A Família de Coestimuladores B7:CD28

A via coestimuladora da ativação das células T mais conhecida envolve o receptor de superfície das células T, o CD28, que se liga às moléculas coestimuladoras B71 (CD80) e B72 (CD86) expressas nas APC ativadas. O CD28 foi descoberto quando a ativação das células T usando anticorpos contra as moléculas de superfície da célula T humana foi submetida a uma triagem para identificar a capacidade desses anticorpos em amplificar as respostas da célula T quando adicionados às células junto com um anticorpo ativador anti-CD3 (que foi usado como estímulo que simulava o antígeno). Os ligantes do CD28 foram descobertos pela triagem das bibliotecas de expressão do DNA para as moléculas que se ligam ao CD 28. A clonagem dos genes que codificam B7-1 e CD28 abriu o caminho para uma variedade de experiências em camundongos que esclareceram o papel dessas moléculas e levaram à identificação de outras proteínas homólogas envolvidas na coestimulação das células T. Por exemplo, a atividade coestimuladora residual das APC em camundongos knockout deficientes em B7-1 sugeriu a existência de outras moléculas coestimuladoras, e estratégias de clonagem baseadas na homologia levaram à identificação da molécula B7-2. A função essencial do CD28 e do B7-1 e B7-2 na ativação da célula T foi estabelecida não apenas por experimentos com anticorpos de ligação cruzada, mas também pela grave deficiência imune da célula T causada pelo ausência dessas moléculas em camundongos e pela capacidade de agentes que se ligam e bloqueiam o B7 de inibir uma variedade de respostas da célula T. O desenvolvimento de agentes terapêuticos baseados nesses princípios é descrito adiante.

B7-1 e B7-2 são glicoproteínas de membrana, de cadeia única, estruturalmente semelhantes, cada uma contendo dois domínios extracelulares semelhantes à imunoglobulina (Ig), apesar da molécula B7-1 ser expressa como um dímero na superfície celular e a B7-2 como um monômero. O CD28 é um homodímero ligado por pontes dissulfeto, e cada uma de suas subunidades possui um único domínio de Ig extracelular. Ele é expressado em mais de 90% das células T CD4⁺ e 50% das células T CD8⁺ em humanos (e em todas as células T virgens em camundongos).

A expressão dos coestimuladores B7 é regulada e assegura que as respostas dos linfócitos T sejam iniciadas no tempo e lugar corretos. As moléculas B7 são expressas principalmente nas APC, incluindo células dendríticas, macrófagos e linfócitos B. Elas estão ausentes ou expressas em níveis baixos nas APCs em repouso e são induzidas por vários estímulos, incluindo produtos microbianos que acoplam receptores semelhantes ao Toll (Toll-like receptors) e citocinas como o interferon-γ (IFN-γ) produzido durante as reações imunes inatas aos micro-organismos. A indução de coestimuladores pelos patógenos e pelas citocinas do sistema imune natural promove as respostas das células T aos agentes infecciosos. Essa é uma excelente ilustração da função das respostas imunes inatas para amplificar a imunidade adaptativa (Cap. 4). Além disso, as células T ativadas expressam o ligante CD40 em sua superfície, que se liga ao CD40 expressado pelas APC, enviando sinais que aumentam a expressão dos coestimuladores B7. Essa alça de retroalimentação serve para amplificar as respostas da célula T (descritas adiante). De todas as APCs potenciais, as células dendríticas expressam os maiores níveis de coestimuladores e, consequentemente, são os estimuladores mais potentes das células T virgens. No Capítulo 6 é mencionado o papel essencial dos adjuvantes na indução das respostas primárias das células T aos antígenos proteicos, como as vacinas. Muitos adjuvantes são produtos de micro-organismos ou mimetizam esses agentes, e uma de suas principais funções na ativação das células T é estimular a expressão de coestimuladores nas APC. As APC desativadas ou “em repouso” nos tecidos normais são capazes de apresentar autoantígenos às células T, mas como as APC teciduais expressam apenas níveis baixos de coestimuladores, as células T potencialmente autorreativas que enxergam os autoantígenos não são ativadas e podem se tornar anérgicas (Cap. 14). As células T reguladoras (Cap. 14) também são dependentes da coestimulação mediada pelo B7:CD28 para sua geração e manutenção. É possível que os níveis baixos de coestimuladores de B7 constitutivamente expressados pelas APC em repouso sejam necessários para manter as células reguladoras, que são importantes para a tolerância aos autoantígenos. Os padrões temporais de expressão de B7-1 e B7-2 são diferentes; o B7-2 é expresso constitutivamente em níveis baixos e sua expressão aumenta logo após a ativação das APCs, enquanto B7-1 não é expresso constitutivamente, sendo induzido depois de horas ou dias seguindo a ativação.

