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FCUL 3.2 Imunologia > Hematopoiese e células do sistema imunológico > Flashcards

Flashcards in Hematopoiese e células do sistema imunológico Deck (32)
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1

Hematopoiese definição

=Processo de diferenciação e maturação celular de todas as populações celulares presentes no sangue (eritrócitos, leucócitos e plaquetas) a partir de células estaminais hematopoiéticas
pluripotentes (CEH).

Todos os componentes celulares do sistema imunológico (SI) derivam de CEH. No período pós-natal as CEH encontram-se na medula óssea.

ver imagem!

Nascimento: todos os ossos
A partir do 3º ano (??):
Esterno
Costelas
Vértebras
Bacia
Escápula
Porções proximais dos
úmeros e fémures

2

Hematopoiese esquema

ver!!! [red blood marrow--> hematopoietic stem cells --> red blood cells, white blood cells, platelets]

CEH (pluripotentes) --> Progenitor linfoide (multipotente) --> T, DC; B, ILC (Populações linfoides, "unipotentes")

e CEH--> Progenitor mieloide --> Neutrófilos, Monócitos, Macrófagos, DC, Eosinófilos, Basófilos, Mastócitos, Plaquetas, Eritrócitos (Populações Mieloides)

Progenitores não possuem
a capacidade de “autorenovação” (self-renewal) e estão “comprometidos”
com uma linhagem celular específica

Processo multi-passo para
a produção de um tipo de célula

Diversos fatores de transcrição desempenham um papel importante na hematopoiese (e.g. IKAROS é necessário para desenvolvimento linfóide; NOTCH necessário para decisão B/T).

Diversas citocinas também regulam a hematopoiese.

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Células sistema imunológico inato vs adquirido e suas linhagens

• Células sistema imunológico inato: neutrófilos, basófilos, eosinófilos, mastócitos,
monócitos, macrófagos, células dendríticas, células linfoides inatas (todas menos
as células linfóides inatas pertencem à linhagem mieloide)

• Células sistema imunológico adquirido: linfócitos B e T (células linhagem linfoide)

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Normal adult blood cell counts

Red blood cells - 5.0*10^6 (cells/mm^3)

Platelets - 2.5 * 10^5

Leucocytes - 7.3*10^3
-->Neutrophil - 50-70%
-->Lymphocyte - 20-40%
-->Monocyte - 1-6%
-->Eosinophil - 1-3%
-->Basophil - <1%

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Fagócitos

• Os fagócitos, que incluem neutrófilos (polimorfonucleares) e macrófagos (mononucleares), têm como principal função ingerir e destruir microrganismos assim como eliminar células danificadas.

• A sua ação na resposta imunológica desenrola-se em passos sequenciais: recrutamento para os locais de infeção, reconhecimento de
microrganismos e ativação, ingestão de microrganismos por fagocitose e destruição dos microrganismos ingeridos.

• Macrófagos e neutrófilos partilham diversas características como capacidade de fagocitose, de migração para os tecidos via vasos sanguíneos e resposta quimiotática mas também apresentam muitas
diferenças.

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Granulócitos

neutrófilos, eosinófilos, basófilos e mastócitos

Grânulos contêm variedade de proteínas com funções distintas:
-Algumas causam diretamente dano em microrganismos;
-outras regulam o tráfego e a atividade de outros leucócitos, incluindo linfócitos;
-outras contribuem para a remodelação dos tecidos no local da infeção.

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Neutrófilos

• Neutrófilos ou leucócitos polimorfonucleares (núcleo
multiglobulado) ou granulócitos (grânulos presentes no citoplasma com atividade microbicida) são a população mais abundante de leucócitos no sangue (50-70%) e medeiam a fase inicial da resposta inflamatória (primeira população a chegar ao local de inflamação).

• Aumento do seu número é a primeira indicação de infeção.

• Possuem tempo de semi-vida muito curto (1 a 2 dias nos tecidos).

• Produção é estimulada por G-CSF (granulocyte colony-stimulating factor) e GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor).

• A sua principal função é fagocitar microrganismos e produtos de células necróticas e destruí-los em fagolisossomas.

• Deficiências em neutrófilos estão associadas a suscetibilidade aumentada
a infeções fúngicas e bacterianas.

-> Possuem 2 tipos de grânulos:
-específicos que contém enzimas como lisozima, colagenase e elastase;

-azurófilos que contém enzimas e outras substâncias microbicidas como defensinas e catelicidinas.

