Sistema imunológico
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O sistema imunológico é um sistema de estruturas biológicas e processa dentro de um organismo que protege contra a doença . Para funcionar correctamente, o sistema imune deve detectar uma grande variedade de agentes, a partir de vírus aos vermes parasitas, e distingui-los dos próprios saudável do organismo tecido.
Os agentes patogénicos podem rapidamente evoluem e se adaptam, e, assim, evitar a detecção e neutralização pelo sistema imunológico, no entanto, vários mecanismos de defesa tenham também evoluído para reconhecer e neutralizar os agentes patogénicos. Mesmo simples organismos unicelulares, tais como bactérias possuem um sistema imune rudimentar, sob a forma de enzimas que protegem contra infecções de bacteriófagos. Outros mecanismos imunológicos básicos evoluíram em antigos eucariontes e permanecerão em seus descendentes modernos, tais como plantas e insetos. Estes mecanismos incluem fagocitose, peptídeos antimicrobianos chamados defensinas, eo sistema do complemento. Jawed vertebrados, incluindo humanos, têm ainda mais sofisticados mecanismos de defesa, incluindo a capacidade de se adaptar ao longo do tempo para reconhecer patógenos específicos de forma mais eficiente. Adaptive (ou adquirida) cria imunidade memória imunológica após uma resposta inicial a um agente patogénico específico, levando a uma resposta melhorada para subsequentes encontros com o mesmo patogénio. Este processo de imunidade adquirida é a base da vacina .
Distúrbios do sistema imunitário pode resultar em doenças auto-imunes, e doenças inflamatórias câncer. Imunodeficiência ocorre quando o sistema imunitário é menos activo do que o normal, resultando em infecções recorrentes e que ameaçam a vida. Nos seres humanos, da imunodeficiência pode ser o resultado de um doenças genéticas tais como imunodeficiência combinada grave, condições tais como adquirida VIH / SIDA , ou a utilização de medicação imunossupressora. Em contraste, resultados de auto-imunidade de um sistema imunológico hiperativo atacar tecidos normais como se fossem organismos estranhos. Doenças auto-imunes comuns incluem Tireoidite de Hashimoto, artrite reumatóide, diabetes mellitus tipo 1, e lúpus eritematoso sistêmico. Imunologia abrange o estudo de todos os aspectos do sistema imune.
História da imunologia
Imunologia é uma ciência que analisa a estrutura e função do sistema imunitário. É originário da medicina e os primeiros estudos sobre as causas da imunidade à doença. A mais antiga referência conhecida à imunidade foi durante a praga de Atenas em 430 aC. Tucídides observou que as pessoas que tinham recuperado de um surto anterior da doença poderia cuidar dos doentes sem contrair a doença uma segunda vez. No século 18, Pierre-Louis Moreau de Maupertuis fez experimentos com o veneno de escorpião e observaram que certos cães e ratos eram imunes a esse veneno. Esta e outras observações de imunidade adquirida mais tarde foram exploradas por Louis Pasteur em seu desenvolvimento de vacinação e sua proposta teoria do germe da doença. A teoria de Pasteur estava em oposição direta a teorias contemporâneas da doença, tais como a teoria miasmática. Não foi até Robert Koch de 1891 provas, para o qual ele foi premiado com um Prêmio Nobel de 1905, que microrganismos foram confirmadas como sendo a causa da doença infecciosa . Os vírus foram confirmados como patogéneos humanos, em 1901, com a descoberta da febre amarela por vírus Walter Reed.
Imunologia feito um grande avanço para o fim do século 19, por meio de rápida evolução, no estudo da imunidade humoral e imunidade celular. Particularmente importante foi o trabalho de Paul Ehrlich, que propôs a teoria da cadeia lateral para explicar a especificidade da reacção antigénio-anticorpo; suas contribuições para a compreensão da imunidade humoral foram reconhecidos com a atribuição de um Prémio Nobel em 1908, que foi atribuído conjuntamente ao fundador da imunologia celular, Elie Metchnikoff.
Defesa em camadas
O sistema imunitário protege os organismos a partir de infecção com defesas em camadas de aumento da especificidade. Em termos simples, barreiras físicas evitar agentes patogénicos, tais como bactérias e vírus de entrar no organismo. Se um patógeno viola essas barreiras, a sistema imune inato fornece uma resposta imediata, mas não específica. Sistemas imunes inatas são encontrados em todas as plantas e animais . Se os patógenos evadir com sucesso a resposta inata, os vertebrados possuem uma segunda camada de protecção, o sistema imunitário adaptativo, o qual é activado com a resposta inata. Aqui, o sistema adapta-se a sua resposta imune durante uma infecção de melhorar o seu reconhecimento do agente patogénico. Esta resposta melhorada é então retida após o agente patogénico foi eliminado, sob a forma de um memória imunológica, e permite que o sistema imunitário adaptativo para montar ataques mais rápidos e mais fortes de cada vez que este agente patogénico é encontrado.
| Sistema imune inato | Sistema imunitário adaptativo |
|---|---|
| Resposta é não-específica | Patógeno e resposta específica de antigénio |
| Exposição leva a resposta máxima imediato | Tempo de latência entre a exposição ea resposta máxima |
| Mediada por células e componentes humorais | Mediada por células e componentes humorais |
| Não memória imunológica | Exposição leva a memória imunológica |
| Encontradas em quase todas as formas de vida | Encontrado apenas em vertebrados Jawed |
Tanto a imunidade inata e adaptativa depende da capacidade do sistema imunitário para distinguir entre próprio e não auto- moléculas . Em imunologia, moléculas auto são os componentes de corpo de um organismo que podem ser distinguidas a partir de substâncias estranhas pelo sistema imunitário. Por outro lado, as moléculas não-auto são aqueles reconhecidos como moléculas estranhas. Uma classe de moléculas não-auto são chamados antígenos (abreviação de anti corpo erado res gen) e são definidos como substâncias que se ligam a específica receptores do sistema imunológico e induzir uma resposta imune.
