Atividades Microbicidas Defeituosas dos Fagócitos: Doença Granulomatosa Crônica

A doença granulomatosa crônica (CGD) é provocada por mutações nos componentes do complexo enzimático da oxidase fagocitária (phox). É uma doença rara, estimada afetar cerca de 1 em 1 milhão de indivíduos nos Estados Unidos. Cerca de dois terços de casos mostram um padrão de herança recessivo ligado ao X, e o restante é autossômico recessivo. A forma de doença mais comum ligada ao X é provocada por uma mutação no gene que codifica a subunidade 91 kD α do citocromo b₅₅₈, uma proteína da membrana integral, também conhecida como phox-91. Esta mutação resulta na produção defeituosa do ânion superóxido, uma das várias espécies reativas de oxigênio, que constituem um grande mecanismo microbicida dos fagócitos (Cap. 4). As mutações em outros componentes do complexo phox contribuem para as variantes recessivas autossômicas do CGD. A produção defeituosa das espécies reativa de oxigênio resulta em falha para matar micro-organismos fagocitados. A doença é caracterizada por infecções recorrentes com bactérias e fungos intracelulares produtores de catalase, geralmente desde a primeira infância. Muitos dos organismos que são particularmente problemáticos nos pacientes CGD produzem catalase, que destrói o peróxido de hidrogênio microbicida que pode ser produzido por células hospedeiras do radical superóxido do oxigênio reativo residual. Como as infecções não são controladas por fagócitos, elas estimulam respostas imunes mediadas por células crônicas, resultando na ativação de macrófagos mediados por células T e na formação de granulomas compostos por macrófagos ativados. Presumivelmente, estes macrófagos ativados tentam limitar ou eliminar os micro-organismos apesar da produção defeituosa de espécies reativa de oxigênio. Esta aparência histológica é a base para o nome do distúrbio. A doença é frequentemente fatal, mesmo com a terapia agressiva à base de antibióticos.

A citocina interferon-γ (IFN-γ) aumenta a transcrição do gene que codifica o phox-91 e também estimula outros componentes do complexo enzimático da oxidase fagocitária. Portanto, o IFN-γ estimula a produção de superóxido através de neutrófilos normais, assim como por neutrófilos CGD, especialmente nos casos em que a porção codificada do gene phox-01 está intacta, mas sua transcrição está reduzida. Uma vez que a produção de superóxido é restaurada para cerca de 10% dos níveis normais, a resistência à infecção é bastante aprimorada. A terapia IFN-γ é agora comumente usada para o tratamento de CGD ligado a X.

Deficiências de Adesão de Leucócitos

As deficiências de adesão de leucócitos são um grupo de distúrbios autossômicos recessivos provocados por defeitos nas moléculas de adesão leucocitárias e endoteliais. Estas doenças são caracterizadas por uma falha nos leucócitos, principalmente nos neutrófilos, o recrutamento para os locais de infecção, resultando em periodontite grave e outras infecções recorrentes no início da vida, e a incapacidade de formar pus. Tipos diferentes de deficiências de adesão de leucócitos são provocados por mutações em genes diferentes.

Defeitos nas Células NK e em Outros Leucócitos: A Síndrome de Chédiak-Higashi

A síndrome de Chédiak-Higashi é um distúrbio recessivo autossômico raro caracterizado por infecções recorrentes por bactérias piogênicas, albinismo oculocutâneo parcial e infiltração de diversos órgãos por linfócitos não neoplásticos. Os neutrófilos, monócitos e linfócitos destes pacientes contêm lisossomos gigantes. Esta doença é provocada por mutações no gene que codifica a proteína reguladora do tráfico lisossômico LYST, resultando na fusão do lisossomo com o fagossomo defeituosa nos neutrófilos e macrófagos (provocando resistência reduzida à infecção), formação defeituosa de melanossoma nos melanócitos (provocando o albinismo), e anormalidades lisossômicas nas células do sistema nervoso (provocando defeitos nos nervos) e plaquetas (levando a distúrbios hemorrágicos). Os lisossomos gigantes se formam nos neutrófilos durante a maturação destas células de precursores mieloides. Alguns destes precursores de neutrófilos morrem prematuramente, resultando em leucopenia moderada. Os neutrófilos sobreviventes podem conter níveis reduzidos de enzimas lisossômicas que normalmente funcionam na morte microbiana. Estas células também são defeituosas na quimiotaxia e na fagocitose, também contribuindo para sua atividade microbicida deficiente. A função das células NK nestes pacientes é prejudicada, provavelmente devido a uma anormalidade nos grânulos citoplasmáticos que armazenam as proteínas que medeiam a citotoxicidade. A gravidade do defeito na função dos linfócitos T citotóxicos (CTL) é variável entre os pacientes. Uma cepa do rato mutante chamado rato bege é um modelo de animal para a síndrome de Chédiak-Higashi. Esta espécie é caracterizada pela função das células NK deficientes e lisossomos gigantes nos leucócitos. A mutação bege foi mapeada para o lócus do rato Lyst.

Outras mutações que afetam tanto a função das células NK como das células CTL serão consideradas posteriormente, quando discutirmos os defeitos na ativação e função do linfócito T. Uma mutação no CD16/FcγRIII, o receptor Fc nas células NK, que é necessário para a citotoxicidade celular dependente de anticorpos (Cap. 12), foi descrita em um paciente com infecções virais recorrentes.

Defeitos Herdados nas Vias TLR, Sinalização do Fator Nuclear κB e Interferons do Tipo I

Os defeitos hereditários nas respostas dependentes de TLR são raros e foram reconhecidos apenas recentemente. A principal sinalização via abaixo da maioria dos TLRs, bem como do receptor da interceucina 1 (IL-1R) envolve o adaptador MyD88 e as cinases IRAK-4 e IRAK-1 (Cap. 4), e esta via resulta no fator nuclear κB (NF-κB) – indução dependente das citocinas pró-inflamatórias. O TLR 3, 7, 8 e o 9 que reconhecem ácidos nucleicos, estão localizados nos endossomos e requerem uma proteína chamada UNC93B para sua função. A UNC93B é uma proteína da membrana do retículo endoplasmático que interage com os TLR endossômicos quando eles são sintetizados no retículo endoplasmático e ajudam a entregar esses TLR aos endossomos. A proteína UNC93B também é crítica para a sinalização de TLR específicos do ácido nucleico. Sinalização nos TLR endossomais resulta na síntese e secreção dos interferons do tipo I. Os defeitos na sinalização TLR tendem a ter um fenótipo clínico bastante circunscrito. As infecções bacterianas invasivas graves no início da vida, principalmente doenças pneumocócicas, são observadas nos indivíduos com mutações no MYD88 e no IRAK4. Posteriormente na vida, as infecções tendem a ser menos graves. As mutações heterozigóticas no TLR3, assim como as mutações homozigóticas no UNC93B resultam na geração reduzida de interferon tipo I e na suscetibilidade à encefalite por herpes simples. Os receptores de interferon tipo I ativam o fator de transcrição STAT1. As mutações de perda de função STAT1 (que interferem na sinalização do interferon) também foram associadas às infecções virais graves, nomeadamente encefalite por herpes simples.