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Eosinófilos

• Papel em infeções por parasitas (grânulos contém enzimas nocivas para a sua parede celular, nomeadamente Proteína Básica Principal, MBP)

• GM-CSF, IL-3 e IL-5 promove a sua maturação a partir do precursor mieloide

H&E grânulos rosa

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Basófilos

• Granulócitos com similaridades estruturais e funcionais com mastócitos

• Desempenham um papel nas reações alérgicas

• Não possuem atividade fagocítica

H&E grânulos azul

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Mastócitos

• Presentes na pele e no epitélio das mucosas

• Desenvolvimento dependente do ligando de c-kit

• Possuem grânulos ricos em histamina e outros mediadores

• Desempenham um papel importante no desenvolvimento de alergias

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Fagócitos mononucleares
Monócitos/Macrófagos

• Monócitos circulam no sangue e migram para tecidos diferenciando-se em macrófagos.

• Diferenciação dependente de M-CSF (macrophage colony-stimulating factor.

• A principal função dos macrófagos na defesa do hospedeiro é ingerir e
matar microrganismos.

• Macrófagos também ingerem células mortas como parte do “mecanismo de limpeza” após infeção ou lesão de tecidos.

• Macrófagos podem funcionar como APC.

• Macrófagos promovem reparação de tecidos danificados estimulando angiogénese e síntese de matriz extracelular rica em colagénio (fibrose).

• Contrariamente a neutrófilos, podem dividir-se nos locais de infeção.

• População mais importante em estadios mais tardios da resposta imunológica inata.

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Maturação de monócitos e macrófagos

ver imagem!

-In the steady state in adults (homeostasis) and during inflammatory reactions, precursors in the bone marrow (Hematopoietic stem cell --> monocyte/dentritic cell precursor) give rise to circulating monocytes, which enter peripheral tissues, mature to form macrophages, and are activated locally.

-In early development, as in fetal life, precursors in the yolk sac and fetal liver (= fetal hematopoietic organs) give rise to cells that seed tissues (tissue macrophage precursor) to
generate specialized tissue-resident macrophages (microglial cells, Kuppfer cells, Alveolar macrophage, Sinusoidal macrophages).

A maioria dos macrófagos residentes nos tecidos diferenciam-se durante o desenvolvimento embrionário e têm a capacidade de se auto-renovarem (self-renewal).

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Monocyte vs Macrophage

ver imagem!!

Monocyte: Nucleus, Lysosome, Phagosome

Macrophage: Pseudopodia, Phagosomes, Lysosome, Phagolysosome

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Subtipos de monócitos

• Monócitos clássicos ou inflamatórios - produzem mediadores inflamatórios, são fagocíticos e rapidamente recrutados para locais de inflamação ou de lesão/insulto.

Em humanos: CD14hi CD16neg CCR2+

Em ratinho: Ly6hi CCR2+

• Monócitos não clássicos- recrutados para os tecidos após infeção ou lesão/insulto e podem contribuir para a reparação.

Em humanos: CD14low CD16hi CX3CR1

Em ratinho: Ly6clow

+Subset intermédio presente em humanos! (flow citometry...)

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Ativação dos subtipos de macrófagos

-Ativação clássica:
Pró-inflamatória!!

+IFN-gama, LPS --> M1 ativado
--> iNOS, TNF-alfa, IL-1, IL6, IL-12, IL-23, MCP-1, IFN-gama

M1 activation is associated with inflammation, tumor resistance, and graft rejection

-Ativação alternativa: Anti-inflamatória!!

+IL-4, IL-13 --> M2 ativado --> IL-10, Aginase1, CD206, CD204, TGF-beta1, VEGF, Ym1

M2 activation is associated with immunoregulation, matrix deposition, remodelling, and graft acceptance

!Citocinas são produzidas por LT auxiliares

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Células dendríticas

• Diferenciação dependente de Flt3L (Flt3 kinase receptor expresso no precursor).

• Possuem extensões membranares que lembram dendrites em neurónios.

• São as células apresentadoras de antigénio mais importantes na ativação de linfócitos T naïve.
-> Tiram um “snapshot” do que está acontecer nos tecidos durante a infeção e levam essa imagem para os gânglios linfáticos

• Desempenham um papel primordial na resposta inata a infeções e na “ligação” da resposta imunológica inata com a adquirida.

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Maturação de DCs

imagem!

DCs arise from a common precursor cell of the myeloid lineage in the bone marrow (Monocyte/DC precursor) and further differentiate into
subsets, the major ones being classical DCs and plasmacytoid DCs. Inflammatory DCs may arise from monocytes in inflamed tissues.

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Subtipos de DCs (geral)

• Clássicas ou convencionais-
-subtipo mais abundante está envolvido na captura de Ag proteícos de microrganismos que entram através do epitélio e na sua apresentação a LT nos gânglios.
-O outro subtipo (DCs com capacidade de apresentação cruzada) é especializado a apresentar Ag a Linfócitos T CD8+ e promover a sua diferenciação em CTL.