Barreiras de superfície
Várias barreiras proteger os organismos de infecção, incluindo barreiras biológicas mecânica, química, e. O ceroso cutícula de muitos folhas, o exoesqueleto dos insetos , os casca e membranas de depositados externamente ovos, e pele, são exemplos de barreiras mecânicas, que são a primeira linha de defesa contra a infecção. No entanto, como os organismos não podem ser completamente selado contra os seus ambientes, outros sistemas de agir para proteger as aberturas do corpo, tais como o pulmões, intestinos, eo trato geniturinário. Nos pulmões, e tosse espirros mecanicamente ejetar patógenos e outros irritantes da trato respiratório. A acção de lavagem de lágrimas e urina também expele mecanicamente agentes patogénicos, enquanto muco secretado pela respiratória e tracto gastrointestinal serve para interceptar e emaranhar microrganismos.
Barreiras químicas também proteger contra a infecção. A pele e vias respiratórias secretam péptidos antimicrobianos, tais como o β- defensinas. Enzimas tais como e lisozima fosfolipase A2 em saliva, lágrimas e leite materno também são antibacterianos. Secreções vaginais servir como uma barreira química seguinte menarca, quando eles se tornam ligeiramente ácida , enquanto sémen contém defensinas e zinco para matar agentes patogênicos. No estômago, ácido gástrico e proteases servir como poderosas defesas químicas contra patógenos ingeridos.
Dentro dos genitourinário e gastrointestinais, comensal flora servem como barreiras biológicas por competir com as bactérias patogénicas para alimentos e espaço e, em alguns casos, alterando as condições no seu meio ambiente, tais como pH ou ferro disponível. Isto reduz a probabilidade de que os agentes patogênicos atingirá números suficientes para causar a doença. No entanto, uma vez que a maioria dos antibióticos não especificamente como alvo bactérias e fungos não afectam, os antibióticos orais podem conduzir a uma "crescimento excessivo" de fungos e causar condições tais como um vaginal Candidíase (uma infecção por fungos). Há boas evidências de que a reintrodução de flora probióticas, tais como culturas puras do lactobacilos normalmente encontrados em unpasteurized iogurte, ajuda a restaurar um equilíbrio saudável de populações microbianas em infecções intestinais em crianças e incentivando dados preliminares em estudos sobre gastroenterite bacteriana , doenças inflamatórias do intestino, infecção do trato urinário e infecções pós-cirúrgicas.
Sistema imune inato
Os microorganismos ou toxinas que entram com sucesso um organismo encontrar as células e mecanismos do sistema imune inato. A resposta inata é geralmente desencadeada quando os micróbios são identificadas por receptores de reconhecimento de padrões, os quais reconhecem os componentes que são conservados entre os grandes grupos de microrganismos, ou quando danificada, feridas ou estressadas células enviam sinais de alarme, muitos dos quais (mas não todos) que são reconhecidos pelos mesmos receptores como os que reconhecem os agentes patogénicos. Defesas imunitárias inatas não são específicos, ou seja, estes sistemas respondem a patógenos de uma forma genérica. Este sistema não confere longa duração imunidade contra um agente patogénico. O sistema imune inato é o sistema dominante de defesa do hospedeiro na maioria dos organismos.
Humoral e barreiras químicas
Inflamação
A inflamação é uma das primeiras respostas do sistema imune a infecção. Os sintomas da inflamação são vermelhidão, inchaço, calor e dor, que são causados pelo aumento sangue fluxo para o tecido. A inflamação é produzido pela e eicosanóides citocinas, que são liberadas pelas células lesadas ou infectados. Eicosanóides incluem prostaglandinas que produzem febre ea de dilatação vasos sanguíneos associados com inflamação, e leucotrienos que atraem certos células brancas do sangue (leucócitos). Citocinas comuns incluem interleucinas que são responsáveis pela comunicação entre células brancas do sangue; quimiocinas que promovem quimiotaxia; e interferões que possuem efeitos anti-virais, tais como desligar a síntese de proteínas na célula hospedeira. Os fatores de crescimento e fatores citotóxicos também podem ser liberados. Estas citocinas e outros produtos químicos recrutar células imunes para o local da infecção e promover a cura de qualquer tecido danificado, a seguir à remoção de agentes patogénicos.
Sistema complemento
O sistema de complemento é um cascata bioquímica que ataca as superfícies de células estranhas. Ele contém mais de 20 proteínas diferentes e é nomeado pela sua capacidade de "complementar" o assassinato de agentes patogénicos por anticorpos . O complemento é o principal componente humoral da resposta imune inata. Muitas espécies têm sistemas de complemento, incluindo não- mamíferos , como plantas, peixes e alguns invertebrados .
