Imunidade Inata no Trato Gastrointestinal

As células epiteliais intestinais que revestem os intestinos delgado e grosso são parte integral do sistema imune inato gastrointestinal, envolvido nas respostas a patógenos, na tolerância a organismos comensais e na amostragem de antígenos para apresentação ao sistema imune adaptativo no intestino. Existem vários tipos de células epiteliais intestinais, todas derivadas de um precursor em comum encontrado nas criptas das glândulas intestinais. Dentre essas, estão as células caliciformes secretoras de muco que residem no ápice das vilosidades intestinais; as células epiteliais absortivas secretoras de citocinas; as células M, que fazem a apresentação de antígenos, encontradas na cúpula de estruturas especializadas sobrepostas aos tecidos linfoides; e as células de Paneth, secretoras de peptídeos antibacterianos, encontradas na base das criptas. Todos estes tipos celulares contribuem de diferentes maneiras para a função de barreira da mucosa, que será discutida posteriormente.

A proteção da imunidade inata no intestino é parcialmente mediada por barreiras físicas e químicas não específicas, proporcionadas pelas células epiteliais mucosas e suas secreções de muco. As células epiteliais intestinais adjacentes são mantidas unidas por proteínas que formam as junções de oclusão (tight junctions), incluindo as zônulas occludens 1 e claudinas, bloqueando o movimento das bactérias e dos padrões moleculares associados a patógenos (PAMP) entre as células para a lâmina própria. Além disso, as células epiteliais mucosas produzem substâncias antimicrobianas, e diversos tipos celulares localizados na mucosa, incluindo células epiteliais, DC e macrófagos, são capazes de montar respostas anti-inflamatórias e antivirais. A maior parte dessas respostas é induzida pelo receptor de reconhecimento de padrão, com envolvimento de PAMP, os quais foram discutidos no Capítulo 4. De forma interessante, alguns receptores da imunidade inata que promovem inflamação em outras partes do corpo possuem ações anti-inflamatórias no intestino. Nesta seção, descreveremos características da imunidade inata que são exclusivas do intestino.

Diversas proteínas diferentes extensamente glicosiladas, denominadas mucinas, formam uma barreira física viscosa que impede o contato entre micro-organismos e as células do trato gastrointestinal. As mucinas possuem vários diferentes oligossacarídeos ligados a O e incluem glicoproteínas de superfície celular e secretadas. As mucinas secretadas, incluindo MUC2, MUC5 e MUC6, formam um gel hidratado de 300 a 700 μm de espessura, que pode impedir o contato de micro-organismos com células epiteliais de revestimento e serve também como matriz para exposição de substâncias antimicrobianas produzidas pelas células epiteliais. Algumas mucinas atuam como moléculas chamariz, que podem se desprender de células epiteliais e se ligar a proteínas adesinas que as bactérias patogênicas utilizam para se ligar às membranas celulares do hospedeiro. Além do muco secretado, a superfície apical das células epiteliais gastrointestinais é coberta com proteínas mucinas ligadas à membrana, incluindo MUC1, MUC3A/b, MUC12, MUC13 e MUC17. Essas mucinas ligadas à membrana combinam-se com vários glicolipídeos para formar uma camada macrolecular densa na superfície de células epiteliais, chamada de glicocálice, que varia de 30 a 500 nm de espessura em diferentes localizações do intestino. O glicocálice, como secretor de muco, funciona como uma barreira física para prevenir o contato microbiano.

Uma propriedade marcante da barreira mucosa do intestino é sua rápida renovação e resposta a vários sinais imunológicos e ambientais, o que possibilita rápidos aumentos na função da barreira mucosa. As mucinas são constitutivamente produzidas tanto pela superfície de células epiteliais do trato gastrointestinal quanto pelas glândulas submucosas e são repostas por moléculas recém-sintetizadas a cada 6 a 12 horas. Várias diferenças ambientais e de estímulos imunológicos podem induzir enormes aumentos da produção de mucinas. Esses estímulos incluem as citocinas (IL-1, IL-4, IL-6, IL-9, IL-13, fator de necrose tumoral [TNF] e interferons do tipo 1), produtos de neutrófilos (como a elastase) e proteínas de adesão microbianas. Esses estímulos não apenas aumentam a expressão gênica de mucina, mas também alteram a glicosilação das mucinas devido às alterações induzidas na expressão de enzimas glicosiltransferases. Acredita-se que as alterações na quantidade e na glicosilação das mucinas aumentem a função da barreira contra os patógenos.

As defensinas produzidas por células epiteliais intestinais proporcionam uma proteção imune inata contra bactérias luminais, e os defeitos na sua produção estão associados a invasão de bactérias e doença inflamatória intestinal. As defensinas são peptídeos produzidos por vários tipos celulares no corpo que exercem efeitos tóxicos letais sobre micro-organismos por se inserirem em seu interior e provocarem a perda da integridade de suas membranas fosfolipídicas externas (Cap. 4). No intestino delgado, as principais defensinas são as α-defensinas, incluindo a defensina humana 5 (HD5) e HD6, produzidas constitutivamente como proteínas precursoras inativas pelas células de Paneth localizadas na base das criptas entre as microvilosidades. Os peptídeos HD5 e HD6 ativados são gerados por clivagem proteolítica mediada por tripsina, também produzida pelas células de Paneth. No cólon, β-defensinas são produzidas por células epiteliais absortivas nas criptas intestinais, algumas constitutivamente e outras em resposta a IL-1 ou a bactérias invasoras. Além disso, os grânulos dos neutrófilos são ricos em α-defensinas, as quais provavelmente contribuem para suas funções antimicrobianas nos locais de infecção na parede do intestino delgado. Diversos estudos identificaram defeitos na produção de defensinas por células epiteliais nas regiões do intestino afetadas pela doença de Crohn, uma doença inflamatória crônica que pode envolver todo o trato gastrointestinal. Devido à existência de um risco hereditário significativo de desenvolvimento da doença de Crohn, é possível que defeitos na produção de defensinas determinados geneticamente sejam um fator predisponente para a doença, e a expressão reduzida dos genes da defensina foi associada a um subgrupo da doença de Crohn.

Receptores semelhantes a Toll (Toll-like receptors - TLR) e receptores citoplasmáticos semelhantes a Nod (NLR) expressos pelas células epiteliais intestinais promovem respostas imunes a patógenos invasores, mas também são regulados para limitar as respostas inflamatórias a bactérias comensais. No Capítulo 4, definimos TLR e NLR como receptores celulares que reconhecem PAMP produzidos por micro-organismos e geram sinais que promovem respostas inflamatórias e antivirais pelas células. A maior parte das bactérias do lúmen não é patogênica, se elas permanecerem no exterior da barreira epitelial, ainda que possam expressar o mesmo conjunto de PAMP que é expresso por bactérias patogênicas, como os lipopolissacarídeos, proteoglicanos, DNA CpG e flagelina. Como as respostas inflamatórias que envolvem as células epiteliais intestinais podem prejudicar a função de barreira e levar à invasão bacteriana e à inflamação patológica, não é surpresa que os mecanismos de controle rigorosos estejam envolvidos para limitar as respostas pró-inflamatórias induzidas por TLR a bactérias comensais. As células epiteliais intestinais expressam uma grande variedade de TLR, incluindo TLR 2, 4, 5, 6, 7 e 9, com diferentes receptores expressos em diferentes regiões do intestino. A ligação de alguns TLR resulta na fosforilação e reorganização da zona occludens 1 e resistência aumentada das junções de oclusão entre as células, e a sinalização dos TLR também aumenta a motilidade e a proliferação das células epiteliais intestinais. Essas respostas funcionais à sinalização dos TLR aumentam a função de barreira, mas não a inflamação. As respostas aos TLR no intestino também parecem ser reguladas pelos níveis de expressão ou expressão compartimentalizada somente em determinados locais (Fig. 13-2). Por exemplo, TLR5, que reconhece flagelinas bacterianas, é expresso exclusivamente na superfície basolateral de células epiteliais intestinais, onde estará acessível apenas à bactéria que houver invadido através da barreira. De forma similar, os receptores da família NLR para flagelinas (p. ex., NAIP e IPAF-1) são expressos no citoplasma das células epiteliais intestinais e somente ativarão respostas inflamatórias quando bactérias patogênicas ou seus produtos alcançarem o citosol. Também há evidências de que os reguladores da sinalização de TLR no interior das células epiteliais intestinais mantenham um limiar mais alto para a ativação de respostas inflamatórias em comparação a células epiteliais e DC em outros tecidos (Fig. 13-2).