• Plasmacitoides- produzem IFN-I em resposta a virus e estão possivelmente envolvidas na captura de microrganismos que entram via corrente sanguínea e na apresentação dos seus Ag proteícos a LT no fígado.

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Human DC subsets
(major - cross-presenting - plasmacytoid dendritic cells)

(Surface markers, TLRs expressed, Transcription factors, Major cytokines produced, Major postulated functions)

(major - cross-presenting - plasmacytoid dendritic cells)

--SURFACE MARKERS--

CD11c, BDCA-1 (CD1c), Dectin1 (CLEC7A), Dectin2 (CLEC6)

CD11c, BDCA-3 (CD141) CLEC9A, XCR1+

BDCA-2 (CD303), BDCA4 (CD304), CD123

--TLRs EXPRESSED--

Various

Various

High levels of TLR7, TLR9

--TRANSCRIPTION FACTORS--

IRF4

IRF8

E2-2

--MAJOR CYTOKINES PRODUCED--

IL-12, others

IL-23

Type I IFN

--MAJOR POSTULATED FUNCTIONS--

Innate immunity: source of inflammatory cytokines; adaptive immunity: capture and presentation of antigens mostly to CD4+T cells

Adaptive immunity: capture and cross-presentation of Ag to CD8+ T cells

Antiviral immunity: early innate response; priming of antiviral T cells

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Linfócitos T e B

(células da linhagem linfóide)
- Imunidade adquirida

- 20-40% leucócitos no sangue periférico e 99% células na linfa

- Únicas células que expressam recetores de Ag (TCR e BCR), cada um com especificidade para um determinante antigénico diferente

- Células pequenas, com “pouco” citoplasma

- Linfócitos que ainda não interagiram com o seu antigénio (Ag) específico = naïve

- Interação com o Ag específico --> proliferação e diferenciação em células efetoras (e.g. plasmócitos) e células de memória

-> Num indivíduo adulto saudável:
5x10^11 linfócitos
~2% no sangue
~4% na pele
~10% medula óssea
~15% mucosas do trato intestinal e respiratório
~65% orgãos linfóides secundários (gânglios e baço)

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Células linfóides inatas (ILC)

(células da linhagem linfóide)
- Imunidade inata

- Células NK (Natural Killer; incluídas no Grupo 1 das ILCs) são representativas da população

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Linfócitos B

• Local de desenvolvimento/ maturação:

- Bursa de Fabricius nas aves
- Medula óssea em mamíferos

• Expressam BCR (“embebido” na membrana); quando secretado anticorpo (Ab)

• Cada LB expressa um BCR com especificidade única e cada LB expressa ~1.5–3×10^5 moléculas de BCR com locais de ligação ao Ag idênticos

[imagem: Fab, Fc, VL, VH, CL, CH... disulphide bridges, antigen binding site...]

• Após interação com Ag específico (BCR-Ag), ocorre diferenciação:
- Plasmócitos (células terminalmente diferenciadas)– Ab é secretado,
1-2 semanas “de vida”

-Células B de memória– expressam o mesmo BCR que o LB parental, maior semi-vida que plasmócitos

• Única população não-mieloide capaz de funcionar como APC!

• LB melhoram a capacidade de ligação ao Ag (aumentam a afinidade do Ab para o Ag) através do processo hipermutação somática.

• LB também são capazes de produzir Ab com diferentes funções através do processo mudança de classe/isotipo.

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Subtipos de Linfócitos B

• LB foliculares: subset LB mais abundante; Ab alta afinidade e células memória. Expressam MHC II, CD19, CD23 e recetores Fc.

• LB da zona marginal: Mais abundantes no baço; expressam IgM e CD27.

• Linfócitos B1: Residem nas mucosas e cavidade peritoneal.

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Tabela subtipos de linfócitos B (ver)

----LB foliculares:

Ag Receptor and Specificity: Surface Ig, Diverse specificities
for many types of molecules

Selected phenotype markers: Fc receptors, MHC II, CD19, CD23

Percentage of total lymphocytes: blood 5-20%, lymph node 20-25%, spleen 40-45%

----LB da zona marginal:

Ag Receptor and Specificity: Surface Ig, Limited specificities
for a restricted set of molecules

Selected phenotype markers: IgM, CD27

Percentage of total lymphocytes: blood 2-3%, lymph node 3-5%, spleen 7-10%

----Linfócitos B1:

Ag Receptor and Specificity: Surface Ig, Limited specificities
for a restricted set of molecules

Selected phenotype markers: IgM, CD43, CD20, CD27 but CD70 negative

Percentage of total lymphocytes: blood 1-3%, lymph node rare, spleen rare

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Linfócitos T

—Local de desenvolvimento/ maturação: Timo

Expressam TCR na membrana
—
Só reconhecem Ag apresentados no contexto de moléculas de MHC/HLA

