Imunidade Inata Flashcards Preview

FCUL 3.2 Imunologia > Imunidade Inata > Flashcards

Flashcards in Imunidade Inata Deck (50)
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1

Evolução do sistema imunológico

• Os vertebrados encontram-se protegidos por 2 sistemas de
imunidade:
-> Imunidade inata
-> Imunidade adquirida

• Evolução do sistema imunológico:
-> Imunidade inata está presente em todos os organismos multicelulares, desde plantas, a insetos e a vertebrados (750 milhões de anos)

-> Imunidade adquirida desenvolveu-se em vertebrados. Está presente em Gnatostomados; a partir de peixes cartilaginosos como o tubarão (350 a 500 milhões de anos)

• All vertebrates, have gut-associated lymphoid tissue (GALT), but only jawed vertebrates have well-developed thymi and spleens (lampreia - agnata - não).

!ver arvore filogenética

2

Funções da Imunidade inata:

• Providencia a resposta inicial a microrganismos que previne, controla ou elimina a infeção.

• Elimina células danificadas e inicia o processo de reparação (proteção contra lesão/insulto de tecidual).

• Estimula resposta imunitária adaptativa, podendo influenciar a natureza da mesma de modo a torná-la mais eficiente contra diferentes tipos de microrganismos.

3

2 Principais mecanismos de proteção mediados pela resposta imunológica
inata

• Inflamação, é o processo pelo qual leucócitos circulantes e proteínas plasmáticas são atraídos para os locais de infeção nos tecidos e são ativados para destruir e eliminar os agentes infeciosos.

• A resposta antiviral, previne a replicação de vírus e promove morte de células infectadas na ausência de uma reação inflamatória.

4

Propriedades da resposta imunológica inata vs adquirida

Specificity:
For structures shared by classes of microbes (PAMP) or damaged cells (DAMP) (different microbes - identical toll like R)
vs. For structural detail of microbial molecules (antigens); may recognise nonmicroblal antigens

Receptors:
Encoded in germline; limited diversity (PRRs: Toll-like R, Mannose R, NOD-like R)
vs. Encoded by genes produced by somatic recombination of gene segments; greater diversity (B/TCR - Ig)

Distribution of receptors:
Nonclonal: identical receptors on all cells of the same lineage
vs. Clonal: clones of lymphocytes with distinct specificities express different receptors

Discrimination of normal self and non self:
Yes; healthy host cells are not recognised, or they may express molecules that prevent innate immune reactions
vs. Yes, based on selection against self-reactive lymphocytes; may be imperfect (giving rise to autoimmunity)

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Componentes da Imunidade inata

• Barreiras físicas e anatómicas
• Barreiras químicas
• Barreiras celulares

• As principais interfaces com o meio exterior- pele, mucosa dos tratos gastrointestinal, respiratório e geniturinário - estão protegidas por células epiteliais que constituem uma barreira física e produzem substâncias químicas (e.g. péptidos antimicrobianos) contra infeção.

• Se um agente infecioso supera as barreiras físicas e químicas epiteliais iniciais, as respostas celulares imunológicas inatas são ativadas rapidamente, geralmente alguns minutos após a invasão.

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Pele e outras barreira epiteliais à infeção

In addition to serving as physical barriers, the skin and the mucosal and glandular epithelial layers are defended against microbial colonization by a variety of mechanisms: mechanical (cilia, fluid flow, smooth muscle contraction), chemical (pH, enzymes, antimicrobial peptides), and cellular (resident macrophages and dendritic cells).