Algumas deficiências imunológicas são provocadas por defeitos nas vias de sinalização de TLR. As mutações pontuais no inibidor da cinase κB γ (IKKγ), também conhecidas como moduladores essenciais dos fatores nucleares κB (NEMO), um componente do complexo da cinase IκB que é necessário para a ativação de NF-κB, contribui para a condição recessiva ligada ao X, conhecida como displasia ectodérmica anidrótica com imunodeficiência (EDA-ID). Neste distúrbio, a diferenciação das estruturas derivadas do ectoderma é anormal, e a função imunológica é prejudicada de diversas maneiras. As respostas aos sinais TLR, bem como aos sinais CD40 ficam comprometidas. Estes pacientes sofrem de infecções com bactérias piogênicas encapsuladas, assim como com patógenos bacterianos intracelulares incluindo micobactérias, vírus e fungos, como o Pneumocystis jiroveci (veja também discussão posterior na seção das síndromes de hiper-IgM). Uma forma recessiva autossômica do EDA-ID foi descrita em que uma mutação pontual hipermórfica no IκBα impede a fosforilação, ubiquitinação e degradação do IκBα, levando assim à ativação prejudicada do NF-κB.

Defeitos na Via IL-12/IFN-γ

O IL-12 é secretado pelas células dendríticas e macrófagos, e a sinalização do IL-12R induz à síntese de IFN-γ pelas células T auxiliares (helper), células T citotóxicas e células NK (Cap. 4). As mutações nos genes que codificam a IL-12p40, a cadeia IL-12Rβ1, e ambas as cadeias do receptor IFN-γ, bem como de algumas mutações hipomórficas no STAT1, todas resultam na suscetibilidade às espécies de Micobactérias ambientais (muitas vezes chamadas de micobactérias atípicas), tais como as Mycobacterium avium, Mycobacterium kansasii e as Mycobacterium fortuitum. As mutações IKKγ/NEMO também levam à suscetibilidade a patógenos intracelulares, incluindo as micobactérias, conforme discutido na seção anterior.

A Síndrome de DiGeorge e Outras Formas de SCID, devido ao Defeito do Desenvolvimento Epitelial Tímico

A falha ou desenvolvimento incompleto do primórdio do timo pode levar a um desenvolvimento defeituoso da célula T. O defeito mais comum no desenvolvimento tímico ligado ao SCID é viso em crianças com síndrome de DiGeorge. Esta deficiência de células T seletivas se deve a uma malformação congênita que resulta no desenvolvimento defeituoso do timo e das glândulas paratireoides, bem como de outras estruturas que se desenvolvem da terceira e quarta bolsas faríngeas durante a vida fetal. O defeito congênito é manifesto pela hipoplasia ou agenesia do timo, que leva à deficiência de maturação das células T, ausência de glândulas paratireoides provocando homeostase do cálcio anormal e tremor muscular (tetania), desenvolvimento anormal dos grandes vasos e deformidades faciais. Os pacientes diferentes podem apresentar graus variáveis destas anormalidades. A doença é provocada mais frequentemente por uma supressão no cromossomo 22q11. As mutações no homólogo murino de um gene que codifica um fator de transcrição chamado T-box 1 (TBX1), que fica dentro da região suprimida na síndrome de DiGeorge, também resultam em um defeito semelhante no desenvolvimento do timo. É provável que a imunodeficiência associada à síndrome de DiGeorge possa ser explicada, pelo menos em parte, pela supressão do gene TBX1. Nesta síndrome, os linfócitos T do sangue periférico estão ausentes ou tem sua quantidade muito reduzida, e as células não respondem aos ativadores de células T policlonais ou nas misturas de leucócitos misturados. Os níveis de anticorpos geralmente são normais, mas podem ser reduzidos em pacientes gravemente afetados. Como em outras deficiências graves de células T, os pacientes estão suscetíveis à micobactérias, infecções virais e fúngicas.

A imunodeficiência associada à síndrome de DiGeorge pode ser corrigida através do transplante fetal de timo ou através do transplante de medula óssea. Esse tratamento normalmente não é necessário, no entanto, porque a função das células T tende a melhorar com a idade em uma grande fração de pacientes com esta síndrome geralmente fica normal em 5 anos. A melhora com a idade provavelmente ocorre devido à presença de algum tecido tímico ou porque alguns locais extratímicos ainda não definidos assumem a função da maturação das células T. Também é possível que, à medida que estes pacientes ficam mais velhos, o tecido do timo se desenvolva em locais ectópicos (ou seja, em locais atípicos).

Um modelo animal de imunodeficiência em célula T resultante do desenvolvimento anormal do timo é o rato nude (atímico). Estes ratos têm um defeito hereditário de determinados tipos de células epiteliais na pele, levando à ausência de pelos e no revestimento da terceira e quarta bolsas da faringe, provocando hipoplasia tímica. O transtorno é devido a uma mutação no gene FoxN1 que codifica um fator de transcrição da família Forkhead que é necessário para o desenvolvimento normal de determinados tipos de células derivadas do ectoderma. Os ratos afetados têm timos rudimentares, nos quais a maturação das células T não pode ocorrer normalmente. Como resultado, poucas ou nenhuma célula T madura está presente nos tecidos linfoides periféricos, e as reações imunes mediadas pelas células não podem ocorrer. As mutações do FOXN1 recessivo autossômico têm sido descritas em um pequeno número de pacientes que se apresentam com o SCID, alopecia (queda de cabelo) e distrofia ungueal. Um defeito ainda mais raro no timo foi descrito envolvendo uma mutação no CORONIN-1A, que codifica uma proteína que regula o citoesqueleto da actina. A ausência do CORONIN-1A funcional resulta na saída dos defeitos das células T maduras do timo.

Deficiência de ADA e Outras Formas de SCID Provocadas pelos Defeitos no Metabolismo dos Nucleotídeos

A causa mais comum do SCID recessivo autossômico é a deficiência de uma enzima chamada adenosina deaminase (ADA), devido às mutações no gene da ADA. As funções da ADA na via de salvamento da síntese da purina e catalisa a desaminação da adenosina irreversível da adenosina e 2′-deoxiadenosina para inosina e 2′-deoxinosina, respectivamente. A deficiência da enzima leva ao acúmulo de deoxiadenosina e seus precursores S-adenosil homocisteína e deoxiadenosina trifosfato (dATP). Estes subprodutos têm muitos efeitos tóxicos, incluindo a inibição da síntese de DNA. Embora a ADA esteja presente na maioria das células, o desenvolvimento de linfócitos é menos eficiente do que na maioria de outros tipos de células na degradação da dATP em 2′-deoxiadenosina, e, portanto, a maturação dos linfócitos é particularmente sensível à deficiência de ADA. Outras características da doença podem incluir surdez, anomalias costocondrais, lesões no fígado e problemas comportamentais. A deficiência de ADA leva à redução do número de células B e T; os números de linfócitos são geralmente normais no nascimento, mas caem vertiginosamente durante o primeiro ano de vida. Alguns pacientes podem ter um número praticamente normal de células T, mas estas células não proliferam na resposta à estimulação antigênica.

Uma forma recessiva autossômica mais rara de SCID é devida à deficiência da purina nucleosídeo fosforilase (PNF), uma enzima que também está envolvida no catabolismo da purina. A PNF catalisa a conversão da inosina para hipoxantina e da guanosina para guanina, e a deficiência de PNF leva ao acúmulo de deoxiguanosina e deoxiguanosina trifosfato, com efeitos tóxicos nos linfócitos imaturos, principalmente nas células T. A anemia hemolítica autoimune e a deterioração neurológica progressiva também são características deste distúrbio.

Uma forma particularmente grave de SCID é vista em uma doença chamada disgenesia reticular. Esta doença rara é caracterizada pela ausência dos linfócitos T e B e a maioria das células mieloides, incluindo os granulócitos, e é devido a um defeito no desenvolvimento dos progenitores dos linfoides e dos mieloides. Esta doença recessiva autossômica se deve a uma mutação no gene adenilato cinase 2 (AK2). A proteína AK2 regula o nível de adenosina difosfato, e na ausência de AK2 há aumento de apoptose de precursores linfoides e mieloides.

