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17.2: Imunidade inata

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    O sistema imunológico de vertebrados, incluindo o humano, é um sistema complexo de várias camadas para se defender contra ameaças externas e internas à integridade do corpo. O sistema pode ser dividido em dois tipos de sistemas de defesa: o sistema imunológico inato, que não é específico para um determinado tipo de patógeno, e o sistema imunológico adaptativo, que é específico (Figura\(\PageIndex{1}\)). A imunidade inata não é causada por uma infecção ou vacinação e depende inicialmente de barreiras físicas e químicas que atuam em todos os patógenos, às vezes chamadas de primeira linha de defesa. A segunda linha de defesa do sistema inato inclui sinais químicos que produzem respostas de inflamação e febre, bem como mobilizam células protetoras e outras defesas químicas. O sistema imunológico adaptativo gera uma resposta altamente específica a substâncias e organismos que não pertencem ao corpo. O sistema adaptativo leva mais tempo para responder e tem um sistema de memória que permite que ele responda com maior intensidade caso o corpo reencontre um patógeno, mesmo anos depois.

    A tabela mostra a imunidade dos vertebrados, com 2 colunas para as características do sistema imunológico inato e adaptativo. O sistema imunológico inato é ainda dividido em barreiras físicas e defesas internas. Sob barreiras físicas estão: pele, pêlos, cílios, membranas mucosas, muco e secreções químicas, enzimas digestivas na boca e ácido estomacal. Sob defesas internas estão: resposta inflamatória, proteínas do complemento, células fagocíticas e células natural killer (NK). Na coluna do sistema imune adaptativo estão: anticorpos e a resposta imune humoral, resposta imune mediada por células e resposta de memória.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Existem duas partes principais do sistema imunológico dos vertebrados. O sistema imunológico inato, formado por barreiras físicas e defesas internas, responde a todos os patógenos. O sistema imune adaptativo é altamente específico.

    Barreiras externas e químicas

    O corpo tem barreiras físicas significativas para possíveis patógenos. A pele contém a proteína queratina, que resiste à entrada física nas células. Outras superfícies corporais, particularmente aquelas associadas às aberturas corporais, são protegidas pelas membranas mucosas. O muco pegajoso fornece uma armadilha física para os patógenos, impedindo sua movimentação mais profunda no corpo. As aberturas do corpo, como nariz e orelhas, são protegidas por pêlos que capturam patógenos, e as membranas mucosas do trato respiratório superior têm cílios que constantemente movem patógenos presos na camada mucosa até a boca.

    A pele e as membranas mucosas também criam um ambiente químico hostil a muitos microrganismos. A superfície da pele é ácida, o que impede o crescimento bacteriano. A saliva, o muco e as lágrimas dos olhos contêm uma enzima que quebra as paredes celulares bacterianas. As secreções estomacais criam um ambiente altamente ácido, que mata muitos patógenos que entram no sistema digestivo.

    Finalmente, a superfície do corpo e o sistema digestivo inferior têm uma comunidade de microrganismos, como bactérias, arquéias e fungos, que coexistem sem prejudicar o corpo. Há evidências de que esses organismos são altamente benéficos para o hospedeiro, combatendo os organismos causadores de doenças e os superando pelos recursos nutricionais fornecidos pelo corpo hospedeiro. Apesar dessas defesas, os patógenos podem entrar no corpo por meio de abrasões ou perfurações na pele, ou acumulando-se em grandes quantidades nas superfícies mucosas que superam as proteções do muco ou dos cílios.

    Defesas internas

    Quando os patógenos entram no corpo, o sistema imunológico inato responde com uma variedade de defesas internas. Isso inclui a resposta inflamatória, a fagocitose, as células assassinas naturais e o sistema complemento. Os glóbulos brancos no sangue e na linfa reconhecem os patógenos como estranhos ao corpo. Um glóbulo branco é maior do que um glóbulo vermelho, é nucleado e normalmente é capaz de se mover usando a locomoção ameboide. Como eles podem se mover sozinhos, os glóbulos brancos podem deixar o sangue para os tecidos infectados. Por exemplo, um monócito é um tipo de glóbulo branco que circula no sangue e na linfa e se transforma em um macrófago depois de entrar no tecido infectado. Um macrófago é uma célula grande que envolve partículas estranhas e patógenos. Os mastócitos são produzidos da mesma forma que os glóbulos brancos, mas ao contrário dos glóbulos brancos circulantes, os mastócitos residem nos tecidos conjuntivos e especialmente nos tecidos mucosos. Eles são responsáveis pela liberação de substâncias químicas em resposta a lesões físicas. Eles também desempenham um papel na resposta alérgica, que será discutida posteriormente neste capítulo.

