SISTEMA IMUNE SISTEMA IMUNE DE INVERTEBRADOSDE INVERTEBRADOS

IMUNOLOGIAIMUNOLOGIA

IntroduçãoIntrodução

• Sistemas imunes são geralmente caracterizados por sua habilidade Sistemas imunes são geralmente caracterizados por sua habilidade em distinguir entre células, tecidos ou moléculas próprias e não-em distinguir entre células, tecidos ou moléculas próprias e não-próprias, e eliminar as não-próprias (Janeway, 2001).próprias, e eliminar as não-próprias (Janeway, 2001).

• Os metazoários possuem mecanismos de reconhecimento entre Os metazoários possuem mecanismos de reconhecimento entre próprio e não próprio e são capazes de se proteger da invasão de próprio e não próprio e são capazes de se proteger da invasão de microorganismos, vírus, parasitas e células exógenas, porém, os microorganismos, vírus, parasitas e células exógenas, porém, os mecanismos utilizados não são necessariamente homólogos dentre mecanismos utilizados não são necessariamente homólogos dentre os filos (Du Pasquier, 2001).os filos (Du Pasquier, 2001).

Sistema ImuneSistema Imune

O sistema imune pode ser dividido em 03 categorias (Cooper):O sistema imune pode ser dividido em 03 categorias (Cooper):

Barreiras Externas (Químicas e Físicas)Barreiras Externas (Químicas e Físicas)

Resposta CelularResposta Celular

Imunidade HumoralImunidade Humoral

Barreiras ExternasBarreiras Externas

Importantes para barrar a entrada de patógenos e impedir danos aos tecidos:Importantes para barrar a entrada de patógenos e impedir danos aos tecidos:

Testa de equinodermosTesta de equinodermos

Concha de moluscosConcha de moluscos

Muco em celenterados, anelídeos, moluscosMuco em celenterados, anelídeos, moluscos

- efetivos na primeira linha de defesa- efetivos na primeira linha de defesa

- forma uma camada que pode impedir a entrada de microorganismos - forma uma camada que pode impedir a entrada de microorganismos (inclusive pelo batimento dos cílios)(inclusive pelo batimento dos cílios)

- moléculas anti-microorganismos estão presentes no muco- moléculas anti-microorganismos estão presentes no muco

Resposta CelularResposta Celular

Células do sangue (hemolinfa)Células do sangue (hemolinfa)

Reparo e coagulaçãoReparo e coagulação

FagocitoseFagocitose

Formação de nódulosFormação de nódulos

EncapsulaçãoEncapsulação

CitotoxicidadeCitotoxicidade

Rejeição de transplanteRejeição de transplante

Resposta CelularResposta Celular

Fagocitose: ocorre em todos os filos, fatores quimiotáticos e de Fagocitose: ocorre em todos os filos, fatores quimiotáticos e de reconhecimento envolvidoreconhecimento envolvido

Células homeostáticas: coagulações de lesões físicasCélulas homeostáticas: coagulações de lesões físicas

Células de pigmento: sipuncula, echiura, celenterados, Células de pigmento: sipuncula, echiura, celenterados, lophophorados e equinodermos (podem ter propriedades lophophorados e equinodermos (podem ter propriedades antibacterianas e antialgas)antibacterianas e antialgas)

FagocitoseFagocitose Primeira resposta celular contra vários patógenos e parasitasPrimeira resposta celular contra vários patógenos e parasitas Quimiotaxia em Lubricus, tecidos impróprios liberam Quimiotaxia em Lubricus, tecidos impróprios liberam

quimioatratores que atraem celomócitos; em Ostra, proteínas da quimioatratores que atraem celomócitos; em Ostra, proteínas da parede celular e envelope de bactérias são quimioatratores de parede celular e envelope de bactérias são quimioatratores de hemócitoshemócitos

Receptores de C3 em celomócitos de anelídeos e equinodermosReceptores de C3 em celomócitos de anelídeos e equinodermos Opsonização: substâncias sorologicamente relacionada à Opsonização: substâncias sorologicamente relacionada à

fibronectina humana (opsonina) encontrada em tecido de fibronectina humana (opsonina) encontrada em tecido de invertebrados (incluindo em hemócitos de caracóis), provavelmente invertebrados (incluindo em hemócitos de caracóis), provavelmente função similar às opsoninasfunção similar às opsoninas