Os sinais do CD28 trabalham em cooperação com o reconhecimento do antígeno para iniciar as respostas das células T virgens. O acoplamento do CD28 leva à ativação de diversas vias de sinalização, algumas dos quais podendo amplificar os sinais deflagrados via complexo TCR e outras sendo independentes, mas paralelas aos sinais induzidos pelo TCR (Fig. 9-4). A cauda citoplasmática do CD28 inclui um motivo que contém tirosina que, após a fosforilação, pode recrutar a subunidade reguladora da fosfatidilinositol 3-cinase (PI3 cinase). A cauda do CD28 também contém dois outros motivos ricos em prolina, um dos quais pode se ligar à tirosina cinase Itk pertencente à família Tec e o outro pode se ligar a proteína tirosina cinase Lck pertencente a família Src. O CD28 ligado pelos seus ligantes do B7 pode ativar as cinases PI-3 e a Akt, além de facilitar a ativação da via de MAP cinase Ras/ERK. A PI-3 cinase, como discutido no Capítulo 7, gera moléculas de fosfatidilinositol trifosfato (PIP-3) na camada interna da membrana plasmática, o que pode contribuir para o recrutamento e ativação da proteína tirosina cinase Itk, da fosfolipase PLCγ, e de outra cinase chamada de PDK1. A PDK1 fosforila e ativa a Akt. Por sua vez, a Akt fosforila diversos alvos, desativando proteínas pró-apoptóticas e ativando fatores antiapoptóticos, contribuindo, assim, para a sobrevivência elevada da célula. O CD28 também fornece uma via independente de ativação do fator de troca Vav e a ativação subsequente da via de MAP cinase Rac/JNK. Além disso, foi demonstrado que os sinais do CD28 induzem a ligação do NF-κB a um sítio do promotor do gene da IL-2, chamado de elemento de resposta ao CD28, que não é ativado pelos sinais disparados pelo TCR. O resultado final dessas vias de sinalização são a expressão elevada de proteínas antiapoptóticas como Bcl-2 e Bcl-X_L, que promovem a sobrevivência das células T; a atividade metabólica elevada das células T; a proliferação elevada das células T; a produção de citocinas como IL-2 e a diferenciação de células T virgens em células efetoras e de memória (Fig. 9-4). Células T efetoras e de memória previamente ativadas são menos dependentes da coestimulação pela via B7:CD28 do que as células virgens. Essa propriedade das células efetoras e de memória as capacita em responder aos antígenos apresentados por diversas APC que residem em tecidos não linfoides e que podem expressar níveis baixos de B7. Por exemplo, a diferenciação das células T CD8⁺ em CTL efetoras requer a coestimulação, mas as CTL efetoras podem destruir outras células que não expressam coestimuladores.

FIGURA 9-4 Mecanismos de estimulação da célula T pelo CD28. O acoplamento do CD28 induz vias de sinalização que fortalecem ou trabalham juntas com os sinais disparados via TCR para estimular a expressão das proteínas de sobrevivência, citocinas e receptores da citocina, para promover a proliferação das células e induzir a diferenciação em células efetoras e de memória. Esses eventos de diferenciação podem ser secundários à expansão clonal elevada e também podem envolver a produção elevada de vários fatores de transcrição.

Numerosos receptores são homólogos ao CD28 e seus ligantes homólogos ao B7 foram identificados; essas proteínas regulam positiva e negativamente as respostas da célula T (Fig. 9-5). Após a demonstração da importância do B7 e CD28, várias outras proteínas estruturalmente relacionadas ao B7-1 e B7-2 ou CD28 foram identificadas pela clonagem dos genes baseada na homologia. Surgiu uma conclusão surpreendente que alguns dos membros das famílias B7:CD28 estão envolvidos na ativação da célula T (e portanto são coestimuladores) e outros são inibidores críticos da célula T (e às vezes foram chamados de coinibidores). O receptor coestimulador (além do CD28), cuja função é bem estabelecida é o ICOS (coestimulador induzível, CD278). O seu ligante, chamado de ICOS-L (CD275), é expressado nas células dendríticas, células B e outras populações celulares. O ICOS cumpre uma função essencial nas respostas humorais (anticorpo) dependente da célula T, particularmente na reação do centro germinal. Ele é exigido para o desenvolvimento e a ativação das células T auxiliares foliculares, que fornecem sinais críticos de ativação para células B nos centros germinais (Cap. 11).

