DOENÇAS INFECCIOSAS

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IMUNOLOGIA – CAPÍTULO QUINZE 

MHC: GENÉTICA E PAPEL NO TRANSPLANTE 
 

Dr Abdul Ghaffar e Dr Prakash Nagarkatti

Tradução: PhD. Myres Hopkins

LEITURA:
Male et al. Immunology
7th edição, capítulo 19 e 20
 

OBJETIVOS DE ENSINO

Conhecer os loci de MHC e seus produtos
Compreender a base genética da heterogeneidade do MHC em uma população
Conhecer a distribuição das moléculas de MHC em diferentes células
Saber como os antígenos de MHC são detectados (tipagem de tecido)
Compreender o papel do MHC em transplante, funções imunes e doenças

Figura 1   Tipos de enxêrtos

• Histocompatibilidade (transplante) antígenos
  Antígenos em tecidos e células que determinam sua rejeição quando enxertados entre dois indivíduos genéticamente diferentes

• Antígenos do complexo principal de histocompatibilidade (MHC)
  Antígenos de histocompatibilidade que provocam uma resposta imune muito forte e são muito importantes na rejeição

• Complexo MHC
  Grupo de genes em um único cromossomo que codificam os antígenos de MHC

• HLA (antígenos leucocitários humanos)
  Antígenos MHC humanos (detectados inicialmente em leucócitos)

• Antígenos H-2
  Antígenos MHC do rato

Tipos de enxêrtos (figura 1)

• Xenográficos
  Enxêrtos entre membros de espécies diferentes (também conhecidos como heterólogos, xenogeneicos ou heterográficos)

• Alográficos
  Enxêrtos entre dois membros da mesma espécie (também conhecido como alogênico ou homográfico)

• Isográfico
  Enxêrtos entre membros da mesma expécie com composição genética idêntica (gêmeos idênticos ou animas endocruzados)

Haplótipo
Um grupo de genes em um único cromossomo

Um hospedeiro imunocompetente reconhece os antígenos estranhos em tecidos transplantados (ou células) e monta uma resposta imune que resulta em rejeição. Por outro lado, se um hospedeiro imunocomprometido é enxertado com células linfóides imunocompetentes, as células T imunorreativas no enxêrto reconhecem os antígenos estranhos no tecido hospedeiro, levando ao dano do tecido hospedeiro.

Reação hospedeiro versus enxêrto

A duração da sobrevivência do enxêrto segue a ordem: xeno- < allo- < iso- = auto- enxêrto. O tempo da rejeição também depende da disparidade antigênica entre os doadores e o recipiente. Antígenos de MHC são os principais contribuintes na rejeição, mas os antígenos de histocompatibilidade menor também participam. A rejeição devida à disparidade em vários antígenos de histocompatibilidade menor podem ser tão rápida quanto ou mais rápidas que a rejeição mediada por um antígeno de MHC. Como em outras respostas imunes, há memória imunológica e resposta secundária em rejeição a enxêrtos. Assim, uma vez o enxêrto é rejeitado por um recipiente, um segundo enxêrto do mesmo doador, ou um doador com os mesmos antígenos de histocompatibilidade, será rejeitado em tempo muito menor.

Reação enxêrto versus hospedeiro (GVH)

Células linfóides histocompatíveis, quando injetadas em um hospedeiro imunocomprometido, são rapidamente aceitas. Entretanto, os linfócitos T imunocompetentes entre as células enxertadas reconhecem os aloantígenos e, em resposta, elas proliferam e progressivamente causam danos aos tecidos e células do hospedeiro. Essa condição é conhecida como doença enxêrto x hospedeiro (GVH) (figura 3) e é quase sempre fatal.

Manifestações comuns (figura 4) da reação GVH são diarréia, eritema, perda de peso, mal estar, febre, dores nas juntas, etc., e finalmente a morte.

