SISTEMA IMUNE DE INVERTEBRADOS

1. SISTEMA IMUNE DE INVERTEBRADOS IMUNOLOGIA

2. Introdução • Sistemas imunes são geralmente caracterizados por sua habilidade em distinguir entre células, tecidos ou moléculas próprias e não-próprias, e eliminar as não-próprias (Janeway, 2001). • Os metazoários possuem mecanismos de reconhecimento entre próprio e não próprio e são capazes de se proteger da invasão de microorganismos, vírus, parasitas e células exógenas, porém, os mecanismos utilizados não são necessariamente homólogos dentre os filos (Du Pasquier, 2001).

4. Sistema Imune O sistema imune pode ser dividido em 03 categorias (Cooper): • Barreiras Externas (Químicas e Físicas) • Resposta Celular • Imunidade Humoral

5. Barreiras Externas Importantes para barrar a entrada de patógenos e impedir danos aos tecidos: • Testa de equinodermos • Concha de moluscos • Muco em celenterados, anelídeos, moluscos - efetivos na primeira linha de defesa - forma uma camada que pode impedir a entrada de microorganismos (inclusive pelo batimento dos cílios) - moléculas anti-microorganismos estão presentes no muco

6. Resposta Celular • Células do sangue (hemolinfa) Reparo e coagulação Fagocitose Formação de nódulos Encapsulação Citotoxicidade Rejeição de transplante

7. Resposta Celular • Fagocitose: ocorre em todos os filos, fatores quimiotáticos e de reconhecimento envolvido • Células homeostáticas: coagulações de lesões físicas • Células de pigmento: sipuncula, echiura, celenterados, lophophorados e equinodermos (podem ter propriedades antibacterianas e antialgas)

8. Fagocitose • Primeira resposta celular contra vários patógenos e parasitas • Quimiotaxia em Lubricus, tecidos impróprios liberam quimioatratores que atraem celomócitos; em Ostra, proteínas da parede celular e envelope de bactérias são quimioatratores de hemócitos • Receptores de C3 em celomócitos de anelídeos e equinodermos • Opsonização: substâncias sorologicamente relacionada à fibronectina humana (opsonina) encontrada em tecido de invertebrados (incluindo em hemócitos de caracóis), provavelmente função similar às opsoninas • Killing factors nas células do sangue: • pH baixo em moluscos • Enzimas lisossômicas (peroxidades) em todos invertebrados • Lizosima em anelídeos, moluscos e equinodermos • Espécies reativas de oxigênio em moluscos

9. Formação de Nódulos • Alguns invertebrados são incapazes de realizar a fagocitose de pequenas párticulas • Nódulos sequestram essas párticulas formando agregados • Microorganismos dentro do nódulo podem morrer por stress fisiológico ou pelo efeito tóxico de quinonas e melaninas geradas pela atividade da fenoloxidase • Ocorre em anelídeos, moluscos, crustáceos, insetos e equinodermos

10. Encapsulação • Organismos externos muito grandes para serem fagocitados são confinados em cápsulas multicelulares • Defesa adequada contra nematodes,fungos e bactérias • O processo de encapsulação é provavelmente iniciado pelo contato randômico de hematócitos com o corpo exterior,fatores quimiotáticos e componentes do sistema PpO ativado • Os parasitas encapsulados podem ser destruídos por moléculas tóxicas como quinonas e também por peroxidases e formas reativas do oxigênio presente em moluscos

11. Reações Citotóxicas • Além dos nódulos e da encapsulação as células sanguíneas de invertebrados realizam reações citotóxicas visando invasores • Similar ao NK dos mamíferos • O contato entre a célula efetora e a célula alvo é necessário para iniciar a reação citotóxica • A citotoxidade das células sanguíneas de anelídeos,moluscos e equinodermos pode ser inibida por uma variedade de carboidratos

12. Imunidade Humoral • A resposta humoral dos invertebrados inclui lisinas, aglutininas e fatores antibióticos. • Fatores parecidos com anticorpos e sistema complemento tem sido descritos e tem importância para a filogenia. Lisinas • Detectadas pela sua habilidade em lisar eritrócitos de vertebrados • Enzimas proteolíticas.