FIGURA 9-5 As famílias B7 e CD28. Os ligantes da família B7 expressados nas APC e os seus ligantes, receptores da família CD28 expressados nas células T, são mostrados com seus padrões de expressão e provavelmente as principais funções. Outros receptores inibidores foram identificados, tal como o BTLA, mas eles não são homólogos ao CD28 e portanto não são mostrados aqui.

O resultado da ativação da célula T é influenciado por um equilíbrio entre o acoplamento dos receptores ativadores e inibidores da família CD28. Os receptores inibidores da família CD28 são o CTLA-4 (antígeno 4 do linfócito T citotóxico, que tem esse nome porque a molécula foi a quarta proteína identificada na pesquisa de moléculas expressadas nos CTL) e PD-1 (morte programada 1). (Os nomes dessas duas proteínas não refletem precisamente sua distribuição ou função.) O conceito de que um equilíbrio entre os receptores ativadores e inibidores controla a magnitude das respostas do sistema imune foi mencionado no Capítulo 4, no conceito das células assassinas naturais (natural killer – NK) (Fig. 4-6, Cap. 4). Uma ideia semelhante é aplicada às respostas dos linfócitos T e B, embora os receptores envolvidos sejam bastante diferentes. Uma vez que os receptores inibidores CTLA-4 e PD-1 estão envolvidos no fenômeno da tolerância e que as anormalidades na expressão ou função dessas moléculas causam doenças autoimunes, nós as discutiremos em mais detalhes no Capítulo 14, no contexto da tolerância e da autoimunidade. É suficiente dizer aqui que o CD28 e o CTLA-4 fornecem um exemplo ilustrativo de dois receptores que reconhecem os mesmos ligantes (as moléculas B7), mas possuem efeitos funcionais opostos na ativação da célula T. O CTLA-4 é um receptor de alta afinidade para a molécula B7 e foi postulado que este é acoplado quando os níveis de B7 nas APCs são baixos (como nas APC em repouso que mostram autoantígenos ou as APC que não são mais expostas a micro-organismos, depois que eles foram removidos e a resposta imune inata é cessada). O CD28 possui uma afinidade 20 a 50 vezes menor para o B7 e pode ser acoplado quando os níveis de B7 são relativamente altos (p. ex., na exposição aos micro-organismos e seguindo respostas imunes inatas). De acordo com esse modelo, o nível de expressão do B7 nas APC influencia o acoplamento diferencial do CD28 ou CTLA-4, que por sua vez determina se as respostas são iniciadas ou terminadas. Uma vez acoplado, o CTLA-4 pode inibir competitivamente o acesso do CD28 às moléculas de B7 nas APC, remover o B7 da superfície das APCs ou liberar sinais inibidores que bloqueiam sinais ativadores do TCR e do CD28.

Outras Vias Coestimuladoras

Demonstrou-se que muitas outras moléculas de superfície das células T, incluindo o CD2 e integrinas, fornecem sinais coestimuladores in vitro, mas seu papel fisiológico para promover a ativação da célula T é menos claro que o da família CD28. Discutimos as funções das proteínas da família CD2 no Capítulo 7 e das integrinas no Capítulo 3. Foi demonstrado que vários outros receptores que pertencem à superfamília do receptor do fator de necrose de tumor maior (TNFR) e seus ligantes, que são homólogos ao TNF, estimulam e inibem as células T em várias condições experimentais. As funções dessas proteínas em controlar as respostas imunes normais e patológicas continuam sendo uma área de investigação ativa.

A interação do CD40L nas células T com o CD40 nas APCs amplifica as respostas da célula T, ativando as APCs. O ligante do CD40 (CD40L) é uma proteína de membrana pertencente à superfamília TNF que é expressada principalmente nas células T ativadas, e o CD40 é um membro da superfamília de receptores TNF expressados nas células B, macrófagos e células dendríticas. As funções do CD40 para ativar os macrófagos na imunidade mediada pela célula e ativar as células B nas respostas imunes humorais são descritas nos Capítulos 10 e 11, respectivamente. As células T auxiliares ativadas expressam o CD40L, que acopla o CD40 das APCs e ativa essas células torná-las APC mais potentes por fortalecera expressão das moléculas B7 e a secreção de citocinas como o IL-12, que promove a diferenciação da célula T (Fig. 9-6). Às vezes, esse fenômeno é chamado de licenciamento, pois as células T ativadas licenciam as APC para se tornarem ativadoras mais potentes das respostas imunes. Portanto, a via do CD40 amplifica indiretamente as respostas da célula T por induzir coestimuladores nas APCs, mas o CD40L não funciona sozinho como coestimulador das células T.