Skin - Antimicrobial peptides, fatty acids in sebum

Mouth and upper alimentary canal - enzymes, antimicrobial peptides, and sweeping of surface by directional flow of fluid toward stomach

Stomach - low pH, digestive enzymes, bile salts, antimicrobial peptides, fluid flow toward intestine

Small intestine - digestive enzymes, antimicrobial peptides, fluid flow to large intestine

Large intestine - Normal intestinal flora compete with invading microbes, fluid/feces expelled from rectum

Airwasy and lungs - cilia sweep mucus outward, coughing, sneezing expel mucus, macrophages in alveoli of lungs

Urogenital tract - Flushing by urine and mucus, low pH, antimicrobial peptides, and proteins

Salivary, lacrimal, and mammary glands- flushing by secretions and mucus, antimicrobial peptides and proteins

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Proteínas e péptidos antimicrobianos nas superfícies epiteliais em humanos

É preciso saber??? --> TABELA!! loc e funções!

Proteins:

Lysozyme
Lactoferrin
Secretory leukocyte protease inhibitor
S100 proteins: -psoriasin, -calprotectin
Surfactant proteins SP-A, SP-D
RegIII proteins

Peptides:
Defensins (alpha and beta)
Cathelicidin (LL-37)
Histatins
Dermcidin

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Funções das células epiteliais na imunidade inata

Barreiras epiteliais intactas formam barreiras físicas entre microrganismos e tecidos

Células epiteliais produzem compostos antimicrobianos que impedem entrada de microrganismos

Linfócitos intraepiteliais (CD8 alfabeta)
Células T gamadelta

Epithelia present at the portals of entry of microbes provide physical barriers formed by keratin (in the skin) or secreted mucus (in the gastrointestinal, bronchopulmonary and genitourinary systems) and by tight junctions between epithelial cells. Epithelia also produce antimicrobial substances (e.g., defensins) and harbor lymphocytes that kill microbes and infected cells.

9

Estrutura de TLRs e ligação a PAMPs

Structure of a TLR polypeptide chain. Each TLR polypeptide chain is made up of a ligand-binding exterior domain that contains many leucine-rich repeats (LRRs, repeating segments of 24–29 amino acids containing the sequence LxxLxLxx, where L is leucine and x is any amino acid), a membrane-spanning domain (blue), and an interior Toll/IL-1R (TIR) domain (yellow), which interacts with the TIR domains of other members of the TLR signal transduction pathway. In the presence of ligands, two such polypeptide chains pair to form TLR dimers (except for TLR8, which exists in a dimer form in the absence of ligand). --> dimerização ativa uma cascata de sinalização

ver imagem

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Localização celular dos PRRs

--Lectinas tipo C (C-type lectins)
• Recetor de manose (CD206)
• Dectina 1 e 2
• DC-Sign (CD209)
• Langerina (CD207)

--UNC-93B (localização endossomal de TLR-3, -7, -8 e -9) --> Deficiência: Herpes virus

Some receptors, such as certain Toll-like receptors (TLRs) and lectins, are located on cell surfaces; other TLRs are in endosomes. Some receptors for viral nucleic acids (RIG-like R - viral DNA, Cytosolic DNA sensor - microbial DNA), bacterial peptides, and products of damaged cells are in the cytoplasm.
NOD and RIG refer to the founding members of families of structurally homologous cytosolic receptors for bacterial and viral products, respectively. (Their full names are complex and do not reflect their functions.)

There are five major families of cellular receptors in innate immunity: TLRs, CLRs (C-type lectin receptors), NLRs (NOD-like receptors), RLRs (RIG-like receptors), and CDSs (cytosolic DNA sensors). Formylpeptide receptors (not shown) are involved in migration of leukocytes in response to bacteria.

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Localização celular dos TLRs

TLRs that interact with extracellular ligands reside in the plasma membrane; TLRs that bind ligands released by endocytosed microbes localize to endosomes and/or lysosomes. On ligand binding, the TLR4/4 dimer moves from the plasma membrane to the endosomal/lysosomal compartment, where it activates different signaling components.

• O TLR-4 apresenta expressão na membrana mas é capaz de migrar após ligação ao respetivo ligando para o compartimento endossomal/lisossomal.
• Monómeros heterodímeros de TLRs são induzindos pelo reconhecimento dos respetivos ligandos. Apenas o TLR-1, -2 e -6 formam heterodímeros.