FIGURA 13-2 Mecanismo de regulação das respostas imunes inatas na mucosa intestinal. A expressão e a função do receptor de reconhecimento de padrão nas células epiteliais intestinais e nas DC da lâmina própria minimizam as respostas inflamatórias a bactérias comensais no lúmen, mas promovem respostas aos micro-organismos que cruzam a barreira e entram na lâmina própria. Superior, Receptores de reconhecimento de padrão que reconhecem a flagelina bacteriana ficam compartimentalizados no citosol (NLR) ou na membrana basal (TLR5) das células epiteliais intestinais, mas não na membrana apical/lúmen. Inferior, TLR4, que reconhece lipopolissacarídeos bacterianos, é expresso em baixos níveis nas células epiteliais intestinais e nas DC da lâmina própria. A sinalização do TLR não induz expressão de genes inflamatórios nas DC da lâmina própria devido ao efeito mais dominante dos reguladores intracelulares de transdução de sinal de TLR, como TOLLIP e IRAK-M, em comparação às DC de outros tecidos.

Em indivíduos sadios, as DC e os macrófagos da lâmina própria no intestino inibem a inflamação e servem para manter a homeostase. De um modo geral, os macrófagos intestinais possuem um fenótipo singular que os capacita para a fagocitose e morte dos micro-organismos, mas, ao mesmo tempo, secretam citocinas anti-inflamatórias, como a IL-10. Esse fenótipo é aparentemente induzido no ambiente da mucosa local pelo fator de transformação do crescimento-β (TGF-β). A expressão de TLR4 em macrófagos e em DC na lâmina própria é mais baixa que em outros tecidos, e a expressão de genes inflamatórios nessas células frequentemente é inibida por produtos microbianos. Esse pode ser um mecanismo desenvolvido para impedir os danos decorrentes da inflamação em resposta a bactérias comensais e a produtos bacterianos que podem atravessar a barreira epitelial.

Imunidade Adaptativa no Trato Gastrointestinal

O sistema imune adaptativo no trato gastrointestinal possui características distintas das funções imunes adaptativas em outros sistemas orgânicos.

Agora, discutiremos características especiais da imunidade adaptativa no sistema gastrointestinal, incluindo organização anatômica, amostragem de antígenos, localização e diferenciação de linfócitos e distribuição de anticorpos para o lúmen.

Anatomia Funcional do Sistema Imune Adaptativo no Trato Gastrointestinal

Nesta seção, discutiremos a organização anatômica das células no interior do intestino e a relação dessa organização com a maneira pela qual as respostas imunes adaptativas são iniciadas, realizadas e reguladas. Em geral, a anatomia funcional do sistema imune adaptativo no intestino evoluiu para lidar efetivamente com as condições que enfatizamos anteriormente de abundantes micro-organismos comensais e raros patógenos do lado de fora da barreira epitelial da enorme área de superfície.

As respostas imunes adaptativas no intestino são iniciadas em conjuntos discretamente organizados de linfócitos e de células apresentadoras de antígenos intimamente associados ao revestimento epitelial mucoso do intestino e em linfonodos mesentéricos (Fig. 13-1). Os linfócitos virgens (naïve) são expostos a antígenos nestes locais e diferenciados em células efetoras. Esses tecidos linfoides associados ao intestino adjacentes ao epitélio mucoso são, algumas vezes, denominados GALT, que é a versão gastrointestinal da MALT, embora os termos sejam com frequência utilizados alternadamente. Até 30% dos linfócitos do corpo são encontrados no GALT. As estruturas do GALT mais proeminentes são as placas de Peyer, encontradas principalmente no íleo distal, e em agregados menores de folículos linfoides ou em folículos isolados no apêndice e no cólon. As placas de Peyer possuem uma estrutura de folículos linfoides, com centros germinativos contendo linfócitos B, células T auxiliares (helper) foliculares, células dendríticas foliculares (FDC) e macrófagos. Os centros germinativos nos folículos são circundados por células B foliculares virgens que expressam IgM e IgD. Uma região chamada de cúpula está localizada entre os folículos e o epitélio e contém linfócitos B e T, DC e macrófagos. Entre os folículos, existem áreas parafoliculares ricas em células T, similares aos linfonodos, mas globalmente a proporção entre células B e células T no GALT é aproximadamente cinco vezes maior que nos linfonodos. Também de modo diferente dos linfonodos, as estruturas do GALT não são encapsuladas, e nessas estruturas existem rotas de distribuição de antígenos que são independentes dos linfáticos. O desenvolvimento de agregados de folículos, como as placas de Peyer, e de folículos isolados na lâmina própria do intestino necessita da presença de células indutoras de tecidos linfoides, as quais expressam o fator de transcrição RORγT e produzem a citocina linfotoxina-β (LTβ).

A principal via de distribuição de antígenos do lúmen para o GALT ocorre através de células especializadas no interior do epitélio intestinal, denominadas células micropregas (M) (Fig. 13-3). As células M estão localizadas em regiões do epitélio intestinal chamadas epitélio da cúpula ou associado a folículo, o qual recobre a parte superior das placas de Peyer e de outras estruturas do GALT. Embora as células M e as células epiteliais mais numerosas com função absortiva provavelmente se originem de um precursor epitelial em comum, as células M se distinguem por um tênue glicocálice, por suas microvilosidades relativamente curtas e irregulares (conhecidas como micropregas) e pelas grandes fenestrações em suas membranas, características essas que aumentam a captura de antígenos para o lúmen intestinal. A principal função das células M é o transporte transcelular de várias substâncias do lúmen do intestino através da barreira epitelial para as células apresentadoras de antígeno subjacentes. As células M apreendem o conteúdo luminal eficientemente e de diversas formas, incluindo fagocitose de maneira similar a macrófagos e endocitose de vesículas cobertas por clatrinas ou de fase líquida. Estas vias são capazes de capturar bactérias inteiras, vírus e produtos microbianos solúveis. De maneira diferente de macrófagos ou DC, células M não se empenham em processamentos extensos de substâncias que elas captam, mas sim movem partículas e moléculas por meio de vesículas endocíticas através do citosol e as distribuem por exocitose da membrana basolateral para as DC nas regiões de cúpula de estruturas do GALT subjacentes. Embora as células M exerçam um papel importante na imunidade protetora contra micro-organismos luminais, alguns micro-organismos evoluíram de forma a tirar vantagens das células M como uma rota de invasão através da barreira mucosa. O melhor exemplo descrito é o da Salmonella typhimurium, similar ao patógeno humano S. typhi que causa febre tifoide. As células M expressam lectinas específicas que permitem que essas bactérias se liguem especificamente e sejam internalizadas. As bactérias são citotóxicas para as células M, levando à formação de lacunas no epitélio que promovem a invasão de mais organismos. As lectinas das células M também podem promover a infecção por certos vírus entéricos.

FIGURA 13-3 Células M no intestino delgado. As células M são células epiteliais intestinais especializadas, encontradas no epitélio do intestino delgado sobrepostas às placas de Peyer e aos folículos linfoides da lâmina própria (A). Diferentemente das células epiteliais vizinhas com bordas de microvilosidades altas e funções primariamente absortivas, as células M apresentam vilosidades mais baixas (B) e se encarregam de transportar os micro-organismos ou moléculas intactas através da barreira mucosa para os tecidos linfoides associados ao intestino, onde são entregues às DCs (C).

(Eletromicrografia de Corr SC, CC Gahan e C Hill. M-cells: origin, morphology and role in mucosal immunity and microbial pathogenesis, FEMS Immunology and Medical Microbiology 52:2-12, 2008.)

Os antígenos microbianos no lúmen do intestino podem ser capturados pelas DC da lâmina própria que estendem processos citoplasmáticos entre as células epiteliais intestinais e por meio da captura de antígenos opsonizados por IgG dependente dos receptores Fc por células epiteliais (Fig. 13-4). As DC apresentadoras de antígenos são numerosas em certas regiões do intestino, especialmente no íleo terminal, onde elas estendem dendritos através das junções entre as células epiteliais adjacentes, aparentemente sem o rompimento das junções de oclusão. Essas DC apresentadoras de antígenos pertencem a uma subpopulação de DC de mucosa que promove respostas das células T efetoras, o que será discutido posteriormente neste capítulo. Ao contrário das células M, essas DC são capazes de processar e apresentar antígenos proteicos para as células T no interior do GALT. Antígenos no lúmen opsonizados por anticorpos podem ser transportados para o GALT por vias mediadas por receptores Fc. Há evidências provenientes de estudos em camundongos de que antígenos opsonizados por IgG, como as flagelinas bacterianas, podem ser transportados através do epitélio intestinal por receptores Fcγ neonatais (FcRn, Cap. 12) e passados para as DC no GALT, levando a respostas de células T aos antígenos.

