13_Antigenio

APCs e Processamento Antignico. 1

Faculdade de Medicina da Universidade do Porto

Aula (pseudo)desgravada de Imunologia n 13

3 de Novembro de 2006

Clulas Apresentadoras de AntigniosClulas Apresentadoras de AntigniosClulas Apresentadoras de AntigniosClulas Apresentadoras de Antignios Processamento AntignicoProcessamento AntignicoProcessamento AntignicoProcessamento Antignico

Imagem 1

Esta experincia, realizada

por A. Rosenthal e E. Shevach,

mostrou que a proliferao de

linfcitos Th ocorria apenas

em resposta a antignios

apresentados por macrfagos

do mesmo haplotipo que as

clulas T.

Na experincia, os

macrfagos das cobaias da

famlia 2 foram inicialmente

incubados com um antignio,

que foi processado pelos

macrfagos e apresentado

sua superfcie. Estes macrfagos

Esquema 1


foram misturados com clulas T de cobaias da mesma famlia (famlia 2), de uma

famlia diferente (famlia 13), ou de animais F1 resultantes do cruzamento das 2 (2 x

13), e foi medida a magnitude de proliferao das clulas T em resposta aos

macrfagos activados por antignios.

Os resultados obtidos mostram que os macrfagos activados da famlia 2 activaram

clulas T da famlia 2 e F1, mas no os da famlia 13. Paralelamente, os macrfagos da

famlia 13 activaram linfcitos T da famlia 13 e F1, mas no os da famlia 2.

Estas experincias confirmaram que linfcitos CD4+ Th so activados e proliferam

apenas na presena de macrfagos activados que partilhem os mesmos alelos de MHC

classe II. Por isso mesmo as clulas CD4+ Th so restritas ao MHC de classe II.

As clulas T CD4+ e CD8+ podem reconhecer antignios apenas quando est

presente uma molcula de self-MHC

Clulas Th (CD4+) so restritas ao MHC de classe II

Clulas Tc (CD8+) so restritas ao MHC de classe I

APCs APCs APCs APCs Clulas Apresentadoras de Antignios Clulas Apresentadoras de Antignios Clulas Apresentadoras de Antignios Clulas Apresentadoras de Antignios

Em 1959 os imunologistas tm dados que sugerem que as clulas T e B reconhecem

antignios por mecanismos diferentes.

At aos anos 80 pensava-se que as clulas do sistema imune reconheciam as protenas

antignicas como um todo, na sua conformao original. No entanto, P. G. H. Gell e B.

Benacerraf demonstraram que, enquanto que uma resposta antignica primria e uma resposta

imune celular eram induzidas por uma protena na sua conformao original, uma resposta

antignica secundria (mediada por clulas B) apenas podia ser induzida pelo antignio


original, e uma resposta celular secundria podia ser induzida pelo antignio quer na forma

original, quer na desnaturada.

Clulas que apresentam peptdeos associados a molculas de MHC de classe I a

clulas CD8+ Tc so denominadas clulas alvo (target cells).

Clulas que apresentam peptdeos associados a molculas de MHC de classe II a

clulas CD4+ Th so denominadas clulas apresentadoras de antignios (APCs).

As clulas dendrticasclulas dendrticasclulas dendrticasclulas dendrticas so as clulas apresentadoras de antignios

mais eficazes. Uma vez que estas clulas expressam

constitutivamente um nvel elevado de molculas MHC de classe II

e devido sua actividade co-estimulatria, elas podem activar

clulas TH naive.

Os macrfagosmacrfagosmacrfagosmacrfagos precisam de ser activados pela fagocitose de

partculas antignicas antes de poderem expressar molculas de

MHC classe II ou a molcula membranar B7 co-estimulatria.

Os linfcitlinfcitlinfcitlinfcitos Bos Bos Bos B expressam constitutivamente molculas MHC classe

II, mas precisam de ser activadas antes de expressar a molcula B7

co-estimulatria.

Outras clulas, classificadas como APCs no profissionais, podem ser induzidas

para expressar MHC classe II ou um sinal co-estimulatrio. Muitas destas clulas

funcionam como APCs apenas por curtos perodos de tempo, durante uma resposta

inflamatria prolongada.


Uma vez que praticamente todas as clulas nucleadas podem expressar MHC classe

I, virtualmente qualquer uma delas pode funcionar como uma clula alvo

apresentadora de antignios a clulas Tc. Mais frequentemente, clulas alvo so clulas

que foram infectadas por um vrus ou outro microrganismo intracelular. No entanto,

tanto clulas do prprio alteradas como clulas cancergenas, clulas envelhecidas, ou

clulas alognicas (diferentes geneticamente) de um transplante podem servir como

alvos.