IMAGEM!
Plasma membrane:
LPS - TLR4/4
Bacteria, paracites - TLR2/1
Gram+ bacteria, fungi - TLR2/6
Bacterial flagellin - TLR5/5
Uropathogenic bacteria, toxoplasma profilin - TLR11/11
Toxoplasma profilin - TLR12/12

Endosomes/lysossomes:
Viral proteins - TLR4/4
Viral dsRNA - TLR3/3
Viral ssRNA - TLR7/7
Viral ssDNA - TLR8/8
Bacterial/viral DNA, plasmodium - CpG, TLR9/9

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TLRs: Vias de sinalização e tipo de resposta desencadeada

. TLR-1,-2,-5 e -6:
Proteína adaptadora MyD88;
fatores de transcrição NF-κB e AP-1
MyD88: Myeloid differentiation primary response 88
NF-κB: Nuclear factor kappa B; AP-1: Activator protein 1

. TLR-3:
Proteína adaptadora TRIF;
fatores de transcrição IRF3 e IRF7.
TRIF: TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β; IRF: Interferon regulatory factor

. TLR-4:
Pode ativar ambas vias de sinalização.

. TLR-7 e -9:
Nos endossomas utilizam MyD88 e ativam o NF-κB e o IRF7.

• Ligação de TLRs a PAMPs de diferentes
microrganismos ativa vias de
sinalização distintas, dependendo do
TLR e da molécula adaptadora usada.

!! ver esquema!!

NFkB --> expression of inflammatory genes:
-cytokines (TNF, IL-1, IL-6)
-endothelial adhesion molecules (e-selectin)
-costimulatory molecules (CD80, CD86)

=> Acute inflammation! Stimulation of adaptive immunity

IRFs --> expression of type I interferon (IFN alfa/beta) genes --> secretion of type I IFNs

=> Antiviral state!!

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Inflamassomas

• Complexos multiproteícos que se formam no citosol em resposta a PAMPs ou DAMPs citosólicos, cuja função é produzir formas ativas das citocinas próinflamatórias IL-1beta and IL-18

• IL-1beta and IL-18 são produzidas na forma inativa (como precursores) que precisa de ser clivada proteoliticamente pela Caspase-1 para se tornarem citocinas biologicamente ativas, que após secreção pela célula promovem uma resposta inflamatória.

• São compostos por oligómeros de um sensor (e.g. NLRP3), de caspase-1, e de um adaptador (ASC).

• Estes complexos oligoméricos são apenas formados quando os sensores respondem a PAMPs, DAMPs ou a alterações na célula que indiquem presença de infeção ou insulto.

Ver imagem!
Shown is the activation of the NLRP-3 inflammasome, which processes pro– interleukin-1beta (pro–IL-1beta) to active IL-1. The synthesis of pro–IL-1beta is induced by various PAMPs or DAMPs through pattern recognition receptor signaling. Subsequent production of biologically active IL-1beta is mediated by the inflammasome.

Note that the inflammasome consists of several molecules of NLRP-3, an adaptor protein, and caspase-1. Other forms of the inflammasome exist which contain sensors other than NLRP-3, including NLRP1, NLRC4, or AIM2. ATP, Adenosine triphosphate; NLRP-3, NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3; TLRs, Toll-like receptors.

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Recetores de lectina tipo C (CLR)

Recetores celulares que reconhecem carbohidratos na superfície de microrganismos,
facilitando a fagocitose dos mesmos e a secreção de citocinas que promovem a inflamação e estabelecimento de respostas adquiridas.