Killing factors nas células do sangue:Killing factors nas células do sangue: pH baixo em moluscospH baixo em moluscos Enzimas lisossômicas (peroxidades) em todos invertebradosEnzimas lisossômicas (peroxidades) em todos invertebrados Lizosima em anelídeos, moluscos e equinodermosLizosima em anelídeos, moluscos e equinodermos Espécies reativas de oxigênio em moluscosEspécies reativas de oxigênio em moluscos

Formação de NódulosFormação de Nódulos Alguns invertebrados são incapazes de realizar a fagocitose de Alguns invertebrados são incapazes de realizar a fagocitose de

pequenas párticulaspequenas párticulas

Nódulos sequestram essas párticulas formando agregadosNódulos sequestram essas párticulas formando agregados

Microorganismos dentro do nódulo podem morrer por stress Microorganismos dentro do nódulo podem morrer por stress fisiológico ou pelo efeito tóxico de quinonas e melaninas geradas fisiológico ou pelo efeito tóxico de quinonas e melaninas geradas pela atividade da fenoloxidasepela atividade da fenoloxidase

Ocorre em anelídeos, moluscos, crustáceos, insetos e Ocorre em anelídeos, moluscos, crustáceos, insetos e equinodermosequinodermos

EncapsulaçãoEncapsulação Organismos externos muito grandes para serem fagocitados são Organismos externos muito grandes para serem fagocitados são

confinados em cápsulas multicelularesconfinados em cápsulas multicelulares

Defesa adequada contra nematodes,fungos e bactériasDefesa adequada contra nematodes,fungos e bactérias

O processo de encapsulação é provavelmente iniciado pelo contato O processo de encapsulação é provavelmente iniciado pelo contato randômico de hematócitos com o corpo exterior,fatores randômico de hematócitos com o corpo exterior,fatores quimiotáticos e componentes do sistema PpO ativadoquimiotáticos e componentes do sistema PpO ativado

Os parasitas encapsulados podem ser destruídos por moléculas Os parasitas encapsulados podem ser destruídos por moléculas tóxicas como quinonas e também por peroxidases e formas reativas tóxicas como quinonas e também por peroxidases e formas reativas do oxigênio presente em moluscosdo oxigênio presente em moluscos

Reações CitotóxicasReações Citotóxicas Além dos nódulos e da encapsulação as células sanguíneas de Além dos nódulos e da encapsulação as células sanguíneas de

invertebrados realizam reações citotóxicas visando invasoresinvertebrados realizam reações citotóxicas visando invasores

Similar ao NK dos mamíferosSimilar ao NK dos mamíferos

O contato entre a célula efetora e a célula alvo é necessário para O contato entre a célula efetora e a célula alvo é necessário para iniciar a reação citotóxicainiciar a reação citotóxica

A citotoxidade das células sanguíneas de anelídeos,moluscos e A citotoxidade das células sanguíneas de anelídeos,moluscos e equinodermos pode ser inibida por uma variedade de carboidratosequinodermos pode ser inibida por uma variedade de carboidratos

Imunidade HumoralImunidade Humoral A resposta humoral dos invertebrados inclui lisinas, aglutininas e A resposta humoral dos invertebrados inclui lisinas, aglutininas e

fatores antibióticos.fatores antibióticos.

Fatores parecidos com anticorpos e sistema complemento tem sido Fatores parecidos com anticorpos e sistema complemento tem sido descritos e tem importância para a filogenia.descritos e tem importância para a filogenia.

LisinasLisinas

Detectadas pela sua habilidade em lisar eritrócitos de vertebradosDetectadas pela sua habilidade em lisar eritrócitos de vertebrados

Enzimas proteolíticas.Enzimas proteolíticas.

Imunidade HumoralImunidade Humoral

AglutininasAglutininas Encontrados em bactérias fungos, invertebrados e mamíferos Encontrados em bactérias fungos, invertebrados e mamíferos

Ficam frequentemente no fluído do celoma e na hemolinfa dos Ficam frequentemente no fluído do celoma e na hemolinfa dos invertebrados.invertebrados.