    Quando um patógeno é reconhecido como estranho, substâncias químicas chamadas citocinas são liberadas. Uma citocina é um mensageiro químico que regula a diferenciação celular (forma e função), proliferação (produção) e expressão gênica para produzir uma variedade de respostas imunes. Existem aproximadamente 40 tipos de citocinas em humanos. Além de serem liberadas dos glóbulos brancos após o reconhecimento do patógeno, as citocinas também são liberadas pelas células infectadas e se ligam às células não infectadas próximas, induzindo essas células a liberar citocinas. Esse ciclo de feedback positivo resulta em uma explosão na produção de citocinas.

    Uma classe de citocinas de ação precoce são os interferons, que são liberados pelas células infectadas como um aviso às células não infectadas próximas. Um interferon é uma pequena proteína que sinaliza uma infecção viral para outras células. Os interferons estimulam as células não infectadas a produzir compostos que interferem na replicação viral. Os interferões também ativam macrófagos e outras células.

    A resposta inflamatória e a fagocitose

    As primeiras citocinas produzidas estimulam a inflamação, vermelhidão localizada, inchaço, calor e dor. A inflamação é uma resposta a traumas físicos, como um corte ou golpe, irritação química e infecção por patógenos (vírus, bactérias ou fungos). Os sinais químicos que desencadeiam uma resposta inflamatória entram no fluido extracelular e fazem com que os capilares se dilatem (expandam) e as paredes capilares se tornem mais permeáveis ou com vazamentos. O soro e outros compostos que vazam dos capilares causam inchaço na área, o que, por sua vez, causa dor. Vários tipos de glóbulos brancos são atraídos para a área da inflamação. Os tipos de glóbulos brancos que chegam a um local inflamado dependem da natureza da lesão ou do patógeno infectante. Por exemplo, um neutrófilo é um glóbulo branco de chegada precoce que engolfa e digere patógenos. Os neutrófilos são os glóbulos brancos mais abundantes do sistema imunológico (Figura\(\PageIndex{2}\)). Os macrófagos seguem os neutrófilos e assumem a função de fagocitose e estão envolvidos na resolução de um local inflamado, limpando restos celulares e patógenos.

    A ilustração mostra um capilar próximo à superfície da pele que tem um corte nele. As bactérias penetraram na pele ao redor do corte. Em resposta, as células de massa na parte inferior do tecido cutâneo liberam histaminas e as células dendríticas liberam citocinas. As histaminas fazem com que o capilar se torne permeável. Neutrófilos e monócitos saem do capilar para a pele danificada. Tanto o neutrófilo quanto o macrófago liberam citocinas e consomem bactérias por fagocitose.
    Figura\(\PageIndex{2}\): Os glóbulos brancos (leucócitos) liberam substâncias químicas para estimular a resposta inflamatória após um corte na pele.

    As citocinas também enviam feedback às células do sistema nervoso para provocar os sintomas gerais de mal-estar, que incluem letargia, dores musculares e náuseas. As citocinas também aumentam a temperatura corporal central, causando febre. As temperaturas elevadas da febre inibem o crescimento de patógenos e aceleram os processos de reparo celular. Por essas razões, a supressão das febres deve ser limitada àquelas que são perigosamente altas.

    CONCEITO EM AÇÃO

    Confira este vídeo de 23 segundos em stop-motion que mostra um neutrófilo que busca e engolfa esporos de fungos durante um tempo decorrido de 79 minutos.

    Células assassinas naturais

    Um linfócito é um glóbulo branco que contém um núcleo grande (Figura\(\PageIndex{3}\)). A maioria dos linfócitos está associada à resposta imune adaptativa, mas as células infectadas são identificadas e destruídas por células assassinas naturais, os únicos linfócitos do sistema imunológico inato. Uma célula natural killer (NK) é um linfócito que pode matar células infectadas com vírus (ou células cancerosas). As células NK identificam infecções intracelulares, especialmente por vírus, pela expressão alterada de moléculas de classe I principal de histocompatibilidade (MHC) na superfície das células infectadas. As moléculas MHC classe I são proteínas na superfície de todas as células nucleadas que fornecem uma amostra do ambiente interno da célula a qualquer momento. Células não saudáveis, infectadas ou cancerosas, exibem um complemento alterado de MHC classe I em suas superfícies celulares.

    A micrografia mostra uma célula redonda com um grande núcleo ocupando mais da metade da célula.
    Figura\(\PageIndex{3}\): Os linfócitos, como as células NK, são caracterizados por seus grandes núcleos que absorvem ativamente a coloração de Wright e, portanto, aparecem escuros ao microscópio. (crédito: dados da barra de escala de Matt Russell)

    Depois que a célula NK detecta uma célula infectada ou tumoral, ela induz a morte celular programada ou apoptose. As células fagocíticas então aparecem e digerem os restos celulares deixados para trás. As células NK estão constantemente patrulhando o corpo e são um mecanismo eficaz para controlar possíveis infecções e prevenir a progressão do câncer. Os vários tipos de células imunes são mostrados na Figura\(\PageIndex{4}\).