Mannose Receptor (CD206):

ligand - terminal mannose and furosemide on microbial cell surfaces

signaling - unknown

cellular expression - macrophages

function - phagocytosis; anti fungal immunity

---

Dectin-1 (CD369)

ligand - beta-glucan on fungal cell surfaces

signaling - ITAM/SYK/CARD9 pathway of NF-kB activation

cellular expression - dendritic cells

function - inflammation and antigen presentation; Th17 differentiation; anti fungal immunity

--

Dectin-2 and Mincle

ligand - high mannose on fungal lymph and bacteria

signaling- IAM/SYK/CARD9 pathway of NF-kB activation

cellular expression - dendritic cells

function - inflammation and antigen presentation; Th17 differentiation; antifungal and mycobacterial immunity

---

DC-Sign (CD209)

ligand - Terminal mannose and furosemide on microbial cell surfaces

signaling- uncertain

cellular expression - dendritic cells, macrophages and sinusoidal endothelial cells

function - adhesion, hepatitis c virus and HIV-1 infection

---

Langerin (CD207)

ligand - Terminal mannose on microbial cell surfaces

signaling - uncertain

cellular expression - denutriti cells in epithelial barriers

function - phagocytosis, antigen presentation

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Inflamassoma NLRP3

Domínios de NLRP3, ASC e caspase 1


• A montagem do inflamassoma NLRP3 é devida à agregação e interações
homotípicas dos domínios das 3 proteínas.

• O adaptador ASC ajuda a recrutar a caspase 1 para o complexo via o domínio CARD

LRR- NLRP3 (NBD-PYD) - ASC (PYD-CARD) - Caspase-1 (CARD-Caspase)


NLRP3: NLR (NOD-like receptor ou Nucleotide oligomerization domain/ leucine-rich repeat-containing receptor que contém um domínio PYD)

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Componentes celulares do sistema imunológico inato

(-Células epiteliais)

-Fagócitos
-Células dendríticas (DCs)
-Células linfoides inatas (ILCs)
-Células NK (Natural Killer)
-Mastócitos

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Fagócitos

• Células com capacidade fagocítica, como macrófagos e neutrófilos.

• São a primeira linha de defesa contra microrganismos que evadem as barreiras epiteliais.

• Na maioria dos tecidos existem macrófagos residentes que funcionam como “sentinelas” a infeção.

• Outros fagócitos, como monócitos e neutrófilos, são recrutados para os locais de infeção em resposta a microrganismos ou sinais produzidos pelas células sentinela.

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Ativação e função de
macrófagos

Recetores de superfície:
. TLRs
. Recetores de citocinas
. Recetores de complemento
. Recetores Fcg


Ver imagem!
Microbe --> TLR --> Activation:
-cytokines (TNF; IL-1, IL-6, IL-12) --> inflammation, enhanced adaptive immunity

Cytokine (ex IFN-gamma) --> Cytokine R --> Activation:
-Phagocyte oxidase --> ROS
--> killing of microbes

Complement fragment --> complement R --> activation:
-iNOS--> NO --> killing of microbes
+phagocytosis of microbe into phagosome --> killing of microbes

A activação é de tudo pelos 3?


In innate immune responses, macrophages are activated by microbial products binding to TLRs and by cytokines, such as NK cell–derived interferon-γ (IFN-γ), which lead to the production of proteins that mediate inflammatory and microbicidal functions of these cells. Cell surface complement receptors promote the phagocytosis of complement-coated microbes as well as activation of the macrophages. (Macrophage Fc receptors for IgG [not shown] bind antibody-coated microbes and perform similar functions as the complement receptors.)

IL, Interleukin; iNOS, inducible nitric oxide synthase; TNF, tumor necrosis factor.

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Células dendríticas (DCs)

• As DC detetam rapidamente microrganismos invasores devido à sua localização nos tecidos e à expressão de inúmeros PRRs.

• São as células do sistema imunológico inato que expressam mais PRRs
(diferentes tipos/classes).

• Em resposta a microrganismos invasores secretam citocinas próinflamatórias que promovem o recrutamento de outros leucócitos do sangue para o local de infeção.

• As DC plasmacitoides são as principais produtoras de Interferão tipo I, importante nas respostas antivirais.