Muitos tipos de aglutininas para o mesmo organismoMuitos tipos de aglutininas para o mesmo organismo

Estimulam a produção de novas proteínas com função Estimulam a produção de novas proteínas com função imunológicaimunológica

Função de reconhecimento vem sendo corroboradaFunção de reconhecimento vem sendo corroborada

Imunidade HumoralImunidade Humoral Fatores antibióticosFatores antibióticos

Ambiente cheio de microorganismos perigososAmbiente cheio de microorganismos perigosos Proteção por meio desses fatoresProteção por meio desses fatores

Embora ocorra naturalmente e de forma induzida, pouco se sabe sobre a Embora ocorra naturalmente e de forma induzida, pouco se sabe sobre a natureza dos fatoresnatureza dos fatores

ConsideraçõesConsiderações

Novos estudos indicam que invertebrados são capazes de uma resposta Novos estudos indicam que invertebrados são capazes de uma resposta antigênica análoga à dos vertebrados, isto é, resposta específica, antigênica análoga à dos vertebrados, isto é, resposta específica, transferível.transferível.

Estes dados são importantes para estudos filogenéticos e evolutivos.Estes dados são importantes para estudos filogenéticos e evolutivos.

Imunidade HumoralImunidade Humoral Propriedade de opsonização mediada por lectinas.Propriedade de opsonização mediada por lectinas.

Lectinas também ativam o sistema complemento PpO.Lectinas também ativam o sistema complemento PpO.

Ausência de resposta antecipadaAusência de resposta antecipada

A maioria apresenta células análogas a leucócitos.A maioria apresenta células análogas a leucócitos.

PoriferaPorifera Sistema imune em nível celular – modelo muito utilizado para o Sistema imune em nível celular – modelo muito utilizado para o

sistema imune humanosistema imune humano

Células das esponjas quando separadas em solução de água Células das esponjas quando separadas em solução de água salgada, elas brevemente se juntam, formando novas esponjas, a salgada, elas brevemente se juntam, formando novas esponjas, a não ser que sejam de tipos diferente.não ser que sejam de tipos diferente.

Metchnikoff (1892) descobriu a atividade fagocitária exercida pelas Metchnikoff (1892) descobriu a atividade fagocitária exercida pelas células das esponjas (arqueócitos), como um mecanismo para células das esponjas (arqueócitos), como um mecanismo para eliminar as partículas não-próprias e, de um modo mais avançado eliminar as partículas não-próprias e, de um modo mais avançado encapsular o material estranho dentro de agregado de células de encapsular o material estranho dentro de agregado de células de esponjas para uma posterior eliminação. Contexto de inflamação.esponjas para uma posterior eliminação. Contexto de inflamação.

Experimentos de transplante para estudar sistema imune em Experimentos de transplante para estudar sistema imune em esponjas.esponjas.

PoriferaPoriferaFormação de barreiras para separar Formação de barreiras para separar

os tecidos não-própriosos tecidos não-próprios

esponja marinha esponja marinha Axinella Axinella verrucosa verrucosa (Buscema and van de (Buscema and van de Vyver, 1983)Vyver, 1983)

esponja de água doce esponja de água doce Ephydatia Ephydatia muelleri muelleri (Mukai, 1992) (Mukai, 1992)

Reação por fatores citotóxicos que Reação por fatores citotóxicos que destróem o transplantedestróem o transplante

as esponjas marinhas as esponjas marinhas Callyspongia diffusa Callyspongia diffusa (Hildemann (Hildemann et al.et al., 1979) e , 1979) e Geodia cydonium Geodia cydonium (Pfeifer (Pfeifer et al.et al., 1992), 1992)

Axinella verrucosa

Ephydatia muelleriEphydatia muelleri

Geodia cydoniumGeodia cydonium

PoriferaPorifera

Defesa contra microorganismos/parasitasDefesa contra microorganismos/parasitas

Esponjas marinhas contém bactérias (simbióticas, comensais e Esponjas marinhas contém bactérias (simbióticas, comensais e parasitas)parasitas)

Mecanismo molecular discriminam entre bactérias simbióticas ou Mecanismo molecular discriminam entre bactérias simbióticas ou comensais das parasitascomensais das parasitas

Forte mecanismo de eliminar microorganismos – digestão Forte mecanismo de eliminar microorganismos – digestão intracelular - arqueócitos (macrófagos das esponjas)intracelular - arqueócitos (macrófagos das esponjas)