FIGURA 9-6 Função do CD40 na ativação da célula T. As células T virgens são ativadas pelos complexos peptídeos-MHC nas APC ativadas. O reconhecimento do antígeno pelas células T junto com a coestimulação (não mostrado na figura) induz a expressão do ligante do CD40 (CD40L) nas células T ativadas. O CD40L acopla o CD40 nas APC e pode estimular a expressão das moléculas B7 e a secreção das citocinas que ativam as células T. O CD40L nas células T torna as APC mais eficientes em ativar a célula T.

Bloqueio Terapêutico do Coestimulador

Novos agentes terapêuticos estão sendo desenvolvidos para suprimir respostas imunes nocivas, com base no entendimento dessas vias coestimuladoras (Fig. 9-7). A CTLA-4-Ig, uma proteína de fusão, formada pelo domínio extracelular do CTLA4 e a porção Fc da IgG humana, se liga ao B7-1 e B7-2, bloqueando a interação B7: CD28. O motivo do uso do domínio extracelular do CTLA-4 em vez do CD28 para bloquear as moléculas B7 é que o CTLA-4 se liga ao B7 com uma afinidade 20 a 50 vezes maior, como mencionado anteriormente. A fixação da parte Fc da IgG aumenta a meia-vida in vivo da proteína. O CTLA-4-Ig é um tratamento aprovado para a artrite reumatoide, e ensaios clínicos estão sendo conduzidos para avaliar sua eficácia no tratamento de rejeição aos transplantes, psoríase e doença de Crohn. Os anticorpos que bloqueiam os receptores inibidores CTLA-4 e PD-1 estão em estudos clínicos como ferramentas imunoterapêuticas contra tumores. Como era de se prever da função do CTLA-4 para manter a autotolerância, o bloqueio desse receptor inibidor induz reações imunes em alguns pacientes. Os inibidores das vias CD40L:CD40 também estão em estudos clínicos no contexto da rejeição de transplantes e doenças autoimunes inflamatórias crônicas.

FIGURA 9-7 O mecanismo terapêutico do bloqueio do coestimulador. Uma proteína de fusão contendo a parte extracelular do CTLA-4 e a cauda Fc de uma molécula de IgG são usadas para ligar e bloquear as moléculas B7, impedindo assim sua interação com o receptor ativador CD28 e inibindo a ativação da célula T.

Funções da IL-2

A biologia da IL-2 é fascinante, porque ele executa funções críticas para promover e controlar as respostas e funções da célula T (Fig. 9-11).

FIGURA 9-11 Ações biológicas da IL-2. A IL-2 estimula a sobrevivência e proliferação dos linfócitos T, agindo como um fator de crescimento autócrino. AIL-2 também mantém as células T reguladoras funcionais e, portanto, controla as respostas imunes (p. ex., contra os autoantígenos).

Propriedades dos Subtipos T_H1, T_H2 e T_H17

A elucidação do desenvolvimento, propriedades e funções do subtipo das células T CD4⁺ efetoras tem sido uma das conquistas mais notáveis da pesquisa em imunologia. Há muitos anos, foi descrito que as respostas do hospedeiro às diferentes infecções variavam muito, assim como as reações nas diferentes doenças imunomediadas. Por exemplo, a reação imune a bactérias intracelulares como o Mycobacterium tuberculosis é dominada por macrófagos ativados, enquanto a reação aos helmintos consiste na produção do anticorpo IgE e na ativação de eosinófilos. Seguindo as mesmas linhas, em muitas doenças autoimunes crônicas, o dano ao tecido é causado pela inflamação marcada por um acúmulo de neutrófilos, macrófagos e células T, enquanto nas doenças alérgicas a lesão contém eosinófilos abundantes junto com outros leucócitos. A percepção de que todas essas reações imunológicas fenotipicamente diversificadas são dependentes das células T CD4⁺ levantou uma questão óbvia: como as próprias células T CD4⁺ podem mediar respostas tão diferentes? A resposta, como sabemos agora, é que as células T CD4⁺ consistem em subtipos de células efetoras que produzem conjuntos distintos de citocinas, que provocam reações bastante diferentes e estão envolvidas na defesa do hospedeiro contra diferentes micro-organismos, bem como em tipos distintos de doenças imunológicas. Os primeiros subtipos descobertos foram chamados de T_H1 e T_H2 (recebendo esses nomes porque foram os dois primeiros identificados). Subsequentemente, foi observado que algumas doenças inflamatórias que pensávamos serem causadas pelas reações imediatas pelo T_H1 claramente não eram dependentes desse tipo de célula T e essa percepção levou à descoberta das células T_H17 (que receberam esse nome porque sua citocina característica é a IL-17). Na próxima seção, descrevemos as propriedades desses subtipos e como eles se desenvolvem das células T virgens. Retornaremos aos seus produtos de citocina, funções efetoras e funções na imunidade mediada pela célula no Capítulo 10.

