APC’s e Processamento Antigénico. 1

Faculdade de Medicina da Universidade do Porto

Aula (pseudo)desgravada de Imunologia nº 13

3 de Novembro de 2006

Células Apresentadoras de AntigéniosCélulas Apresentadoras de AntigéniosCélulas Apresentadoras de AntigéniosCélulas Apresentadoras de Antigénios Processamento AntigénicoProcessamento AntigénicoProcessamento AntigénicoProcessamento Antigénico

– Imagem 1 –

Esta experiência, realizada

por A. Rosenthal e E. Shevach,

mostrou que a proliferação de

linfócitos Th ocorria apenas

em resposta a antigénios

apresentados por macrófagos

do mesmo haplotipo que as

células T.

Na experiência, os

macrófagos das cobaias da

“família” 2 foram inicialmente

incubados com um antigénio,

que foi processado pelos

macrófagos e apresentado à

sua superfície. Estes macrófagos

– Esquema 1 –

APC’s e Processamento Antigénico. 2

foram misturados com células T de cobaias da mesma família (família 2), de uma

família diferente (família 13), ou de animais F1 resultantes do cruzamento das 2 (2 x

13), e foi medida a magnitude de proliferação das células T em resposta aos

macrófagos activados por antigénios.

Os resultados obtidos mostram que os macrófagos activados da família 2 activaram

células T da família 2 e F1, mas não os da família 13. Paralelamente, os macrófagos da

família 13 activaram linfócitos T da família 13 e F1, mas não os da família 2.

Estas experiências confirmaram que linfócitos CD4+ Th são activados e proliferam

apenas na presença de macrófagos activados que partilhem os mesmos alelos de MHC

classe II. Por isso mesmo as células CD4+ Th são restritas ao MHC de classe II.

• As células T CD4+ e CD8+ podem reconhecer antigénios apenas quando está

presente uma molécula de self-MHC

• Células Th (CD4+) são restritas ao MHC de classe II

• Células Tc (CD8+) são restritas ao MHC de classe I

APC’s APC’s APC’s APC’s –––– Células Apresentadoras de Antigénios Células Apresentadoras de Antigénios Células Apresentadoras de Antigénios Células Apresentadoras de Antigénios

Em 1959 os imunologistas têm dados que sugerem que as células T e B reconhecem

antigénios por mecanismos diferentes.

Até aos anos 80 pensava-se que as células do sistema imune reconheciam as proteínas

antigénicas como um todo, na sua conformação original. No entanto, P. G. H. Gell e B.

Benacerraf demonstraram que, enquanto que uma resposta antigénica primária e uma resposta

imune celular eram induzidas por uma proteína na sua conformação original, uma resposta

antigénica secundária (mediada por células B) apenas podia ser induzida pelo antigénio

APC’s e Processamento Antigénico. 3

original, e uma resposta celular secundária podia ser induzida pelo antigénio quer na forma

original, quer na desnaturada.

Células que apresentam peptídeos associados a moléculas de MHC de classe I a

células CD8+ Tc são denominadas células alvo (target cells).

Células que apresentam peptídeos associados a moléculas de MHC de classe II a

células CD4+ Th são denominadas células apresentadoras de antigénios (APC’s).

• As células dendríticascélulas dendríticascélulas dendríticascélulas dendríticas são as células apresentadoras de antigénios

mais eficazes. Uma vez que estas células expressam

constitutivamente um nível elevado de moléculas MHC de classe II

e devido à sua actividade co-estimulatória, elas podem activar

células TH naive.

• Os macrófagosmacrófagosmacrófagosmacrófagos precisam de ser activados pela fagocitose de

partículas antigénicas antes de poderem expressar moléculas de

MHC classe II ou a molécula membranar B7 co-estimulatória.

• Os linfócitlinfócitlinfócitlinfócitos Bos Bos Bos B expressam constitutivamente moléculas MHC classe

II, mas precisam de ser activadas antes de expressar a molécula B7

co-estimulatória.