FIGURA 13-4 DC na mucosa intestinal. Existem diversas subpopulações diferentes de DC constitutivamente presentes na mucosa intestinal que são definidas por suas moléculas de superfície e função. A figura mostra duas subpopulações que também estão presentes em outros tecidos mucosos. A, As DC apresentadoras de antígenos estendem processos dendríticos entre as células epiteliais intestinais em direção ao lúmen para colher antígenos e, então, migrar para os linfonodos mesentéricos, onde iniciam a ativação e a diferenciação das células T efetoras pró-inflamatórias. Essas DC expressam a cadeia de integrina CD11b e o receptor de quimiocina CX₃CR1. B, Outras DC presentes na lâmina própria que expressam a integrina CD103 apresentam antígenos a células T virgens e induzem sua diferenciação para células T reguladoras, em parte por secretar TGF-β e ácido retinoico (AR). A função reguladora dessas DC depende de fatores secretados pelas células epiteliais intestinais.

Os linfonodos mesentéricos coletam antígenos trazidos pela linfa dos intestinos grosso e delgado e são os locais de diferenciação de linfócitos efetores e reguladores que retornam para a lâmina própria. Existem 100 a 150 desses linfonodos localizados entre as camadas membranosas do mesentério. Os linfonodos mesentéricos possuem algumas funções iguais às do GALT, incluindo diferenciação de células B para plasmócitos secretores de IgA dimérica e desenvolvimento de células T efetoras e de células T reguladoras. As células que se diferenciam nos linfonodos mesentéricos em resposta à invasão da parede do intestino por patógenos ou comensais frequentemente residem na lâmina própria. Discutiremos a impressão das propriedades de localização dos linfócitos ativados nos linfonodos mesentéricos posteriormente.

Tonsilas palatinas e linguais são estruturas linfoides não encapsuladas, localizadas abaixo da mucosa epitelial escamosa estratificada na orofaringe e na base da língua, respectivamente, e são os sítios das respostas imunes a micro-organismos na cavidade oral. Essas tonsilas, juntamente com as tonsilas nasofaríngeas, formam um anel de tecidos linfoides conhecido como anel de Waldeyer. A massa de tecido tonsilar é composta por folículos linfoides, geralmente com proeminentes centros germinativos. Existem múltiplas invaginações estreitas e profundas do epitélio escamoso superficial, chamadas criptas, que crescem para o tecido folicular. Apesar de essas tonsilas serem frequentemente consideradas parte do GALT, elas são distintas, pois são separadas da cavidade oral rica em micro-organismos por múltiplas camadas de células epiteliais escamosas, em vez de uma camada simples de células epiteliais do intestino. O mecanismo de apresentação antigênica de micro-organismos da cavidade oral não está bem descrito; as criptas são os possíveis locais onde isso ocorre. No entanto, tonsilas linguais e palatinas respondem a infecções da mucosa epitelial por meio de respostas de anticorpos, principalmente IgA, significativamente aumentadas e vigorosas. As infecções típicas que estão associadas ao aumento das tonsilas, normalmente em crianças, são causadas por estreptococos e pelo vírus Epstein-Barr.

Os linfócitos efetores que são gerados no GALT e nos linfonodos mesentéricos são marcados com integrinas seletivas e com receptores de quimiocinas próprios do intestino e circulam pelo sangue, retornando para a lâmina própria do intestino (Fig. 13-5). As células B secretoras de IgA e as células T efetoras adquirem o fenótipo de sua localização no intestino. Dessa forma, o braço efetor do sistema imune gastrointestinal depende de um grande número de células secretoras de anticorpos e de células T que recirculam para a lâmina própria e respondem rapidamente a patógenos. A integrina mais importante de localização intestinal para os linfócitos B e T é a α₄β_7, que se liga à proteína MadCAM-1, expressa nas células endoteliais venulares pós-capilares na lâmina própria do intestino. A localização intestinal também requer o receptor de quimiocinas CCR9 nos linfócitos B e T e seu ligante de quimiocina CCL25, que é produzido por células epiteliais. A expressão combinada de MadCAM-1 e de CCL25 é restrita ao intestino. A localização de células produtoras de IgA para o cólon também requer a expressão de CCR-10 e a quimiocina CCL28, mas esta não é uma via específica do intestino porque o CCL28 é expresso por células epiteliais em outros tecidos de mucosas, como os tratos pulmonar e genitourinário. O bloqueio feito por anticorpos monoclonais específicos para a cadeia α₄ de α₄β₇ tem sido utilizado para tratar pacientes com doenças inflamatórias intestinais com base no conhecimento de que as células T efetoras usam essa integrina para entrar no tecido intestinal nessas doenças. (Discutiremos as doenças inflamatórias intestinais posteriormente neste capítulo.)

FIGURA 13-5 Propriedades de localização dos linfócitos intestinais. As propriedades de localização intestinal de linfócitos efetores são impressas nos tecidos linfoides, onde eles sofrem diferenciação de precursores virgens. As DC nos tecidos linfoides associados ao intestino, incluindo as placas de Peyer e os linfonodos mesentéricos, são induzidas por linfopoietina (TSLP) tímica estromal e outros fatores para expressar desidrogenase retinaldeído (RALDH), que converte a vitamina A dietética em ácido retinoico. Quando as células T ou B virgens são ativadas por antígenos no GALT, elas são expostas ao ácido retinoico produzido pelas DC e isso induz a expressão do receptor de quimiocina CCR9 e da integrina α₄β₇ nos plasmócitos e nas células T efetoras, que se originaram de linfócitos virgens. Os linfócitos efetores entram na circulação e retornam para a lâmina própria intestinal porque a quimiocina CCL25 (o ligante para CCR9) e a molécula de adesão MadCAM (o ligante para α₄β₇) estão dispostas sobre as células endoteliais venulares da lâmina própria.

O fenótipo de localização intestinal das células produtoras de IgA e das células T efetoras é impresso pelas DC e pela ação do ácido retinoico durante os processos de ativação das células T (Fig. 13-5). Além de promover a diferenciação das células T virgens em células T efetoras e a diferenciação de células B virgens em células secretoras de anticorpos IgA, discutidas posteriormente neste capítulo, as DC no GALT e nos linfonodos mesentéricos também proporcionam sinais que levam à expressão de α₄β₇ e de CCR9 nessas células efetoras. A indução dessas moléculas de localização depende da secreção do ácido retinoico por DC, embora os mecanismos ainda não estejam bem compreendidos. A indução seletiva de células de localização intestinal nos tecidos linfoides intestinais é explicada pelo fato de esses tecidos linfoides estarem expostos à vitamina A proveniente da dieta e de DC no GALT e linfonodos mesentéricos expressarem desidrogenase retiniana (RALDH), a enzima necessária para a síntese de ácido retinoico da vitamina A, uma vez que as DC de outros tecidos não podem expressá-la. Além disso, as células epiteliais intestinais também expressam RALDH e podem sintetizar ácido retinoico. Em consistência com essas propriedades do sistema imune humoral intestinal, sabe-se que a vacinação oral não apenas favorece a expansão de células B produtoras de IgA, comparada com a imunização intradérmica, mas as vacinas orais também induzem níveis mais altos de α₄β₇ nas células B.

A lâmina própria contém linfócitos efetores, DC e macrófagos distribuídos de forma difusa e é o local da fase efetora de respostas imunes adaptativas gastrointestinais. Como discutido anteriormente, os linfócitos efetores gerados nas placas de Peyer, em outras estruturas do GALT e nos linfonodos mesentéricos retornam para a lâmina própria. Neste local, as células T podem responder aos patógenos invasores e as células B podem secretar anticorpos que são transportados para o lúmen e neutralizam patógenos antes que eles invadam.

Imunidade Humoral no Trato Gastrointestinal

A imunidade humoral no intestino é dominada pela produção de IgA secretada no GALT e pelo transporte dos anticorpos através do epitélio mucoso para o lúmen. Pequenas, embora significativas, quantidades de IgG e IgM também são secretadas para o lúmen intestinal. Dentro do lúmen, anticorpos IgA, IgG e IgM ligam-se a micro-organismos e toxinas e os neutralizam impedindo sua ligação a receptores de células do hospedeiro. Essa forma de imunidade humoral é, algumas vezes, chamada de imunidade secretora e é particularmente desenvolvida em mamíferos. As respostas de anticorpos aos antígenos adquiridos pela ingestão são característicamente dominadas por IgA, e a imunidade secretora é o mecanismo de proteção induzido por vacinas orais, como a vacina antipólio. Diversas propriedades singulares do ambiente intestinal resultam no desenvolvimento seletivo de células secretoras de IgA que permanecem no trato gastrointestinal ou, se entrarem na circulação, retornam para a lâmina própria do intestino. O resultado é que as células secretoras de IgA acumulam-se de modo eficiente nas regiões próximas ao epitélio que ficará repleto de IgA secretada e a transportará para o lúmen.

