• Estrutura e Funções da Imunoglobulinas 

 

Os anticorpos, também denominados imunoglobulinas (Ig), consistem em               proteínas produzidas em resposta à exposição a antígenos. Os anticorpos                   consistem nos mediadores da imunidade humoral contra todas as classes de                     microrganismos, alérgenos e proteínas próprias, pois apresentam grande               diversidade e especificidade em reconhecer estruturas moleculares diferentes. 

Os anticorpos são sintetizados somente por linfócitos B e existem em duas                       formas: ligados à membrana dos linfócitos B, onde funcionam como receptores                     de antígenos (BCR), e secretados, forma na qual atuam na neutralização de                       toxinas, prevenção da entrada e disseminação dos patógenos e eliminando os                     microrganismos. 

O reconhecimento do antígeno pelos anticorpos ligados à membrana dos                   linfócitos B naive ativa essas células, iniciando a resposta imune humoral. As                       células B ativadas se diferenciam em plasmócitos e iniciam a secreção de                       anticorpos da mesma especificidade do receptor do antígeno. 

 

• Estrutura dos anticorpos 

 

Todas as moléculas de anticorpo possuem características estruturais básicas                 em comum, mas apresentam grande variabilidade nas regiões onde os                   antígenos se ligam, o que permite que diferentes anticorpos se liguem a                       diversos tipos de antígenos.   

Uma molécula de anticorpo possui uma estrutura simétrica composta de duas                     cadeias leves iguais e duas cadeias pesadas iguais. Essas cadeias possuem                     uma série de unidades repetidas, cada um com aproximadamente 110 resíduos                     de aminoácidos de comprimento, que se dobram independentemente em um                   motivo globular chamado de domínio Ig. Estes domínios de Igs pertencem a um                         grande grupo de domínios proteicos, conhecidos como superfamília das                 imunoglobulinas. 

 

 

 

 

 

 

Um domínio Ig apresenta duas camadas de folhas β-pregueadas, cada uma                     composta de três e cinco fitas de cadeia polipeptídica antiparalela. Essas                     camadas são unidas por pontes dissulfeto e as faixas adjacentes de cada folha                         β são conectadas por pequenas alças. Aminoácidos presentes em algumas                   dessas alças são os mais variáveis para o reconhecimento do antígeno (Fig. 1). 

As cadeias leve e pesada consistem em regiões variáveis (V), que estão                       presentes na extremidade aminoterminal, e que participam do reconhecimento                 do antígeno, e regiões constantes (C), localizadas na extremidade                 carboxiterminal. As regiões C das cadeias pesadas medeiam as funções                   efetoras. Bioquimicamente, a molécula de anticorpo é composta por diversos                   domínios, que pertencem a superfamília das imunoglobulinas. 

 

 

 

 

Figura 1 – Domínios de Ig na estrutura do anticorpo. VH – região variável da                             cadeia pesada; CH – região constante da cadeia pesada; VL – região variável da                           cadeia leve; CL – região constante da cadeia leve.  

Fonte: <https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25946518>. 

 

 

 

 

 

Os domínios Ig da região C são distantes do local de ligação do antígeno e não                               participam no reconhecimento do antígeno. As regiões C da cadeia pesada                     interagem com outras moléculas efetoras e células do sistema imune e, dessa                       forma, medeiam diversas funções dos anticorpos. 

As cadeias pesadas podem se apresentar de duas formas que diferem nas                       terminações carboxiterminais: uma ancora os anticorpos ligados à membrana                 nas membranas plasmáticas dos linfócitos B, e a outra, é encontrada somente                       nos anticorpos secretados. As regiões C das cadeias leves não participam das                       funções efetoras e não estão diretamente ligadas às membranas das células. 

As cadeias pesadas e leves estão covalentemente ligadas por pontes dissulfeto                     formadas entre os resíduos de cisteína no carboxiterminal da cadeia leve e no                         domínio CH1 da cadeia pesada. As interações não covalentes entre os domínios                       CL e CH1 também podem contribuir para a associação das cadeias leves e                         pesadas (Fig. 1).  