Vias de Processamento AntignicoVias de Processamento AntignicoVias de Processamento AntignicoVias de Processamento Antignico

O sistema imune usa duas vias diferentes para eliminar antignios intracelulares e

extracelulares.

Os antignios endgenos (aqueles criados no interior da clula) so processados na

via citoplasmtica e apresentados na membrana associados a molculas de MHC classe

I; os antignios exgenos (aqueles captados por endocitose) so processados pela via

endoctica e apresentados na membrana com molculas MHC classe II.

Via CitoplasmticaVia CitoplasmticaVia CitoplasmticaVia Citoplasmtica

Degradao de antignios endgenos

Apresentao dos peptdeos resultantes a molculas de MHC classe I


Imagem 3

Antignios endgenos Antignios endgenos Antignios endgenos Antignios endgenos Via citoplasmtica Via citoplasmtica Via citoplasmtica Via citoplasmtica

Para que o antignio seja degradado necessrio que a este se ligue uma pequena

protena UbiquitinaUbiquitinaUbiquitinaUbiquitina.... Imagem 2

O conjunto Ubiquitina Ubiquitina Ubiquitina Ubiquitina protena protena protena protena formado vai ser degradado por um

complexo multifuncional proteoltico ProteossomProteossomProteossomProteossoma.a.a.a.

Cada proteossoma uma partcula grande (26S), cilndrica, consiste em

4 anis de subunidades proteicas com um canal central de dimetro 10-50

Angstrom. O proteossoma pode clivar ligaes peptdicas entre 2 ou 3

tipos diferentes de combinaes de aminocidos, atravs de um processo

dependente do ATP.

A degradao do complexo ubiquitina-protena pensa-se que ocorre na parte

central do proteossoma. Imagem 3

Imagem 2


Imagem 4

Os peptdeos formados ligam-se preferencialmente a molculas MHC classe I.

Os proteossomas envolvidos no processamento antignico apresentam 3

subunidades: LMP2, LMP7 e LMP10LMP2, LMP7 e LMP10LMP2, LMP7 e LMP10LMP2, LMP7 e LMP10 (as duas primeiras so codificadas no gene MHC).

Estas vo ser induzidas pelo aumento dos nveis da citoquina da clula T IFNIFNIFNIFN----.... Imagem 4

Transporte dos peptdeos do citoplasTransporte dos peptdeos do citoplasTransporte dos peptdeos do citoplasTransporte dos peptdeos do citoplasma para o RERma para o RERma para o RERma para o RER

A TAP um heterodmero

constitudo por duas protenas:

TAP1TAP1TAP1TAP1 e TAP2TAP2TAP2TAP2. Tem mltiplos

segmentos transmembranares.

Cada TAP1 e TAP2 tm um

domnio que projecta para o

lmen do RER e um domnio ATP-

binding que projecta para o

citosol.

Quer a TAP1 como a TAP2 pertencem famlia das protenas ATP-binding cassette

que esto presentes nas membranas de muitas clulas, incluindo as bactrias. Essas

protenas medeiam o transporte dependente de ATP de aminocidos, acares, ies e

peptdeos.


A TAP vai mediar assim o transporte dos peptdeos, tendo uma maior afinidade

para aqueles que apresentam 8 10aminocidos, que a ptima classe peptdica para

a ligao com as molculas MHC classe I.

A TAP ptima para o transporte de peptdeos que se vo ancorar a molculas de

MHC classe I.

Transporte dos peptdeos do RER para o GolgiTransporte dos peptdeos do RER para o GolgiTransporte dos peptdeos do RER para o GolgiTransporte dos peptdeos do RER para o Golgi

As cadeias e 2-microglobulina da molcula MHC classe I so sintetizadas nos polissomas ao longo do RER.

A formao de uma molcula de MHC classe I estvel requer a presena de um

peptdeo antignico na fenda de ligao da molcula de classe I. Este processo envolve

inmeros passos e a participao de chaperonas.


- Calnexina Calnexina Calnexina Calnexina protena membranar do retculo endoplasmtico. A calnexina

promove a associao da cadeia da molcula de MHC classe I com a prpria

calnexina.

- Quando a 2222----microglobulinamicroglobulinamicroglobulinamicroglobulina se liga cadeia , h uma libertao de calnexina e a associao do heterodmero cadeia 2-microglobulina s chaperonas ccccalreticulinaalreticulinaalreticulinaalreticulina e tapasina tapasina tapasina tapasina (protena associada TAP).