Nos seres humanos, esta resposta é activada por ligação a anticorpos que têm ligados a estes micróbios ou a ligação de proteínas de complemento para o complemento de hidratos de carbono sobre as superfícies de micróbios. Este reconhecimento sinal desencadeia uma resposta rápida assassinato. A velocidade de resposta é o resultado de amplificação de sinal que ocorre a seguir sequencial activação proteolítica de moléculas do complemento, que são igualmente proteases. Depois de proteínas do complemento inicialmente se ligam ao micróbio, activam a actividade da protease, que por sua vez activa a outras proteases do complemento, e assim por diante. Isto produz um catalisador cascata que amplifica o sinal inicial por controlada feedback positivo. Os resultados em cascata na produção de péptidos que atraem as células imunitárias, aumentar permeabilidade vascular, e opsonizar (revestimento) a superfície de um agente patogénico, marcando-o para destruição. Esta deposição de complemento também pode matar células diretamente por perturbar a sua membrana plasmática.
Barreiras celulares
(Leucócitos glóbulos brancos) agir como, organismos unicelulares e independentes são o segundo braço do sistema imune inato. Os leucócitos incluem a inatas fagócitos ( macrófagos, neutrófilos, e as células dendríticas), mastócitos, eosinófilos, basófilos, e células natural killer. Estas células identificar e eliminar patógenos, seja por atacar patógenos maiores através do contato ou por engolindo e, em seguida, matar microorganismos. Células inatos são também mediadores importantes na activação do sistema imunitário adaptativo.
Fagocitose é uma característica importante da imunidade inata celular realizada por células chamadas ' 'fagócitos que engolfam, ou comer, patógenos ou partículas. Fagócitos geralmente patrulham o corpo à procura de agentes patogénicos, mas pode ser chamado para locais específicos por citocinas. Uma vez que um patógeno foi tragado por uma fagócitos, torna-se preso em uma intracelular chamado de uma vesicula phagosome, que posteriormente se funde com outra chamada de vesícula para formar um lisossoma fagolisossoma. O agente patogénico é morto por a actividade de digestivo enzimas ou seguindo uma explosão respiratória que lançamentos radicais livres na fagolisossoma. Fagocitose evoluiu como um meio de adquirir nutrientes , mas esse papel foi prorrogado em fagócitos para incluir engulfment de patógenos como um mecanismo de defesa. Fagocitose representa, provavelmente, a mais antiga forma de defesa do hospedeiro, como os fagócitos foram identificados em ambos os animais vertebrados e invertebrados.
Neutrófilos e macrófagos são fagócitos que viajam por todo o corpo em busca de patógenos invasores. Os neutrófilos são normalmente encontrados no corrente sanguínea e é o tipo mais abundante dos fagócitos, que representa normalmente 50% a 60% do total de leucócitos circulantes. Durante a fase aguda da inflamação, particularmente como um resultado de uma infecção bacteriana, os neutrófilos migram para o local da inflamação num processo chamado de quimiotaxia, e são geralmente as primeiras células a chegar ao local da infecção. Os macrófagos são células versáteis que residem dentro dos tecidos e produzem uma grande variedade de produtos químicos, incluindo enzimas, proteínas do complemento e fatores regulamentares como interleucina 1. Os macrófagos também atuam como catadores, livrar o corpo de células gastas e outros detritos, e como -células apresentadoras de antigénios que activam o sistema imunitário adaptativo.
As células dendríticas (DC) são fagócitos em tecidos que estão em contacto com o ambiente externo; portanto, eles estão localizados principalmente no pele, nariz, pulmões, estômago, e intestinos. Eles são nomeados para sua semelhança com neuronal dendrites, como ambos têm muitas projeções espinha-like, mas as células dendríticas são de modo algum ligado ao sistema nervoso. As células dendríticas servir como um elo entre os tecidos corporais e os sistemas imune inata e adaptativa, como eles antígeno presente para Células T, um dos tipos principais do sistema imune adaptativo das células.
Os mastócitos residir em tecidos conjuntivos e membranas mucosas, e regulam a resposta inflamatória. Eles são mais frequentemente associados com alergia e anafilaxia. Os basófilos e eosinófilos está relacionada com neutrófilos. Eles secretam mediadores químicos que estão envolvidos na defesa contra parasitas e desempenham um papel nas reacções alérgicas, tais como asma . Natural killer ( Células) células NK são os leucócitos que atacam e destroem células de tumor, ou células que foram infectadas pelo vírus.
Sistema imunitário adaptativo
O sistema imunitário evoluiu adaptativa em vertebrados primeiros e permite uma resposta imune mais forte, bem como a memória imunológica, onde cada agente patogénico é "lembrado" por um antigénio de assinatura. A resposta imune adaptativa é específico para o antigénio e requer o reconhecimento de antigénios específicos "não próprios" durante um processo chamado a apresentação de antigénio. Especificidade do antigénio permite a geração de respostas que são adaptados para agentes patogénicos específicos ou células infectadas com agentes patogénicos. A capacidade de montar estas respostas adaptadas é mantida no corpo por "células de memória". Se um patógeno infectar o corpo mais do que uma vez, estas células de memória específicas são usadas para eliminá-lo rapidamente.