IgA é produzida em maior quantidade do que qualquer outro isotipo de anticorpo. Estima-se que um adulto normal de 70 kg secrete aproximadamente 2 g de IgA por dia, o que corresponde a 60% a 70% do total de anticorpos produzidos. Essa enorme produção de IgA ocorre devido ao grande número de plasmócitos produtores de IgA no GALT, que são, por algumas estimativas, da ordem de 10¹⁰ células por metro de intestino (Fig. 13-6). Como a síntese de IgA ocorre principalmente em tecidos linfoides de mucosa e o transporte para o lúmen da mucosa é eficiente, esse isotipo constitui menos de um quarto de anticorpos no plasma e é o menor componente da imunidade humoral sistêmica, se comparado com IgG e IgM.

FIGURA 13-6 Plasmócitos secretores de IgA no intestino. A abundância de plasmócitos produtores de IgA (verde) na mucosa do cólon, comparados com as células secretoras de IgG (vermelho), é mostrada por coloração de imunofluorescência. A IgA que está sendo secretada pode ser observada em verde no citoplasma das células epiteliais da cripta.

(De Brandtzaeg P. The mucosal immune system and its integration with the mammary glands. The Journal of Pediatrics 156 (Suppl 1): S8-S16, 2010.)

A dominância da produção de IgA pelos plasmócitos intestinais deve-se, em parte, à indução seletiva da troca de classe para o isotipo de IgA nas células B no GALT e nos linfonodos mesentéricos. A troca de classes para IgA no intestino pode ocorrer por mecanismos dependentes de T e independentes de T (Fig. 13-7). Em ambos os casos, as moléculas que direcionam essa troca de classe para IgA incluem tanto citocinas solúveis quanto proteínas de membrana de outros tipos celulares que se ligam a receptores de sinalização nas células B (Cap. 11). O TGF-β é necessário para a troca de classe para isotipos de IgA no intestino bem como em outros compartimentos da mucosa, e essa citocina é produzida por células epiteliais intestinais e por DC no GALT. Além disso, as DC do GALT expressam a integrina α_vβ_8, que é necessária para a ativação de TGF-β. Várias moléculas que promovem a troca de classes para IgA são expressas por células epiteliais intestinais ou DC do GALT em resposta à sinalização de TLR, e as bactérias comensais no lúmen intestinal produzem ligantes que aderem aos TLR relevantes. Por exemplo, a troca de classes para IgA e IgG independente de T requer a ligação da citocina APRIL, da família do TNF, ao receptor TACI nas células B, e células epiteliais intestinais produzem APRIL em resposta aos ligantes TLR produzidos por bactérias comensais. As células epiteliais intestinais também produzem a linfopoietina estromal tímica (TSLP) em resposta a sinais de TLR, e a TSLP estimula a produção adicional de APRIL por DC do GALT. Os ligantes de TLR produzidos por bactérias comensais no intestino também aumentam a expressão de óxido nítrico sintase indutível em DC, levando à produção de óxido nítrico. Acredita-se que o óxido nítrico promova a troca de classe para IgA, tanto dependente de T quanto independente de T, em parte porque o óxido nítrico aumenta a sinalização de TGF-β em células B e também a síntese de APRIL por DC do GALT. Finalmente, a produção de IgA pelas células B intestinais é, pelo menos parcialmente, dependente do metabólitos de vitamina A, o ácido retinoico all-trans (tretinoína), o qual é produzido por células epiteliais intestinais e por DC do GALT, embora os mecanismos pelos quais o ácido retinoico promove a produção de IgA ainda não sejam conhecidos. O ácido retinoico também é importante para a localização residente das células B do intestino, como foi discutido. Existe uma abundância de muitas dessas moléculas no interior do GALT e dos linfonodos mesentéricos, em comparação com os tecidos linfoides não mucosos como o baço e linfonodos drenantes da pele, devido em muito à propensão de células B no GALT fazerem a troca de classes para a produção de IgA.

FIGURA 13-7 Troca de classe para IgA no intestino. A troca de classe para IgA no intestino ocorre tanto por mecanismos dependentes de T quanto por mecanismos independentes de T. A, Na troca de classe para IgA independente de T, as DC no ápice subepitelial das placas de Peyer capturam os antígenos bacterianos enviados pela células M e migram para a zona interfolicular, onde apresentam os antígenos para as células T CD4⁺. As células T ativadas diferenciam-se em células T auxiliares e se engendram em interações cognatas com as células B IgM⁺IgD⁺ apresentadoras de antígenos que também possuem antígeno bacteriano englobado e processado. A troca de classe para IgA na célula B é estimulada por meio da ligação de CD40L da célula T ao CD40 da célula B, juntamente com a ação do TGF-β. A troca de classe para IgA pode ser aumentada pela produção de NO pelas DC, com regulação positiva do receptor para TGF-β nas células B. Essa via dependente de célula T produz anticorpos IgA de alta afinidade que são, preferencialmente, direcionados a patógenos e toxinas. B, A troca de classe para IgA independente de T envolve a ativação das células B IgM⁺IgD⁺, incluindo células B B-1, pelas células dendríticas. As DC ativadas pelo ligante de TLR secretam fatores que induzem a troca de classe para IgA, incluindo BAFF, APRIL e TGF-β. As DC também produzem IL-6 e ácido retinoico. Essa via independente de célula T produz anticorpos IgA de afinidade relativamente baixa às bactérias intestinais. Os mecanismos moleculares da troca de classes estão descritos no Capítulo 11.

A predominância da produção de IgA pelos plasmócitos intestinais é aumentada pelas propriedades seletivas de localização intestinal das células produtoras de IgA que se originam no GALT e nos linfonodos mesentéricos (Fig. 13-5). Algumas das IgAs que são transportadas através do epitélio intestinal podem ser produzidas por plasmócitos que se diferenciaram e permaneceram nos folículos subjacentes ao GALT. No entanto, os plasmócitos secretores de IgA estão amplamente dispersos na lâmina própria do trato gastrointestinal, não apenas nos folículos linfoides. Como discutido, as células B ativadas que sofrem uma troca de classe de isotipo para células produtoras de IgA no GALT e nos linfonodos mesentéricos podem entrar na circulação sistêmica e, então, retornar seletivamente para a lâmina própria intestinal, onde podem permanecer como plasmócitos.

A IgA secretada é transportada através das células epiteliais para o interior do lúmen intestinal por um receptor Fc específico para IgM/IgA, denominado receptor poli-Ig (Fig. 13-8). A IgA produzida por plasmócitos na lâmina própria encontra-se sob a forma de um dímero que é mantido unido pela cadeia J produzida coordenadamente, a qual fica covalentemente ligada por pontes dissulfeto a regiões Fc da cadeia pesada α de duas moléculas de IgA. Os plasmócitos da mucosa produzem cadeias J em abundância, mais até do que plasmócitos de tecidos não mucosos, e a IgA sérica geralmente é um monômero que não possui a cadeia J. Da lâmina própria, a IgA deve ser transportada através do epitélio para o lúmen por um processo conhecido como transcitose, e essa função é mediada pelo receptor poli-Ig. Esse receptor é sintetizado por células epiteliais mucosas e expresso em suas superfícies basal e lateral. Ele é uma glicoproteína integral de membrana com cinco domínios extracelulares homólogos aos domínios de Ig e é, portanto, um membro da superfamília das Ig. A cadeia J da IgA dimérica secretada e da IgM pentamérica contém um domínio necessário para a ligação do receptor poli-Ig, e dessa forma a IgA dimérica (e a IgM multimérica) liga-se ao receptor poli-Ig nas células epiteliais mucosas (Fig. 13-8). Esse complexo é endocitado para o interior da célula epitelial e transportado ativamente em vesículas até a superfície luminal. Aqui, o receptor poli-Ig é proteoliticamente clivado, seus domínios transmembranas e citoplasmáticos permanecem ligados à célula epitelial, e o domínio extracelular do receptor, que carrega a molécula de IgA, é liberado para o lúmen intestinal. O componente solúvel do receptor associado à IgA é chamado de componente secretor. A IgM produzida pelos plasmócitos da lâmina própria também é um polímero (pentâmero) associado não covalentemente à cadeia J, e o receptor poli-Ig também transporta a IgM para as secreções intestinais. É por essa razão que esse receptor é chamado de receptor poli-Ig. Acredita-se que o componente secretor ligado proteja a IgA e a IgM poliméricas da proteólise por enzimas presentes no lúmen intestinal, e esses anticorpos são, assim, capazes de cumprir suas funções de neutralização de micro-organismos e de toxinas no lúmen. O receptor poli-Ig também é responsável pela secreção de IgA na bile, no leite, no escarro, na saliva e no suor.