Interação do TCR com Ag específico conduz à diferenciação:
- LT efetores
- Células T de memória

—Principais subpopulações de LT:
- Linfócitos T auxiliares (CD4+)
- Linfócitos T citotóxicos (CD8+)
- Células T reguladoras
(mas também NKT, gamadelta e Células T invariantes associadas à mucosa, MAIT)

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Linfócitos T auxiliares

• Expressam a glicoproteína CD4

• Reconhecem Ag apresentado em moléculas MHC classe II

• “Ajudam ” na ativação de LB, LT citotóxicos e macrófagos

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Linfócitos T citotóxicos

• Expressam a glicoproteína CD8

• Reconhecem Ag apresentado em moléculas MHC classe I

• Eliminam células infetadas ou células tumorais

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Células T reguladoras

• Expressam as glicoproteínas CD4 e CD25

• Fator de transcrição Foxp3 fundamental para o seu
desenvolvimento, função e sobrevivência

• Ajudam a suprimir o sistema imunitário após a infeção estar
resolvida i.e. controlam a extensão da resposta imunológica e impedem imunopatologia associada à resposta imunológica

• Cruciais na manutenção da tolerância ao próprio

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Lymphocyte classes table (ver!!)

---CD4+ helper T lymphocytes

Functions
B cell activation (humeral immunity), Macrophage activation (cell-mediated immunity), Stimulation of inflammation

Ag Receptor and Specificity
alfa-beta heterodimers, diverse specificities for MHC II complexes

Selected Phenotype Markers
CD3+, CD4+, CD8-

Percentage of Total Lymphocytes
blood 35-60%
lymph node 50-60%
spleen 50-60%

--CD8+ cytotoxic T lymphocytes

Functions
Killing of cells infected with intracellular microbes, tumor cells

Ag Receptor and Specificity
alfa-beta heterodimers, diverse specificities for MHC I complexes

Selected Phenotype Markers
CD3+, CD4-, CD8+

Percentage of Total Lymphocytes
blood 15-40%
lymph node 15-20%
spleen 10-15%

--Regulatory T cells

Functions
Suppress function of other T cells (regulation of immune responses, maintenance of self-tolerance)

Ag Receptor and Specificity
alfa-beta heterodimers, specific for self and some foreign antigens (MHC II)

Selected Phenotype Markers
CD3+, CD4+, CD25+, FoxP3+ (most common, but other phenotypes as well)

Percentage of Total Lymphocytes
blood rare
lymph node 10%
spleen 10%

--Natural killer T cells

Functions
Supress or activate innate and adaptive immune responses

Ag Receptor and Specificity
alfabeta heterodimers; Limited specificity for glycolipid-CD1 complexes

Selected Phenotype Markers
CD56, CD16 (Fc receptor for IgG), CD3

Percentage of Total Lymphocytes
blood 5-30%
lymph rare
spleen 10%

--Mucosa-associated invariant T (MAIT) cells

Functions
Helper and cytotoxic functions in the gut

Ag Receptor and Specificity
alfa beta heterodimers; limited specificity for bacterial metabolites

Selected Phenotype Markers
CD3+, CD8+ (majority)

Percentage of Total Lymphocytes
blood 5%
lymph rare
spleen rare

--gamma delta T lymphocytes

Functions
Helper and cytotoxic functions (innate immunity)

Ag Receptor and Specificity
gamma delta heterodimers; limited specificity for peptide and non peptide antigens

Selected Phenotype Markers
CD3+, CD4 and CD8 variable

Percentage of Total Lymphocytes
blood rare
lymph rare
spleen rare

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Células linfoides inatas (Innate lymphoid cells, ILCs)

• Têm origem no CLP (common lymphoid progenitor), mas não expressam recetores Ag específicos (BCR ou TCR)

• Subdivididas atualmente em 3 grupos (ILC1, ILC2 e ILC3) distinguidos pelas citocinas que secretam, em analogia com células T auxiliares

• Poderão providenciar a primeira linha de defesa a microrganismos na pele e
mucosas

ver tabela!

Group 1 ILCS: NK cell + ILC1; t-cell subset: CTL + Th1; signature cytokines secreted by both: IFN-gamma, perforin, granzyme + IFN-gamma, TNF; Master transcriptional regulators of both: T-bet

Group 2 ILCS: ILC2; t-cell subset: Th2; signature cytokines secreted by both: IL-4, IL-5, IL-13, amphiregulin; Master transcriptional regulators of both: GATA-3

Group 3 ILCS: LTi cell + ILC3; t-cell subset: Th17, Th22; signature cytokines secreted by both: IL-17A, IL-22, LTalfa, LTbeta + IL-22, IFN-gamma; Master transcriptional regulators of both: RORyt