  Reação tardia crônica enxêrto x hospedeiro com placas escleróticas hiperpigmentadas nas costas Arquivo de imagem da © Bristol Biomedical. Usado com permissão

  Reação enxêrto x hospedeiro com alterações liquenóides iniciais espalhadas nos lábios, crônicas e difusas Arquivo de imagem da © Bristol Biomedical. Usado com permissão

  Reação enxêrto x hospedeiro; hiperqueratose crônica inicial e hipergranulose, acantose irregular, corpo citóide e degeneração celular hidrópica basal reminiscente de liquen plano  Arquivo de imagem da © Bristol Biomedical. Usado com permissão

O COMPLEXO GÊNICO DO MHC

O complexo MHC contém vários genes que controlam vários antígenos, a maioria dos quais influenciando a rejeição alográfica. Esses antígenos (e seus genes) podem ser divididos em três classes principais: classe I, classe II e classe III. Os antígenos de classe I e classe II são expressos em células e tecidos enquanto que antígenos de classe III são representados em proteínas no soro e outros fluidos corporais (ex.C4, C2, fator B, TNF). Antígenos de produtos de genes de classe III não têm papel na rejeição de enxêrtos.

MHC humano

O MHC humano está localizado no cromossomo 6.

MHC classe I

O complexo de genes de classe I contém três loci principais, B, C e A e outros loci indefinidos secundários (figura 5). Cada locus principal codifica para um polipeptídio; a cadeia alfa que contém determinantes antigênicos, é polimórfico (tem muitos alelos). Ele se associa com a beta-2 microglobulina (cadeia beta), codificada por um gene fora do complexo MHC, e expresso na superfície da célula. Sem a beta-2 microglobulina, o antígeno de classe I não será expresso na superfície da célula. Indivíduos com gene da beta-2 microglobulina defeituoso não expressam nenhum antígeno de classe I e portanto tem uma deficiência de células T citotóxicas.

MHC classe II

O complexo de genes de classe II também contém pelo menos três loci: DP, DQ e DR; cada um desses loci codificam para uma cadeia polipeptídica alfa ou beta que se associam para formar antígenos de classe II. Assim como antígenos de classe I, os antígenos de classe II são também polimórficos. O locus DR contém mais de um, possivelmente quatro genes funcionais de cadeia beta.

MHC do rato

O MHC do rato está localizado no cromossomo 17.

MHC classe I

Consiste de dois loci principais: K e D. Diferentemente do MHC humano, os loci de complexos gênicos de classe I do rato não estão juntos mas estão separados por genes de classe I e classe III (Figura 6A).

MHC classe II

O complexo gênico de classe II contém dois loci: A e E, cada um dos quais codifica para uma cadeia polipeptídica alfa e beta, que formam uma molécula de classe II. O complexo gênico de classe II do rato é também conhecido como região I e os genes deste complexo são referidos como genes Ir (resposta imune) uma vez que eles determinam a magnitude da responsividade imune de diferentes linhagens de ratos a certos antígenos. Produtos dos loci A e E são também denominados antígenos IA e IE, coletivamente conhecidos como antígenos Ia.

Nomenclatura

Especificidades de HLA são identificadas por uma letra por locus e um número (A1, B5, etc.) e os haplótipos são identificados por especificidades individuais (ex., A1, B7, Cw4, DP5, DQ10, DR8). Especificidades que são definidas por análise genômica (PCR), são nomes com uma letra para o locus e um número de quatro dígitos (ex. A0101, B0701, C0401 etc). 

Especificidades do MHC (H-2) do rato são identificadas por um número. Uma vez que ratos de laboratório são endocruzados, cada linhagem é homozigota e tem um mesmo haplótipo. O haplótipo nessas linhagens é designado por uma letra ´pequena´(a, b, d, k, q, s, etc.); por exemplo, o haplótipo de MHC de rato Balb/c mice é H2^d.