 

As duas cadeias pesadas de cada molécula de anticorpo estão covalentemente                     ligadas por pontes dissulfeto. Nos anticorpos IgG, essas ligações são formadas                     entre resíduos de cisteína nos domínios CH1, próximas à região chamada de                       dobradiça. A região de dobradiça é fundamental para que os dois sítios de                         ligação do anticorpo acomodem-se, de maneira ótima, a duas moléculas de                     antígeno. Isto permite maior flexibilidade, mesmo que as duas moléculas de                     antígeno estejam a distancias diferentes. 

A relação entre as cadeias das moléculas de anticorpo e as funções das                         diferentes regiões foram identificadas a partir de experimentos de clivagem de                     IgG por enzimas proteolíticas em fragmentos distintos.  

A enzima papaína, age na região de dobradiça e cliva a IgG em três pedaços.                             Dois são idênticos um ao outro e consistem na cadeia leve (VL e CL) completa                             associada a um fragmento VH-CH1 da cadeia pesada. Esses fragmentos                   possuem a capacidade de se ligar ao antígeno porque cada um apresenta                       domínios VL e CL pareados, assim, eles são chamados de Fab (fragmento de                         ligação ao antígeno) (Fig. 2).  

 

 

 

 

 

 

O terceiro fragmento é formado por dois peptídeos idênticos ligados por pontes                       de dissulfeto, cada um com os domínios CH2 e CH3 da cadeia pesada. Esse                           fragmento pode se autoassociar e se cristalizar em forma de treliça, por isso é                           chamado de Fc (fragmento cristalizável). 

Quando se utiliza a enzima pepsina, ao invés da papaína, na clivagem do IgG, a                             proteólise ocorre distal à região de dobradiça, gerando um fragmento F(ab’)2                     com a dobradiça e as pontes dissulfeto intercadeias intactas e dois locais de                         ligação do antígeno idênticos (Fig. 2). 

A maioria das diferenças de sequência e variabilidade entre os anticorpos                     deriva de três trechos na região V da cadeia pesada e três trechos na região V                               da cadeia leve. Esses trechos são denominados regiões hipervariáveis e                   consistem em três alças protuberantes conectando fitas adjacentes das cadeias                   β que formam os domínios V da cadeia pesada da Ig e as proteínas da cadeia                               leve.  

As regiões hipervariáveis são compostas por 10 resíduos de aminoácidos cada,                     que podem ser mantidos pelas sequências mais conservadas que formam o                     domínio Ig da região V. No anticorpo, as três regiões hipervariáveis do domínio                         VL e as três regiões hipervariáveis do domínio VH são mantidas juntas para criar                           uma superfície de ligação ao antígeno. 

Por essas sequências formarem uma superfície complementar à forma                 tridimensional do antígeno ligado, as regiões hipervariáveis também são                 denominadas de regiões de determinação de complementariedade (CDRs). 

Essas regiões, chamadas de CDR1, CDR2 e CDR3 procedem de cada região                       aminoterminal VL ou VH, sendo que as CDR3s são as mais variáveis. As                         diferenças na sequência entre as CDRs de diferentes moléculas de anticorpo                     contribuem para superfícies distintas de interação e, assim, para as                   especificidades dos anticorpos individuais. 

A ligação do antígeno pelas moléculas de anticorpo é uma função das região                         hipervariáveis de VL e VH. O contato mais extenso é com a terceira região                           hipervariável. Porém, a ligação do antígeno não é primariamente uma função                     dos CDRs e os resíduos do arcabouço também podem fazer contato com o                         antígeno. Além do mais, na ligação com alguns antígenos, um ou mais CDRs                         podem estar do lado de fora da região de contato com o antígeno, não                           participando da ligação com ele. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 2 – Clivagem do anticorpo pela papaína em dois fragmentos Fab e um                           fragmento Fc (esquerda). Clivagem do anticorpo pela pepsina em um                   fragmento F(ab’)2 e fragmentos peptídicos (direita). 