FIGURA 13-8 Transporte de IgA através das células epiteliais. A IgA é produzida pelos plasmócitos na lâmina própria do tecido mucoso e liga-se ao receptor poli-Ig na base de uma célula epitelial. O complexo é transportado através da célula epitelial e a IgA ligada é liberada no lúmen por clivagem proteolítica. O processo de transporte através da célula, da superfície basolateral até a superfície luminal, nesse caso, é denominado transcitose.

A IgG está presente nas secreções intestinais em concentrações iguais às da IgM mas inferiores às da IgA. Em algumas secreções mucosas (p. ex., reto, trato genitourinário e vias aéreas), as concentrações de IgG são altas e, frequentemente, excedem as de IgA. O transporte de IgG para as secreções mucosas deve-se a outro receptor de transcitose, o receptor Fc neonatal (FcRn), o qual já foi discutido nos Capítulos 5 e 12. Em contraste com o receptor poli-Ig, que transporta a IgA unidirecionalmente (do lado basal para o lado apical/luminal), o FcRn pode mediar o transporte bidirecional de IgG. Dessa forma, o transporte de IgG mediado por FcRn contribui para a imunidade humoral contra patógenos do lúmen intestinal e também pode contribuir para a captura de micro-organismos recobertos por anticorpos e outros antígenos do lúmen para o GALT.

A IgA produzida nos tecidos linfoides na glândula mamária é secretada para o colostro e para o leite da mama madura através de transcistose mediada por receptor poli-Ig e medeia a imunidade de mucosa passiva de lactentes. A glândula mamária lactante humana contém um grande número de plasmócitos secretores de IgA, e o epitélio da glândula mamária pode armazenar grandes quantidades de IgA secretora. Os plasmócitos na mama se originam de vários tecidos linfoides associados à mucosa. Eles residem na mama porque a maior parte dos plasmoblastos expressa CCR10, independentemente de qual tecido linfoide os gerou, e os tecidos mamários expressam CCL28, a quimiocina que se liga a CCR10. Portanto, durante a amamentação, a criança ingere uma quantidade significativa de IgA materna, a qual proporciona ampla proteção polimicrobiana no intestino da criança. Quantidades moderadas de IgG e de IgM também são secretadas no leite materno e contribuem para a imunidade passiva do lactente. Muitos estudos epidemiológicos mostraram que a amamentação reduz significativamente o risco de doenças diarreicas e sepse, especialmente em países em desenvolvimento, e isso se correlaciona com a presença de IgA secretora no leite da glândula mamária específico para espécies enterotóxicas de bactérias, incluindo Escherichia coli e Campylobacter.

Regulação da Imunidade no Trato Gastrointestinal por Células T Reguladoras e Citocinas

As células T reguladoras são abundantes no GALT e evitam as reações inflamatórias contra os micro-organismos comensais. Estima-se que haja pelo menos o dobro de Treg FoxP3⁺ entre as células CD4⁺ na lâmina própria como em outros tecidos linfoides periféricos. Muitas dessas Treg são provavelmente induzidas no intestino em resposta aos antígenos encontrados localmente e, portanto, pertencem à categoria de Treg adaptativa (Cap. 14). Os fatores que contribuem para a geração dessas Treg incluem DC CD103⁺, produção local de ácido retinoico (que promove a expressão de FoxP3) e produção local de TGF-β (que também promove a expressão de FoxP3 e inibe a geração de células T_H1 e T_H2). Como será discutido no Capítulo 14, acredita-se que as Treg suprimam as respostas imunes por diversos mecanismos. Desses, o mecanismo dominante no intestino parece ser a produção da citocina imunossupressora IL-10, como será discutido posteriormente.

Diversas citocinas, incluindo TGF-β, IL-10 e IL-2, parecem exercer papéis cruciais na manutenção da homeostasia do sistema imune no intestino, e deficiências nessas citocinas ou em seus receptores resultam em inflamação intestinal patológica. Muito do que se sabe sobre a regulação mediada por citocina no intestino é proveniente de estudos em camundongos geneticamente deficientes para os genes de citocinas ou de seus receptores. A principal característica do fenótipo murino com deficiências produzidas por engenharia genética em TGF-β, IL-10, receptor de IL-10, IL-2 e seu receptor é a inflamação descontrolada no intestino. Mutações nos genes para IL-10 ou seu receptor também estão associadas à doença inflamatória intestinal grave em crianças, confirmando a importância da IL-10 na prevenção de inflamação intestinal patológica em humanos. A inflamação descontrolada intestinal que se observa na ausência dessas citocinas ou de seus receptores é mais provavelmente causada por respostas imunes inatas e adaptativas à microbiota intestinal comensal, uma vez que a inflamação não ocorre em camundongos criados em condições livres de patógenos. As fontes celulares de citocinas e as células-alvo relevantes que expressam receptores essenciais para a prevenção da inflamação intestinal não estão completamente elucidadas. Os modelos murinos nos quais as citocinas, os receptores de citocinas e a sinalização desses receptores de citocinas são geneticamente deletados somente em tipos celulares específicos têm sido utilizados para resolver questões acerca da importância dos tipos celulares. No caso da regulação da inflamação intestinal dependente de TGF-β e de IL-10, há evidências que indicam que Treg e macrófagos são fontes importantes dessas citocinas. Por exemplo, a deleção seletiva do gene IL-10 em células FoxP3⁺ induz rapidamente uma colite severa, mas não há outras manifestações de doença inflamatória, o que é compatível com o papel essencial da Treg produtora de IL-10 na manutenção da homeostasia no trato gastrointestinal. As células-alvo que expressam receptores para, e são reguladas por, TGF-β e Il-10 provavelmente incluem DC, células T efetoras, células efetoras da imunidade inata, como macrófagos, e células epiteliais. Camundongos deficientes em IL-2 ou em seu receptor têm, como consequência desse defeito, a doença inflamatória intestinal no desenvolvimento das funções de Treg, as quais necessitam de IL-2 (Cap. 14).

Doenças Relacionadas às Respostas Imunes no Intestino

Dada a abundância de células imunes e sua constante atividade na mucosa intestinal, não é surpreendente que haja muitas doenças intestinais relacionadas às respostas imunes anormais. Essas doenças geralmente são causadas por respostas desreguladas a organismos comensais ou a antígenos alimentares. Discutiremos agora exemplos selecionados dessas doenças; elas se encontram descritas de modo mais completo em livros médicos.

A doença inflamatória intestinal é um grupo heterogêneo de distúrbios caracterizados por inflamação remitente crônica do intestino delgado ou grosso, provavelmente devido a respostas mal reguladas às bactérias comensais. Os dois principais tipos de doença inflamatória intestinal são a doença de Crohn, que pode afetar toda a espessura do tecido da parede intestinal em qualquer parte do trato gastrointestinal, mas envolve mais frequentemente o íleo terminal, e a colite ulcerativa, que é restrita à mucosa colônica. Os sintomas incluem dor abdominal, vômitos, diarreia e perda de peso. O tratamento inclui diversos fármacos anti-inflamatórios, como a sulfassalazina, corticosteroides, antagonistas de TNF e antimetabólitos. Apesar de a etiologia da doença de Crohn e da colite ulcerativa ser pouco conhecida, diversos tipos de evidências sugerem que esses distúrbios sejam um resultado dos defeitos na regulação das respostas imunes a organismos comensais no intestino de indivíduos geneticamente suscetíveis. Inúmeras anormalidades imunológicas podem contribuir para o desenvolvimento da doença intestinal.