Herança

Genes de MHC são herdados como um grupo (haplótipo), um para cada progenitor. Assim, um humano heterozigoto herda um haplótipo paterno e um materno, cada um contendo três loci de classe I (B, C e A) e três loci de classe II (DP, DQ e DR). Um indivíduo heterozigoto irá herdar um máximo de 6 especificidades de classe I (Figura 6: em cima). Similarmente, o indivíduo irá também herdar genes DP e DQ e expressar ambos os antígenos parentais. Uma vez que a molécula de MHC de classe II consiste de duas cadeias (alfa e beta), com alguns determinantes antigênicos (especificidades) em cada cadeia, e cadeias DR alfa e beta podem se associar em combinações tanto cis (ambas do mesmo progenitor) como trans (um de cada progenitor), um indivíduo pode ter especificidades DR adicionais (Figura 6B). Também, há mais de um gene funcional de cadeia beta DR (não mostrado na figura). Portanto, muitas especificidades DR podem ser encontradas em qualquer um indivíduo.

Crossover

Haplótipos, normalmente, são herdados intactos e portanto antígenos codificados por loci diferentes são herdados juntos (ex. A2; B27; Cw2; DPw6; DQw9; DRw2). Entretanto, ocasionalmente há crossing over entre dois cromossomos parentais, resultando assim em novos haplótipos recombinantes. Assim, qualquer especificidade codificada por um locus pode se combinar com especificidades de outros loci. Isso leva a uma vasta heterogeneidade na combinação de MHC em uma dada população.

Expressão de antígenos de MHC nas células

Antígenos de MHC são expressos na superfície da célula de maneira codominante: produtos de ambos os genes parentais são encontrados nas mesmas células. Entretanto, nem todas as células expressam ambos os antígenos de classe I e classe II. Enquanto antígenos de classe I são expressos em todas as células nucleadas e plaquetas (e eritrócitos no rato), a expressão de antígenos de classe II é mais seletiva. Eles são expressos em linfócitos B, em uma proporção de macrófagos e monócitos, células associadas da pele (Langerhans), células dendríticas e ocasionalmente em outras células.

Detecção do MHC por testes sorológicos

Os antígenos de MHC classe I são detectados por ensaios sorológicos (Ab e C). Tipagem sorológica de tecido para o HLA era obtida, no passado, a partír de mulheres multíparas que foram expostas a antígenos paternos das crianças durante o parto e subsequentemente desenvolveram anticorpos para esses antígenos. Mas recentemente, eles são produzidos por tecnologia de anticorpo monoclonal. Com a mudança em muitos laboratórios para a tipagem de tecido por PCR, o uso da sorologia está rapidamente diminuindo.

Detecção do MHC pela reação leucocitária mista (MLR)

Tem sido observado que linfócitos de um doador, quando cultivado com linfócitos de um doador não relacionado, são estimulados a proliferarem. Foi estabelecido que esta proliferação é primariamente devida à disparidade nos antígenos de MHC de classe II (DR) e células T de um indivíduo interage com células portadoras de antígeno alogeneico de MHC classe II (células B, células dendríticas, células de langerhans, etc.). Esta reatividade foi chamada de reação leucocitária mista (MLR) e tem sido usada para estudar o grau de histocompatibilidade. Neste teste, os linfócitos testados (células respondedoras) são misturadas com leucócitos irradiados ou tratados com mitomicina C do recipiente, contendo linfócitos B e monócitos (células estimuladoras). As células são cultivadas por 4 6 dias. ays. As células T respondedoras irão reconhecer os antígenos estranhos de classe II encontrados no doador e realizar a transformação (síntese de DNA e crescimento: blastogênese) e proliferação (mitogênese). As células T que respondem a antígenos estranhos de classe II são tipicamente células CD4+ TH-1. Essas mudanças são registradas pela adição de timidina (tritiada, 3H) na cultura e monitorando sua incorporação no DNA.