SCID Ligado ao X

O SCID ligado ao X é provocado por mutações no gene que codifica a cadeia comum γ (γ_c) compartilhada pelos receptores para as interleucinas IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 e IL-15 (Caps. 4 e 9). O SCID ligado ao X é caracterizado pela deficiência na maturação de células T e células NK e números muito reduzidos de células maduras T e NK, mas o número de células B é geralmente normal ou aumentado. A imunodeficiência humoral nesta doença se deve a uma falta de auxílio das células T para a produção de anticorpos. Esta doença é resultado da incapacidade da citocina linfopoiética IL-7, cujo receptor utiliza a cadeia γ_c para sinalização, para estimular o crescimento dos timócitos imaturos. Além disso, o receptor para o IL-15, que é um forte estímulo para a proliferação de células NK, também usa a cadeia de sinalização γ_c, e a falta da função IL-15 é responsável pela deficiência de células NK.

As mulheres heterozigotas são geralmente portadoras fenotipicamente normais, enquanto os homens que herdam o cromossomo anormal X manifestam a doença. Como as células de desenvolvimento nas mulheres inativam aleatoriamente um dos dois cromossomos X, o alelo normal que codifica uma proteína funcional γ_c não será expressa na metade dos precursores dos linfócitos em uma mulher portadora. Estas células não conseguirão amadurecer e, consequentemente, todos os linfócitos maduros em uma mulher portadora terão inativado o mesmo cromossomo X (portadores do alelo mutante). Em contraste, metade de todas as células não linfoides terá um cromossomo X inativado, e metade do outro. A comparação da inativação do cromossomo X nas células linfoides versus as células não linfoides pode ser usada para identificar portadores de alelos mutantes. O uso não aleatório dos cromossomos X nos linfócitos maduros também é característico de mulheres portadoras de outras mutações de genes ligados ao X que afetam o desenvolvimento dos linfócitos, conforme discutido posteriormente.

Mutações Recessivas Autossômicas nos Componentes de Sinalização das Citocinas

Alguns pacientes com uma doença idêntica ao SCID ligado ao X mostram uma herança recessiva autossômica. Estes pacientes têm mutações no receptor IL-7 da cadeia α ou a JAK3 cinase, que se associa à cadeia γ_c e é necessária para a sinalização por este receptor (Cap. 7). Os pacientes com mutações no gene que codifica o IL-7R da cadeia α têm um defeito no desenvolvimento das células T, mas apresentam desenvolvimento normal das células NK, porque a sinalização do IL-15 não é afetada, e têm números normais de células B.

Imunodeficiência Combinada Grave Provocada pelos Defeitos na Recombinação do V(D)J e Sinalização do Ponto de Controle do Pré-TCR

A ausência da recombinação de V(D)J leva a uma incapacidade de expressar o pré-TCR e o pré-BCR e um bloco de desenvolvimento de células T e B. As mutações nos genes RAG1 ou RAG2 (cujos produtos das proteínas medeiam o passo da clivagem durante a recombinação do V(D)J) ou o gene ARTEMIS, que codifica uma endonuclease que resolve os grampos de codificação final durante a recombinação de V(D)J, todos resultam no fracasso da recombinação do V(D)J. Estas doenças são raras, mas elas são responsáveis por um grande número de formas recessivas autossômicas de SCID. As funções normais destes genes são discutidas no Capítulo 8. Nas crianças com estas mutações, os linfócitos B e T estão ausentes e a imunidade está seriamente comprometida. As mutações nos genes que codificam as proteínas envolvidas na junção final de reparo/não homóloga de quebra de cadeia dupla de DNA também levam ao SCID devido aos defeitos na recombinação de V(D)J. As mutações homozigóticas no gene que codifica a subunidade catalítica da proteína cinase dependente de DNA (DNA-PK), CERNUNNOS/XLF e DNA LIGASE 4; todos levam ao SCID. Entre as muitas funções da DNA-PK estão a fosforilação e ativação da ARTEMIS, e o CERNUNNOS interage com o complexo XRCC4/DNA ligase 4 e, presumivelmente, facilita o evento de ligação que completa o processo de junção final não homóloga. Os defeitos genéticos neste processo de junção final também resultam no aumento da sensibilidade celular à radiação e podem resultar em outras manifestações, tais como microcefalia, dismorfismos faciais e desenvolvimento de dente defeituoso.

As mutações hipomórficas (que reduz a função apenas parcialmente) nos genes RAG, no ARTEMIS, ou no gene IL7RA são a causa de um distúrbio caracterizado pela geração restrita de células T e B, imunodeficiência e desregulação da imunidade. Este distúrbio é conhecido como síndrome de Omenn. Ela é fenotipicamente diferente dos distúrbios descritos porque nesta doença a imunodeficiência coexiste com a ativação imune exagerada e a autoimunidade. Isto pode ser provocado pela ausência relativa das células T reguladoras, ou em casos com redução da recombinação V(D)J, edição do receptor defeituoso nas células B imaturas.

Embora a maioria das formas recessivas autossômicas de SCID seja ligada às mutações na ADA, RAG1, RAG2 e ARTEMIS, as formas raras desta síndrome são provocadas pelas mutações nos genes que codificam a fosfatase CD45 (que é um regulador positivo da família das cinases Src, tais como Fyn, Lck e Lyn) e as mutações no CD3 δ ou cadeias ε ou na cadeia ζ associada ao CD3. Estas mutações contribuem para a sinalização pré-TCR defeituosa e resultam em um bloqueio no desenvolvimento de células Tαβ.

A Síndrome dos Linfócitos Essenciais e Outros Defeitos na Seleção Positiva de Células T

A geração de células T CD4⁺ e CD8⁺ positivas de timócitos positivos depende da seleção positiva e de eventos de compromisso com a linhagem. As mutações hereditárias específicas nos genes que regulam o processo da seleção positiva revogam o desenvolvimento das células T CD4⁺ ou das células T CD8⁺.

A deficiência do complexo principal de histocompatibilidade (MHC) de classe II, também chamada de síndrome do linfócito essencial, é um grupo heterogêneo raro de doenças recessivas autossômicas em que os pacientes expressam pouco ou nenhum HLA-DP, HLA-DQ, ou HLA-DR nos linfócitos B, macrófagos, e células dendríticas e falham ao expressar as moléculas MHC de classe II em resposta ao IFN-γ. Eles expressam níveis normais ou apenas ligeiramente reduzidos de moléculas MCH de classe I e β₂-microglobulina. A maioria dos casos de síndrome de linfócitos essenciais se deve às mutações nos genes que codificam as proteínas que regulam a transcrição dos genes de MHC de classe I. Por exemplo, as mutações que afetam o fator de transcrição expresso constitutivamente RFX5 ou o ativador transcricional induzível IFN-γ CIITA levam à expressão reduzida do MHC de classe II MHC e à falha dos APCs em ativar os linfócitos T CD4⁺. A falha da apresentação do antígeno pode resultar na seleção positiva defeituosa das células T no timo, com a redução do número de células maduras T CD4⁺ ou ativação de células defeituosas na periferia. Os indivíduos afetados são deficientes nas respostas ao DTH e nas respostas dos anticorpos aos antígenos proteicos dependentes das células T. A doença aparece no primeiro ano de vida e é geralmente fatal a menos que seja tratada com transplante de medula óssea.