• São também fundamentais na ativação da resposta imune adquirida (ativação de linfócitos T).

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Células linfoides inatas (ILCs)

• Originadas a partir de células estaminais hematopoiéticas.

• Morfologia semelhante a linfócitos, mas não expressam BCR nem TCR.

• Existem 3 subtipos de ILCs: ILC1, ILC2 e ILC3, que produzem citocinas distintas e expressam fatores de transcrição semelhantes a linfócitos auxiliares Th1, TH2 e Th17, respetivamente.

• As citocinas que cada subtipo produz determina o seu papel na defesa contra microrganismos.

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Subtipos de ILCs e sua função na resposta imunológica

Common lymphoid progenitor

--> ILC precursor, transcription factor Id2

Development of 3 major ILC subsets:

--IL-15/IL-7-> ILC1, transcription factor T-bet

--IL-7-> ILC2, transcription factor GATA-3

--IL-7-> ILC3, transcription factor RORgammat

Activation of ILCs:
(pela mesma ordem, respetivamente):

--IL-12/IL-18-> IFN-gamma => defines against viruses

--IL-25/IL-33/TSLP-> IL-5, IL-13 => Defense against helminths, allergic inflammation

--IL-1/IL-23-> IL-17, IL-22 => Intestinal barrier function, lymphoid organogenesis



The three major subsets of cytokine producing innate
lymphoid cells (ILCs) develop from the common
lymphoid progenitor that also gives rise to B and T
lymphocytes, and NK cells (not shown). A common ILC
precursor identified by the Id2 transcription factor
differentiates into three major subsets of cytokineproducing
ILCs. Each differentiated subset is
distinguished by expression of distinct transcription
factors and by cytokines produced when activated, as
indicated. The cytokines that drive differentiation into
ILC1, 2, or 3 subsets, as well as the cytokines that
activate ILCs to produce their own subset-specific
cytokines, are shown. The major known functions of the
ILCs are also indicated.

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Células NK (Natural Killer)

• A função efetora de células NK consiste em matar células infetadas e em produzir IFN-gama que ativa a função microbicida de macrófagos.

• Quando células NK são ativadas, libertam grânulos nas células adjacentes (com quem interagem).


=> Proteínas presentes nos grânulos de NK (presentes também em Linfócitos
T citotóxicos) são:

• Perforina, que facilita a entrada de outras proteínas no citosol de células infetadas (forma um poro na membrana plasmática de células infetadas).

• Granzimas, enzimas proteolíticas que iniciam uma sequência de eventos que causam a morte das células alvo por um processo designado por apoptose (morte celular controlada).



=> Ao matar células infetadas por vírus e por bactérias intracelulares, as NK eliminam os reservatórios da infeção.

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Função de células NK

A, NK cells recognize ligands on infected cells or cells undergoing other types of stress and kill the host cells.

In this way, NK cells eliminate reservoirs of infection as
well as dysfunctional cells.


B, NK cells respond to IL-12
produced by macrophages and secrete IFN-γ, which activates the macrophages to kill phagocytosed microbes.

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Função de recetores de ativação e inibição em células NK

CÉLULAS SAUDÁVEIS:

As células NK não destroem células saudáveis que expressam MHC classe I

Activating receptors of NK cells recognize ligands on target cells and activate protein tyrosine kinases (PTKs), whose activities are inhibited by inhibitory receptors that recognize class I MHC molecules and activate protein tyrosine phosphatases (PTP).
NK cells do not efficiently kill class I MHC– expressing healthy cells, are not activated.


CÉLULAS INFETADAS:

If a virus infection or other stress inhibits class I MHC expression on infected cells and induces expression of additional activating ligands, the NK cell inhibitory receptor is not engaged and the activating receptor is unopposed to trigger responses of NK cells, including killing of target cells and cytokine secretion.