- A tapastapastapastapasinainainaina vai aproximar o transportador TAP para a proximidade da molcula

MHC I e permite que esta adquira um peptdeo antignico.

- Quando o heterodmero cadeia 2-microglobulina se associa protena TAP, promove a captura de peptdeos pela molcula de MHC classe I antes que

estes fiquem expostos ao ambiente do lmen do RER.

- Os peptdeos que no se ligam molcula MHC I so rapidamente degradados.

- Como consequncia da ligao dos peptdeos, a molcula 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 ERp57ERp57ERp57ERp57 que se observou em associao

com a calnexina e calreticulina. Contudo, o seu papel ainda no est bem

definido, no aparecendo por isso representada neste esquema.

Via Via Via Via EndocticaEndocticaEndocticaEndoctica

Degradao de antignios exgenos

Apresentao dos peptdeos resultantes a molculas de MHC classe II

Via Citoplasmtica Via Citoplasmtica Via Citoplasmtica Via Citoplasmtica vs vs vs vs Via EndocticaVia EndocticaVia EndocticaVia Endoctica

O modo como os peptdeos antignicos se associam classe I ou classe II das

molculas de MHC ditado pelo modo de entrada dos mesmos na clula (endgenos

ou exgenos) e pelo local de ligao.

As APCs podem captar os antignios por fagocitose, endocitose ou ambas. Os

macrfagos utilizam ambos os processos enquanto que as restantes APCs pouco ou

nada fagocitam sendo que o processo de captura dos antignios feito apenas por

endocitose (quer por endocitose mediada por receptores ou por pinocitose). Por


exemplo, os linfcitos B captam os antignios muito eficazmente usando como

receptores anticorpos membranares especficos de antignios.

1. As cadeias e da molcula MHC classe II ligam-se a uma

cadeia invarivel, bloqueando

a ligao de antignios

endgenos

2. O complexo MHC

encaminhado atravs do

Golgi para os

compartimentos da via

endoctica

3. A cadeia invarivel clivada,

deixando o fragmento CLIPCLIPCLIPCLIP

4. Os antignios exgenos so

absorvidos, degradados e

encaminhados para os

compartimentos da via

endoctica

5. HLA-DM medeia troca do

CLIP pelo peptdeo

antignico

6. O complexo peptdeo-MHC

II transportado para a

membrana plasmtica

Peptdeos gerados em vesculas endocticasPeptdeos gerados em vesculas endocticasPeptdeos gerados em vesculas endocticasPeptdeos gerados em vesculas endocticas

Aps a captura do antignio, este vai ser degradado em peptdeos dentro dos

compartimentos da via endoctica.

Na via endoctica parece estarem envolvidos trs compartimentos com acidez

crescente:


Imagem 5

- Endossomas primordiaisEndossomas primordiaisEndossomas primordiaisEndossomas primordiais (pH 6.0 (pH 6.0 (pH 6.0 (pH 6.0 6.5) 6.5) 6.5) 6.5)

- Endossomas tardios ou EndolisossomasEndossomas tardios ou EndolisossomasEndossomas tardios ou EndolisossomasEndossomas tardios ou Endolisossomas (pH 5.0 (pH 5.0 (pH 5.0 (pH 5.0 6.0) 6.0) 6.0) 6.0)

- LisossomasLisossomasLisossomasLisossomas (pH 4.5 (pH 4.5 (pH 4.5 (pH 4.5 5.0) 5.0) 5.0) 5.0)

Os antignios capturados vo mover-se dos endossomas primordiais para os

endossomas tardios e, por fim,

para os lisossomas onde

encontram enzimas hidrolticas e

um pH cada vez mais baixo em

cada compartimento.

Por exemplo, os lisossomas

contm uma coleco nica de

mais de 40 hidrolases

dependentes do cido, incluindo

proteases, nucleases, glicosidases, lipases, fosfolipases e fosfatases.

Dentro destes compartimentos, os antignios so degradados em oligopeptdeos

de 13 18 resduos, que se vo ligar molcula de MHC classe II.

Uma vez que as enzimas hidrolticas tm uma actividade ptima em condies

cidas (baixo pH), o processamento antignico pode ser inibido por agentes qumicos

que aumentem os nveis de pH desses compartimentos (ex.: cloroquina) ou por

inibidores das proteases (ex.: leupeptina).


Imagem 5

Os antignios extracelulares (como as bactrias ou antignios bacterianos) foram

captados pelas APCs (como os macrfagos ou clulas dendrticas imaturas).