Outras células, classificadas como APC’s não profissionais, podem ser induzidas

para expressar MHC classe II ou um sinal co-estimulatório. Muitas destas células

funcionam como APC’s apenas por curtos períodos de tempo, durante uma resposta

inflamatória prolongada.

APC’s e Processamento Antigénico. 4

Uma vez que praticamente todas as células nucleadas podem expressar MHC classe

I, virtualmente qualquer uma delas pode funcionar como uma célula alvo

apresentadora de antigénios a células Tc. Mais frequentemente, células alvo são células

que foram infectadas por um vírus ou outro microrganismo intracelular. No entanto,

tanto células do próprio alteradas como células cancerígenas, células envelhecidas, ou

células alogénicas (diferentes geneticamente) de um transplante podem servir como

alvos.

Vias de Processamento AntigénicoVias de Processamento AntigénicoVias de Processamento AntigénicoVias de Processamento Antigénico

O sistema imune usa duas vias diferentes para eliminar antigénios intracelulares e

extracelulares.

Os antigénios endógenos (aqueles criados no interior da célula) são processados na

via citoplasmática e apresentados na membrana associados a moléculas de MHC classe

I; os antigénios exógenos (aqueles captados por endocitose) são processados pela via

endocítica e apresentados na membrana com moléculas MHC classe II.

Via CitoplasmáticaVia CitoplasmáticaVia CitoplasmáticaVia Citoplasmática

• Degradação de antigénios endógenos

• Apresentação dos peptídeos resultantes a moléculas de MHC classe I

APC’s e Processamento Antigénico. 5

– Imagem 3 –

Antigénios endógenos Antigénios endógenos Antigénios endógenos Antigénios endógenos –––– Via citoplasmática Via citoplasmática Via citoplasmática Via citoplasmática

Para que o antigénio seja degradado é necessário que a este se ligue uma pequena

proteína – UbiquitinaUbiquitinaUbiquitinaUbiquitina.... – Imagem 2 –

O conjunto Ubiquitina Ubiquitina Ubiquitina Ubiquitina –––– proteína proteína proteína proteína formado vai ser degradado por um

complexo multifuncional proteolítico – ProteossomProteossomProteossomProteossoma.a.a.a.

Cada proteossoma é uma partícula grande (26S), cilíndrica, consiste em

4 anéis de subunidades proteicas com um canal central de diâmetro 10-50

Angstrom. O proteossoma pode clivar ligações peptídicas entre 2 ou 3

tipos diferentes de combinações de aminoácidos, através de um processo

dependente do ATP.

A degradação do complexo ubiquitina-proteína pensa-se que ocorre na parte

central do proteossoma. – Imagem 3 –

– Imagem 2 –

APC’s e Processamento Antigénico. 6

– Imagem 4 –

Os peptídeos formados ligam-se preferencialmente a moléculas MHC classe I.

Os proteossomas envolvidos no processamento antigénico apresentam 3

subunidades: LMP2, LMP7 e LMP10LMP2, LMP7 e LMP10LMP2, LMP7 e LMP10LMP2, LMP7 e LMP10 (as duas primeiras são codificadas no gene MHC).

Estas vão ser induzidas pelo aumento dos níveis da citoquina da célula T IFNIFNIFNIFN----γγγγ.... –

Imagem 4 –

Transporte dos peptídeos do citoplasTransporte dos peptídeos do citoplasTransporte dos peptídeos do citoplasTransporte dos peptídeos do citoplasma para o RERma para o RERma para o RERma para o RER

A TAP é um heterodímero

constituído por duas proteínas:

TAP1TAP1TAP1TAP1 e TAP2TAP2TAP2TAP2. Tem múltiplos

segmentos transmembranares.

Cada TAP1 e TAP2 têm um

domínio que projecta para o

lúmen do RER e um domínio ATP-

binding que projecta para o

citosol.