 

 

 

 

 

• Classes de Anticorpos 

 

As moléculas de anticorpo podem ser classificadas a partir das diferenças                     presentes na estrutura das regiões C da cadeia pesada. As classes de                       anticorpos também são denominadas de isotipos e consistem na IgA, IgD, IgE,                       IgG e IgM.  

Em humanos, as classes IgA e IgG podem ser divididos em subclasses,                       denominadas IgA1 e IgA2, e IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4, respectivamente. 

As cadeias pesadas são designadas pela letra do alfabeto grego                   correspondente ao isotipo do anticorpo, assim: a IgA1 contém cadeias pesadas                     α1; a IgA2, α2; IgD, δ; IgE, ε; IgG1, γ1; IgG2, γ2; IgG3, γ3; IgG4, γ1; e                                 IgM, μ.  

As regiões C da IgG, IgA e IgD possuem somente três domínios Ig, que são                             genericamente chamados de domínios CH e são numerados sequencialmente a                   partir do aminoterminal para o carboxiterminal (por exemplo, CH1, CH2, assim                     por diante). Em cada isotipo, essa regiões podem ser denominadas                   especificamente, como exemplo, Cγ1, Cγ2 na IgG. 

As diferentes classes e subclasses de anticorpos desempenham funções                 efetoras diversas. Isso ocorre porque a maioria das funções efetoras dos                     anticorpos é mediada pela ligação das regiões C da cadeia pesada nos                       receptores Fc (FcRs) presentes em células como fagócitos, células NK e                     mastócitos. As classes e subclasses de anticorpos são diferentes em suas                     regiões C, o que determina onde eles se ligam e quais funções irão                         desempenhar.  

Há dois isotipos de cadeias leves denominados κ (kappa) e λ (lambda), que                         são diferenciados por suas regiões constantes (C) carboxiterminais. Cada                 molécula de anticorpo possui duas cadeias leves κ idênticas ou duas cadeias                       λ idênticas.  

Anticorpos secretados e associados à membrana diferem na sequência de                   aminoácidos da porção carboxiterminal da região da cadeia pesada. Na forma                     secretada, a porção carboxiterminal é hidrofílica. Já a forma ligada a membrana                       contém um pedaço carboxiterminal que inclui uma região transmembrana                 hidrofóbica α-helicoidal e uma porção carregada positivamente na região                 intracelular, logo abaixo da membrana. 

 

 

 

 

Os aminoácidos carregados positivamente se ligam aos grupos de cabeça                   fosfolipídica carregados negativamente na região interna da membrana               plasmática e realizam a ancoragem da proteína na membrana. 

Nas moléculas IgM e IgD da membrana, a porção citoplasmática da cadeia                       pesada é curta, pois possuem apenas três resíduos de aminoácidos de                     comprimento. Já nas moléculas de IgG e IgE de membrana, a porção                       citoplasmática da cadeia pesada pode chegar até 30 resíduos de aminoácidos                     de comprimento. 

As moléculas de IgG e IgE secretadas e o BCR são monoméricas, reprsentando                         a unidade estrutural básica do anticorpo. Já as formas secretadas de IgM e IgA                           formam complexos multiméricos em que dois ou mais núcleos de quatro                     cadeias de unidades estruturais do anticorpo são ligadas covalentemente. A                   IgM secretada é um pentâmero. A IgA é frequentemente secretada como um                       dímero.  

As moléculas multiméricas de IgM e IgA também possuem um polipeptídeo                     adicional denominado de cadeia (J) (não confundir com os genes J, envolvidos                       no rerranjo que codifica o TCR e o BCR), que é ligado por pontes dissulfeto aos                               pedaços das caudas e serve para estabilizar os complexos multiméricos. 