As características que definem os tipos diferenciados das células efetoras são as citocinas que eles produzem, os fatores de transcrição que eles expressam e as alterações epigenéticas nos loci do gene da citocina. Essas características das células T_H1, T_H2 e T_H17 serão descritas a seguir.

As citocinas características produzidas pelos principais subtipos de célula T CD4⁺ são IFN-γ para as células T_H1; IL-4, IL-5 e IL-13 para as células T_H2; e IL-17 e IL-22 para as células T_H17 (Fig. 9-13). As citocinas produzidas por esses subtipos da célula T determinam suas funções efetoras contra patógenos e em doenças imunomediadas. As citocinas também participam no desenvolvimento e expansão dos respectivos subtipos (descrito adiante). Além disso, esses subtipos de células T se diferenciam na expressão das moléculas de adesão e receptores de quimiocinas e outras citocinas, que estão envolvidas na migração de subtipos distintos para os diferentes tecidos (Cap. 10).

Desenvolvimento dos Subtipos T_H1, T_H2 e T_H17

As células diferenciadas T_H1, T_H2 e T_H17 se desenvolvem a partir de linfócitos T CD4⁺ virgens, principalmente em resposta às citocinas presentes no início das respostas imunes; a diferenciação envolve a ativação transcripcional e a modificação epigenética dos genes da citocina. O processo de diferenciação, que às vezes é chamado de polarização das células T, pode ser dividido em indução, comprometimento estável e amplificação (Fig. 9-14). As citocinas atuam sobre as células T estimuladas pelo antígeno para induzir a transcrição dos genes de citocina característicos da diferenciação na direção de cada subtipo. À medida que a ativação prossegue, as alterações epigenéticas ocorrem de tal forma que os genes que codificam as citocinas características do subtipo sejam mais acessíveis para a transcrição, e os genes que codificam as citocinas não características do subtipo se tornam inacessíveis. Devido a essas alterações, a célula T em diferenciação torna-se cada vez mais comprometida com uma via específica. As citocinas produzidas por qualquer subtipo promovem o desenvolvimento desse subtipo e inibem a diferenciação na direção de outras populações de células T CD4⁺. Portanto, as alças de retroalimentação positiva e negativa contribuem com a geração de uma população cada vez mais polarizada de células efetoras.

FIGURA 9-14 Desenvolvimento dos subtipos T_H1, T_H2 e T_H17. As citocinas produzidas no início da resposta imune inata ou adaptativa aos agentes infecciosos promovem a diferenciação de células T CD4⁺ virgens em células T_H1, T_H2 ou T_H17, ativando fatores de transcrição que estimulam a produção das citocinas características de cada fenótipo (a primeira etapa de indução). A ativação progressiva leva a alterações estáveis nos genes expressados (comprometimento) e as citocinas promovem o desenvolvimento de cada população e suprimem o desenvolvimento de outros subtipos (amplificação). Esses princípios se aplicam aos três principais fenótipos das células T CD4⁺ efetoras.

Existem várias características gerais importantes da diferenciação do subtipo de célula T.

Ainda dentro desse contexto, prosseguimos com a descrição dos sinais e mecanismos do desenvolvimento de cada subtipo.

Diferenciação de T_H1

A diferenciação do fenótipo T_H1 é induzida principalmente pelas citocinas IL-12 e IFN-γ e ocorrem em resposta aos micro-organismos que ativam as células dendríticas, macrófagos e células NK (Fig. 9-15). A diferenciação das células T CD4⁺ ativadas por antígeno em efetoras T_H1 é estimulada por muitas bactérias intracelulares, tais como Listeria e micobactérias, e por alguns parasitas, tais como Leishmania, todos esses patógenos capazes de infectar as células dendríticas e macrófagos. Essa resposta também é estimulada por vírus e por antígenos proteicos administrados com adjuvantes fortes. Uma característica comum de todas essas condições de infecção e imunização é que elas desencadeiam respostas imunes inatas que são associadas à produção de certas citocinas, incluindo IL-12, IL-18 e interferons do tipo I. Todas essas citocinas promovem o desenvolvimento do fenótipo T_H1; entre elas, a IL-12 é provavelmente a mais potente. Os camundongos deficientes em IL-12 são extremamente suscetíveis a infecções por micro-organismos intracelulares. IL-18 sinergiza com IL-12, e os interferons tipo I podem ser importantes para diferenciação de T_H1 em resposta a infecções virais, particularmente em humanos. Outros micro-organismos estimulam as células NK a produzir IFN-γ, que por si só é uma forte citocina indutora do fenótipo T_H1 e também age sobre células dendríticas e macrófagos para induzir mais secreção da IL-12. Uma vez que as células T_H1 se desenvolveram, elas secretam o IFN-γ, que promove mais diferenciação do T_H1 e, portanto, amplifica fortemente o padrão induzido. Além disso, o IFN-γ inibe a diferenciação de células T virgens nos subtipos T_H2 e T_H17, promovendo assim a polarização da resposta imune em uma direção. As células T podem, adicionalmente, acentuar a produção de citocina por células dendríticas e macrófagos através do ligante do CD40 (CD40L) expresso nas células T ativadas que reconhece o CD40 nas APCs e estimula a secreção da IL-12.