13. Imunidade Humoral Aglutininas Encontrados em bactérias fungos, invertebrados e mamíferos Ficam frequentemente no fluído do celoma e na hemolinfa dos invertebrados. Muitos tipos de aglutininas para o mesmo organismo Estimulam a produção de novas proteínas com função imunológica Função de reconhecimento vem sendo corroborada

14. Imunidade Humoral • Fatores antibióticos Ambiente cheio de microorganismos perigosos Proteção por meio desses fatores Embora ocorra naturalmente e de forma induzida, pouco se sabe sobre a natureza dos fatores • Considerações Novos estudos indicam que invertebrados são capazes de uma resposta antigênica análoga à dos vertebrados, isto é, resposta específica, transferível. Estes dados são importantes para estudos filogenéticos e evolutivos.

15. Propriedade de opsonização mediada por lectinas. Lectinas também ativam o sistema complemento PpO. Ausência de resposta antecipada A maioria apresenta células análogas a leucócitos. Imunidade Humoral

16. Porifera • Sistema imune em nível celular – modelo muito utilizado para o sistema imune humano • Células das esponjas quando separadas em solução de água salgada, elas brevemente se juntam, formando novas esponjas, a não ser que sejam de tipos diferente. • Metchnikoff (1892) descobriu a atividade fagocitária exercida pelas células das esponjas (arqueócitos), como um mecanismo para eliminar as partículas não-próprias e, de um modo mais avançado encapsular o material estranho dentro de agregado de células de esponjas para uma posterior eliminação. Contexto de inflamação. • Experimentos de transplante para estudar sistema imune em esponjas.

17. Porifera Formação de barreiras para separar os tecidos não-próprios • esponja marinha Axinella verrucosa (Buscema and van de Vyver, 1983) • esponja de água doce Ephydatia muelleri (Mukai, 1992) Reação por fatores citotóxicos que destróem o transplante • as esponjas marinhas Callyspongia diffusa (Hildemann et al., 1979) e Geodia cydonium (Pfeifer et al., 1992) Axinella verrucosa Ephydatia muelleri Geodia cydonium

18. Porifera Defesa contra microorganismos/parasitas • Esponjas marinhas contém bactérias (simbióticas, comensais e parasitas) • Mecanismo molecular discriminam entre bactérias simbióticas ou comensais das parasitas • Forte mecanismo de eliminar microorganismos – digestão intracelular - arqueócitos (macrófagos das esponjas) • Domínio SRCR contém moléculas de membrana que estão envolvidas no reconhecimento de bactérias. As bactérias parasitas ingeridas são mortas por um mecanismo oxidativo ou não-oxidativo (enzimático)

19. Porifera Respostas de Histo(in)compatibilidade em Esponjas • Sistema “primmorph”, sistema de agregados tridimensional que oferece a proliferação e diferenciação de células. • Reações de células de esponjas misturadas (MSCR) • Células do mesmo indivíduo (autogenético MSCR) • Células de indivíduos diferentes (alogenético MSCR) • Agregados de diferentes organismos formam, depois de um pequeno período de contato, diferentes indivíduos de agregados específicos (Fig. 3D) • FK506 causa immunosupressão (como em humanos) (Fig. 3C) • Usando modelos de transplantes em G. cydonium e S. domuncula foi estabelecido que citocinas derivadas de macrófago são ativadas durante a rejeição “allograft” (enxerto externo).

20. Porifera Função de citocina AIF-1 e trancrição do fator TCF durante a rejeição “allograft” (nível tecidual) e reação alogenética das células de esponjas (MSCR, nível celular) • O reconhecimento de tecido/célula alogenético faz com que ocorra um aumento nas expressões de gene AIF-1 e TCF. Este efeito é inibido pela incubação com o imunosupressor FK506. Desde que o polipetídeo recombinante AIF-1 causa in vitro expressão do gene de TCF; assim ocorre um efeito seqüencial de AIF-1 em TCF. Esse aumento das expressões de AIF-1 e TCF resultam em uam rejeição por histoincompatibilidade, enquanto a mediada por FK506, geram uma baixa regulação desses dois fatores e uma fusãodos tecidos/células alogenéticos. Em humanos a expressão do gene de AIF-1 induz uma resposta inflamatória e uma rejeição do transplante

21. Porifera

22. Porifera Similaridades entre G. cydonium e humanos: • MAP quinases são componentes essencias para o via mediada por LPS. Estudos recentes revelaram que a quinase KRS que é envolvida na fosforilação de MAP quinases, também é presente em Demonspongiae. Via conservada entre esponjas e humanos. • Seqüências isoladas na esponja contém domínios de imunoglobulinas, receptores quinas (RTK) e moléculas de adesão de esponjas (SAM). • Os domínios de imunoglobulinas e de RTK, mostram uam grande similaridade com o domínio V dos domínios de imunoglobulinas de mamíferos. • Ao nível de aminoácido o domínio de Ig, de RTK e de SAM, são 94% parecidos com o dos mamíferos. • São mais parecidos com os humanos (tanto em relação aos domínios, quanto às moléculas envolvidas no sistema imune) do que com outros invertebrados (como a D. melanogaster e C. elegans).

