1. Os patogénios

a. Simbiose

Parasitismo, mutualismo e comensalismo

Sequência do estabelecimento da simbiose: contacto; invasão; proliferação equilíbrio vs. desequilíbrio (morte do hospedeiro vs. eliminação)

b. O corpo do hospedeiro

Figura: o sketch do corpo e localização dos comensais;

Texto de apoio: lista da flora microbiana normal do corpo humano.

i. Limites e ambientes

(1) Superfícies externas

(a) Pele e glândulas, ouvido, unhas, pelos; lisozima, lactoferrina, ácido oleico

(b) Mucosas (oral, nasal, anal, genital, ocular); lisozima, acidez

(2) Superfícies internas

(a) Nasofaringe, tracto respiratório superior; cílios, muco

(b) Tracto gastrointestinal; cílios, pH, anaerobiose, peristáltase

ii. Flora normal, flora transiente

(1) Floras predominantes

(2) Especificidade por ambientes, por higiene, ocupação, etc.

iii. Comunicação interna

(1) Circulação sanguínea e linfática

(2) "Santuários" assépticos: sangue; fluido cerebrospinal, tecido nervoso; rins, bexiga; útero, trompas de Falópio; ouvido médio, seios nasais

iv. Patogénese oportunista

(1) Lesões

(2) Diminuição das resistências

c. Patogénese infecciosa

i. Transmissibilidade

(1) Problema da sobrevivência fora do hospedeiro

(a) Reservatórios ecológicos, indivíduos portadores

(b) Fases de dormência ou de resistência (esporos)

(c) Resistência a barreiras não-específicas (secura, etc.)

ii. Nichos de propagação no hospedeiro

(1) Questão do tropismo

(2) Ultrapassagem das barreiras do hospedeiro

(a) Aderência, penetração

(b) Competição com a flora microbiana normal

(c) Sobrevivência na circulação

(3) Nichos extracelulares

(a) Infecção localizada

(b) Disseminação / septicémia

(c) Digestão extracelular

(i) Coagulase, lecitinase, hialuronidase, colagenase, hemolisinas

(d) Resistência à fagocitose

(4) Nichos intracelulares

(a) Fagócitos

(i) Nichos: fagossoma, fagolisossoma, citosol e nucleoplasma

(b) Outras células

(i) Vírus

(ii) Plasmodium

(5) Fora das barreiras

(a) Cólera, Shigella

(b) Vermes, insectos

iii. Patologia

(1) Exotoxinas

(2) Destruição directa dos tecidos e outras formas de quebra da homeostase

(a) Quebra estrutural

(b) Quebra funcional (interferência metabólica)

(3) Endotoxinas

(4) Hipersensibilidade

(5) Imunodeficiências

iv. Equações de patogenicidade

Texto de apoio: determinação experimental do LD₅₀

(1) Poder toxígeno (LD₅₀)

(2) Factores selectivos e variação da virulência

(i) Atenuação: temperatura, número de gerações, Cálcio ("comodismo")

(3) Susceptibilidade do hospedeiro

(a) Stress físico e emocional

(b) Idade

(c) Malnutrição

(d) Genética

(e) Exposição ocupacional

2. Sistemas Efectores da Resposta

a. Anticorpos

• Neutralização de toxinas e outros produtos
• Bloqueamento das interacções com as estruturas do corpo

b. Fagocitose

• Patogénios em geral

i. Neutrófilos e macrófagos (mobilidade vs. residência)

(1) Fase imediata

(a) ROIs, defensinas

(2) Fagolisossoma

(a) Conversão do H₂O₂ pela mieloperoxidade

(b) Hidrolases ácidas

(c) Lisozima

(d) iNOS

ii. Eritrofagocitose

Locais; função (eritrócitos não só estão velhos como são potencialmente perigosos: Plasmodium, ROIs); associação com CR1

c. Lise mediada pelo complemento

Figuras: vias metabólicas de formação das C₅ convertases e do MAC; fluxograma.

• Bactérias Gram negativas

i. Formação do complexo de ataque

ii. Formação das C₅ convertases

(1) Via alternativa

A superfície das bactérias, sem ácido siálico, fornece nichos de protecção do C3b, permitindo a amplificação; competição entre cofactores (B e H) delimita a amplificação; C5 convertase é C3bBb3b.