Linfócitos
As células do sistema imunitário adaptativo são tipos especiais de leucócitos, chamados linfócitos. Células B e As células T são os principais tipos de linfócitos e são derivados a partir de as células-tronco hematopoiéticas no medula óssea. As células B estão envolvidos na resposta imune humoral, enquanto que as células T estão envolvidas na celular mediada por resposta imune.
Ambas as células B e as células T transportar moléculas receptoras que reconhecem alvos específicos. As células T reconhecem um alvo "não-eu", tal como um patogénio, só depois de antigénios (pequenos fragmentos do agente patogénico) foram processados e apresentados em combinação com um receptor de "auto" chamado complexo principal de histocompatibilidade (MHC). Existem dois subtipos principais de células T: a assassina de células T e a células T helper. As células assassinas T só reconhecem antígenos acoplados a Moléculas de MHC de Classe I, enquanto que as células T auxiliares reconhecem apenas antigénios acoplados a Moléculas de MHC de Classe II. Estes dois mecanismos de apresentação de antigénio reflectir as diferentes funções dos dois tipos de células T. Um terceiro, menor é o subtipo γδ células T que reconhecem os antígenos intactos que não estão vinculados a receptores MHC.
Em contraste, o receptor específico para o antigénio das células B é um anticorpo molécula na superfície da célula B, e reconhece patógenos inteiras sem qualquer necessidade de processamento do antigénio. Cada linhagem de células B expressa um anticorpo diferente, de modo que o conjunto completo de receptores de antigénios de células B representam todos os anticorpos que se pode fabricar o corpo.
As células assassinas T
As células assassinas T são um sub-grupo de células T que matam células que estão infectadas com vírus (e outros agentes patogénicos), ou são de outro modo danificada ou disfuncional. Tal como acontece com as células B, cada tipo de célula T reconhece um antigénio diferente. As células assassinas T são activadas quando o seu Receptor de células T (TCR) se liga a este antigénio específico num complexo com o receptor de outra célula MHC de classe I. O reconhecimento deste MHC: complexo antigénio é ajudada por uma do co-receptor na célula T, chamados CD8. A célula T, em seguida, viaja por todo o corpo em busca de células onde os receptores MHC I suportar este antígeno. Quando um contactos de células T activadas tais células, liberta citotoxinas, tais como o perforina, que formam poros na célula-alvo de membrana de plasma, permitindo que os iões , água e toxinas para entrar. A entrada de outra toxina chamada granulisina (uma protease) induz a célula alvo se submeter apoptose. T morte celular de células hospedeiras é particularmente importante na prevenção da replicação de vírus. A activação das células T é firmemente controlada e geralmente requer um sinal muito forte activação do MHC / antigénio, ou sinais de activação adicionais fornecidos por "helper" de células T (ver abaixo).
As células T helper
As células T helper regular ambas as respostas imune inata e adaptativa e ajudar a determinar quais as respostas imune do corpo faz a um patógeno particular. Estas células não têm atividade citotóxica e não matar as células infectadas ou patógenos claras diretamente. Eles vez controlam a resposta imune, orientando outras células para executar estas tarefas.
As células T helper expressam receptores de células T (TCR) que reconhecem o antigénio ligado a moléculas MHC Classe II. O MHC: complexo antígeno também é reconhecido pelo ajudante de cela de Co-receptor CD4, que recruta moléculas dentro da célula T (por exemplo, Lck) que são responsáveis pela activação da célula T. As células T helper ter uma associação mais fraca com o MHC: complexo antígeno do que a observada para as células T assassinas, ou seja, muitos receptores (cerca de 200-300) sobre a célula T helper deve estar vinculada por um MHC: antígeno para ativar a célula auxiliar, enquanto que as células T assassinas podem ser activada por acoplamento de um único MHC: molécula de antigénio. Auxiliar de activação das células T requer também uma duração mais longa de acoplamento com uma célula apresentadora de antigénio. A activação de uma célula T auxiliar em repouso faz com que ele a libertar citocinas que influenciam a actividade de muitos tipos de células. Sinais de citocina produzida por células T auxiliares melhorar a função microbicida dos macrófagos e da actividade das células T assassinas. Além disso, a activação da célula T auxiliar provoca uma regulação positiva de moléculas expressas na superfície da célula T, tal como o ligando CD40 (também chamada CD154), que fornecem sinais extras estimuladores normalmente necessária para activar as células B produtoras de anticorpos.
γδ células T
γδ células T possuem uma alternativa Receptor de células T (TCR), em oposição ao CD4 + e CD8 + (células T) αβ partes e as características das células T auxiliares, células T citotóxicas e células NK. As condições que produzem respostas de células T γδ não são completamente compreendidos. Como outras subpopulações de células T "não convencionais" de rolamento TCRs invariantes, tais como Restrito-CD1d Natural células assassinas T, células T γδ situam na fronteira entre a imunidade inata e adaptativa. Por um lado, as células T são γδ um componente de imunidade adaptativa como eles reorganizar os genes do TCR para produzir diversidade receptor e também pode desenvolver um fenótipo de memória. Por outro lado, os diversos subconjuntos também fazem parte do sistema imune inato, como receptores TCR restrito ou NK podem ser utilizados como receptores de reconhecimento de padrões. Por exemplo, um grande número de células Vγ9 / Vδ2 T humanas responder dentro de horas para moléculas comuns produzidos por micróbios e células Vδ1 + T altamente restritos em epitélios respondem às células epiteliais estressados.