In addition, cells stressed by infection or neoplastic transformation may express increased amounts of activating ligands, which bind NK cell–activating receptors and induce more tyrosine phosphorylation than can be removed by inhibitory receptor–associated phosphatases, resulting in killing of the stressed cells (not shown).

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Mastócitos

• São células sentinela presentes na pele, epitélio das mucosas e tecido conectivo, capazes de secretar citocinas pró-inflamatórias (e.g. TNF-a) e mediadores lipídicos (e.g. Prostaglandinas) em resposta à infeção.

• Estas células possuem grânulos com vários mediadores inflamatórios que são libertados após a sua ativação, quer por PAMPs quer por um mecanismo dependente de anticorpos.

-> Componentes dos grânulos:
• Histamina, que causa vasodilatação e aumento da permeabilidade capilar.

• Enzimas proteolíticas que inativam toxinas ou causam morte de bactérias.

• Também providenciam proteção contra infeções por helmintas e são responsáveis pelos sintomas de alergias.

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Moléculas efetoras solúveis da imunidade inata

• Diferentes tipos de moléculas que reconhecem microrganismos e induzem uma resposta imunológica inata estão presentes na forma solúvel no sangue e fluidos extracelulares.

• Constituem a primeira linha de defesa contra microrganismos presentes fora das células ou que nalguma parte do seu ciclo se localizam fora das células.

• São exemplos destas moléculas solúveis, o Sistema do Complemento, Pentraxinas assim como Colectinas e Ficolinas.

27

Mecanismos de ação das Moléculas efetoras solúveis da imunidade inata

Ao ligar-se a microrganismos funcionam como opsoninas, aumentando a capacidade fagocítica de macrófagos e neutrófilos.

• Após ligação a microrganismos, promovem respostas inflamatórias que
levam ao recrutamento de mais fagócitos para os locais de infeção.

• Podem também diretamente matar microrganismos.

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Vias de ativação do
sistema do complemento

Função:
-Opsonização e fagocitose
-inflamação
-lise de microorganismos

The activation of the complement system may be
initiated by three distinct pathways
(alternative pathway: microbe --> B, C3;
Classical pathway: antibody --> C2, C4;
lectin pathway; Mannose binding lectin --> C2,C4)

all of which lead to the production of C3a, which stimulates inflammation, and C3b (early steps).


C3b initiates the late steps of complement activation, culminating in the production of peptides that also stimulate
inflammation (C5a) and polymerized C9, which
forms the membrane attack complex MAC, so called because it creates holes in plasma membranes (late
steps).


=> BREF: The principal functions of major proteins:
C3a = inflammation
C3b = opsonisation and phagocytosis
C5a = inflammation
C6-9= Lysis of microbe

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Resposta inflamatória

O principal mecanismo pelo qual o sistema imunológico lida com infeção e dano tecidular é induzir inflamação aguda, que consiste na acumulação de leucócitos, proteínas plasmáticas e fluído derivado do sangue no local de infeção ou lesão.

Os leucócitos e proteínas plasmáticas críticos para a resposta inata normalmente circulam no sangue e precisam de ser recrutados para os locais de infeção ou de lesão tecidual.

Os leucócitos primeiro recrutados para estes locais são os neutrófilos. Monócitos, que se diferenciam em macrófagos nos tecidos, tornam-se com o avançar da infeção a população dominante.

São importantes proteínas plasmáticas, os componentes da cascata do complemento, anticorpos e proteínas de fase aguda.

30

Resposta inflamatória - figura

ver!

Cytokines and other mediators (histamine, prostaglandins) are produced by macrophages, dendritic cells, mast cells, and other cells in tissues in response to microbial products and damaged host cells.

These mediators increase the permeability of blood vessels!! (sobe permeabilidade vascular), leading to the entry of plasma proteins (e.g., complement proteins) into the tissues and promote the movement of leukocytes from the blood into the tissues, where the leukocytes destroy microbes, clear damaged cells, and promote more inflammation and repair.

--> rubor, inchaço, calor e dor