Quer a TAP1 como a TAP2 pertencem à família das proteínas ATP-binding cassette

que estão presentes nas membranas de muitas células, incluindo as bactérias. Essas

proteínas medeiam o transporte dependente de ATP de aminoácidos, açúcares, iões e

peptídeos.

APC’s e Processamento Antigénico. 7

A TAP vai mediar assim o transporte dos peptídeos, tendo uma maior afinidade

para aqueles que apresentam 8 – 10aminoácidos, que é a óptima classe peptídica para

a ligação com as moléculas MHC classe I.

A TAP é óptima para o transporte de peptídeos que se vão ancorar a moléculas de

MHC classe I.

Transporte dos peptídeos do RER para o GolgiTransporte dos peptídeos do RER para o GolgiTransporte dos peptídeos do RER para o GolgiTransporte dos peptídeos do RER para o Golgi

As cadeias α e β2-microglobulina da molécula MHC classe I são sintetizadas nos

polissomas ao longo do RER.

A formação de uma molécula de MHC classe I estável requer a presença de um

peptídeo antigénico na fenda de ligação da molécula de classe I. Este processo envolve

inúmeros passos e a participação de chaperonas.

APC’s e Processamento Antigénico. 8

- Calnexina Calnexina Calnexina Calnexina –––– proteína membranar do retículo endoplasmático. A calnexina

promove a associação da cadeia α da molécula de MHC classe I com a própria

calnexina.

- Quando a ββββ2222----microglobulinamicroglobulinamicroglobulinamicroglobulina se liga à cadeia α, há uma libertação de calnexina

e a associação do heterodímero cadeia α – β2-microglobulina às chaperonas

ccccalreticulinaalreticulinaalreticulinaalreticulina e tapasina tapasina tapasina tapasina (proteína associada à TAP).

- A tapastapastapastapasinainainaina vai aproximar o transportador TAP para a proximidade da molécula

MHC I e permite que esta adquira um peptídeo antigénico.

- Quando o heterodímero cadeia α – β2-microglobulina se associa à proteína

TAP, promove a captura de peptídeos pela molécula de MHC classe I antes que

estes fiquem expostos ao ambiente do lúmen do RER.

- Os peptídeos que não se ligam à molécula MHC I são rapidamente degradados.

- Como consequência da ligação dos peptídeos, a molécula MHC I vai

diminuindo a sua estabilidade e vai dissociar-se da calreticulina e da tapasina,

saindo do RER, e continuar para o complexo de Golgi.

- Existe ainda uma outra chaperona – ERp57ERp57ERp57ERp57 – que se observou em associação

com a calnexina e calreticulina. Contudo, o seu papel ainda não está bem

definido, não aparecendo por isso representada neste esquema.

Via Via Via Via EndocíticaEndocíticaEndocíticaEndocítica

• Degradação de antigénios exógenos

• Apresentação dos peptídeos resultantes a moléculas de MHC classe II

Via Citoplasmática Via Citoplasmática Via Citoplasmática Via Citoplasmática vs vs vs vs Via EndocíticaVia EndocíticaVia EndocíticaVia Endocítica

O modo como os peptídeos antigénicos se associam à classe I ou classe II das

moléculas de MHC é ditado pelo modo de entrada dos mesmos na célula (endógenos

ou exógenos) e pelo local de ligação.

As APC’s podem captar os antigénios por fagocitose, endocitose ou ambas. Os

macrófagos utilizam ambos os processos enquanto que as restantes APC’s pouco ou

nada fagocitam sendo que o processo de captura dos antigénios é feito apenas por

endocitose (quer por endocitose mediada por receptores ou por pinocitose). Por

APC’s e Processamento Antigénico. 9

exemplo, os linfócitos B captam os antigénios muito eficazmente usando como

receptores anticorpos membranares específicos de antigénios.