As deficiências do MHC de classe I recessivas autossômicas também foram descritas e são caracterizadas pela diminuição do número e função de células T CD8⁺. Em alguns casos, a incapacidade de expressar as moléculas MHC de classe I se deve às mutações nos genes TAP-1 ou TAP-2, que codificam as subunidades do complexo do TAP (transportador associado ao processamento de antígeno), que normalmente transporta peptídeos do citosol para o retículo endoplasmático, onde eles são necessários para a montagem do MHC de classe I (Cap. 6). Estes pacientes com deficiência em TAP expressam poucas moléculas MHC de classe I de superfície celular, um fenótipo semelhante ao gene TAP dos camundongos eliminados. Estes pacientes sofrem principalmente de lesões granulomatosas necrotizantes na pele e infecções bacterianas no trato respiratório, mas não infecções virais, o que é surpreendente considerando que a função principal das células T CD8⁺ é a defesa contra os vírus. Uma deficiência semelhante da expressão MHC da classe I foi observada nos pacientes com mutações no gene que codifica a proteína tapasina (Cap. 6).

Os pacientes com deficiência de ZAP-70 têm um defeito de comprometimento da linhagem, resultando nas células T CD8⁺ reduzidas, mas não nas células T CD4⁺; a razão para a perda seletiva não é clara. Este defeito específico da tirosina cinase não compromete o desenvolvimento das células T CD4⁺ ou a emigração para a periferia. No entanto, estas células T CD4⁺ não conseguem proliferar normalmente quando desafios com antígenos.

SCID Provocado pela Ativação de Células T Defeituosas

Outra forma rara de SCID é provocada pela mutação em um gene que codifica Orai1, um componente do canal CRAC (Cap. 7). A sinalização do receptor do antígeno leva à ativação da isoforma γ da fosfolipase C (PLCγ) e a liberação dependente de inositol trifosfato (IP3) de íons de cálcio a partir do retículo endoplasmático e da mitocôndria (Cap. 7). O cálcio liberado é reabastecido por um estoque operado por canais de CRAC que facilitam um influxo de cálcio extracelular. Este processo é crucial para a ativação do linfócito, e é defeituoso nas células com ORAI1 mutante. Um fenótipo semelhante é observado nos pacientes com mutações no STIM1, que codifica uma proteína do retículo endoplasmático que detecta a depleção dos depósitos de cálcio e contribui para a abertura do canal CRAC. Pacientes com mutações no ORAI1 e STIM1 não apresentam um defeito no desenvolvimento das células T, mas suas células T não podem ser adequadamente ativadas.

Agamaglobulinemia Ligada ao X: Um Defeito de Sinalização do Pré-BCR Ligado ao X

A agamaglobulinemia ligada ao X, também chamada de agamaglobulinemiade é provocada por mutações ou deleções no gene que codifica uma enzima chamada Bruton tirosina cinase (Btk), que resulta em uma falha das células B de amadurecerem além do estágio da célula pré-B na medula óssea (Fig. 20-1). A doença é caracterizada pela ausência de gamaglobulina no sangue, como o nome indica. É uma das imunodeficiências congênitas mais comuns e o protótipo de uma falha da maturação das células B. A Btk está envolvida nos sinais de transdução do receptor das células pré-B (pré-BCR) que são necessários para a sobrevivência e diferenciação das células pré-B (Cap. 8). Em mulheres portadoras desta doença, apenas as células B que inativaram o cromossomo X carregando o alelo mutante amadurecem. Os pacientes com agamaglobulinemia ligada ao X geralmente têm Ig sérica baixa ou indetectável, células reduzidas ou ausentes no sangue periférico e tecidos linfoides, sem centros germinativos nos linfonodos, e sem células plasmáticas nos tecidos. A maturação, os números e as funções das células T são geralmente normais. Alguns estudos revelaram números reduzidos de células T ativadas nos pacientes, que pode ser uma consequência da apresentação dos antígenos reduzidos provocada pela falta de células B. Os distúrbios autoimunes se desenvolvem em quase 20% dos pacientes, por razões desconhecidas. As complicações infecciosas da agamaglobulinemia ligado ao X são muito reduzidas pelas injeções periódicas (semanal ou mensalmente) de preparações de gamaglobulina agrupadas. Estas preparações contêm anticorpos pré-formados contra os patógenos comuns e fornecem imunidade passiva eficaz.

Os camundongos Knockout que não tem Btk, bem como os camundongos Xid naturalmente mutantes por Btk, mostram um defeito menos grave na maturação das células B do que os seres humanos mostram, por que uma tirosina cinase semelhante à Btk chamada de Tec está ativa as células pré-B do rato que têm ausência de Btk e compensa parcialmente para a Btk mutante. As principais anormalidades nos camundongos Xid são as respostas dos anticorpos defeituosos a alguns antígenos polissacarídeos e uma deficiência no folicular maduro e nas células B-1 B.

Defeitos nos Pontos de Controle do Pré-BCR Recessivos Autossômicos

As formas recessivas autossômicas de agamaglobulinemia foram descritas, a maioria das quais pode estar ligada aos defeitos da sinalização pré-BCR. Os genes mutantes que foram identificados neste contexto incluem os genes que codificam a cadeia pesada μ (IgM), a cadeia leve substituta λ5, Igα (um componente de sinalização do pré-BCR e do BCR), e o BLNK (a jusante da proteína de um adaptador do pré-BCR e BCR).

Deficiências do Isótipo da Imunoglobulina Seletiva

Muitas imunodeficiências que envolvem seletivamente um ou alguns isótipos foram descritas. A mais comum é a deficiência de IgA seletiva, que afeta cerca de 1 de 700 caucasianos e é, portanto, a imunodeficiência primária mais comum conhecida. A deficiência de IgA geralmente ocorre esporadicamente, mas em muitos casos familiares ou com padrões de herança dominante autossômica ou recessiva autossômica também são conhecidos. As características clínicas são variáveis. Muitos pacientes são completamente normais; outros têm infecções respiratórias ocasionais e diarreia; e raramente, os pacientes têm infecções recorrentes graves que levam às lesões intestinais e das vias aéreas permanentes, com distúrbios autoimunes associados. A deficiência de IgA é caracterizada por baixos níveis séricos de IgA, geralmente menores que 50 μg/mL (normal, 2 a 4 mg/mL), com níveis normais ou elevados de IgM e IgG. O defeito nestes pacientes é um bloqueio na diferenciação das células B para as células plasmáticas secretoras de anticorpos IgA. Os genes de cadeia pesada α e a expressão do IgA associada às membranas são normais. Nenhuma anormalidade significante nos números, fenótipos ou respostas funcionais das células T foi observada nestes pacientes. Em uma pequena proporção de pacientes com deficiência de IgA seletiva, as mutações foram descritas no TACI (ativador da transmembrana, modulador de cálcio e interator do ligante da ciclofilina), um dos três tipos de receptores para as citocinas BAFF (fator de ativação das células B) e APRIL (um ligante indutor de proliferação). As mutações do TACI também são uma causa importante da imunodeficiência variável comum, discutidas posteriormente. A deficiência de IgA pode representar um fruste de forme da imunodeficiência variável comum.

As deficiências da subclasse IgG seletiva foram descritas em que os níveis séricos totais de IgG são normais, mas as concentrações de um ou mais subclasses estão abaixo do normal. A deficiência de IgG3 é a deficiência de subclasse mais comum nos adultos, e a deficiência de IgG2 associada à deficiência de IgA é a mais comum nas crianças. Alguns indivíduos com estas deficiências têm infecções bacterianas recorrentes, mas muitos não têm nenhum problema clínico. As deficiências da subclasse IgG seletiva se devem geralmente à diferenciação anormal das células B e raramente às exclusões homozigóticas de vários genes (C_γ) de regiões constantes.

