénico.
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