Os linfócitos B e anticorpos
A Células B identifica anticorpos patogénicos quando na sua superfície ligam-se a um antigénio estranho específico. O complexo antigénio / anticorpo é tomado pela célula B e processados por proteólise em peptídeos. A célula B, em seguida, apresenta estes péptidos antigénicos na sua superfície moléculas de MHC classe II. Esta combinação de antigénio de MHC e atrai uma célula T auxiliar correspondente, que liberta linfocinas e ativa a célula B. À medida que a célula B activada, em seguida, começa a dividir, a sua descendência ( células de plasma) secretam milhões de cópias do anticorpo que reconhece este antigénio. Estes anticorpos circulam no plasma sanguíneo e linfa, se ligam a agentes patogénicos que expressam o antígeno e marcá-las para destruição por ativação do complemento ou para a absorção e destruição pelos fagócitos. Os anticorpos também podem neutralizar desafios directamente, por ligação a toxinas bacterianas ou por interferência com os receptores que os vírus e as bactérias utilizadas para infectar células.
Sistema imune adaptativo alternativo
Embora as moléculas clássicas do sistema imune adaptativo (por exemplo, anticorpos e Receptores de células T) só existem em vertebrados Jawed, um distinto molécula derivada de linfócitos foi descoberto em primitivo jawless vertebrados, tais como o lampreia e hagfish. Estes animais possuem uma grande variedade de moléculas chamadas receptores de linfócitos variáveis (VLRs) que, como os receptores de antigénios de vertebrados com mandíbulas, são produzidos a partir de apenas um pequeno número (um ou dois) de genes. Estas moléculas são acreditados para ligar patogénico antigénios de uma forma semelhante aos anticorpos, e com o mesmo grau de especificidade.
Memória imunológica
Quando as células B e células T são ativadas e começam a replicar, alguns de seus filhotes se tornem células de memória de longa duração. Durante todo o tempo de vida de um animal, estas células de memória lembrar cada patógeno específicas encontradas e pode montar uma forte resposta se o patógeno é detectado novamente. Este é "adaptativo" porque ocorre durante o tempo de vida de um indivíduo como uma adaptação à infecção com o patógeno e prepara o sistema imunológico para os desafios futuros. Memória imunológica pode ser na forma de qualquer memória de curto prazo passiva ou activa a memória de longo prazo.
Memória passiva
Recém-nascido crianças não têm nenhuma exposição prévia aos micróbios e são particularmente vulneráveis à infecção. Várias camadas de protecção passiva são fornecidos pela mãe. Durante a gravidez , um tipo particular de anticorpo, denominado IgG, é transportado de mãe para filho em frente à placenta, os bebês assim que humanos têm altos níveis de anticorpos, mesmo no nascimento, com a mesma gama de especificidades antígeno como sua mãe. O leite materno ou colostro também contém anticorpos que são transferidos para o intestino do bebê e proteger contra infecções bacterianas até que o recém-nascido pode sintetizar seus próprios anticorpos. Isto é imunidade passiva, porque a feto na verdade não fazer quaisquer células de memória ou anticorpos de que só empresta-los. Esta imunidade passiva é geralmente de curto prazo, com duração de poucos dias até vários meses. Na medicina, a imunidade passiva de protecção pode também ser transferidos artificialmente de um indivíduo para outro através de anticorpo-rico soro.
Memória ativa e imunização
Memória activa a longo prazo é adquirido a seguir à infecção por activação de células B e T. Imunidade activa também pode ser gerado artificialmente, por meio de vacinação . O princípio por trás da vacinação (também chamada imunização) é para introduzir um antigénio de um agente patogénico, a fim de estimular o sistema imunológico e desenvolver imunidade específica contra esse patógeno em particular, sem causar doença associada a esse organismo. Esta indução deliberada de uma resposta imunitária é bem sucedido porque explora a especificidade natural do sistema imunitário, bem como a sua capacidade de indução. Com doença infecciosa restante uma das principais causas de morte na população humana, a vacinação representa a manipulação mais eficaz do sistema imunitário a humanidade tem desenvolvido.
A maioria viral vacinas são baseados em directo vírus atenuados, enquanto que muitas vacinas bacterianas são baseados em componentes acelulares de micro-organismos, incluindo inofensivo componentes da toxina. Uma vez que muitos antigénios derivados de vacinas acelulares não induzem fortemente a resposta adaptativa, a maioria das vacinas bacterianas são fornecidos com adicional adjuvantes que activam o apresentadoras de antigénio de células do sistema imune inato e maximizar imunogenicidade.
Distúrbios da imunidade humana
O sistema imunológico é uma estrutura que incorpora uma eficácia notável especificidade, a indutibilidade e adaptação. Falhas de defesa do hospedeiro ocorrem, no entanto, e se dividem em três grandes categorias: imunodeficiências, autoimunidade, e hypersensitivities.