Defeitos na Diferenciação das Células B: Imunodeficiência Variável Comum

A imunodeficiência variável comum é um grupo de distúrbios heterogêneos definido por níveis reduzidos de Ig sérica, respostas prejudicadas de anticorpos às infecções ou vacinas, e aumento da incidência de infecções. O diagnóstico geralmente é de exclusão quando outras doenças de imunodeficiência primária são descartadas. A apresentação e a patogênese são, como o nome indica, altamente variáveis. Embora a deficiência de Ig e as infecções piogênicas associadas tipicamente ao Haemophilus influenzae e o Streptococcus pneumoniae, sejam os principais componentes destes distúrbios, as doenças autoimunes, incluindo a anemia perniciosa, anemia hemolítica, doença intestinal inflamatória e artrite reumatoide, podem ser apenas significativas clinicamente. Uma alta incidência de tumores malignos, particularmente de linfomas, também está associada à imunodeficiência variável comum. Estes distúrbios podem ser diagnosticados precocemente na infância ou mais tarde durante a vida. Ambos os casos esporádicos e familiares ocorrem, o último com ambos os padrões de herança dominante e recessiva autossômica. Os linfócitos maduros B estão presentes nestes pacientes, mas as células plasmáticas estão ausentes nos tecidos linfoides, o que sugere um bloqueio na diferenciação de células B para as células secretoras de anticorpos. A produção de anticorpos defeituosos foi atribuída às anormalidades múltiplas, incluindo defeitos intrínsecos às células B, auxílio deficiente de células T e atividade excessiva da “célula supressora”. Uma pequena proporção de pacientes com imunodeficiência variável comum tem mutação no gene ICOS (coestimulador de células T induzíveis). O ICOS é necessário para a geração de células auxiliadoras foliculares T (Cap. 11). A causa mais comum desta síndrome é a existência de mutações no TACI, descritas anteriormente no contexto da deficiência do IgA seletivo. Alguns casos de imunodeficiência variável comum estão ligados às mutações no gene CD19. O CD19 é um componente de sinalização do complexo coreceptor do CR-2 (CD21) (Cap. 7).

Defeitos na Ativação das Células B Dependentes da Célula T: Síndromes de Hiper-IgM

A síndrome de hiper-IgM ligada ao X é provocada por mutações no gene que codifica a molécula efetora das células T do ligante CD40 (CD154). É um distúrbio raro associado à mudança defeituosa das células B para os isótipos IgG e IgA; estes anticorpos são, portanto, reduzidos, e o principal isotipo detectado no sangue é o IgM. As formas mutantes do ligante CD40 produzidas nestes pacientes não se ligam ou transduzem sinais através do CD40 e, portanto, não estimulam as células B a se submeter à mudança de isótipos de cadeia pesada, o que requer o auxílio de células T (Cap. 11). Os pacientes que sofrem de infecções semelhantes àquelas observadas em outras hipogamaglobulinemias. Os pacientes com síndrome de hiper-IgM ligado ao X também mostram defeitos na imunidade mediada por células, com aumento de suscetibilidade à infecção pelo micro-organismo fúngico intracelular Pneumocystis jiroveci. Esta imunidade defeituosa mediada por células ocorre por que o ligante CD40 também está envolvido na ativação dependente de células T dos macrófagos e das células dendríticas (Cap. 10). Os camundongos knockout que têm ausência de CD40 ou de ligante CD40 têm um fenótipo semelhante àquele da doença humana.

Casos raros da síndrome de hiper-IgM mostram um padrão de herança recessiva autossômica. Nestes pacientes, os defeitos genéticos podem estar no CD40 ou na deaminase induzida pela ativação das enzimas (AID), que está envolvida na mudança do isótipo da cadeia pesada e na mutação somática (Cap. 11). As mutações na AID são geralmente recessivas homozigóticas. Uma pequena fração das mutações na região do gene da AID, que corresponde à parte do C-terminal desta enzima apresenta um padrão de herança dominante autossômica. Uma forma de síndrome de hiper-IgM é provocada por mutações recessivas autossômicas no uracil N-glicosilase (UNG; Cap. 11), uma enzima que remove resíduos U dos genes Ig durante a mudança de classe e mutação somática. Um distúrbio hereditário, o EDA-ID, em que as mutações NEMO hipomórficas contribuem para um estado de hiper-IgM, assim como os defeitos nas estruturas ectodérmicas, são descritas anteriormente na seção sobre os defeitos de sinalização do TLR.

As mutações AID e UNG afetam a recombinação da mudança de classe e a hipermutação somática de maneiras distintas. Na ausência de AID, tanto a mudança como a hipermutação são defeituosas por que a AID é absolutamente necessária para ambos os processos. Na ausência de UNG, a mudança do isótipo é defeituosa, mas a hipermutação somática é grandemente preservada, embora apresente menos mutações A:T sem a atividade da UNG. O papel das mutações do gene de reparo do DNA nos defeitos de mudança de classe será considerado na seção sobre ataxia-telangiectasia posteriormente neste capítulo.

Defeitos na Transdução do Sinal TCR

Muitos exemplos de doenças de imunodeficiência rara provocadas por defeitos na expressão das moléculas necessárias para a ativação e função de células T foram identificados, e alguns já foram discutidos no contexto do SCID. As análises bioquímicas e moleculares dos indivíduos afetados revelaram mutações nos genes que codificam várias proteínas de células T (Tabela 20-5). Os exemplos incluem a expressão ou função do complexo TCR prejudicada, provocada por mutações nos genes CD3 ε ou γ, sinalização defeituosa mediada pelo TCR provocada por mutações no gene ZAP70, síntese reduzida das citocinas, tais como a IL-2 e a IFN-γ (em alguns casos provocada pelos defeitos nos fatores de transcrição), e ausência de expressão das cadeias do receptor IL-2. Estes defeitos são geralmente encontrados em apenas alguns casos ou em algumas famílias, e as características clínicas e a gravidade variam muito. Os pacientes com estas anomalias podem ter deficiências predominantemente na função das células T ou têm imunodeficiências misturadas nas células B e T, apesar dos números normais ou até mesmo dos números elevados dos linfócitos do sangue. Nós já consideramos previamente a importância do complexo CD3 no ponto de controle pré-TCR, o papel das mutações ZAP70 no desenvolvimento das células T CD8⁺, e a relevância do ORAI1 e do STIM1 e na ativação das células T, todos no contexto clínico do SCID. Outras síndromes que envolvem a ativação das células maduras T defeituosas são consideradas aqui.

Síndrome de Wiskott-Aldrich

Os graus variáveis de imunodeficiência das células T e B ocorrem em certas doenças congênitas com um amplo espectro de anormalidades que envolvem os sistemas de órgãos múltiplos. Um destes distúrbios é a síndrome de Wiskott-Aldrich, uma doença ligada ao X, caracterizada por eczema, trombocitopenia (plaquetas sanguíneas reduzidas) e suscetibilidade à infecção bacteriana. Algumas das anormalidades neste distúrbio podem ser atribuídas à ativação defeituosa das células T, embora a perda intrínseca da função das células B também contribua para a patogênese. Nos estágios iniciais da doença, os números de linfócitos são normais, e o defeito principal é a incapacidade de produzir anticorpos em resposta aos antígenos de polissacarídeos independentes de células T, por causa daqueles pacientes que são especialmente suscetíveis às infecções com bactérias encapsuladas. Os linfócitos (e plaquetas) são menores do que o normal. Com o aumento da idade, os pacientes apresentam número reduzido de linfócitos e imunodeficiência mais grave. O gene defeituoso responsável pela síndrome de Wiskott-Aldrich codifica uma proteína citoplasmática chamada WASP (proteína da síndrome de Wiskott-Aldrich), expressa exclusivamente nas células derivadas da medula óssea, que interagem com diversas proteínas, incluindo as moléculas adaptadoras do receptor do antígeno, tais como o Grb-2 (Cap. 7), o complexo Arp2/3 envolvido na polimerização de actina, e proteínas G pequenas da família Rho que regulam o rearranjo do citoesqueleto de actina. A ativação defeituosa e formação das sinapses nos linfócitos e a mobilidade defeituosa de todos os leucócitos podem ser responsáveis pela imunodeficiência observada nesta síndrome.