O pH dos endossomas vai diminuindo progressivamente, o que activa as proteases

que residem dentro das vesculas, degradando o material endocitado. A certa altura, o

MHC II recm sintetizado passa atravs destas vesculas e liga-se aos fragmentos

peptdeos do antignio, transportando-os para a superfcie celular.

Cadeia invarivelCadeia invarivelCadeia invarivelCadeia invarivel

Uma vez que as APCs expressam ambas as classes de MHCs (I e II), tem de haver

um mecanismo para prevenir que as molculas de MHC II se liguem ao mesmo tipo

de antignios que as molculas de MHC I.

Quando as molculas de MHC II so sintetizadas no RER, trs pares das cadeias

alfa beta da classe II associam-se a uma protena trimrica denominada cadeia cadeia cadeia cadeia

invarivelinvarivelinvarivelinvarivel.

Esta protena interage com a

fenda de ligao peptdica das

molculas da classe II, prevenindo

que os peptdeos endgenos se

liguem a esta fenda enquanto a

molcula MHC II est dentro do

RER.

A cadeia invarivelcadeia invarivelcadeia invarivelcadeia invarivel apresenta

sinais no citoplasma da sua cauda

que direccionam o transporte dos

complexos MHC II do aparelho de

Golgi para os compartimentos endocticos.

A cadeia invarivel tambm parece estar envolvida no folding das cadeias alfa e

beta da classe II, na sua sada do RER e no consequente encaminhamento das

molculas da classe II a partir do aparelho de Golgi.


Imagem 6

CLIP (CLIP (CLIP (CLIP (class II class II class II class II associated invariant chain peptide) associated invariant chain peptide) associated invariant chain peptide) associated invariant chain peptide)

O CLIPCLIPCLIPCLIP ocupa a fenda de ligao peptdica das molculas de MHC II,

presumivelmente prevenindo uma prematura ligao dos peptdeos antignicos.

HLAHLAHLAHLADMDMDMDM


Imagem 6

A cadeia invarivel liga a molculas de MHC classe II recm sintetizadas e bloqueia

a ligao dos peptdeos e das unfolded protenas do RER durante o transporte das

MHC II para as vesculas endocticas.

Nessas vesculas as proteases degradam a cadeia invarivel, deixando o CLIP ligado

ao MHC II.

Patognios e as suas protenas so degradadas em peptdeos dentro dos

endossomas acidificados, mas estes peptdeos no podem ligar-se ao MHC porque este

est ligado ao CLIP.

A HLAHLAHLAHLA----DMDMDMDM, uma classe de molculas MHC II, liga-se ao complexo MHC II-CLIP,

catalizando a o CLIP e fazendo a ligao aos peptdeos antignicos.

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Bem E aqui est mais uma aulita desgravaa. Ups. Desta vez no. Esta no uma aula desgravada. Isto porque as obras do Anfiteatro Nascente assim o determinaram tornando a audio desta aula simplesmente IMPOSSVEL!

Esta aula foi baseada no seminrio sobre este tema que eu apresentei. Agradeo ao cromo039, panike ou at Nuno ( escolha do fregus) pelo trabalho que tivemos a fazer estes seminrio que quase ningum viu! C est uma oportunidade de vir a ser til. :) Peo desde j desculpas pela quantidade de imagens nesta aula. No foi de propsito nem to pouco tenho algo contra os vossos tinteiros mas devem compreender que passar de um ppt para o papel no assim to fcil e esta aula um pouco difcil de compreender sem as imagens por isso aconselho que acompanhem a leitura com as mesmas. ;)

A ter em ateno que esta aula NO UMA DESGRAVADA, ou seja, no foi exactamente o que foi dado na aula terica. Mas serve para termos alguns apontamentos sobre este tema que certamente deve sair na/o frequncia/exame, j que esta matria (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. No posso esquecer do PAINT e do ppt (velhos amigos estes)! :p

Bem, para imuno ainda falta. Mas frmaco est a por isso melhor ir estudar e deixar-me destas tretas (ou no).

Espero que esta aula vos seja til! Fiz o melhor que pude (num tempo record). Se encontrarem algum erro, no fui eu. Os meus dedos tm super poderes! Mas sempre podem contactar-me: [email protected] ou [email protected], sendo que o primeiro mais seguro!

J agora BOM NATAL e entrem com os dois ps em 2007 (isto de entrar s com o p direito discriminao e no gosto c dessas coisas). Nada de bolos, chocolates e doces que fazem mal aos dentes e no se esqueam que quando os patinhos vm Est na hora de ir para a cama!

Bom trabalho! Bons exames! Viva MEDICINA! :) Patrcia Fernandes

Turma 16

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