1. As cadeias α e β da molécula

MHC classe II ligam-se a uma

cadeia invariável, bloqueando

a ligação de antigénios

endógenos

2. O complexo MHC é

encaminhado através do

Golgi para os

compartimentos da via

endocítica

3. A cadeia invariável é clivada,

deixando o fragmento CLIPCLIPCLIPCLIP

4. Os antigénios exógenos são

absorvidos, degradados e

encaminhados para os

compartimentos da via

endocítica

5. HLA-DM medeia troca do

CLIP pelo peptídeo

antigénico

6. O complexo peptídeo-MHC

II é transportado para a

membrana plasmática

Peptídeos gerados em vesículas endocíticasPeptídeos gerados em vesículas endocíticasPeptídeos gerados em vesículas endocíticasPeptídeos gerados em vesículas endocíticas

Após a captura do antigénio, este vai ser degradado em peptídeos dentro dos

compartimentos da via endocítica.

Na via endocítica parece estarem envolvidos três compartimentos com acidez

crescente:

APC’s e Processamento Antigénico. 10

– Imagem 5 –

- Endossomas primordiaisEndossomas primordiaisEndossomas primordiaisEndossomas primordiais (pH 6.0 (pH 6.0 (pH 6.0 (pH 6.0 –––– 6.5) 6.5) 6.5) 6.5)

- Endossomas tardios ou EndolisossomasEndossomas tardios ou EndolisossomasEndossomas tardios ou EndolisossomasEndossomas tardios ou Endolisossomas (pH 5.0 (pH 5.0 (pH 5.0 (pH 5.0 –––– 6.0) 6.0) 6.0) 6.0)

- LisossomasLisossomasLisossomasLisossomas (pH 4.5 (pH 4.5 (pH 4.5 (pH 4.5 –––– 5.0) 5.0) 5.0) 5.0)

Os antigénios capturados vão mover-se dos endossomas primordiais para os

endossomas tardios e, por fim,

para os lisossomas onde

encontram enzimas hidrolíticas e

um pH cada vez mais baixo em

cada compartimento.

Por exemplo, os lisossomas

contêm uma colecção única de

mais de 40 hidrolases

dependentes do ácido, incluindo

proteases, nucleases, glicosidases, lipases, fosfolipases e fosfatases.

Dentro destes compartimentos, os antigénios são degradados em oligopeptídeos

de 13 – 18 resíduos, que se vão ligar à molécula de MHC classe II.

Uma vez que as enzimas hidrolíticas têm uma actividade óptima em condições

ácidas (baixo pH), o processamento antigénico pode ser inibido por agentes químicos

que aumentem os níveis de pH desses compartimentos (ex.: cloroquina) ou por

inibidores das proteases (ex.: leupeptina).

APC’s e Processamento Antigénico. 11

– Imagem 5 –

Os antigénios extracelulares (como as bactérias ou antigénios bacterianos) foram

captados pelas APC’s (como os macrófagos ou células dendríticas imaturas).

O pH dos endossomas vai diminuindo progressivamente, o que activa as proteases

que residem dentro das vesículas, degradando o material endocitado. A certa altura, o

MHC II recém sintetizado passa através destas vesículas e liga-se aos fragmentos

peptídeos do antigénio, transportando-os para a superfície celular.

Cadeia invariávelCadeia invariávelCadeia invariávelCadeia invariável

Uma vez que as APC’s expressam ambas as classes de MHC’s (I e II), tem de haver

um mecanismo para prevenir que as moléculas de MHC II se liguem ao mesmo tipo

de antigénios que as moléculas de MHC I.

Quando as moléculas de MHC II são sintetizadas no RER, três pares das cadeias

alfa beta da classe II associam-se a uma proteína trimérica denominada cadeia cadeia cadeia cadeia

invariávelinvariávelinvariávelinvariável.

Esta proteína interage com a

fenda de ligação peptídica das

moléculas da classe II, prevenindo

que os peptídeos endógenos se

liguem a esta fenda enquanto a

molécula MHC II está dentro do

RER.

A cadeia invariávelcadeia invariávelcadeia invariávelcadeia invariável apresenta

“sinais” no citoplasma da sua cauda

que direccionam o transporte dos

complexos MHC II do aparelho de

Golgi para os compartimentos endocíticos.