(2) Via clássica

Formação do complexo AgAcC1 inicia (amplifica também) a formação da C3 convertase C4b2a; a C5 convertase é uma C4b2a3b

d. Citotoxicidade

• Eucarióticas

i. Linfóides (CTL, NK, K)

(1) Activação por contacto directo com a célula-alvo

(a) Reconhecimento directo: CTLs, NKs

(i) Self, Nonself, Missing self

(b) Dependente do anticorpo (ADCC): Ks

(2) Perforina e mecanismos de apoptose

ii. Eosinófilos

(1) Major Basic Protein e derivados catiónicos

(a) ADCC

(b) Alvos preferenciais: Schistosoma, etc.

3. Sinalização Amplificação e Terminação da Resposta

a. Sinalização

• Atracção dos neutrófilos, vasodilatação

i. Produtos bacterianos

(1) fMLF

• Bactérias em geral

(2) Lipoteicoato

• Gram positivas

(3) Lipoproteínas

• Gram negativas

(4) Lipoarabinomanano

• Micobactérias

ii. Subprodutos da cascata do complemento

(1) C5a, C3a libertados pelas convertases

(a) Atracção química e vasoactivos (C5a especialmente)

(b) Activação de neutrófilos (e também de monócitos)

(c) Desgranulação de mastócitos

(2) C3b, C4b ligados covalentemente a bactérias, a complexos imunes ou a células self

(a) Opsonização

(b) Remoção via eritrócitos

(c) APCs (macrófagos, B, FDCs)

(3) iC3b, C3dg derivados de C3b ligado a bactérias ou a complexos imunes

(a) Opsonização (iC3b)

(b) Costimulação NK (iC3b)

(c) APCs (B, FDCs, macrófagos só iC3b)

(d) Costimulação B (ambos)

(4) C1q, ManBP e outras collectinas

(a) Targetting para fagócitos, plaquetas e endotélio

(5) Outros sistemas do plasma

(a) Cascata de coagulação (factor XII ou de Hageman produz a bradiquinina, um vasoactivo)

(b) Sistema fibrinolítico (produz a quinina vasoactiva kallidin; os fibrinopéptidos são quimiotácticos)

iii. Desgranulação dos mastócitos

(1) Histamina (vasoactivo; quimiocinético dos neutrófilos)

(2) Prostaglandinas e leucotrienos (metabolismo do ácido araquidónico):

• PGE₂ + LTB₄ (potenciam acção das histaminas e bradiquininas; LTB₄ é quimiotáctico para os neutrófilos)
• LTD₄ (vasoactivo)

(3) NCF (quimiotáctico dos neutrófilos)

b. Amplificação

Activação dos macrófagos e do endotélio

i. Adjuvantes bacterianos

(1) Peptidoglicano

• Bactérias em geral

(2) LPS (lipopolissacárido; endotoxina)

• Bactérias Gram negativas

(3) Glicolípidos e arabinogalactano

• Micobactérias

ii. Citoquinas amplificadoras

Figura resumindo as interacções

(1) TNF (macrófagos, linfócitos T)

Efeito conspícuo: loop em feedback positivo com o radical superóxido, embora active também a produção de MnSOD

(a) Activa fibroblastos e endotélio

(i) IL1 (v. abaixo)

(ii) IFNbeta (antiviral; fibroblastos)

(iii) Selectinas P, E, e CAMs (v. abaixo; endotélio)

(b) Potencia poder microbicida de neutrófilos, macrófagos e NKs

(c) Com IL12 (dos macrófagos) induz IFN nas NKs em feedback positivo com macrófagos (v. abaixo)

(d) Destruição de tumores (sinergiza com IFN )

(2) IFNgama (linfócitos T e NK)

(a) Activação de macrófagos

(i) Indução da 1-hidroxilase para produção de vitamina D₃ e consequente actividade microbicida via iNOS

(ii) Produção de TNF e IL12 em feedback positivo com NKs (v. acima)

(b) Activação de granulócitos (incluindo maior produção de ROIs pelos neutrófilos) e do endotélio

(c) Regulação imune

(i) Diferenciação dos linfócitos B em plasmócitos

(ii) Indução de MHC I e II (especialmente este) nas APCs incluindo nas facultativas