Imunodeficiências
As imunodeficiências ocorrer quando um ou mais dos componentes do sistema imune estão inactivos. A capacidade do sistema imunitário para responder aos agentes patogénicos é diminuída em ambos os jovens e a idosos, com respostas imunes começando a declinar por volta de 50 anos de idade devido a imunossenescência. Em países desenvolvidos, obesidade, alcoolismo e uso de drogas são causas comuns de má função imunológica. No entanto, a desnutrição é a causa mais comum de imunodeficiência países em desenvolvimento. Dietas pobres em proteína suficiente estão associadas com imunidade mediada por célula deficiente, a actividade do complemento, a função de fagócitos, As concentrações de anticorpos IgA, e a produção de citoquinas. Adicionalmente, a perda do timo em uma idade precoce através mutação genética ou de remoção de resultados cirúrgicos em imunodeficiência severa e uma elevada susceptibilidade à infecção.
As imunodeficiências podem também ser herdada ou ' adquirido '. A doença granulomatosa crônica, onde fagócitos têm uma capacidade reduzida para destruir agentes patogénicos, é um exemplo de um herdado, ou congênita, imunodeficiência. AIDS e alguns tipos de câncer causa imunodeficiência adquirida.
Autoimunidade
Overactive respostas imunes compreendem a outra extremidade da disfunção imunitária, particularmente a doenças auto-imunes. Aqui, o sistema imunológico não consegue distinguir corretamente entre o eu eo não-eu, e ataques de parte do corpo. Em circunstâncias normais, muitas células T e os anticorpos reagem com os péptidos "próprios". Uma das funções de células especializadas (localizado no e timo medula óssea) é apresentar novos linfócitos com auto-antigénios produzidos em todo o corpo e para eliminar as células que reconhecem auto-antigénios, prevenindo a auto-imunidade.
Hipersensibilidade
A hipersensibilidade é uma resposta imunitária que danifica os próprios tecidos do corpo. Eles são divididos em quatro classes (Tipo I - IV), com base nos mecanismos envolvidos e a evolução no tempo da reacção de hipersensibilidade. Hipersensibilidade do tipo I é um imediato ou reação anafilática, muitas vezes associada com alergia . Os sintomas podem variar de leve desconforto até a morte. Hipersensibilidade de tipo I é mediada pela IgE, que desencadeia a degranulação de e mastócitos basófilos quando reticulados por antigénio. Hipersensibilidade tipo II ocorre quando os anticorpos se ligam aos antigénios sobre as células do próprio paciente, marcando-os para destruição. Isto também é chamado (ou citotóxico) de hipersensibilidade dependente de anticorpos, e é mediada pela E IgG Anticorpos IgM. Os complexos imunes (agregados de antigénios, proteínas do complemento e anticorpos IgG e IgM) depositados em vários tecidos desencadear reacções de hipersensibilidade do tipo III. Hipersensibilidade de Tipo IV (também conhecido como mediada por células ou hipersensibilidade do tipo retardado ) leva normalmente entre dois e três dias para se desenvolver. Reacções do tipo IV está envolvido em muitas doenças auto-imunes e infecciosas, mas pode também envolver a dermatite de contacto ( hera venenosa). Estas reacções são mediadas por células T, monócitos, e macrófagos.
Outros mecanismos
É provável que, um sistema imunitário adaptativo multicomponente surgiu com os primeiros vertebrados , como invertebrados não gerar linfócitos ou uma resposta humoral à base de anticorpo. Muitas espécies, no entanto, utilizar mecanismos que parecem ser precursores destes aspectos da imunidade vertebrado. Sistema imunológico parecem mesmo nas estruturalmente a maioria das formas de vida simples, com bactérias usando um mecanismo de defesa único, chamado o sistema de modificação de restrição para se proteger de patógenos virais, chamados bacteriófagos. Os procariotas também possuem imunidade adquirida, através de um sistema que usa sequências CRISPR para reter os fragmentos do genoma de fago que eles entram em contacto com, no passado, o que lhes permite bloquear a replicação do vírus através de uma forma de Interferência de ARN.
Receptores de reconhecimento de padrões são proteínas utilizadas por quase todos os organismos para identificar moléculas associadas com agentes patogénicos.péptidos antimicrobianos defensinas são chamados um componente evolutivamente conservadas da resposta imune inata encontrados em todos os animais e plantas, e representam a principal forma deinvertebradosistémicaimunidade. O sistema complementar e células fagocíticas são também utilizados pela maioria das formas de vida invertebrado.Ribonucleases e avia interferência de RNA são conservados entre todos oseucariotas, e pensa-se que desempenham um papel na resposta imune ao vírus.
Ao contrário dos animais, as plantas não têm células fagocíticas, mas muitos vegetais respostas imunes envolvem sinais químicos sistêmicos que são enviados através de uma planta. Células de plantas individuais responder a moléculas associadas com agentes patogênicos conhecidos como padrões ou PAMPs moleculares associados a patógenos. Quando uma parte de uma planta infectada, a planta produz um localizada resposta de hipersensibilidade, pelo qual as células no local da infecção sofrer rápida apoptose para prevenir a disseminação da doença para outras partes da planta. sistémico de resistência adquirida (SAR) é um tipo de resposta defensiva utilizada pelas plantas que torna toda a planta resistente a um agente infeccioso particular. ARN de silenciamento mecanismos são particularmente importante nesta resposta sistémica como eles podem bloquear a replicação do vírus.