A Síndrome Linfoproliferativa Ligada ao X

A doença linfoproliferativa ligada ao X (XLP) é um distúrbio caracterizado pela incapacidade de eliminar o vírus Epstein-Barr (EBV), levando por fim à mononucleose infecciosa fulminante e ao desenvolvimento de tumores nas células B e à hipogamaglobulinemia associada. Em cerca de 80% dos casos, a doença se deve às mutações no gene que codifica a molécula de um adaptador chamada SAP (proteína associada ao SLAM) que se liga a uma família de moléculas da superfície celular envolvida na ativação das células NK e nos linfócitos T e B, incluindo a molécula de ativação do linfócito de sinalização (SLAM). O SAP se liga à SLAM das proteínas das membranas e ao 2B4 (Cap. 7) para a família Src do Fyn da cinase. Os defeitos no SAP contribuem para a ativação atenuada das células NK e T e resultam no aumento da suscetibilidade às infecções virais. Conforme discutido no Capítulo 11, o SAP é necessário para o desenvolvimento das células T_FH, e a incapacidade dos pacientes XLP de gerar centros germinativos e anticorpos de alta afinidade provavelmente também contribui para a suscetibilidade à infecção viral. Em cerca de 20% dos casos do XLP, o defeito genético não reside no SAP, mas no gene que codifica o XIAP (inibidor ligado ao X da apoptose). A apoptose melhorada resultante das células T e as NKT leva a uma depleção acentuada destes tipos de células. Esta imunodeficiência é mais comumente manifestada por infecções EBV graves, que provavelmente surgem de forma oportunista, devido à natureza ubíqua do EBV.

Ativação das Células NK e da CTL Defeituosas: As Síndromes de Linfo-histiocitose Hemofagocíticas Familiares

As síndromes de linfo-histiocitose hemofagocítica (HLH) são um grupo de distúrbios de imunodeficiência fatal em que a secreção de grânulos da CTL e das células NK é defeituosa. Como resultado, as infecções virais não são mantidas sob controle, e a ativação do macrófago descontrolada é uma característica destas síndromes. Uma característica tardia, mas marcante destes distúrbios é a ingestão dos glóbulos vermelhos por macrófagos ativados (hemofagocitose). As mutações no gene da perforina, bem como as mutações nos genes que codificam a maquinaria celular envolvida na exocitose dos grânulos, podem contribuir para os fenótipos observados nesta síndrome. Especificamente, as mutações no RAB27A, uma pequena guanosina trifosfato envolvida na fusão vesicular, e no MUNC13-4, que codifica um adaptador que participa na exocitose dos grânulos, compromete a fusão dos grânulos líticos com a membrana plasmática e contribui, assim, com vários subtipos de HLH. Da mesma forma, as mutações no gene para um componente do complexo da proteína do adaptador citosólico AP-3 também podem interromper o transporte intracelular e contribuir para uma forma de HLH. Acredita-se que as células T e macrófagos respondem fortemente aos micro-organismos para compensar pelos defeitos das células CTL e NK, e estas respostas compensatórias são manifestas pela hemofagocitose e pela linfadenopatia no contexto da imunodeficiência.

Estruturas e Genes do HIV

Uma partícula infecciosa do HIV consiste em duas fitas idênticas de RNA embaladas com um núcleo de proteínas virais e envoltas por um envelope de duas camadas de fosfolipídios derivado da membrana da célula hospedeira, mas incluindo as proteínas da membrana viralmente codificada (Fig. 20-3). O genoma RNA do HIV tem aproximadamente 9,2 kb de comprimento e tem o arranjo básico da característica das sequências de ácido nucleico de todos os retrovírus conhecidos (Fig. 20-4). As repetições de terminais longos (LTRs) em cada extremidade do genoma regulam e expressão genética viral, a integração viral no genoma hospedeiro e a replicação viral. A sequência gag codifica as proteínas estruturais do núcleo. A sequência env codifica as glicoproteínas gp120 e gp41 do envelope, que se associam de forma não covalente umas às outras e são necessárias para a infecção das células. A sequência pol codifica a transcriptase reversa, a integrase e as enzimas da protease viral necessárias para a replicação viral. Além destes típicos genes retrovírus, o HIV-1 também inclui seis outros genes reguladores, nomeadamente, os genes tat, rev, vif, nef, vpr e o vpu, cujos produtos regulam a reprodução viral e a evasão imunológica do hospedeiro de várias maneiras. As funções destes genes estão resumidas na Figura 20-4.

FIGURA 20-3 Estrutura do HIV-1. Um vírion de HIV-1 é mostrado próximo de uma superfície de células T. O HIV-1 consiste em duas fitas idênticas de RNA (o genoma viral) e enzimas associadas, incluindo a transcriptase reversa, integrase e protease, envoltas em um núcleo em forma de cone composto de proteína capsídeo p24, rodeada por uma matriz de proteína p17, tudo envolto por um envelope de membrana fosfolipídica derivado de uma célula hospedeira. As proteínas da membrana codificada viralmente (gp41 e gp120) são vinculadas ao envelope. O CD4 e os receptores de quimiocinas na função de superfície da célula hospedeira como receptores do HIV-1.

(© 2000 Terese Winslow.)

FIGURA 20-4 Genoma do HIV-1. Os genes junto com o genoma linear são indicados como blocos coloridos de forma diferente. Alguns genes usam algumas das mesmas sequências de outros genes, conforme mostrado pelos blocos sobrepostos, mas são lidos de forma diferente pela polimerase do RNA das células hospedeiras. Da mesma forma, os blocos separados por linhas indicam genes cujas sequências codificadas são separadas no genoma e necessitam da união do RNA para produzir mRNA funcional.

(Modificado de Greene W. AIDS and the immune system. Copyright 1993 by Scientific American, Inc. Todos os direitos reservados.)

Ciclo de Vida Viral

A infecção por HIV das células começa quando a glicoproteína do envelope (Env) do vírus se liga tanto ao CD4 como a um correceptor que é um membro da família dos receptores de quimiocinas (Fig. 20-5). As partículas virais que iniciam a infecção estão geralmente no sangue, sêmen, ou outros fluidos corporais de um indivíduo e são introduzidas em outro indivíduo por contato sexual, através de agulha, ou passagem transplacentária. O Env é um complexo composto por uma subunidade transmembranar gp41 e uma subunidade externa, associada de forma não covalente gp120. Estas subunidades são produzidas por clivagem proteolítica de um precursor gp160. O complexo Env é expresso como uma estrutura trimérica de três pares de gp120/gp41. Este complexo medeia um processo de várias etapas de fusão do envelope virion com a membrana da célula-alvo (Fig. 20-6). O primeiro passo deste processo é a ligação das subunidades gp120 às moléculas CD4, que induz a uma mudança conformacional que promove a ligação secundária do gp120 a um coreceptor de quimiocina. A ligação do coreceptor induz a uma mudança conformacional na gp41 que expõe uma região hidrofóbica, chamada de peptídeo de fusão, que se insere na membrana celular e permite que a membrana viral se funda com a membrana da célula-alvo. Após o vírus completar seu ciclo de vida na célula infectada (descrito posteriormente), as partículas virais livres são liberadas de uma célula infectada e se ligam a uma célula não infectada, propagando, assim, a infecção. Além disso, a gp120 e a gp41, que são expressas na membrana plasmática de células infectadas antes que o vírus seja liberado, podem mediar à fusão da célula-célula com uma célula não infectada que expressa o CD4 e os coreceptores, e os genomas podem então ser transmitidos entre as células fundidas diretamente.