FIGURA 9-15 Desenvolvimento das células T_H1. A IL-12 produzida pelas células dendríticas e macrófagos em resposta aos micro-organismos, incluindo os patógenos intracelulares e o IFN-γ produzido pelas células NK (todos como parte da resposta imune inata inicial aos agentes infecciosos) ativam os fatores de transcrição T-bet, STAT1 e STAT4, que estimulam a diferenciação das células T CD4⁺ virgem ao subtipo T_H1. O IFN-γ produzido pelas células T_H1 amplifica essa resposta e inibe o desenvolvimento das células T_H2 e T_H17.

IFN-γ e IL-12 estimulam a diferenciação do T_H1 ativando os fatores de transcrição T-bet, STAT1 e STAT4 (Fig. 9-15). T-bet, um membro da família T-box de fatores de transcrição, é considerado o regulador-mestre da diferenciação de T_H1. A expressão de T-bet é induzida nas células T CD4⁺ virgens em resposta ao antígeno e ao IFN-γ. O IFN-γ ativa o fator de transcrição STAT1, o qual, por sua vez, estimula expressão de T-bet. Em seguida, o T-bet promove a produção do IFN-γ através de uma combinação de ativação transcripcional direta do gene IFN-γ e de indução de modelagem da cromatina do lócus do IFN-γ. A capacidade do IFN-γ em estimular a expressão do T-bet, e a capacidade do T-bet em fortalecer a transcrição do IFN-γ, configuram uma alça de amplificação positiva que induz a diferenciação das células T em direção do fenótipo T_H1. A IL-12 contribui para o comprometimento do T_H1 ao se ligar a receptores nas células T CD4⁺ estimuladas por antígeno e ativar o fator de transcrição STAT4, o que intensifica ainda mais a produção de IFN-γ. Camundongos deficientes em IL-12, no receptor de IL-12, em T-bet ou STAT4 não são capazes de montar respostas do tipo T_H1 efetivas seguindo infecções, e os humanos com deficiências genéticas na via de sinalização do IL-12R têm respostas prejudicadas a infecções por vários tipos de bactérias intracelulares.

Diferenciação do T_H2

A diferenciação do T_H2 é estimulada pela citocina IL-4 e ocorre em resposta aos helmintos e alérgenos (Fig. 9-16). Helmintos e alérgenos causam estimulação crônica das células T, frequentemente sem a indução de respostas imunes naturais fortes que são necessárias para diferenciação de T_H1. Assim, células T_H2 podem se desenvolver em resposta a patógenos e antígenos que causam estimulação persistente ou repetida das células T com pouca inflamação ou pouca produção das citocinas pró-inflamatórias que induzem as respostas do T_H1 e T_H17. A diferenciação das células T estimuladas pelo antígeno no subtipo T_H2 é dependente da IL-4, o que levanta uma questão interessante: como às células T_H2 diferenciadas são a principal fonte de IL-4 durante as respostas imunológicas a antígenos proteicos, de onde vem, portanto, a IL-4 antes das células T_H2 se desenvolverem? Em algumas situações, como infecções por helmintos, a IL-4 produzida por mastócitos e, possivelmente, outras populações de células como os basófilos recrutados para os órgãos linfoides e eosinófilos podem contribuir para o desenvolvimento de T_H2. Outra possibilidade é que as células T CD4⁺ estimuladas por antígenos secretam pequenas quantidades de IL-4 na sua fase inicial de ativação. Se o antígeno é persistente e presente em altas concentrações, a concentração local de IL-4 aumenta gradualmente. Se o antígeno também não desencadeia a inflamação com a produção concomitante de IL-12, o resultado é uma diferenciação crescente de células T no subtipo T_H2. Uma vez que as células T_H2 se desenvolveram, a IL-4 que elas produzem serve para amplificar a reação e inibir o desenvolvimento das células T_H1 e T_H17.