23. Cnidaria • Anos 70: imunologista Burnet traz à luz a evolução do sistema imune. • Colônias sésseis capazes de distingüir tecidos próprios de não próprios. • O hidróide Hydractinia passa a ser muito usada em estudos de imunologia de cnidarios. • Tecidos isogenéticos e alogenéticos histocompatíveis são capazes de se fundir em Hydractinia. • Tecidos incompatíveis não se fundem e geram uma rejeição peculiar. • Reação efetuada por um tipo especial de nematocisto: mastigóforo microbásico. • Estas células ocorrem exclusivamente no compartimento das ligações vasculares de uma colônia.

24. Cnidaria • Os mastigóforos microbásicos migram para a região do contato entre os tecidos e se acumulam. • Os nematocistos reunidos ajustam seu cnidocílios em direção ao tecido exógeno. • Todos nematocistos atacam o tecido exógenos quase sincronizadamente, descorregando suas toxinas. • Os nematocistos que chegam posteriormente, descarregam imediatamente sobre o tecido exógeno. • Apenas o contato entre tecidos incompatíveis causa a descarga dos nematocistos.

25. Cnidaria • Esta reação ocorre até que um dos dois indivíduos morra. • Após a interrupção do contato, o número de mastigóforos microbásicos é reduzido ao nível normal por fagocitose. • A fusão dos tecidos compatíveis ocorre de 2 a 4 horas após o contato, criando grandes ligações vasculares entre as colônias. • Há também a fusão transitória • Os tecidos se fundem nas primeiras 12 ou 24 horas. • Após esse período ocorre necrose local do tecido que se espalha. • De 1 a 3 dias depois do aparecimento da necrose, rejeição passiva e separação das colônias.

26. Molusco • A maioria dos moluscos apresentam fagócitos, células quimiotáticas e citotóxicas • Fatores humorais: lectinas, hormônios (ACTH, POMC), etc. • Discriminação entre próprio e não-próprio • Resposta inflamatória inicial seguida de encapsulamento do tecido estranho • Apresentam resposta por stress • Resposta por stress não requer intervenção de inúmeras células ou orgãos • Célula imuno-neuroendócrina realiza funções imunológicas fundamentais • ACTH e POMC são os principais hormônios mediadores de diversas funções no organismo

27. Vermes • Estudos recentes demonstraram uma nova visão na pesquisa do sistema imune inato, pois, normalmente, são utilizados modelos de insetos para o estudo. • Foi a partir da observação de que o nematóide “Caernorhabditis elegans” poderia ser morto pelo patógeno “pseudomonas aeruginosa”, que iniciou-se uma verificação de quando a resposta imune inata de humanos e vermes poderiam ser similares. • Dois genes foram identificados – sek1, que codifica a MAP quinase quinase, e nsy1, que codifica a MAP quinase quinase que está associada com a susceptibilidade de vermes a patógenos. Estes genes foram identificados como pertencentes ao mesmo padrão de sinalização envolvido na resposta imune inata humana.

28. Referências Bibliográficas • Werner E. G. Müller And Isabel M. Müller. 2003. Origin of the Metazoan Immune System: Identification of the Molecules and Their Functions in Sponges. INTEGR. COMP. BIOL., 43:281–292 • Louis Du Pasquier. 2001. The immune system of invertebrates and vertebrates. Comparative Biochemistry and Physiology Part B., 129:1-15 • Luis F. Cadavid. 2004. Self-discrimination in colonial invertebrates: genetic control of allorecognition in the hydroid Hydractinia. Development and Comparative Immunology., 28: 871-879. • http://www.unicamp.br/cipoi/lic/overview.htm F. Aspectos evolutivos do sistema imune. • R. J. Turner. 1994. Imunology: a comparative approach. John Wiley & Sons. 222 p. • E. Ottaviani. 2004. The mollusc as a suitable model for mammalian immune-neuroendochrine investigations. ISJ, 1: 2-4.

29. Componentes do grupo César Rafael Ferreira Daniel Justi Diego Morais Fábio Góis Gedsney Müller Guilherme Galera Heirie Murakami Fernanda Saturni Natália Ravanelli Nathalia Machado