A doença celíaca (enteropatia sensível ao glúten ou espru não tropical) é uma doença inflamatória da mucosa do intestino delgado causada por respostas imunes contra proteínas do glúten ingeridas e presentes no trigo. A doença celíaca é caracterizada por inflamação crônica da mucosa do intestino delgado, levando a atrofia das vilosidades, má absorção e várias deficiências nutricionais, o que leva a manifestações extraintestinais. A doença é tratada por restrição dietética a alimentos livres de glúten. Os pacientes produzem anticorpos IgA e IgG específicos para o glúten, bem como autoanticorpos IgA e IgG específicos para a transglutaminase 2A, uma enzima que modifica a proteína gliadina do glúten. Acredita-se que esses autoanticorpos surjam quando células B específicas para transglutaminase endocitam a transglutaminase do hospedeiro covalentemente associada à gliadina e, então, apresentam os peptídeos de gliadina para as células T auxiliares, que, por sua vez, auxiliam a resposta de anticorpos antitransglutaminase. Não se sabe se esses anticorpos contribuem para o desenvolvimento da doença, mas constituem um marcador diagnóstico sensível para a doença. Existe forte evidência de que as respostas de célula T CD4⁺ à gliadina estejam envolvidas na patogenia da doença. Células T específicas para os peptídeos da gliadina são encontradas em pacientes celíacos, e o processo inflamatório no intestino inclui células T e suas citocinas. Os peptídeos da gliadina ligam-se a dois alelos de CHP classe II encontrados na maior parte dos pacientes, denominados HLA-DQ2 e HLA-DQ8, e há um risco relativo alto para o desenvolvimento da doença entre pessoas com esses dois alelos. A associação de doenças autoimunes e alelos do CHP será mais bem discutida no Capítulo 14. Além das respostas da célula T CD4⁺, o linfócito T citotóxico (CTL) CD8⁺ que mata células epiteliais intestinais também pode contribuir para a doença celíaca, embora isso não ocorra pelo reconhecimento de peptídeos de gliadina. Em vez disso, a gliadina estimula as células epiteliais a secretar IL-15, que induz a expressão do receptor de ativação NKG2D nos CTL, e a gliadina induz a expressão de ligantes para NKG2A (MICA, MICB) nas células epiteliais intestinais. O resultado final é uma redução do limiar necessário para que o CTL mate as células epiteliais, embora ainda não esteja claro qual é, de fato, a fonte de peptídeos reconhecidos pelo CTL.

As alergias alimentares são causadas por respostas de T_H2 a muitas proteínas alimentares diferentes, e quando da ingestão dessas proteínas, provocam respostas inflamatórias agudas localizadas no intestino e sistêmicas. As alergias resultam das respostas de IgE dependente de T_H2 a antígenos ambientais (alérgenos), que podem ser proteínas ou compostos químicos que modificam (haptenos) as próprias proteínas. No caso das alergias alimentares, os antígenos ambientais são ingeridos, e esse é outro exemplo de falha da tolerância imune adaptativa a antígenos alimentares. Os anticorpos antialérgeno ligam-se aos receptores Fc nos mastócitos, e a exposição subsequente ao alérgeno produzirá ligação cruzada de receptores Fc, ativação de mastócitos e a liberação de potentes aminas pró-inflamatórias, mediadores lipídicos e citocinas. Existem abundantes mastócitos na lâmina própria do intestino. Dessa forma, a reingestão de um alérgeno alimentar por uma pessoa que montou previamente uma resposta de T_H2 e de IgE ao alérgeno produzirá ativação do mastócito, com suas consequências patológicas. As citocinas produzidas pelas células T_H2 também estimulam diretamente o peristaltismo e podem desencadear sintomas de alergias alimentares, mesmo sem a participação de IgE. Essas reações podem produzir sintomas gastrointestinais como náusea, vômitos, diarreia e dor abdominal, mas o alérgeno pode ser absorvido na corrente sanguínea e, por fim, ativar mastócitos em muitos tecidos diferentes, produzindo manifestações sistêmicas. Discutiremos mais detalhadamente as reações alérgicas no Capítulo 19.

As respostas imunes prolongadas aos micro-organismos gastrointestinais podem levar ao surgimento de tumores no trato gastrointestinal. O melhor exemplo documentado desse fenômeno são os linfomas de MALT no estômago de pessoas com infecção por Helicobacter pylori. Esses linfomas são tumores que surgem de células B malignamente transformadas nos folículos linfoides da lâmina própria gástrica. Acredita-se que o H. pylori inicie uma reação inflamatória que promove o desenvolvimento e crescimento de tumores pelas células B intrínsecas de eventos oncogênicos. Notadamente, se os linfomas de MALT gástrico forem diagnosticados antes de se disseminarem para além das paredes do estômago, os pacientes podem ser curados da infecção por H. pylori pelo tratamento com antibiótico.

Imunidade de Mucosa no Sistema Respiratório

A mucosa do sistema respiratório reveste as passagens nasais, a nasofaringe, a traqueia e a árvore brônquica. Os alvéolos, as terminações das vias aéreas brônquicas em forma de fundo de saco e revestidas por epitélio, também podem ser considerados parte da mucosa. A inalação do ar expõe a mucosa respiratória a uma ampla variedade de substâncias estranhas, incluindo organismos infecciosos provenientes do ar, pólens de plantas, partículas de pó e vários outros antígenos ambientais. A microbiota das vias aéreas é bem menos densa e menos diversa do que a observada no intestino, e as vias aéreas inferiores e os alvéolos são geralmente estéreis. Apesar disso, houve desenvolvimento de mecanismos similares no sistema imune da mucosa respiratória para a obtenção de um fino equilíbrio entre ativação imune para proteger contra patógenos e regulação imune para evitar respostas desnecessárias ou exacerbadas que possam prejudicar as funções fisiológicas. As falhas do sistema imune no controle das infecções broncopulmonares e as respostas imunes ou inflamatórias excessivas a infecções são as causas principais de morbidade e mortalidade no mundo todo.

Imunidade de Mucosa no Sistema Genitourinário

A defesa imune inata contra invasão e infecção microbianas na mucosa genitourinária recai principalmente sobre o revestimento epitelial, assim como em outras barreiras mucosas. O epitélio escamoso estratificado reveste a mucosa vaginal e a uretra terminal masculina, e uma única camada de epitélio colunar secretor de muco reveste o trato genital feminino superior. O epitélio vaginal contém células de Langerhans, e uma variedade de DC e macrófagos foi descrita abaixo do epitélio na vagina, endocérvice e uretra. Também existem células B e T residentes na mucosa genital. Diferenças no fenótipo das DCs e dos macrófagos na mucosa genital feminina em relação às do trato gastrointestinal podem ser a base para a maior suscetibilidade à infecção de HIV. Há pouca especialização regional do sistema imune adaptativo na mucosa genitourinária, na qual há ausência de importantes tecidos linfoides associados à mucosa. Diferentemente de outras mucosas, nas quais a IgA é o isótipo de anticorpo dominante, a maior parte dos anticorpos nas secreções genitais é constituída de IgG, e cerca de metade disso é produzida pelos plasmócitos na mucosa do trato genital; o restante provém da circulação.

Respostas Imunes Inatas e Adaptativas na Pele

A epiderme fornece uma barreira física para a invasão microbiana. A epiderme consiste em múltiplas camadas de epitélio escamoso e estratificado, feito quase inteiramente de células epiteliais especializadas denominadas queratinócitos. Os queratinócitos da camada basal, ancorados sobre a membrana basal, estão em contínua proliferação, e as células maduras de sua progênie são deslocadas para o alto e se diferenciam para formar as diversas camadas. Na camada do topo, denominada estrato córneo, as células sofrem morte programada, formando, assim, uma barreira de permeabilidade rica em queratina e lipídeos, que é importante para a proteção contra micro-organismos, bem como contra perigosos agentes físicos e químicos.

Além do seu papel na formação de uma barreira física, os queratinócitos respondem a patógenos e lesões pela produção de peptídeos antimicrobianos, que matam micro-organismos, e diversas citocinas, que promovem e regulam as respostas imunes. Os peptídeos antimicrobianos, que os queratinócitos produzem, incluem defensinas, S100 e catelicidinas (Cap. 4). As citocinas produzidas pelos queratinócitos incluem TNF, IL-1, IL-6 e IL-18, que promovem inflamação; GM-CSF, que induz diferenciação e ativação das DC na epiderme, discutidas posteriormente; e IL-10, que controla as respostas imunes. Os queratinócitos produzem as quimiocinas CCL17, CCL20 e CCL27, que participam do recrutamento de linfócitos que expressam CC4, CCR6 e CCR27. A expressão induzida de defensinas, citocinas e quimiocinas pelos queratinócitos depende dos receptores da imunidade inata, incluindo TLR e NLR. Os queratinócitos expressam a maioria dos TLR e NLRP3, o qual forma o inflamassoma processador de IL-1 (Cap. 4). Os queratinócitos na pele normal sintetizam constitutivamente pró-IL-1 e pró-IL-18. Estímulos como a radiação UV ativam o inflamassoma para processar essas pró-citocinas para suas formas ativas, o que explica a resposta inflamatória à queimadura solar. Quando as vias de transdução de sinal ligadas a respostas inflamatórias, como as vias NF-κB e STAT3, estão geneticamente ativadas apenas em queratinócitos, os camundongos desenvolvem doenças cutâneas inflamatórias, mostrando o potencial dessas células para atuar como componente central das respostas imunes cutâneas.