FIGURA 9-16 Desenvolvimento das células T_H2. AIL-4 produzida pelas próprias células T ativadas ou pelos mastócitos e eosinófilos, particularmente em resposta aos helmintos, ativam os fatores de transcrição GATA-3 e STAT6, que estimulam a diferenciação das células T CD4⁺ virgem no fenótipo T_H2. A IL-4 pelas células T_H2 amplifica essa resposta e inibe o desenvolvimento das células T_H1 e T_H17.

A IL-4 estimula o desenvolvimento do fenótipo T_H2 por ativar o fator de transcrição STAT6, e o STAT6, junto com os sinais vias TCR, induz a expressão do GATA-3 (Fig. 9-16). O GATA-3 é um fator de transcrição que age como um regulador-mestre da diferenciação do T_H2, amplificando a expressão dos genes para as citocina definidoras do fenótipo T_H2 IL-4, IL-5 e IL-13, que estão localizados no mesmo lócus genético. GATA-3 opera interagindo diretamente com os promotores destes genes, mas também causando remodelação da cromatina, o que abre o lócus mantendo-o mais acessibilidade a outros fatores de transcrição. Isso é semelhante à maneira pela qual o T-bet influencia a expressão do IFN-γ. O GATA-3 funciona para comprometer estavelmente as células que estão se diferenciando na direção do fenótipo T_H2, fortalecendo sua própria expressão através de alça de retroalimentação positiva. Além disso, ele bloqueia a diferenciação do fenótipo T_H1 inibindo a expressão da cadeia β do receptor do IL-12 envolvido na sinalização. Os camundongos nocauteados (knockouts) para IL-4, STAT6 ou GATA-3 são deficientes em montar respostas do tipo T_H2.

Diferenciação do T_H17

O desenvolvimento das células T_H17 é estimulado por citocinas pró-inflamatórias produzidas em resposta a bactérias e fungos (Fig. 9-17). Diversas bactérias e fungos que agem sobre as células dendríticas estimulam a produção de citocinas, incluindo IL-6, IL-1 e IL-23. O acoplamento do receptor Dectin-1 semelhante à lectina nas células dendríticas por produtos fúngicos é um sinal para a produção dessas citocinas. A combinação de citocinas que induzem o desenvolvimento das células T_H17 pode ser produzida não apenas em resposta a patógenos particulares como os fungos, mas também quando as células infectadas com várias bactérias e fungos passam por apoptose e são ingeridas pelas células dendríticas. A IL-23 pode ser mais importante para a proliferação e manutenção das células T_H17 que para sua indução. A diferenciação do fenótipo T_H17 é inibida pelo IFN-γ e IL-4; portanto, respostas fortes do tipo T_H1 e T_H2 tendem a suprimir o desenvolvimento do fenótipo T_H17. Um aspecto surpreendente da diferenciação do T_H17 é que o TGF-β, que é uma citocina anti-inflamatória produzida por muitos tipos de células (Cap. 14), promove o desenvolvimento das células T_H17 pró-inflamatórias quando outros mediadores da inflamação, como IL-6 ou IL-1, estão presentes. Alguns resultados experimentais indicam que o TGF-β não estimula diretamente o desenvolvimento do fenótipo T_H17, mas por ser um supressor potente da diferenciação dos fenótipos T_H1 e T_H2 e, essa citocina, portanto, remove o efeito inibidor desses dois subtipos permitindo assim que a resposta do tipo T_H17 se desenvolva sob a influência d IL-6 ou IL-1. De acordo com essa hipótese, a ação do TGF-β em promover respostas do tipo T_H17 é indireta. As células T_H17 produzem o IL-21, o que pode favorecer ainda mais o seu desenvolvimento, fornecendo um mecanismo de amplificação.

FIGURA 9-17 Desenvolvimento das células T_H17. O IL-1 e o IL-6 produzidos pelas APCs e o fator-β de crescimento transformante (TGF-β) produzido por várias células ativam os fatores de transcrição RORγt e STAT3, que estimulam a diferenciação das células T CD4⁺ virgens no conjunto subtipo T_H17. A IL-23, que também é produzida pelas APCs, principalmente em resposta aos fungos, estabiliza as células T_H17. O TGF-β pode favorecer as respostas do T_H17 indiretamente, por suprimir as células T_H1 e T_H2, que inibem a diferenciação do T_H17 (não mostrada na figura). A IL-21 produzida pelas células T_H17 amplifica essa resposta.