 

• Cinética de Produção de lgs 

 

As cadeias pesadas e leves da Ig são sintetizadas em ribossomos ligados à                         membrana no retículo endoplasmático rugoso. A proteína é translocada para o                     retículo endoplasmático e as cadeias pesadas da Ig são glicosiladas durante                     esse processo.   

A dobra das cadeias pesadas da Ig e sua montagem com as cadeias leves são                             reguladas por proteínas presentes no retículo endoplasmático denominadas               chaperonas. Essas proteínas, como a calnexina e a molécula BiP (proteína de                       ligação), se ligam a polipeptídeos Ig sintetizados e garantem que eles sejam                       retidos ou degradados, se não forem dobrados corretamente e encaixados em                     moléculas de Ig completas. 

 

 

 

 

 

 

A associação covalente das cadeias pesadas e leves, estabilizada por pontes                     dissulfeto, também ocorre no retículo endoplasmático. Após a montagem, as                   moléculas de Ig são liberadas das chaperonas, transportadas para a cisterna do                       complexo de Golgi e encaminhadas para a membrana plasmática em vesículas.                     Os anticorpos de membrana são ancorados na membrana plasmática e os                     anticorpos secretados são transportados para fora da célula. 

A maturação das células B é associada com alterações específicas na                     expressão do gene da Ig, o que gera a produção de moléculas de Ig de                             diferentes formas. A célula pré-B sintetiza a forma membranar da cadeia                     pesada μ. Essas cadeias μ se associam a proteínas denominadas cadeias leves                       substitutas, para formar o receptor da célula pré-B.  

Células B imaturas e maduras produzem cadeias leves κ ou λ que se                         associam as proteínas μ para formar moléculas de IgM. As células B maduras                         expressam formas membranares de IgM e IgD. Esses receptores Ig de                     membrana servem como receptores de superfície celular que reconhecem                 antígenos e iniciam a ativação da célula B.  

O receptor da célula pré-B e o receptor de antígeno da célula B estão não                             covalentemente associados a duas outras proteínas de membrana, Igα e Igβ,                     que atuam nas funções de sinalização e são muito importantes para a                       expressão de IgM e IgD na superfície. 

Quando os linfócitos B são ativados por antígenos e outros estímulos, as                       células se diferenciam em células secretoras de anticorpos e, em conjunto,                     ocorrem mudanças no padrão de produção da Ig. Uma dessas alterações é o                         aumento da produção da forma secretada de Ig em relação à forma                       membranar.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Funções efetoras de anticorpos 

Neutralização de microrganismos e toxinas microbianas 

 

Os anticorpos contra microrganismos e toxinas microbianas bloqueiam a                 ligação desses agentes e suas toxinas aos receptores celulares,                 neutralizando-os. Muitos microrganismos penetram nas células hospedeiras             através da ligação de moléculas da superfície microbiana com proteínas ou                     lipídios de membrana das células hospedeiras. 

Os anticorpos que se ligam nessas estruturas microbianas bloqueiam a possível                     interação destes com os receptores celulares, evitando a infecção. Muitas                   toxinas microbianas também desenvolvem seus efeitos patológicos através da                 ligação com receptores celulares, como a toxina tetânica e a toxina diftérica. 

Anticorpos contra essas toxinas dificultam as interações das toxinas com as                     células hospedeiras, impedindo que as toxinas produzam lesão e doença. 

A neutralização de microrganismos e toxinas pelos anticorpos necessita                 somente da participação das regiões de ligação ao antígeno. Assim, a                     neutralização pode ser mediada por anticorpos de qualquer isotipo presente na                     circulação e nas secreções mucosas. 