FIGURA 20-5 Ciclo de vida do HIV. Os passos sequênciais no ciclo de vida do HIV são mostrados, a infecção inicial de uma célula hospedeira para replicação viral e lançamento de um novo virion. Por uma questão de clareza, a produção e liberação de apenas um novo virion são mostrados. Uma célula infectada produz realmente muitos virions, cada um capaz de infectar as células, aumentando assim o ciclo infeccioso.

FIGURA 20-6 Mecanismos de entrada do HIV em uma célula. No modelo descrito, as mudanças conformacionais sequênciais no gp120 e no gp 41 são induzidas pela ligação a um CD4. Estas mudanças promovem a ligação do vírus ao correceptor (um receptor de quimiocinas) e a fusão do HIV-1 e das membranas celulares hospedeiras. O peptídeo de fusão do gp41 ativado contém resíduos de aminoácidos que mediam a inserção na membrana plasmática das células hospedeiras.

Os receptores de quimiocinas mais importantes que agem como correceptores para HIV são o CXCR4 e o CCR5. Mais de sete receptores de quimiocinas diferentes foram mostrados para servir como coreceptores para a entrada do HIV nas células, e diversas outras proteínas que pertencem à proteína G que abrange as sete transmembranas, acopladas à família de receptores, como o receptor do leucotrieno B₄, também podem mediar à infecção por HIV das células. Isolados diferentes de HIV têm tropismos distintos para diferentes populações de células que estão relacionadas com a especificidade de variantes de gp120 para diferentes receptores de quimiocinas. Todas as cepas do HIV podem infectar e replicar nas células T CD4⁺ humanas recém-isoladas que são ativadas in vitro. Em contraste, algumas células infectarão culturas primárias de macrófagos humanos, mas não linhas contínuas de células T (macrófagos-tróficos, ou vírus M-tróficos), enquanto outras cepas infectarão linhas de células T, mas não os macrófagos (vírus T-tróficos). Algumas cepas de vírus também infectam tanto as linhas das células T como os macrófagos (vírus dual-trófico). O isolamento do vírus trófico macrófago expressa uma gp120 que se liga ao CCR5, que é expresso nos macrófagos (e algumas células T de memória), enquanto os vírus tróficos das células T se ligam ao CXCR4, que é expresso nas linhas das células T. Os variantes do HIV são descritos como X4 para a ligação CXCR, R5 para a ligação CCR5, ou R5X4 para a capacidade de se ligar a ambos os receptores de quimiocinas. Em muitos indivíduos infectados pelo HIV, há uma mudança da produção do vírus que usa o CCR5 e é predominantemente trófico-macrófago no início da doença para o vírus que se liga ao CXCR4 e é trófico-linha para a célula T no final da doença. As cepas dos T- tróficos tendem a ser mais virulentas, presumivelmente porque elas infectam e destroem as células T mais do que as cepas M-trófico. A importância do CCR5 na infecção por HIV in vivo é apoiada pela descoberta de que os indivíduos que não expressam este receptor na superfície celular devido à eliminação de um homozigoto herdado 32-bp no gene CCR5 são resistentes à infecção por HIV.

Uma vez que um virion HIV entra em uma célula, as enzimas dentro do complexo da nucleoproteína se tornam ativas e começam o ciclo reprodutivo viral (Fig. 20-5). O núcleo da nucleoproteína do vírus se torna interrompido, o genoma RNA do HIV é transcrito reversamente para uma forma de DNA de fita dupla pela transcriptase reversa viral, e o DNA viral entra no núcleo. A integrase viral também entra no núcleo e catalisa a integração do DNA viral no genoma da célula hospedeira. O DNA do HIV integrado é chamado de provírus. O provírus pode permanecer inativo de forma transcricional por meses ou anos, com pouca ou nenhuma produção de novas proteínas virais ou virions, e desta forma a infecção por HIV de uma célula individual pode ser latente.

A transcrição dos gene do pró-vírus do DNA integrado é regulamentada pelo montante de genes estruturais virais do LTR, e as citocinas e outros estímulos fisiológicos que ativam as células T e os macrófagos melhoram a transcrição dos genes virais. Os LTR contêm sequências de sinais de poliadenilação, a sequência promotora de caixas TATA, e os locais de ligação para dois fatores de transcrição de células hospedeiras, NF-κB e SP1. O início da transcrição do gene do HIV nas células T está ligado à ativação das células T pelo antígeno ou pelas citocinas. Por exemplo, os ativadores policlonais das células T, como a fito hemaglutinina, e as citocinas como a IL-2, o fator de necrose tumoral (TNF), e a linfotoxina estimulam a expressão genética do HIV nas células T infectadas, e o IL-1, IL-3, IL-6, TNF, a linfotoxina, IFN-γ e o fator estimulante da colônia granulócitos-macrófagos (GM-CSF) estimulam a expressão genética do HIV e a replicação viral nos monócitos e macrófagos infectados. O TCR e o estímulo de citocina da transcrição genética do HIV provavelmente envolvem a ativação do NF-κB e sua ligação às sequências no LTR. Este fenômeno é significativo para a patogênese da AIDS por que a resposta normal de uma célula T infectada de forma latente a um micro-organismo pode ser o caminho em que a latência é encerrada e a produção de vírus comece. As infecções múltiplas que os pacientes com AIDS adquirem, portanto, estimulam a produção de HIV e a infecção das células adicionais.

A proteína Tat é necessária para a expressão genética do HIV e age aumentando a produção das transcrições virais completas de mRNA. Mesmo na presença de sinais ideais para iniciar a transcrição, poucas moléculas do mRNA do HIV são realmente sintetizadas sem a ação do TAT por que a transcrição dos genes do HIV pela polimerase do RNA dos mamíferos é ineficiente e o complexo da polimerase geralmente pára antes do mRNA ser concluído. A proteína Tat se liga ao mRNA nascente e aumenta a “processabilidade” da polimerase do RNA em centenas de vezes, o que permite que a conclusão da transcrição produza um mRNA viral funcional.

A síntese das partículas virais infecciosas maduras começa depois que as transcrições completas do RNA viral são produzidas e os genes virais são expressos como proteínas. Os mRNA que codificam as diversas proteínas do HIV são provenientes de uma transcrição integral do genoma por eventos de ligação diferencial. A expressão genética do HIV pode ser dividida em um estágio inicial, durante o qual os genes reguladores são expressos, e uma fase final, durante a qual os genes estruturais são expressos e os genomas virais completos são embalados. As proteínas Rev, Tat e Nef são produtos genéticos iniciais codificados por mRNAs ligados completamente que são exportados do núcleo e traduzidos em proteínas no citoplasma logo após a infecção de uma célula. Os genes tardios incluem o env, gag e pol, que codificam os componentes estruturais dos vírus e são traduzidos de RNA ligados isoladamente ou separados. A proteína Rev inicia a mudança do início para o fim da expressão genética promovendo a exportação destes últimos RNA genéticos ligados incompletamente para fora do núcleo. O produto genético pol é uma proteína precursora que é clivada sequencialmente para formar transcriptase reversa, protease, ribonuclease e enzimas de integrase. Conforme mencionado anteriormente, a transcriptase reversa e as proteínas da integrase são necessárias para produzir uma cópia do DNA do genoma do RNA viral e para integrá-lo como um pró-vírus no genoma do hospedeiro. O gene gag codifica uma proteína 55 kD que é proteoliticamente clivada nos polipeptídeos p24, p17 e p15 através da ação da protease viral codificada pelo gene pol. Estes polipeptídeos são as proteínas nucleares que são necessárias para a montagem de partículas virais infecciosas. O produto primário do gene env é uma glicoproteína 160 kD (gp160) que é clivada por proteases celulares dentro do retículo endoplasmático nas proteínas gp120 e gp41 necessárias para a ligação do HIV com as células, conforme discutido anteriormente. A terapia medicamentosa antiviral atual para doenças com HIV inclui inibidores das enzimas transcriptase reversa, protease e integrase.