Tumor imunologia
Outra função importante do sistema imunitário é a identificar e eliminar os tumores. As células transformadas de tumores expressam antigénios que não são encontrados em células normais. Para o sistema imunitário, esses antigénios aparecem externa, e a sua presença causa as células do sistema imunológico para atacar as células de tumor transformadas. Os antígenos expressos por tumores têm diversas fontes; alguns são derivados de vírus oncogénicos, como vírus do papiloma humano, o que provoca o cancro do colo do útero, enquanto outros são proteínas do próprio organismo que ocorrem em níveis baixos em células normais, mas atingem níveis elevados em células tumorais. Um exemplo é uma enzima chamada tirosinase que, quando expressa em níveis elevados, transforma certas células da pele (por exemplo, melanócitos) em tumores chamados melanomas. Uma terceira fonte possível de antígenos tumorais são proteínas normalmente importantes para a regulação do crescimento e sobrevivência celular, que normalmente se transformam em moléculas cancerígenas induzir chamados oncogenes.
A principal resposta do sistema imunitário aos tumores é para destruir as células anormais, utilizando células T assassinas, algumas vezes com o auxílio de células T auxiliares. Antigénios tumorais são apresentados em moléculas de MHC de classe I de um modo semelhante aos antigénios virais. Isto permite que as células T a reconhecer a célula tumoral como anormal. Células NK, também matar as células tumorais de uma forma semelhante, especialmente se as células tumorais têm menos moléculas de MHC de classe I na sua superfície do que o normal; este é um fenômeno comum com tumores. Por vezes, são gerados anticorpos contra células tumorais permitindo a sua destruição pela sistema do complemento.
Claramente, alguns tumores iludir o sistema imunológico e passam a se tornar cânceres. As células tumorais têm, frequentemente, uma redução do número de moléculas de classe I de MHC na sua superfície, evitando, assim, a detecção de células T assassinas. Algumas células tumorais também libertar produtos que inibem a resposta imunitária; por exemplo através da secreção da citoquina TGF-β, que suprime a actividade de e macrófagos linfócitos. Além disso, tolerância imunológica pode desenvolver-se contra os antigénios tumorais, de modo que o sistema imunitário não ataca as células tumorais.
Paradoxalmente, os macrófagos podem promover o crescimento do tumor quando as células tumorais enviar citoquinas que atraem macrófagos, que, em seguida, gerar citoquinas e factores de crescimento que alimentam o desenvolvimento do tumor. Além disso, uma combinação de hipóxia no tumor e uma citocina produzida por células de tumor induz macrófagos para diminuir a produção de uma proteína que bloqueia metástases e, assim, auxilia propagação das células cancerosas.
Regulação fisiológica
As hormonas podem actuar como imunomoduladores, alterando a sensibilidade do sistema imune. Por exemplo, os hormônios sexuais femininos são conhecidos imunoestimuladores de ambas as respostas imunitárias adaptativas e inata. Algumas doenças auto-imunes, tais como lúpus eritematoso greve preferencialmente mulheres, e seu aparecimento muitas vezes coincide com puberdade. Por contraste, hormonas sexuais masculinas, tais como testosterona parecem ser imunossupressora. Outros hormônios parecem regular o sistema imunológico, bem como, mais notavelmente prolactina, hormona de crescimento e de vitamina D .
Quando uma célula T encontra um externa patógeno, estende-se um receptor de vitamina D. Este é essencialmente um dispositivo de sinalização que permite que a célula T para se ligar à forma activa da vitamina D , a hormona esteróide calcitriol. As células T têm uma relação simbiótica com vitamina D. Não só a célula T estender um receptor de vitamina D, em essência pedindo para se ligar a hormona esteróide a versão de vitamina D , calcitriol, mas a célula T expressa o gene CYP27B1, que é o gene responsável por converter a versão de pré-hormona de vitamina D , calcidiol na versão hormônio esteróide, calcitriol. Só depois de se ligar a calcitriol pode células T desempenhar a sua função pretendida. Outras células do sistema imunitário que são conhecidas por expressar CYP27B1 e, assim, activar vitamina D calcidiol, são células dendríticas, queratinócitos e macrófagos.
Conjectura-se que um declínio progressivo nos níveis hormonais com a idade é parcialmente responsável por respostas imunes enfraquecidos em indivíduos idosos. Por outro lado, alguns hormônios são regulados pelo sistema imunitário, nomeadamente a actividade da hormona da tiróide. O declínio relativo à idade na função imune também está relacionada à queda níveis de vitamina D em idosos. Enquanto as pessoas idade, acontecem duas coisas que afetam negativamente os seus níveis de vitamina D. Primeiro, eles ficar em casa mais devido à diminuição dos níveis de atividade. Isso significa que eles recebem menos sol e, portanto, produzir menos colecalciferol via radiação UVB . Em segundo lugar, como uma pessoa envelhece a pele torna-se menos hábeis em produzir vitamina D.
O sistema imunológico é afetado pelo sono e repouso, e privação do sono é prejudicial para a função imunológica. Complexo de feedback loop envolvendo citoquinas, tais como interleucina-1 e factor de necrose tumoral-α produzidos em resposta a infecção, também parecem desempenhar um papel na regulação do movimento ocular não rápido ( REM). Assim, a resposta imunitária à infecção pode resultar em alterações no ciclo do sono, incluindo um aumento no sono de ondas lentas em relação ao sono REM.