A cadeia invariável também parece estar envolvida no folding das cadeias alfa e

beta da classe II, na sua saída do RER e no consequente encaminhamento das

moléculas da classe II a partir do aparelho de Golgi.

APC’s e Processamento Antigénico. 12

– Imagem 6 –

CLIP (CLIP (CLIP (CLIP (class II class II class II class II –––– associated invariant chain peptide) associated invariant chain peptide) associated invariant chain peptide) associated invariant chain peptide)

O CLIPCLIPCLIPCLIP ocupa a fenda de ligação peptídica das moléculas de MHC II,

presumivelmente prevenindo uma prematura ligação dos peptídeos antigénicos.

HLAHLAHLAHLA––––DMDMDMDM

APC’s e Processamento Antigénico. 13

– Imagem 6 –

A cadeia invariável liga a moléculas de MHC classe II recém sintetizadas e bloqueia

a ligação dos peptídeos e das unfolded proteínas do RER durante o transporte das

MHC II para as vesículas endocíticas.

Nessas vesículas as proteases degradam a cadeia invariável, deixando o CLIP ligado

ao MHC II.

Patogénios e as suas proteínas são degradadas em peptídeos dentro dos

endossomas acidificados, mas estes peptídeos não podem ligar-se ao MHC porque este

está ligado ao CLIP.

A HLAHLAHLAHLA----DMDMDMDM, uma classe de moléculas MHC II, liga-se ao complexo MHC II-CLIP,

catalizando a o CLIP e fazendo a ligação aos peptídeos antigénicos.

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Bem… E aqui está mais uma aulita desgravaa…. Ups. Desta vez não. Esta não é uma aula desgravada. Isto porque as obras do Anfiteatro Nascente assim o determinaram tornando a audição desta aula simplesmente IMPOSSÍVEL!

Esta aula foi baseada no seminário sobre este tema que eu apresentei. Agradeço ao cromo039, panike ou até Nuno (à escolha do freguês) pelo trabalho que tivemos a fazer estes seminário que quase ninguém viu! Cá está uma oportunidade de vir a ser útil. :) Peço desde já desculpas pela quantidade de imagens nesta aula. Não foi de propósito nem tão pouco tenho algo contra os vossos tinteiros mas devem compreender que passar de um ppt para o papel não é assim tão fácil e esta aula é um pouco difícil de compreender sem as imagens por isso aconselho que acompanhem a leitura com as mesmas. ;)

A ter em atenção que esta aula NÃO É UMA DESGRAVADA, ou seja, não foi exactamente o que foi dado na aula teórica. Mas serve para termos alguns apontamentos sobre este tema que certamente deve sair na/o frequência/exame, já que esta matéria (bem ou mal) foi dada!

E pronto. Quero agradecer a todos aqueles que ajudaram a fazer esta aula: os meus preciosos dedinhos, que mesmo pequenos batem leve, levemente, e por vezes impacientemente nas teclas do meu teclado, fazendo estas obras-primas. Não posso esquecer do PAINT e do ppt (velhos amigos estes)! :p

Bem, para imuno ainda falta. Mas fármaco está á aí por isso é melhor ir estudar e deixar-me destas tretas (ou não).

Espero que esta aula vos seja útil! Fiz o melhor que pude (num tempo record). Se encontrarem algum erro, não fui eu. Os meus dedos têm super poderes! Mas sempre podem contactar-me: patricia_fernandes99@hotmail.com ou m04028@med.up.pt, sendo que o primeiro é mais seguro!

Já agora BOM NATAL e entrem com os dois pés em 2007 (isto de entrar só com o pé direito é discriminação e não gosto cá dessas coisas). Nada de bolos, chocolates e doces que fazem mal aos dentes e não se esqueçam que quando os patinhos vêm… Está na hora de ir para a cama!

Bom trabalho! Bons exames! Viva MEDICINA! :) Patrícia Fernandes

Turma 16