Geração de linfócitos T citotóxicos

Uma outra consequência da interação entre o antígeno em MHC e célula T é a indução de linfócitos T-citotóxicos. Quando linfócitos T são cultivados na presença de linfócitos alogeneicos, além de realizar mitose (MLR), eles também se tornam células citotóxicas do mesmo tipo que estimulou MLR (figura 7). Assim, linfócitos T de haplótipo  'x' cultivados por  5 - 7 dias com linfócitos B de haplótipo  'y' irão realizar mitose e os linfócitos T sobreviventes se tornam citotóxicos para células do haplótipo 'y'. A indução de mitose em MLR requer disparidade de apenas antígenos de classe II, enquanto que a indução de linfócitos T citotóxicos (CTL) requerem disparidade de ambos os antígenos de classe I e II. Entretanto, uma vez induzidas as células citotóxicas, as células efetoras citotóxicas reconhecem somente antígenos de classe I para causar citotoxicidade. 

REJEIÇÃO ALOGRÁFICA

O significado clinic do MHC é compreendido em transplante de órgãos. Células e tecidos são rotineiramente transplantados como  tratamento de várias de doenças. Entretanto, reações do hospedeiro contra antígenos alo do enxêrto (HVG) levam à sua rejeição e é o obstáculo principal no transplante de órgãos. A tempo de rejeição de um enxêrto varia com a natureza antigenic do enxêrto e o estatus immune do hospedeiro e é determinado pelos mecanismos imunes envolvidos (Figura 8 e Tabela 1).

Rejeição hiper-aguda

Isso ocorre em situações em que o recipient apresenta elevada titulação de anticorpos. Um enxêrto mostra sinais de rejeição em minutes ou horas devido a reação imediata de anticorpos e complement.

Rejeição aguda (1ª vez; primária)

A reação normal que se segue ao primeiro enxêrto de um transplante não próprio leva 1-3 semanas. Isso é conhecido como rejeição aguda eé mediado por linfócitos T sensibilizados por antígenos de classe I e classe II do alografo, participação de linfocinas e ativação de monócitos e macrófagos.
 

Rejeição crônica

Alguns enxêrtos sobrevivem por meses ou mesmo anos, mas de repente aparecem os sintomas de rejeição. Isso é referido como rejeição crônica, e o seu mecanismo ainda não está totalmente esclarecido. As hipóteses são de que se deve a infecção, causas que levam à falha do primeiro órgão, perda de tolerância induzida pelo enxêrto, etc.

Feto como um alografo

O feto de cruzamentos não relacionados em espécies de mamíferos carreiam antígenos derivados de ambos os pais. Assim, o feto é um alografo verdadeiro e a mãe deve normalmente reconhecer o feto como um estranho e rejeitá-lo. Entretanto, tais rejeições raramente ocorrem. Dessa forma, mamíferos se adaptaram de forma que permite a implantação de seus embriões no útero materno e a sua subsequente sobreviência. Existem mecanismos múltiplos que participam, dos quais o mais importante é a estrutura singular e função da placenta.

Locais e tecidos imunologicamente privilegiados

Há certos locais no corpo em que alografos não são prontamente rejeitados. Estes incluem o cérebro, a câmara anterior do ôlho, testículos, tubule renal, útero, etc. Isso se deve ao fato de que tais locais não têm boa drenagem linfática. Também tais tecidos expressam moléculas tais como o ligante Fas que mata qualquer célula immune que entra em contato com esses tecidos. Além disso, tais tecidos têm outros mecanismos imunossupressores. Similarmente, existem alguns tecidos que podem ser tranaplantados sem combiner e sem ser rejeitado. Tais tecidos são chamados tecidos imunologicamente privilegiados. Enxêrto de cornea é um excelente exemplo que tem elevada taxa de sucesso quando comparado com outra forma de transplante de órgãos. A baixa incidência de rejeição ao transplante é impressionante apesar do fato de o teste para o antígeno de HLA do doador e recipiente não ser normalmente realizado. Há muitas explicações para o porque tais enxêrtos são aceitos. A avascularidade da base do enxêrto impede que aloantígenos da córnea atinjam os tecidos linfóides regionais. Também, antígenos da córnea são mascarados. Juntos, tais mecanismos  não ativam o sistema imune do recipiente.