Nutrição e dieta
A superalimentação está associada com doenças como diabetes e obesidade, que são conhecidos por afetar a função imunológica. Mais desnutrição moderada, bem como certas deficiências minerais traço e nutrientes específicos, pode também comprometer a resposta imune.
Os alimentos ricos em determinadosácidos gordospodem promover um sistema imunológico saudável. Da mesma forma, subnutrição fetal pode causar uma deficiência ao longo da vida do sistema imunológico.
Manipulação na medicina
Drogas maiores (> 500 Da) pode provocar uma resposta imune neutralizante, especialmente se os fármacos são administrados repetidamente ou em doses maiores. Isto limita a eficácia de medicamentos à base de peptídeos e proteínas maiores (que são tipicamente maiores do que 6000 Da). Em alguns casos, a droga em si não é imunogénica, mas pode ser co-administrado com um composto imunogénico, tal como é por vezes o caso para o Taxol. Métodos computacionais foram desenvolvidos para prever a imunogenicidade de péptidos e proteínas, que são particularmente úteis na concepção de anticorpos terapêuticos, avaliando provável virulência de mutações em revestir partículas virais, e a validação de tratamentos propostos drogas com base em peptídeos. As primeiras técnicas baseou-se principalmente na observação de que hidrofílicos aminoácidos estão sobre-representados em regiões de epítopo do que os aminoácidos hidrofóbicos; No entanto, os desenvolvimentos mais recentes contam com técnicas de aprendizado de máquina utilizando bases de dados de epítopos conhecidos existentes, proteínas do vírus geralmente no bem-estudadas, como um conjunto de treinamento. Um banco de dados acessível ao público, foi estabelecida para a catalogação de epítopos de agentes patogênicos conhecidos por serem reconhecidos por células B. A área emergente de bioinformática estudos de imunogenicidade -baseados é referido como immunoinformatics . imunoproteômica é o estudo de grandes conjuntos de proteínas ( proteómica) envolvidas na resposta imune.
Manipulação por patógenos
O sucesso de qualquer patógeno depende da sua capacidade para iludir resposta imune do hospedeiro. Portanto, patógenos desenvolveram vários métodos que lhes permitem infectar um hospedeiro com sucesso, evitando a detecção ou destruição pelo sistema imunitário. Bactérias frequentemente superar as barreiras físicas através da secreção de enzimas que digerem a barreira, por exemplo, por meio de um sistema de secreção de tipo II. Em alternativa, utilizando um sistema de secreção de tipo III, que pode inserir um tubo oco para a célula hospedeira, proporcionando uma rota directa de proteínas para se mover a partir do agente patogénico para o hospedeiro. Estas proteínas são muitas vezes utilizados para desligar as defesas do hospedeiro.
Uma estratégia de evasão utilizado por vários agentes patogénicos, para evitar o sistema imunitário inato é esconder dentro das células do seu hospedeiro (também chamado intracelular patogénese). Aqui, um patógeno passa a maior parte do seu ciclo de vida dentro das células hospedeiras, onde é protegido do contato direto com células do sistema imunológico, anticorpos e complemento. Alguns exemplos de patógenos intracelulares incluem vírus, a intoxicação alimentar bactéria Salmonella e os eucariotas parasitas que causam a malária ( Plasmodium falciparum ) e leishmaniose ( Leishmania spp. ). Outras bactérias, tais como Mycobacterium tuberculosis , viver dentro de uma cápsula protetora que impede lise por complemento. Muitos patógenos secretam compostos que diminuem ou desorientar a resposta imune do hospedeiro. Algumas bactérias formam biofilmes para se protegerem as células e proteínas do sistema imunológico. Tais biofilmes estão presentes em muitas infecções bem sucedidas, por exemplo, as crônicas Pseudomonas aeruginosa e Burkholderia cenocepacia infecções característicos da fibrose cística . Outras bactérias gerar proteínas de superfície que se ligam a anticorpos, tornando-os ineficazes; exemplos incluem Streptococcus (proteína G), Staphylococcus aureus (proteína A), e Peptostreptococcus magnus (proteína G).
Os mecanismos utilizados para iludir o sistema imunitário adaptativo são mais complicadas. A abordagem mais simples é a de mudar rapidamente não essenciais epitopos ( aminoácidos e / ou açúcares) sobre a superfície do agente patogénico, ao mesmo tempo mantendo epitopos essenciais escondido. Isto é chamado variação antigénica. Um exemplo é o HIV, que se transforma rapidamente, de modo que as proteínas no seu envelope viral que são essenciais para a entrada na sua célula alvo do hospedeiro estão constantemente a mudar. Essas mudanças frequentes nos antígenos podem explicar as falhas de vacinas dirigidas a este vírus. O parasita Trypanosoma brucei utiliza uma estratégia similar, constantemente trocando um tipo de proteína de superfície para outra, permitindo-lhe ficar um passo à frente da resposta de anticorpos. Mascaramento de antigénios com moléculas hospedeiras é uma outra estratégia comum para evitar a detecção pelo sistema imunológico. No HIV, o envelope que cobre o virião é formado a partir da membrana exterior da célula hospedeira; tais vírus "auto-camuflada" tornam difícil para o sistema imunológico para identificá-los como estruturas "não-eu".