Domínio SRCR contém moléculas de membrana que estão Domínio SRCR contém moléculas de membrana que estão envolvidas no reconhecimento de bactérias. As bactérias parasitas envolvidas no reconhecimento de bactérias. As bactérias parasitas ingeridas são mortas por um mecanismo oxidativo ou não-oxidativo ingeridas são mortas por um mecanismo oxidativo ou não-oxidativo (enzimático)(enzimático)

PoriferaPoriferaRespostas de Histo(in)compatibilidade em EsponjasRespostas de Histo(in)compatibilidade em Esponjas

Sistema “primmorph”, sistema de agregados tridimensional que Sistema “primmorph”, sistema de agregados tridimensional que oferece a proliferação e diferenciação de células. oferece a proliferação e diferenciação de células.

Reações de células de esponjas misturadas (MSCR)Reações de células de esponjas misturadas (MSCR) Células do mesmo indivíduo (autogenético MSCR)Células do mesmo indivíduo (autogenético MSCR) Células de indivíduos diferentes (alogenético MSCR)Células de indivíduos diferentes (alogenético MSCR) Agregados de diferentes organismos formam, depois de um Agregados de diferentes organismos formam, depois de um

pequeno período de contato, diferentes indivíduos de agregados pequeno período de contato, diferentes indivíduos de agregados específicos (Fig. 3D)específicos (Fig. 3D)

FK506 causa immunosupressão (como em humanos) (Fig. 3C)FK506 causa immunosupressão (como em humanos) (Fig. 3C) Usando modelos de transplantes em Usando modelos de transplantes em G. cydonium G. cydonium e e S. domuncula S. domuncula

foi estabelecido que citocinas derivadas de macrófago são ativadas foi estabelecido que citocinas derivadas de macrófago são ativadas durante a rejeição “allograft” (enxerto externo). durante a rejeição “allograft” (enxerto externo).

PoriferaPoriferaFunção de citocina AIF-1 e trancrição do fator Função de citocina AIF-1 e trancrição do fator

TCF durante a rejeição “allograft” (nível tecidual) TCF durante a rejeição “allograft” (nível tecidual) e reação alogenética das células de esponjas e reação alogenética das células de esponjas

(MSCR, nível celular) (MSCR, nível celular)

O reconhecimento de tecido/célula alogenético O reconhecimento de tecido/célula alogenético faz com que ocorra um aumento nas expressões faz com que ocorra um aumento nas expressões de gene AIF-1 e TCF. Este efeito é inibido pela de gene AIF-1 e TCF. Este efeito é inibido pela incubação com o imunosupressor FK506. Desde incubação com o imunosupressor FK506. Desde que o polipetídeo recombinante AIF-1 causa que o polipetídeo recombinante AIF-1 causa in in vitro vitro expressão do gene de TCF; assim ocorre um expressão do gene de TCF; assim ocorre um efeito seqüencial de AIF-1 em TCF. Esse efeito seqüencial de AIF-1 em TCF. Esse aumento das expressões de AIF-1 e TCF aumento das expressões de AIF-1 e TCF resultam em uam rejeição por resultam em uam rejeição por histoincompatibilidade, enquanto a mediada por histoincompatibilidade, enquanto a mediada por FK506, geram uma baixa regulação desses dois FK506, geram uma baixa regulação desses dois fatores e uma fusãodos tecidos/células fatores e uma fusãodos tecidos/células alogenéticos. Em humanos a expressão do gene alogenéticos. Em humanos a expressão do gene de AIF-1 induz uma resposta inflamatória e uma de AIF-1 induz uma resposta inflamatória e uma rejeição do transplanterejeição do transplante

PoriferaPorifera

PoriferaPoriferaSimilaridades entre Similaridades entre G. cydonium G. cydonium e humanos:e humanos:

MAP quinases são componentes essencias para o via mediada por LPS. MAP quinases são componentes essencias para o via mediada por LPS. Estudos recentes revelaram que a quinase KRS que é envolvida na Estudos recentes revelaram que a quinase KRS que é envolvida na fosforilação de MAP quinases, também é presente em Demonspongiae. Via fosforilação de MAP quinases, também é presente em Demonspongiae. Via conservada entre esponjas e humanos.conservada entre esponjas e humanos.