PROCEDIMENTOS PARA AUMENTAR A SOBREVIÊNCIA DE ENXÊRTOS

Seleção de doadores

Baseado nas variadas experiências com transplantes renais, certos guidelines podem ser obedecidos na seleção de doadores e recipientes na preparação para a maioria dos transplantes de órgãos. O mais importante na seleção de doadores é a identidade de MHC com o recipiente, e gêmeos idênticos constituem doadores ideais. Enxêrtos de um irmão de HLA compatível tem 95-100% de chance de sucesso. Um progenitor de haplótipo idêntico ou irmão deve combinar a região HLA D. Um doador com dois haplótipos distintos com combinação razoável para a região do antígeno D também pode ser usado. Órgãos de um cadáver que combina duas ou um DR tem sido usado com algum sucesso. Em todos os casos, um ABO compatível é essencial.

Preparação do recipiente

O recipiente deve estar isento de infecção e não deve ser hipertenso. Uma em cinco transfusões de 100-200 ml de sangue total do doador em intervalos de 1-2 semanas aumenta a sobrevivência do enxêrto e é praticada sempre que possivel.

Imunossupressão

Terapir imunossupressiva é a parte mais essencial de alotransplantes. A mais recente e eficiente família de agentes é a ciclosporina A, FK-506 (tacrolimus) e rapamicina.  Ciclosporina A e FK506 inibem a síntese de IL-2 após a ligação Ag-receptor enquanto que rapamicina interfere com a transdução de sinal após a interação IL2 – receptor IL2. Dessa forma, todos os três agentes bloqueiam a proliferação de células T em resposta a antígeno. Outros agentes químicos usados para impedir a rejeição de enxêrto e seus modos de ação estão listados na Tabela 2. Irradiação de corpo inteiro é usada em pacientes de leucemia antes do transplante de medula óssea. Antisoro anti-células T (globulina antitimocítica: ATG) ou seus antígenos de superfície (CD3, CD4, CD45 em células T ativadas, receptores CD25:IL-2) estão sendo usados também para conseguir imunossupressão (Tabela 2).

 

Estratégias para transplante de medula óssea

Em transplante de medula óssea, o fator mais crucial na seleção do doador é a compatibilidade com o MHC classe II. Repetindo, gêmeos idênticos são doadores ideais. Linfócitos T podem ser removidos de enxêrtos pobremente compatíveis usando anticorpos monoclonais (figura 10). O recipiente deve estar imunodeprimido. Células malignas devem ser eliminadas do sangue do recipiente (no caso de malignidades nativas). Metotrexato, ciclosporina e prednisona são frequentemente usadas para controlas a doença GVH.

Associação do MHC com doenças

Várias doenças têm sido encontradas ocorrendo em frequências maiores em indivíduos com certos haplótipos de MHC. As mais proeminentes entre elas são a espondilite anquilosante (B27), a doença celíaca (DR3) e a síndrome de Reiter (B27). Outras doenças associadas com especificidades diferentes do MHC estão liatadas na Tabela 3. Não se conhece uma razão definitiva para esta associação. Entretanto, algumas hipóteses têm sido propostas: similaridade antigênica entre patógenos e MHC, hipo e hiper responsividade antigênica controlada pelos genes de classe II estão incluidas entre elas.
 

  Dermatite Herpetiforme: Mucosa Bucal  Arquivo de imagem da © Bristol Biomedical. Usado com permissão

Você aprendeu

O papel do MHC nas doenças hospedeiro-versus-enxêrto (HGV) e enxêrto-versus-hospedeiro (GVH).

Genética das duas moléculas de MHC.

O papel do polimorfismo e crossingover na heterogeneidade de antígenos de MHC em uma população.

Métodos para detectar antígenos de MHC (tipagem de tecidos).

Mecanismos imunes na rejeição de transplantes.

Estratégias para transplantes bem sucedidos.