O desenvolvimento das células T_H17 é dependente dos fatores de transcrição RORγt e STAT3 (Fig. 9-17). O TGF-β e as citocinas inflamatórias, principalmente IL-6 e IL-1, trabalham de maneira cooperativa para induzir a produção do RORγt, um fator de transcrição que é membro da família de receptores do ácido retinoico. O RORγt é uma proteína restrita da célula T codificada pelo gene RORC, portanto às vezes a proteína pode ser chamada de RORc. As citocinas inflamatórias, principalmente o IL-6, ativam o fator de transcrição STAT3, que funciona com o RORγt para induzir resposta do tipo T_H17. Alterações no gene que codifica a proteína STAT3 humana causam uma rara doença associada à deficiência imune que é chamada de síndrome de Jó, porque os pacientes apresentam diversos abscessos bacterianos e fúngicos de pele, semelhantes às punições bíblicas recebidas por Jó. Esses pacientes apresentam respostas do tipo T_H17 defeituosas.

As células T_H17 parecem ser particularmente abundantes nos tecidos de mucosa, principalmente no trato gastrointestinal, sugerindo que o ambiente tecidual influencia a geração desse subtipo, fornecendo talvez altas concentrações locais de TGF-β e outras citocinas. Essa observação também sugere que as células T_H17 podem ser particularmente importantes para combater infecções intestinais e no desenvolvimento de inflamação intestinal. O desenvolvimento das células T_H17 no trato gastrointestinal também depende da população microbiana local.

As funções das células efetoras diferenciadas da linhagem CD4⁺ são mediadas pelas moléculas da superfície, principalmente o ligante do CD40, e pelas citocinas secretadas. Descreveremos as citocinas produzidas pelas células efetoras CD4⁺ diferenciadas e suas funções no Capítulo 10.

Propriedades das Células T da Memória

As células T de memória possuem várias características que são responsáveis pela sua sobrevivência e a ativação rápida.

Os marcadores fenotípicos mais confiáveis das células T de memória parecem ser a expressão de superfície do receptor da IL-7 e uma proteína de função desconhecida chamada CD27, bem como a ausência dos marcadores de células T virgens e recém-ativadas (Tabela 2-3, Cap. 2 e Fig. 9-19). Nos seres humanos, a maioria das células T virgens expressa uma isoforma de 200 kD da molécula de superfície chamada CD45 que contém um segmento codificado por um exon designado como A. Essa isoforma do CD45 pode ser reconhecida por anticorpos específicos para esse segmento, sendo, então, denominada CD45RA (do inglês, “restrito para A”). Por sua vez, a maioria das células T de memória expressa a isoforma de 180 kD do CD45, na qual o exon A do RNA foi retirado; essa isoforma é chamada CD45RO. Entretanto, essa maneira de distinguir células T virgens das de memória não é perfeita e já foi documentada interconversão das populações entre CD45RA⁺ e CD45RO⁺.

Tanto as células T CD4⁺ quanto T CD8⁺ de memória são heterogêneas e podem ainda ser adicionalmente subdivididas em subtipos com base nas suas propriedades de enderaçamento e funções. As células T de memória centrais expressam o receptor da quimiocina CCR7 e selectina-L, e se dirigem (homing) principalmente nos gânglios linfáticos. Elas têm capacidade limitada de desempenhar funções efetoras quando encontram o antígeno, mas sofrem respostas proliferativas intensas e geram muitas células efetoras quando desafiadas pelo antígeno. As células T de memória efetoras, por sua vez, não expressam CCR7 ou selectina-L, e se dirigem (homing) para os sítios periféricos, especialmente tecidos de mucosa. Com estimulação antigênica, as células T de memória efetoras produzem citocinas efetoras como IFN-γ, ou rapidamente se tornam citotóxicas, mas não proliferam muito. Este subtipo efetor, portanto, é preparado para executar uma resposta rápida a uma exposição repetida a um micro-organismo, mas a erradicação completa da infecção também pode exigir grandes números de efetores gerados das células T de memória centrais. Não está claro se todas as células T de memória podem ser classificadas em centrais e efetoras.

As células T de memória também são heterogêneas com relação aos seus perfis de citocina. Por exemplo, algumas células T CD4⁺ de memória podem ser derivadas de precursores antes mesmo que haja o comprometimento com os fenótipos T_H1, T_H2 ou T_H17, e quando ativadas pela reexposição ao antígeno e às citocinas, estas podem se diferenciar em qualquer um desses fenótipos. Outras células T de memória podem ser derivadas de efetores T_H1, T_H2 ou T_H17 completamente diferenciados e reter seus respectivos perfis de citocinas quando são reativadas. Também podem existir células T CD8⁺ de memória que mantêm algumas das características fenotípicas de CTL diferenciados.