Seqüências isoladas na esponja contém domínios de imunoglobulinas, Seqüências isoladas na esponja contém domínios de imunoglobulinas, receptores quinas (RTK) e moléculas de adesão de esponjas (SAM).receptores quinas (RTK) e moléculas de adesão de esponjas (SAM).

Os domínios de imunoglobulinas e de RTK, mostram uam grande similaridade Os domínios de imunoglobulinas e de RTK, mostram uam grande similaridade com o domínio V dos domínios de imunoglobulinas de mamíferos.com o domínio V dos domínios de imunoglobulinas de mamíferos.

Ao nível de aminoácido o domínio de Ig, de RTK e de SAM, são 94% Ao nível de aminoácido o domínio de Ig, de RTK e de SAM, são 94% parecidos com o dos mamíferos. parecidos com o dos mamíferos.

São mais parecidos com os humanos (tanto em relação aos domínios, quanto São mais parecidos com os humanos (tanto em relação aos domínios, quanto às moléculas envolvidas no sistema imune) do que com outros invertebrados às moléculas envolvidas no sistema imune) do que com outros invertebrados (como a (como a D. melanogaster D. melanogaster e e C. elegansC. elegans).).

CnidariaCnidaria Anos 70: imunologista Burnet traz à luz a Anos 70: imunologista Burnet traz à luz a

evolução do sistema imune. evolução do sistema imune. Colônias sésseis capazes de distingüir tecidos Colônias sésseis capazes de distingüir tecidos

próprios de não próprios.próprios de não próprios. O hidróide O hidróide Hydractinia Hydractinia passa a ser muito usada passa a ser muito usada

em estudos de imunologia de cnidarios.em estudos de imunologia de cnidarios. Tecidos isogenéticos e alogenéticos Tecidos isogenéticos e alogenéticos

histocompatíveis são capazes de se fundir em histocompatíveis são capazes de se fundir em Hydractinia.Hydractinia.

Tecidos incompatíveis não se fundem e geram Tecidos incompatíveis não se fundem e geram uma rejeição peculiar.uma rejeição peculiar.

Reação efetuada por um tipo especial de Reação efetuada por um tipo especial de nematocisto: mastigóforo microbásico.nematocisto: mastigóforo microbásico.

Estas células ocorrem exclusivamente no Estas células ocorrem exclusivamente no compartimento das ligações vasculares de compartimento das ligações vasculares de uma colônia.uma colônia.

CnidariaCnidaria

Os mastigóforos microbásicos migram para a região do contato Os mastigóforos microbásicos migram para a região do contato entre os tecidos e se acumulam.entre os tecidos e se acumulam.

Os nematocistos reunidos ajustam seu cnidocílios em direção ao Os nematocistos reunidos ajustam seu cnidocílios em direção ao tecido exógeno.tecido exógeno.

Todos nematocistos atacam o tecido exógenos quase Todos nematocistos atacam o tecido exógenos quase sincronizadamente, descorregando suas toxinas.sincronizadamente, descorregando suas toxinas.

Os nematocistos que chegam posteriormente, descarregam Os nematocistos que chegam posteriormente, descarregam imediatamente sobre o tecido exógeno.imediatamente sobre o tecido exógeno.

Apenas o contato entre tecidos incompatíveis causa a descarga dos Apenas o contato entre tecidos incompatíveis causa a descarga dos nematocistos.nematocistos.

Esta reação ocorre até que um dos dois indivíduos morra.Esta reação ocorre até que um dos dois indivíduos morra.

Após a interrupção do contato, o número de mastigóforos Após a interrupção do contato, o número de mastigóforos microbásicos é reduzido ao nível normal por fagocitose. microbásicos é reduzido ao nível normal por fagocitose.

A fusão dos tecidos compatíveis ocorre de 2 a 4 horas após o A fusão dos tecidos compatíveis ocorre de 2 a 4 horas após o contato, criando grandes ligações vasculares entre as colônias.contato, criando grandes ligações vasculares entre as colônias.

Há também a fusão transitóriaHá também a fusão transitória

Os tecidos se fundem nas primeiras 12 ou 24 horas.Os tecidos se fundem nas primeiras 12 ou 24 horas.