Diversas populações de DC estão normalmente presentes na pele e contribuem para as respostas imunes inatas e para o início das respostas da célula T a micro-organismos e antígenos ambientais que entram no corpo através da pele. Na epiderme, as DC mais abundantes são as células de Langerhans, que expressam um receptor de lectina do tipo C chamado langerina (CD207) e possuem numerosos grânulos de Birbeck no citoplasma (Fig. 6-4, Cap. 6). Os dendritos das células de Langerhans formam uma densa malha entre os queratinócitos da epiderme. Na derme, existem DC CD103⁺ que expressam langerina relativamente esparsas, que são uma linhagem distinta das células de Langerhans, e DC langerina-negativas, como as DC plasmocitoides. Cada uma dessas populações de células dendríticas expressa receptores de reconhecimento de padrões para PAMPs, expressos nos micro-organismos, e para padrões moleculares associados a dano (DAMP), expressos nas células danificadas, e as DC respondem secretando citocinas inflamatórias.

As DC cutâneas capturam proteínas estranhas, transportam-nas para os linfonodos drenantes e apresentam os peptídeos processados dessas proteínas para as células T ou passam os antígenos proteicos para outras DC residentes dos linfonodos. Quando as células de Langerhans encontram micro-organismos, elas são ativadas pelo encontro com os receptores semelhantes a Toll (Cap. 6). As células perdem sua adesividade à epiderme, entram nos vasos linfáticos, passam a expressar o receptor de quimiocina CCR7 e migram para as zonas de células T dos linfonodos drenantes em resposta às quimiocinas produzidas nesse local. As células de Langerhans também maturam e tornam-se eficientes células apresentadoras de antígenos. O que ainda não está claro é a contribuição relativa de diferentes subpopulações de DC na pele para o início da resposta da célula T. Os modelos murinos desenvolvidos com DC que expressam langerinas podem ser seletivamente eliminados, e sob as condições adequadas, os camundongos não possuem células de Langerhans, mas possuem DC dérmicas. Utilizando esses modelos, os pesquisadores mostraram que algumas respostas de célula T a proteínas próprias quimicamente modificadas, um modelo para hipersensibilidade de contato, ocorrem na ausência das células de Langerhans. Além disso, as respostas da célula T a certos vírus, incluindo o herpesvírus, dependem das DC CD103⁺ langerina⁺, mas não das células de Langerhans. As células de Langerhans parecem ser necessárias para as respostas de T_H2 que causam a dermatite atópica (hipersensibilidade de contato e dermatite atópica serão discutidas posteriormente). O papel das diferentes populações de DC cutâneas poderia variar com a dose e o tipo do antígeno e, provavelmente, diferirá entre camundongos e humanos.

A pele normal humana contém muitas células T, 95% das quais possuem um fenótipo de memória. A pele humana contém cerca de 1 milhão de células T/cm², o que representa cerca de 2 × 10¹⁰ células T totais na pele. Aproximadamente 98% dessas células T estão presentes na derme e 2% são linfócitos intraepidérmicos. Os linfócitos T dérmicos (tanto células CD4⁺ como CD8⁺) estão predominantemente em uma localização perivascular e geralmente expressam marcadores fenotípicos característicos de células ativadas ou de memória. Não está claro se essas células residem permanentemente no interior da derme ou se estão apenas em trânsito entre os capilares sanguíneos e linfáticos como parte da recirculação das células T de memória. As células T CD4⁺ de cada subpopulação principal, T_H1, T_H2, T_H17 e Treg, são encontradas na pele. As células T_H1 e T_H17 são importantes para a defesa de micro-organismos, contra micro-organismos intra e extracelulares, respectivamente, como em outros tecidos. As duas citocinas de assinatura T_H17, IL-17 e IL-22 são conhecidas por induzir a expressão de defensinas nos queratinócitos. As células T intraepidérmicas, a maior parte das quais é células CD8⁺, podem expressar um conjunto mais restrito de receptores antigênicos que os linfócitos T da maioria dos tecidos extracutâneos. Em camundongos (e em algumas outras espécies), muitos linfócitos intraepidérmicos são células T que expressam o receptor de célula T para antígeno do tipo γδ.

Na pele, as células T expressam moléculas de localização residente que direciona sua migração para fora dos microvasos dérmicos (Fig. 13-10). A migração das células T efetoras ou de memória para a pele depende da expressão do antígeno de linfócito cutâneo (CLA) pelas células T, o qual é um carboidrato ligante de E-selectina e presente em metade das diversas glicoproteínas da membrana plasmática da célula endotelial. Além disso, a expressão pela célula T de CCR4 e CCR10, que se ligam às quimiocinas CCL17 e CCL27, respectivamente, também é necessária para o tráfego da célula T à pele. As propriedades de localização cutânea das células T são impressas durante a ativação nos linfonodos drenantes da pele, por um processo análogo ao da impressão das propriedades de localização intestinal das células T nos linfonodos mesentéricos, discutido anteriormente. Quando as células T virgens reconhecem os antígenos apresentados pelas DC nos linfonodos drenantes da pele, elas recebem sinais dessas DC que não somente induzem sua proliferação e diferenciação em células efetoras, mas também induzem a expressão de moléculas de localização cutânea CLA, CCR4 e CCR10. De forma interessante, a luz solar e a vitamina D parecem exercer um papel importante na migração das células T para a pele, análogo ao papel da vitamina A e seu metabólito, ácido retinoico, na migração de linfócitos para o intestino. Os raios UVB na luz solar agem sobre o 7-desidrocolesterol produzido na camada basal da epiderme e convertem-no em pré-vitamina D₃. As DC da derme expressam vitamina D₃-hidroxilases que convertem a pré-vitamina D₃ em sua forma ativa, 1,25(OH)₂D₃. Quando as DC apresentam antígenos às células T, o 1,25(OH)₂D₃ ativo é liberado, entra nas células T, transloca-se para o núcleo e ativa a transcrição de CCR10. O 1,25(OH)₂D₃ produzido nas DC da derme podem ser transportados na forma livre ou migrar no interior das DCs para os linfonodos drenantes da pele. No linfonodo, o 1,25(OH)₂D₃ induz a expressão de CCR10 nas células T virgens ativadas pelas DC apresentadoras de antígenos. A IL-12 proveniente das DC participa na indução de CLA. CCR4 também é regulado positivamente e a integrina de localização intestinal α₄β₇ é regulada negativamente, ambas por sinais desconhecidos, durante a ativação da célula T nos linfonodos drenantes da pele. Assim, as células T virgens ativadas nesses linfonodos serão diferenciadas em células T efetoras que retornarão, preferencialmente, para a pele. O 1,25(OH)₂D₃ também pode atuar localmente no interior da derme sobre as células T efetoras e de memória, regulando positivamente CCR10 e promovendo a migração de células T para a epiderme, porque o ligante de CCR10, CCL27, é feito pelos queratinócitos.

FIGURA 13-10 Propriedades de localização dos linfócitos na pele. As propriedades de localização cutânea de linfócitos efetores são impressas nos linfonodos drenantes da pele, onde essas células sofreram diferenciação de precursores virgens. O precursor de vitamina D, 7-desidrocolesterol, produzido na camada basal da epiderme é convertido em 1,25(OH)₂D₃ (vitamina D ativa) por ações sequenciais dos raios ultravioleta na luz solar (UVB) e hidroxilases das células dendríticas da derme. Durante a ativação das células T virgens pelas células dendríticas nos linfonodos drenantes, 1,25(OH)₂D₃ induz a expressão de CCR10, IL-12 induz a expressão do antígeno de linfócito cutâneo (CLA) ligante de E-selectina, e outros sinais induzem a expressão de CCR4. As células T efetoras diferenciadas entram na circulação, e as moléculas de localização que elas expressam agora direcionam a migração para fora das vênulas na pele devido à expressão de E-selectina no endotélio das vênulas e à produção de CCL27 e CCL17 (os ligantes de CCR10 e de CCR4) na pele.