    A ilustração mostra várias células de imunidade inata. Os mastócitos têm uma abundância de grânulos citoplasmáticos e um núcleo irregular. Células assassinas naturais e neutrófilos são preenchidos com grânulos. Os neutrófilos têm um núcleo multilobado. Os macrófagos têm formato irregular, com núcleo redondo.
    Figura\(\PageIndex{4}\): As células envolvidas na resposta imune inata incluem mastócitos, células assassinas naturais e glóbulos brancos, como monócitos, macrófagos e neutrófilos.

    Complemento

    Uma matriz de aproximadamente 20 tipos de proteínas, chamada sistema complemento, também é ativada pela infecção ou pela atividade das células do sistema imunológico adaptativo e funciona para destruir patógenos extracelulares. Células hepáticas e macrófagos sintetizam formas inativas de proteínas do complemento continuamente; essas proteínas são abundantes no soro sanguíneo e são capazes de responder imediatamente aos microrganismos infectantes. O sistema complemento é assim chamado porque é complementar ao sistema imunológico inato e adaptativo. As proteínas do complemento se ligam às superfícies dos microrganismos e são particularmente atraídas por patógenos que já estão marcados pelo sistema imunológico adaptativo. Essa “marcação” envolve a ligação de proteínas específicas chamadas anticorpos (discutidas em detalhes posteriormente) ao patógeno. Quando eles se fixam, os anticorpos mudam de forma, fornecendo um local de ligação para uma das proteínas do complemento. Depois que as primeiras proteínas do complemento se ligam, segue uma cascata de ligação em uma sequência específica de proteínas, na qual o patógeno rapidamente fica revestido por proteínas do complemento.

    As proteínas do complemento desempenham várias funções, uma das quais é servir como marcador para indicar a presença de um patógeno nas células fagocíticas e aumentar o envolvimento. Certas proteínas do complemento podem se combinar para abrir poros nas membranas celulares microbianas e causar lise das células.

    Resumo

    O sistema imunológico inato consiste primeiro em barreiras físicas e químicas à infecção, incluindo a pele e as membranas mucosas e suas secreções, superfícies ciliadas e pelos corporais. A segunda linha de defesa é um sistema de defesa interno projetado para combater ameaças patogênicas que contornam as barreiras físicas e químicas do corpo. Usando uma combinação de respostas celulares e moleculares, o sistema imunológico inato identifica a natureza de um patógeno e responde com inflamação, fagocitose, liberação de citocinas, destruição por células NK ou sistema complemento.

    Glossário

    sistema de complemento
    uma matriz de aproximadamente 20 proteínas solúveis do sistema imunológico inato que aumentam a fagocitose, perfuram patógenos e recrutam linfócitos
    citocina
    um mensageiro químico que regula a diferenciação celular, proliferação e expressão gênica para afetar as respostas imunes
    inflamação
    a vermelhidão, inchaço, calor e dor localizados que resultam do movimento dos leucócitos através dos capilares abertos até um local de infecção
    imunidade inata
    uma imunidade que ocorre naturalmente devido a fatores genéticos ou fisiológicos e não é causada por infecção ou vacinação
    interferon
    uma citocina que inibe a replicação viral
    linfócito
    um tipo de glóbulo branco que inclui células assassinas naturais do sistema imunológico inato e células B e T do sistema imunológico adaptativo
    macrófago
    uma grande célula fagocítica que envolve partículas estranhas e patógenos
    classe principal de histocompatibilidade (MHC) I
    um grupo de proteínas encontradas na superfície de todas as células nucleadas que sinaliza às células imunes se a célula é normal, infectada ou cancerosa; também fornece os locais apropriados nos quais os antígenos podem ser carregados para reconhecimento pelos linfócitos
    mastócitos
    um leucócito que produz moléculas inflamatórias, como a histamina, em resposta a grandes patógenos
    monócito
    um tipo de glóbulo branco que circula no sangue e na linfa e se diferencia em macrófago após entrar no tecido infectado
    célula natural killer (NK)
    um linfócito que pode matar células infectadas com vírus ou células tumorais
    neutrófilo
    um leucócito fagocítico que engolfa e digere patógenos
    glóbulo branco
    uma célula nucleada encontrada no sangue que faz parte do sistema imunológico; também chamada de leucócitos

    Contribuidores e atribuições