Um mecanismo desenvolvido pelos microrganismos para evitar que os                 anticorpos sejam capazes de se ligar neles é a mutação de genes de antígenos                           de superfície, que são alvo dos anticorpos neutralizantes. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Opsonização e fagocitose 

 

Os anticorpos do isotipo IgG opsonizam (revestem) os microrganismos e                   induzem sua fagocitose pela ligação com fagócitos. Os fagócitos                 mononucleares e os neutrófilos possuem receptores para as porções Fc dos                     anticorpos IgG. 

Esse processo de revestimento de partículas para promover a fagocitose é                     chamado de opsonização e substâncias que realizam esse processo, como                   anticorpos e proteínas do complemento, são chamados de opsoninas. A                   opsonização também pode ocorrer por meio de um subproduto da ativação do                       complemento, o C3b, que se liga a um receptor de leucócitos para C3b e                           estimula a fagocitose dos microrganismos. 

As partículas opsonizadas são internalizadas em vesículas chamadas de                 fagossomos, que se fundem com os lisossomos para formar os fagolisossomos,                     nos quais as partículas são destruídas por substâncias microbicidas. As                   principais substâncias microbicidas produzidas nos fagócitos ativados são as                 espécies reativas de oxigênio, óxido nítrico e enzimas hidrolíticas. 

Os fagócitos também possuem diversos receptores de superfície que se ligam                       aos microrganismos e os internalizam, mesmo sem haver anticorpos,                 constituindo um mecanismo da imunidade inata. Um exemplo são receptores                   do tipo lectina, que são capaz de reconhecer determinados resíduos de                     carboidratos na superfície dos microrganismos. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Receptores Fc em leucócitos 

Os leucócitos possuem receptores de Fc que se ligam as regiões constantes de                         anticorpos, gerando a fagocitose de partículas opsonizadas por Ig. Outros                   receptores de Fc medeiam o transporte de anticorpos para diversos locais. 

Entre os tipos de receptores para Fc, os que são mais relevantes para a                           fagocitose de partículas opsonizadas são os receptores para a porção Fc de                       anticorpos IgG, chamados receptores Fcγ. 

Entre os subtipos do receptor Fcγ em fagócitos, o principal é o FcyRI, expresso                           em macrófagos e neutrófilos, que se liga a IgG1 e IgG3 com alta afinidade,                           garantindo a fagocitose de células opsonizadas.   

 

• Citotoxicidade celular dependente de anticorpo 

As células natural killer (NK) e outros leucócitos se ligam a células opsonizadas                         com anticorpo através dos receptores de Fc e as destroem. Esse processo é                         chamado de citotoxicidade mediada por células dependente de anticorpos                 (ADCC). 

As células NK expressam o receptor FcγRIIIA. O receptor FcγRIIIA possui                     baixa afinidade para a Fc da IgG, por isso ele se liga somente a moléculas de                               IgG agregadas nas superfícies das células e não em moléculas circulantes de                       IgG monomérica. Assim, a ADCC só ocorre quando a célula está revestida com                         moléculas de anticorpo.  

A ligação entre a porção Fc dos anticorpos com o receptor FcγRIII ativa as                           células NK de forma que elas realizem a secreção de citocinas, como o IFN-γ, e                             a liberação do conteúdo dos seus grânulos para destruição da célula-alvo. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Eliminação de helmintos 

A eliminação de alguns parasitas helmínticos se dá pela ação de anticorpos,                       eosinófilos e mastócitos que controlam a morte e a expulsão desses parasitas.                       Os helmintos são organismos muito grandes para que os fagócitos os                     internalizem. Além disso, os tegumentos dos helmintos são resistentes as                   substancias microbicidas, presentes nos grânulos das células da imunidade                 inata.  

Dessa forma, uma proteína catiônica tóxica, chamada de proteína básica                   principal (MBP, do inglês Major Basic Protein) dos grânulos de eosinófilos, que                       possui potencial para matar os helmintos. O conteúdo dos grânulos que contém                       essa substância são liberados através da ligação dos anticorpos, principalmente                   IgE, mas também em menor grau IgG , na superfície doa helmintos. 