Após a transcrição de vários genes virais, as proteínas virais são sintetizadas no citoplasma. A montagem de partículas virais infecciosas então começa através de transcrições de RNA completos do genoma proviral dentro de um complexo nucleoproteico que inclui as proteínas nucleares do gag e as enzimas codificadas do pol necessárias para o próximo ciclo de integração. Este complexo nucleoprotéico, então, prolifera da membrana plasmática, capturando o Env e as glicoproteínas do hospedeiro como parte de seu envelope. A taxa de produção do vírus pode chegar a níveis suficientemente altos para provocar a morte celular, conforme discutido posteriormente.

Um fator do hospedeiro que impede o virion de libertar certos tipos de células é uma proteína chamada tetherin. A tetherin impede o pinçamento de determinados vírus, incluindo o HIV, e sua inibição do processo de integração pode ser antagonizado por uma proteína do HIV chamada Vpu.

Mecanismos de Imunodeficiência Provocados pelo HIV

A infecção por HIV, em última análise resulta na função prejudicada de ambos os sistemas imunológicos adaptativo e inato. Os defeitos mais proeminentes estão na imunidade mediada pelas células, e eles podem ser atribuídos a diversos mecanismos, incluindo os efeitos citopáticos diretos do vírus e dos efeitos indiretos.

Uma causa importante da perda de células T CD4⁺ nas pessoas infectadas pelo HIV é o efeito citopático direto da infecção destas células pelo HIV. A morte das células T CD4⁺ está associada à produção do vírus nas células infectadas e é uma das principais causas da redução nos números destas células, especialmente na fase inicial (aguda) da infecção. Diversos efeitos tóxicos diretos do HIV nas células CD4⁺ infectadas foram descritos.

Os mecanismos, além de lise direta das células T CD4⁺ infectadas pelo vírus foram propostos para o esgotamento e perda da função destas células nos indivíduos infectados pelo HIV. Um mecanismo que foi sugerido está relacionado à ativação crônica das células não infectadas pelas infecções que são comuns nos pacientes infectados com o HIV e também pelas citocinas produzidas em resposta a estas infecções. A ativação crônica das células T pode predispor as células a apoptose; a via molecular envolvida neste tipo de morte celular induzida pela ativação ainda não está definida. A morte por apoptose dos linfócitos ativados pode ser responsável pela observação que a perda de células T excede grandemente o número de células infectadas pelo HIV. As CTL específicas do HIV estão presentes em muitos pacientes com AIDS, e estas células podem matar células T CD4⁺ infectadas. Além disso, os anticorpos contra as proteínas do envelope do HIV podem se ligar às células T CD4⁺ infectadas por HIV e orientar as células para a citotoxicidade mediada por células dependentes de anticorpos. A ligação da gp120 ao CD4 intracelular recém-sintetizado pode interferir no processamento da proteína normal no retículo endoplasmático e bloquear a expressão da superfície celular do CD4, tornando as células incapazes de responder ao estímulo antigênico. Também foi sugerido que a maturação das células T CD4⁺ no timo se torna defeituosa nos indivíduos infectados. A importância relativa destes mecanismos indiretos de depleção de células T CD4⁺ nos pacientes infectados por HIV é incerta e controversa.

Os defeitos funcionais no sistema imunológico dos indivíduos infectados por HIV exacerbam a deficiência imunológica provocada pela depleção de células T CD4⁺. Estes defeitos funcionais incluem uma redução nas respostas das células T aos antígenos e as respostas imunológicas humorais fracas, embora os níveis séricos totais de Ig possam ser elevados. Os defeitos podem ser um resultado dos efeitos diretos da infecção por HIV nas células T CD4⁺, incluindo os efeitos da gp120 solúvel liberada das células infectadas ligadas às células não infectadas. Por exemplo, o CD4 que tem gp120 vinculado pode não estar disponível para interagir com as moléculas MHC de classe II nos APCs, e assim as respostas das células T aos antígenos seria inibida. Alternativamente, a ligação de g120 ao CD4 pode emitir sinais de que a função das células T auxiliares T está desregulada. As células T infectadas por HIV são incapazes de formar sinapses justas com as APC, e isto também pode interferir com a ativação das células T. Alguns estudos demonstraram que os pacientes com infecção por HIV têm números elevados de células T CD4⁺ CD25⁺ reguladoras, mas ainda não está claro se esta é uma descoberta consistente ou se estas células realmente contribuem para a imunidade defeituosa.

A proteína Tat pode desempenhar algum papel na patogênese da imunodeficiência provocada pelo HIV. Dentro das células T, a Tat pode interagir com uma variedade de proteínas reguladoras, e estas interações podem interferir com as funções da célula T, tais como a síntese das citocinas. Notavelmente, a Tat não só entra no núcleo das células T infectadas, mas também pode escapar através da membrana plasmática e entrar nas células vizinhas, interferindo assim na ativação das células T não infectadas de forma parácrina.

Os macrófagos, as células dendríticas e as células dendríticas foliculares são infectados ou lesionados pelo HIV, e suas anormalidades também contribuem para a progressão da imunodeficiência.

Os Reservatórios de HIV e o Volume Viral

O vírus detectado no sangue dos pacientes é produzido principalmente por células T CD4⁺ infectadas de curta duração e em menor quantidade por outras células infectadas. Três fases de decadência da viremia do plasma foram observadas nos pacientes tratados com medicamentos antirretrovirais ou previstas por modelos matemáticos, e estas curvas de decadência foram usadas para considerar a distribuição do HIV nos diferentes reservatórios celulares. Acredita-se que mais de 90% do vírus do plasma seja produzido por células de curta duração (meia-vida de um dia), que são provavelmente ativadas por células T CD4⁺ que são grandes reservatórios e fontes do vírus em pacientes infectados. Cerca de 5% do vírus do plasma é produzido por macrófagos, que têm um volume mais lento (meia-vida de cerca de 2 semanas). A hipótese é que uma pequena fração do vírus, talvez tão pouco como 1%, esteja presente nas células de memória T infectadas de forma latente. Devido à longa vida útil das células de memória, poderia levar décadas para este reservatório do vírus ser eliminado, mesmo se todos os novos ciclos de infecção fossem bloqueados.

Transcrição do HIV e Epidemiologia da AIDS

O HIV é transmitido de um indivíduo para outro por três vias principais:

Curso Clínico de Infecção por HIV

A evolução das doenças provocadas por HIV pode ser seguida medindo a quantidade de vírus no plasma do paciente e pela contagem de células sanguíneas T CD4⁺ (Fig. 20-8).

TABELA 20-7 Características Clínicas da Infecção por HIV

Embora este resumo do curso clínico seja válido para os casos mais graves, a taxa de progressão da doença é muito variável, e alguns indivíduos não são progressores em longo prazo. Os correlatos imunológicos de progressão variável permanecem desconhecidos. Além disso, a recente terapia antirretroviral mudou o curso da doença e reduziu consideravelmente a incidência de infecções oportunistas graves (Pneumocystis) e tumores (como o sarcoma de Kaposi).