Após esse período ocorre necrose local do tecido que se espalha.Após esse período ocorre necrose local do tecido que se espalha.

De 1 a 3 dias depois do aparecimento da necrose, rejeição passiva De 1 a 3 dias depois do aparecimento da necrose, rejeição passiva e separação das colônias.e separação das colônias.

CnidariaCnidaria

MoluscoMolusco A maioria dos moluscos apresentam A maioria dos moluscos apresentam

fagócitos, células quimiotáticas e citotóxicasfagócitos, células quimiotáticas e citotóxicas Fatores humorais: lectinas, hormônios Fatores humorais: lectinas, hormônios

(ACTH, POMC), etc.(ACTH, POMC), etc. Discriminação entre próprio e não-próprio Discriminação entre próprio e não-próprio Resposta inflamatória inicial seguida de Resposta inflamatória inicial seguida de

encapsulamento do tecido estranhoencapsulamento do tecido estranho Apresentam resposta por stress Apresentam resposta por stress Resposta por stress não requer intervenção Resposta por stress não requer intervenção

de inúmeras células ou orgãos de inúmeras células ou orgãos Célula imuno-neuroendócrina realiza funções Célula imuno-neuroendócrina realiza funções

imunológicas fundamentais imunológicas fundamentais ACTH e POMC são os principais hormônios ACTH e POMC são os principais hormônios

mediadores de diversas funções no mediadores de diversas funções no organismoorganismo

VermesVermes Estudos recentes demonstraram uma nova Estudos recentes demonstraram uma nova

visão na pesquisa do sistema imune inato, visão na pesquisa do sistema imune inato, pois, normalmente, são utilizados modelos pois, normalmente, são utilizados modelos de insetos para o estudo.de insetos para o estudo.

Foi a partir da observação de que o Foi a partir da observação de que o nematóide “Caernorhabditis elegans” nematóide “Caernorhabditis elegans” poderia ser morto pelo patógeno poderia ser morto pelo patógeno “pseudomonas aeruginosa”, que iniciou-se “pseudomonas aeruginosa”, que iniciou-se uma verificação de quando a resposta uma verificação de quando a resposta imune inata de humanos e vermes imune inata de humanos e vermes poderiam ser similares.poderiam ser similares.

Dois genes foram identificados – sek1, que Dois genes foram identificados – sek1, que codifica a MAP quinase quinase, e nsy1, codifica a MAP quinase quinase, e nsy1, que codifica a MAP quinase quinase que que codifica a MAP quinase quinase que está associada com a susceptibilidade de está associada com a susceptibilidade de vermes a patógenos. Estes genes foram vermes a patógenos. Estes genes foram identificados como pertencentes ao mesmo identificados como pertencentes ao mesmo padrão de sinalização envolvido na padrão de sinalização envolvido na resposta imune inata humana.resposta imune inata humana.

Referências BibliográficasReferências Bibliográficas Werner E. G. Müller And Isabel M. Müller. 2003. Origin of the Metazoan

Immune System: Identification of the Molecules and Their Functions in Sponges. INTEGR. COMP. BIOL., 43:281–292

Louis Du Pasquier. 2001. The immune system of invertebrates and vertebrates. Comparative Biochemistry and Physiology Part B., 129:1-15

Luis F. Cadavid. 2004. Self-discrimination in colonial invertebrates: genetic control of allorecognition in the hydroid Hydractinia. Development and Comparative Immunology., 28: 871-879.

http://www.unicamp.br/cipoi/lic/overview.htm F. Aspectos evolutivos do sistema imune.

R. J. Turner. 1994. Imunology: a comparative approach. John Wiley & Sons. 222 p.

E. Ottaviani. 2004. The mollusc as a suitable model for mammalian immune-neuroendochrine investigations. ISJ, 1: 2-4.

Componentes do grupoComponentes do grupo

César Rafael FerreiraCésar Rafael FerreiraDaniel JustiDaniel Justi

Diego MoraisDiego MoraisFábio GóisFábio Góis

Gedsney MüllerGedsney MüllerGuilherme GaleraGuilherme GaleraHeirie MurakamiHeirie MurakamiFernanda SaturniFernanda SaturniNatália RavanelliNatália Ravanelli

Nathalia MachadoNathalia Machado