A IgE que reconhece os antígenos da superfície dos helmintos também podem                       realizar a desgranulação dos mastócitos e eosinófilos locais, através de sua                     ligação em receptores de alta afinidade para IgE, presente nestas células. 

As substâncias liberadas pelos mastócitos também induzem broncoconstrição               e aumento da motilidade local, contribuindo para a expulsão de vermes de                       locais como as vias aéreas e o trato gastrintestinal. 

 

• Exames de anticorpos 

Exames que analisam anticorpos são utilizados para detectar a presença de                     determinados isotipos e para quantificá-los em uma amostra, geralmente de                   sangue. Como já citado anteriormente, há cinco classes diferentes de                   imunoglobulinas: IgM, IgG, IgE, IgA e IgD. 

As classe mais investigadas nos exames de anticorpos são a IgM, IgG, IgE e                           IgA. A IgM e a IgG estão relacionadas à imunidade imediata e a longo prazo nas                               infecções, respectivamente. Já os anticorpos IgE são investigados na suspeita                   de alergias. Os anticorpos IgA são pesquisados quando se suspeita de doença                       que acometa as mucosas, como o diagnóstico de doença celíaca. 

 

 

 

 

 

 

 

Quando um indivíduo é exposto à um determinado agente infeccioso pela                     primeira vez, o sistema imune leva determinado tempo até reconhecer os                     antígenos relacionados e começar a produção de anticorpos específicos e em                     quantidade suficientes para combater o agente. Assim, a resposta inicial é                     composta por anticorpos IgM e, após algum tempo, o sistema imune começa a                         produção de anticorpos IgG.   

Através da memória imunológica, se o indivíduo for exposto novamente à este                       agente infeccioso, sua resposta será mais rápida e intensa que da primeira vez,                         proporcionando defesa principalmente pelos anticorpos IgG. 

As vacinas possuem o objetivo de estimular a produção de anticorpos no                       indivíduo antes que este seja exposto ao agente infeccioso. Elas utilizam uma                       versão atenuada do microrganismos, que não é capaz de causar infecção.                     Dessa forma, as vacinas realizam uma resposta inicial com produção de IgM                       seguida por uma produção de IgG. 

Os exames de anticorpos podem ser utilizados para detectar a exposição a um                         agente infeccioso, avaliar o nível de imunidade contra determinado                 microrganismo, investigar uma doença autoimune, investigar rejeição em um                 transplante, diagnosticar uma alergia e controlar o desenvolvimento de uma                   infecção ou doença autoimune. 

Durante os exames, mistura-se a amostra do paciente com um antígeno                     conhecido. Se houver a presença do anticorpo na amostra e ele se ligar ao                           antígeno, pode-se medir os complexos antígeno-anticorpo.  

A concentração normal de anticorpos pode variar em diferentes indivíduos.                   Dessa forma, o resultado dos exames deverão levar em consideração a                     sintomatologia do paciente e a suspeita clínica. 

O resultado pode ser qualitativo, indicando a presença ou não do anticorpo                       contra determinado agente infeccioso, ou quantitativo, indicando se o indivíduo                   apresenta quantidade suficiente de anticorpos para combater uma infecção ou                   não. Também podem ser identificados e descritos a quantidade presente de                     anticorpos. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Referente aos exames de IgM e IgG ao longo de uma infecção, pode-se obter                           os seguintes resultados: 

Anticorpos  Significado 

IgM positivo e IgG negativo  Infecção recente. 

IgM negativo e IgG positivo 

Paciente já desenvolveu a doença no passado e se curou; paciente possui 

uma doença crônica; paciente é vacinado. 

IgM negativo e IgG negativo  Paciente não está doente e não tem imunidade contra o agente. 

 

Referência bibliográfica 

ABBAS, Abul K.; LICHTMAN, Andrew H.; PILLAI, Shiv. Imunologia celular e                     molecular. 8ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.