(d) Outros IFNs

(i) alfa (de leucócitos) e beta (de fibroblastos) são melhores que gama na resposta antiviral e anti DNA/RNA, e na indução de actividade NK

(3) IL1 (macrófagos; nas zonas de lesão / infecção, endotélio, fibroblastos, epitélios)

(a) Efeitos locais

Efeito conspícuo: a fosforilação de hsps, nomeadamente hsp70

(i) Quimiotáctico para fagócitos

(ii) Adesão e permeabilidade do endotélio (selectinas P, E, CAMs)

(iii) Potencia actividade microbicida dos NK e macrófagos

(iv) Indução de prostaglandinas, colagenase, TNF (nomeadamente em macrófagos)

(v) Activação B e T (v. sinapse imunitária)

(vi) Proliferação de fibroblastos, endotélio, epitélios

(b) Efeitos sistémicos

(i) Mielopoiese directamente ou via GM-CSF, IL6

(ii) Febre (hipófise)

(iii) Proteínas de fase aguda nomedamente via IL6 ManBP, CRP, e complemento

c. Patologia inflamatória

Adaptação a nível sistémico

i. Curso geral

(em sublinhado os que derivam dos mediadores inflamatórios)

1. Exposição

2. Actividade fagocítica

3. Depleção de Fe, Zn e aminoácidos do plasma

4. Salurese; retenção de fosfato e Zn urinários; secreção aumentada de glucocorticóides e somatotropina; aumento de desiodinação da tiroxina; síntese acelerada de enzimas hepáticos

5. Secreção de proteínas de fase aguda do soro; intolerância à glucose e dependência maior dos lípidos para a energia; início da febre

6. Secreção de aldosterona e libertação de ADH

7. Início dos balanços negativos (azoto, potássio, magnésio, fosfato, zinco, sulfato); retenção de água e sais; pico de frebre

8. Secreção aumentada de tiroxina e descida da febre

9. Diurese

10. Recuperação dos balanços normais

ii. Aspectos calóricos

(a) Proteínas fornecem mais calor (dissipado para permitir a desaminação)

(b) Lípidos fornecem mais energia por unidade de peso

(c) A caquéxia resulta da sequestração de aminoácidos no fígado para a gluconeogénese e protecção nutricional resultante

iii. Caso do Ferro

(a) Ferritina e TfR e papel do TNF, IL1 e IFN

(b) Lactoferrina (indução de macrófagos microbicidas: o Ferro endocitado alimenta a reacção de produção de superóxido a partir de O₂ e NADPH

(c) Anemia da inflamação crónica, sequestração do Ferro, descida da absorção do Ferro, problemas para a eritropoiese

d. Terminação

i. Citoquinas e outros mediadores que inibem os macrófagos

(1) Antagonistas gerais do IFNgama

(a) TGF ; induz a síntese de colagénio, o crescimento dos tecidos, inibindo a resposta imune e a hemopoiese

(b) MDF (Macrophage Deactivating Factor), IL4, Calcitonin Gene Related Peptide

(2) IFNalfa /beta antagonizam a indução do MHC pelo IFN (modulam respostas Th)

(3) PGE₂ desactiva os macrófagos

(4) Glucocorticóides interferem com certos mecanismos efectores (eg. cortisona)

ii. Interferência com a ligação de citoquinas às células

(1) Inibição competitiva: IL1ra (produzida por monócitos com IgG e de queratinócitos)

• Demonstração experimental: protecção de doses letais de LPS

(2) Formas solúveis dos receptores

(a) sIL2R (p55), sTNFR (os mais importantes)

(b) sIFN R, sTfR (logo a seguir)

(c) sIL4R, IL6R, sIL7R, sGH, sICAM-1

(3) Desaparecimento do causador da resposta

(a) Importância da resposta específica

(b) Formas de memória (clones, FDCs)

(c) Auto-imunidade

4. Resposta específica

a. Respostas primárias e secundárias

i. O funcionamento das vacinas

ii. Resposta humoral vs. resposta celular

b. Características dos linfócitos

i. Gerais

(1) Respondem proliferando

(2) Produzem linhagens clonais de memória

ii. Especializadas

(1) Linfócitos B

(a) Produção de anticorpos

(b) APCs

(2) Linfócitos T

Esquematizar envolvimento diferencial MHC-I vs. MHC-II

(a) CTLs

(b) Helper (Th)