Doenças Relacionadas às Respostas Imunes na Pele

Existem muitas doenças inflamatórias diferentes que são causadas por respostas imunes desreguladas e inadequadamente direcionadas na pele. Discutiremos dois exemplos selecionados dessas doenças. Além dessas doenças inflamatórias, existem vários linfomas malignos que afetam primariamente a pele. A maior parte deles deriva das células T residentes na pele.

Psoríase, um distúrbio inflamatório crônico da pele, caracterizado por placas descamantes avermelhadas, é causada por respostas imunes inatas e mediadas pela célula T, disparadas por diversos estímulos ambientais. As DC são centrais na patogênese, e a redução do número de DC cutâneas pelo tratamento com o composto químico absorvente de luz ultravioleta A (UVA), psoraleno, acrescido de luz ultravioleta (terapia PUVA), reduz as manifestações da doença. Há evidência de que a psoríase seja iniciada quando o trauma ou infecção induzem a produção da catelicidina LL-37 pelos queratinócitos, que formam complexos com o DNA do hospedeiro e, então, ativam as DC plasmocitoides na pele através do TLR9. As DC plasmocitoides ativadas produzem IFN-α abundantemente e a pele psoriática possui uma forte assinatura de interferon do tipo I (i. e., a expressão de muitos genes induzíveis por interferon). Um dos efeitos do IFN-α é a ativação de outras DCs que são induzidas a migrar para os linfonodos, ativar as células T auxiliares de especificidade antigênica desconhecida e induzir sua diferenciação em células T efetoras de localização cutânea. Essas células T circulam para a derme e ainda promovem uma cascata inflamatória e proliferação persistente dos queratinócitos. As células T_H1 e T_H17 têm sido implicadas nessa fase da doença. Várias terapias que foram aprovadas ou estão em testes clínicos têm como alvo a migração da célula T e as citocinas que direcionam a diferenciação para T_H1 e T_H17 (IL-12, IL-23) ou são produzidas por essas células T (IL-17, IL-22, TNF). Uma questão central não resolvida acerca dessa doença é a identificação dos antígenos reconhecidos pelas células T.

A dermatite atópica é uma doença inflamatória crônica da pele caracterizada por erupções pruriginosas, nas quais a IgE específica a antígenos ambientais e as células que expressam receptores Fc de alta afinidade para IgE (Fc RI) exercem um papel central. A ligação cruzada do FcεRI nos mastócitos mediada pelo antígeno é importante em muitas doenças alérgicas, como será discutido em detalhes no Capítulo 19, e os mastócitos estão implicados na patogênese da dermatite atópica. Além disso, o FcεRI é expresso nas DC cutâneas, incluindo células de Langerhans e DC plasmocitoides, e a ativação das DC também exerce um papel central na dermatite atópica, como na psoríase. No entanto, acredita-se que, na dermatite atópica, a resposta das DC à sinalização de TLR seja influenciada pela sinalização do FcεRI e pela citocina estromal tímica linfopoietina (TSLP), produzida por queratinócitos, levando a uma resposta inicial TH2. A base da cascata inflamatória da dermatite atópica pode ser a sensibilidade geneticamente determinada aos antígenos ambientais, talvez por causa da função prejudicada de barreira epitelial.

Imunoprivilégio no Olho, Cérebro e Testículos

Imunoprivilégio em Fetos de Mamíferos

O feto de mamíferos expressa genes herdados paternamente que são alogênicos aos da mãe, mas os fetos não são rejeitados pelas mães. Em essência, o feto é um alotransplante de ocorrência natural, mas que é protegido da rejeição ao transplante. É claro que a mãe é exposta aos antígenos fetais durante a gestação, porque os anticorpos maternos contra as moléculas de CHP paternas são facilmente detectáveis. Obviamente, houve uma pressão seletiva muito forte que levou à evolução de mecanismos que protegem o feto do sistema imune materno, ainda que esses mecanismos permaneçam muito mal compreendidos. Provavelmente, muitas características de barreira e de diferentes moléculas especiais da placenta contribuem para isso, juntamente com a imunossupressão local.

Diversas observações experimentais indicam que a localização anatômica do feto é um fator essencial na ausência de rejeição. Por exemplo, animais gestantes são capazes de reconhecer e rejeitar alotransplantes singênicos ao feto colocado em locais extrauterinos, sem comprometimento da sobrevivência fetal. Blastocistos fetais completamente alogênicos que não possuem genes maternos podem sobreviver com sucesso em uma mãe gestante ou pseudogestante. Assim, nem os genes específicos maternos nem os paternos são necessários para a sobrevivência do feto. A hiperimunização da mãe com células que possuem antígenos paternos não compromete a placenta e o crescimento fetal.

A falha na rejeição ao feto recebeu atenção, com o foco na região de contato físico entre a mãe e o feto. Os tecidos fetais da placenta que estão em contato mais íntimo com a mãe são compostos de trofoblastos vasculares, que se infiltram difusamente no revestimento uterino (decídua), com o objetivo de ancorar a placenta à mãe.

Uma simples explicação para a sobrevivência fetal é que as células do trofoblasto não conseguem expressar as moléculas de CHP paternas. Moléculas de classe II não foram detectadas nos trofoblastos. Nos camundongos, os trofoblastos de implantação, mas não os trofoblastos vasculares, expressam moléculas do CHP classe I paternas. Em humanos, a situação pode ser mais complexa, uma vez que células de trofoblasto expressam apenas uma molécula não polimórfica de classe IB, denominada HLA-G. Essa molécula pode estar envolvida na proteção da célula trofoblástica da lise mediada por células NK maternas. Uma subpopulação de células NK especializadas, chamadas células NK uterinas, é o tipo principal de linfócito presente nos sítios de implantação, e a produção de IFN-γ por essas células é essencial para o desenvolvimento decidual. A maneira pela qual as células NK uterinas são estimuladas e o seu papel nas respostas maternas aos aloantígenos fetais não são conhecidos. Mesmo se as células de trofoblasto expressarem moléculas do CHP clássico, elas podem não apresentar moléculas coestimulatórias e não conseguem atuar como células apresentadoras de antígenos.

A decídua uterina pode ser um local onde as respostas imunes ficam funcionalmente inibidas. Essa ideia é sustentada pela observação de que a decídua murina é altamente suscetível à infecção por Listeria monocytogenes e não consegue suportar uma resposta de hipersensibilidade do tipo tardia. A base do imunoprivilégio claramente não é uma simples barreira anatômica, porque o sangue materno se encontra em extenso contato com o trofoblasto. Mais ainda, é provável que a barreira seja criada por inibição funcional. O cultivo de células decíduas inibe diretamente as funções dos macrófagos e das células T, talvez pela produção de citocinas inibitórias, como o TGF-β. Algumas dessas células decíduas inibitórias podem ser células T reguladoras residentes, embora haja evidências limitadas disso. Alguns estudos sugerem que as citocinas T_H2 sejam produzidas na interface materno-fetal e sejam responsáveis pela supressão localizada das respostas T_H1 aos antígenos fetais. No entanto, essa ideia não é sustentada pelos achados de que camundongos geneticamente deficientes para IL-4 e IL-10 apresentam gestações normais. Existe expansão da Treg sistêmica e decídua em mães durante a gestação, e o feto contém abundantes células T reguladoras.

As respostas imunes ao feto podem ser reguladas por concentrações locais de triptofano e seus metabólitos na decídua. A enzima indolamina 2,3-dioxigenase (IDO) cataboliza o triptofano, e o fármaco inibidor de IDO 1-metiltriptofano induz aborto em camundongos de uma maneira dependente da célula T. Essas observações levam à hipótese de que as respostas da célula T ao feto são normalmente bloqueadas porque as concentrações de triptofano na decídua são mantidas baixas ou as concentrações dos metabólitos tóxicos são altas.

Diversos outros mecanismos também podem arrefecer a resposta imune materna ao feto, incluindo expressão de Fas-L pelas células trofoblásticas fetais que promovem a apoptose de linfócitos maternos ativados que expressam Fas, geração de DC tolerogênicas em resposta à galectina-1 expressa na decídua, e prejuízo na migração das DC do útero para os linfonodos.

O trofoblasto e a decídua também podem ser resistentes ao dano mediado por complemento. Nos camundongos, esses tecidos expressam um inibidor de C3 e de C4 chamado Crry. Embriões deficientes em Crry morrem antes do nascimento e há evidências de ativação do complemento nas células trofoblásticas. Portanto, esse inibidor pode bloquear os aloanticorpos maternos e o dano mediado por complemento. No entanto, Crry ou moléculas equivalentes não foram encontradas em humanos.