(i) Importância da IL2

(ii) Perfil Th1: IL2 + IFN (+IL12): "naïve", activação Macrófagos

(iii) Perfil Th2: IL4 + IL6 (+IL10): "primed", activação B, mastócitos, e tudo o que é AbDep

(iv) Citoquinas comuns aos dois perfis: IL3 e GM-CSF (importantes para a mielopoiese), e TNF (LT)

(v) Antagonismos: IL12 inibe proliferação de células Th2; IL10 inibe produção de IFN

Esquematizar a bifurcação entre a resposta de tipo 1 e a resposta de tipo 2; importância patológica de uma via errada

c. Interacção APCs -- Ths

i. Tipos de APC

(1) Expressão constitutiva do MHC II (respostas primárias)

(a) IDCs, Langerhans

(b) alfa₂M e sensibilização (efeito 10²)

(2) Fagocíticas (função geral)

(a) Monócitos do sangue

(b) Macrófagos dos LN e da ZM do baço, células de Kupffer do fígado, micróglia, histiócitos, células mesangiais

(3) Endocitose por receptores de alta afinidade (respostas secundárias)

(a) B (mIgs)

(4) Clearance de todo o tipo de complexo imune via CRs

(a) FDCs como repositório antigénico total

(5) Facultativas induzidas em resposta ao IFN

(a) Endotélio, fibroblastos, astrócitos (estes são fagocíticos)

ii. Comparação entre modelos de activação

(1) Fisiológicos

Figura: sinapse imunológica

(a) APC: os macrófagos

(b) APC: os linfócitos B

(2) Experimentais

(a) Mitogénios T

(b) MLC (Mixed Lymphocyte Culture)

d. Tráfico de linfócitos e localização das APCs

Figuras: tráfico linfocitário; distribuição dos órgãos linfóides em correpondências com os limites do corpo do hospedeiro e populações comensais

i. Circulações

ii. Sistema linfóide

(1) Distribuição

(a) Mucosas (MALT)

(i) BALT

(ii) GALT (PP)

(iii) Urogenital

(b) Visceral

(i) Antigénios do sangue (incluindo eritrócitos): baço

(c) Gânglios linfáticos

(i) Drenagem da pele

Maior agrupamento dos gânglios nas axilas, virilhas, pescoço. Relação com células de Langerhans.

(ii) Anel de Waldeyer incluindo amígdalas e adenóides

(iii) Mesentério

(d) Medula óssea e timo

(2) Histologia

(a) Polpa branca do baço

• Zona marginal e "mantle", centro germinal, bainha linfoide periarteriolar

(b) Gânglio linfático

• Vasos aferentes e eferente, medula e córtex, folículos (primários e secundários)

iii. Adesão ao endotélio

(1) HEVs

(a) MAdCAMs (LNs e PP) ligam L-selectinas e também LPAM-1 (alfa ₄ beta₇)

(2) Induzidas em locais inflamatórios

(a) Timings de expressão no endotélio após exposição a IL1 e TNF

(i) Imediata:

selectina P, que interage com plaquetas

(ii) Das 4 às 12 horas:

selectina E, que interage com plaquetas, neutrófilos e outros leucócitos.

(iii) Das 8 às 96 horas (sob a acção também de IFNgama):

expressão de ICAM-1, que interage com fagócitos via integrinas beta₂ (LFA1, CR3 e CR4), e de VCAM-1, com linfócitos activados via integrina alfa₁beta₇ (VLA-4). Em concurso, surgem quimiotácticos que respondem ao mesmo estímulo, nomeadamente IL8 dos macrófagos

e. Evolução do sistema imunitário

i. Sistemas gerais de reconhecimento

(1) Unicelulares

(a) Enzimas de restrição

(b) Factores de reconhecimento do tipo conjugativo (mating factors)

(2) Coloniais e multicelulares

(a) Histocompatibilidade em Porifera

(b) Resistência das plantas a patogénios

(3) Longevidade e complexidade somática

(a) Vigilância contra vírus e desenvolvimento de tumores

ii. Linfócitos e seus produtos

(1) Primeiros vertebrados

(a) Linfócitos produtores de IgMs

(b) Memória

(c) Tecidos linfóides (rim, fígado, timo, baço; esboço de GALT)

(2) Tetrápodes

Exposição às radiações no meio terrestre; sistema vascular de alta pressão

(a) Bifurcação T vs. B e compartimentação nos tecidos linfóides

(b) GALT

(c) Medula óssea

(3) Amniotas

(a) Anticorpos maternos

(4) Mamíferos e Aves

• Homeotermia

(a) LN, centros germinais

(b) Integração T com B

(c) Viviparidade e tolerância

5. Reconhecimento molecular

a. Estrutura das imunoglobulinas

Slides: estruturas tridimensionais reconstruídas por difracção de raios X de anticorpos monoclonais de anti-lisozima

b. Idiótipo, isótipo e alótipo

i. Anticorpos anti-idiotípicos: experiências para sua demonstração

ii. Classes e subclasses de imunoglobulinas

Textos de apoio: distribuição das classes de imunoglobulinas e suas interacções; resolução dos conceitos de resposta adquirida, braço humoral do ssitema imunitário, idiótipo, afinidade, contexto MHC.

(1) Ocorrência das classes e subclasses

(a) Timing nas respostas primárias e secundárias

(b) Localização e percentagens

(2) Interacções das subclasses com as células

c. Receptores para o complemento

i. Distribuição dos CRs pelos tipos celulares e suas funções de sinalização

d. Receptores das células T

i. Complexo Ti-CD3

ii. Fases de maturação no timo

e. Moléculas MHC

i. Estrutura do MHC-I

ii. Estrutura do MHC-II

iii. Reconhecimento do antigénio pelos TcR

(1) Restrição self e alo-reconhecimento

(2) Teorias de selecção dos repertórios

6. Produção da diversidade molecular a nível genético

Figuras: rearranjos V(D)J, switching de isótipos

a. Paradoxos da diversidade molecular

i. Anticorpos

ii. Rejeição de enxertos

iii. Regiões hipervariáveis das imunoglobulinas

(1) Hipermutação somática

b. Organização do locus para a cadeia IgH

H [(>1000)V_H 30D 6J_H C_µ Cd Cg ₃ Cg₁ (psi) Ca1 (psi) Cg₂ Cg4 Ce Ca 2]

• Conceito de duplicação

i. Variantes no locus k e no locus lambda

lambda [(1-2)V_lambda 2(JC)]₂

k [(~350)V_k 5J_k C_k]

ii. Sequências-sinal, remoção, preenchimento

c. Switching de isótipos

d. Variantes: conversão genética nas Aves

e. Loci TcR

alfa /delta [(~100)V_alfa"n"V_delta2D_delta2J_deltaC_delta (~100)J_alfaC_alfa]

beta [(~20)V_beta2(D_beta7J_betaC_beta)V_beta14]

gama [8V_gama3J_gamaC_gama1 2J_gamaC_gama2]

f. Loci MHC

i. Combinações em cada indivíduo e favorecimento dos heterozigóticos

ii. Genética de Populações

g. Clusters of Differentiation (nomenclatura CD)

i. Análise FACS

ii. Imunohistoquímica

Objectivo: analisar os aspectos experimentais de uma selecção de temas da Imunologia. Os temas escolhidos em 1996-1997 foram:

1. Vacinação

2. Histocompatibilidade

3. Anticorpos monoclonais

Problemas da Imunologia

Em grupos de 3 ou 4 alunos, expuseram-se temas que levantassem questões onde o conhecimento actual sobre Imunologia se revela insuficiente ou, na prática, inadequado. Foram sugeridos diversos temas, deixando porém aos alunos a liberdade de sugerir outros. Após cerca de 20 minutos de exposição, era aberto o debate entre os presentes. Esta actividade contribuía com 3 dos 20 valores finais da avaliação. Eis os temas que foram abordados:

1. Tuberculose

2. SIDA

3. Diabetes tipo I (2 grupos: um sobre patologia, outro sobre terapia por transplante de células )

4. Tumores e temas afins (3 grupos: um sobre leucemias, outro sobre o papel das células NK na vigilância, o terceiro sobre potenciação do sistema imunitário no combate a tumores).