03/06/2015
Priscila Silva Oliveira
Pós doutoranda
Departamento de Bioquímica e Imunologia
Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto
Universidade de São Paulo
Tópicos
• Conceitos gerais do MHC / CPH
• Major histocompatibility complex - MHC
• Complexo principal de histocompatibilidade - CPH
• Diferenças
• MHC/CPH de classe I
• MHC / CPH de classe II
• Estrutura molecular, função, tipos celulares
• Curiosidades sobre o MHC/CPH
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Conceito
• MHC/CPH – responsável por apresentar antígenos associados às
células para serem reconhecidos pelos linfócitos T
Bactérias
Fungos
Protozoários
Células próprias
infectadas por
vírus
Células não próprias com o MHC/CPH incompatíveis
Doação de órgãos
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Transfusão de sangue
O sistema imune dos animais vertebrados
Resistência às mais diversas infecções
(parasitárias, virais ...)
Interação de múltiplos e complexos
sistemas de defesa
Destruir ou controlar invasores
Garantir a sobrevivência dos
animas
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1º Sistemas de defesa
• Barreiras físicas
• Pele – obstáculos às invasões e processo de cicatrização
• Mucosas – processo de auto limpeza: tosse, espirro, vômito, diarréia,
fluxo de muco no trato respiratório, flora intestinal e fluxo urinario
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2º Sistemas de defesa
• Sistema Imunoinato (mecanismos químicos e celulares)
• Direcionamento de neutrófilos, monócitos e de algumas enzimas até o local
da invasão pelo fluxo sanguíneo
• Destruição de microorganismos presentes no local
• Previnem a infecção de demais regiões do organismo ainda não infectadas
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3º Sistemas de defesa
• Imunidade Adquirida (resposta imune secundária)
• Considerado o mais importante mecanismo de defesa do organismo
• Mecanismo complexo porém um sistema muito sofisticado
• Fornece a máxima defesa do corpo de maneira rápida e eficiente
• Reconhece os invasores quando os encontra novamente
• Para que a resposta imune adquirida/secundária seja induzida o antígeno
precisa estar associado à uma molécula de MHC/CPH
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A descoberta do MHC
• Histocompatibilidade – compatibilidade dos tecidos entre dois indivíduos
• Os genes histocompatibilidade foram descobertos como o lócus genético
cujos produtos eram responsáveis pela rejeição imediata de transplantes
entre linhagens de camundongos endogâmicos
• 1940 - George Snell após aproximadamente 20 gerações de acasalamentos
entre irmãos obteve uma população de camundongos completamente
endogâmicos apresentando sequencias de ácidos nucleicos idênticas em
qualquer parte de seus cromossomos
• Quando se tem uma população completamente endogâmica os indivíduos
dessa população são considerados homozigotos em todos os lócus gênicos e
geneticamente são idênticos à qualquer outro camundongo da mesma
linhagem
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A descoberta do MHC
• George Snell e seus colaboradores verificaram que tecidos ou órgão
transplantados entre animais de uma mesma linhagem endogâmica eram
bem sucedidos enquanto que os enxertos ou transplantes realizados entre
animais de linhagens endogamicas diferentes eram rejeitados
• Concluíram que as formas diferentes de genes nas diferentes populações de
camundongos homozigotos eram responsáveis pela rejeição de transplantes
e à esses genes deram o nome de genes da histocompatibilidade
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A descoberta do MHC
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A descoberta do MHC
• Quais genes?
MHC a
MHC b
• Transplante de tecidos em ratos (Gorer, 1937) –
foram utilizados populações congênicas de
camundongo
Enxerto
de pele
• Populações congênicas – todos os loci gênicos
são idênticos exceto àqueles que foram
selecionados para serem diferentes
• Os pesquisadores criaram duas linhagens
congênicas de camundongos onde eles se
diferenciavam apenas na região dos lócus do
MHC
• O transplante realizado entre linhagens
congênicas foram rejeitados indicando que a
região do MHC era realmente responsável pela
rejeição imediata do enxerto.
Receptor
MHC a
Rejeição
do
enxerto
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A descoberta do MHC
• Estudos posteriores demonstraram que os fragmentos antigênicos somente
poderiam induzir uma resposta imune caso estivessem acoplados às
moléculas apresentadoras de antígeno (MHC/CPH)
• Caso contrário o antígeno sozinho não é capaz de ser reconhecido pelos
receptores das células T para então induzir a imunidade adquirida Restrição ao MHC
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Genes do MHC
• Os genes do MHC que codificam as moléculas apresentadoras de antígeno
(MHC/CPH) estão presente em todos os vertebrados
• Poligenicidade
• Grande número de genes em uma determinada região do genoma
• Polimorficidade
• Diferente formas para um mesmo gene nos diferente animais – confere estrutura única
para cada indivíduo
• Permite a sobrevivência de alguns indivíduos diante um novo patógeno – garante a
sobrevivência da espécie
• Dificuldade de histocompatibilidade nos transplantes
• Motivo pelo qual orgão transplantados e enxertos são rejeitados
• Gêmeos univitelinos – constituição molecular idêntica
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Organização cromossômica dos
genes do MHC
• Apesar de estarem presentes em todos os vertebrados, estão localizados em
cromossomos distintos entre as diferentes espécies
• Apresentam essencialmente a mesma estrutura e função
• Nomenclatura aceita para os genes do MHC e suas proteínas codificadas
•
•
•
•
HLA
Bola
Ola
H-2
- homem (Human Leukocyte Antigen )
- Bovinos
- Ovinos
- camundongo
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Genes do MHC - humanos
• Constituído por aproximadamente 4000 kb está situado no braço curto do
cromossomo 6
• Contém mais de 200 genes
• 40% tem alguma função no sistema imune
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Genes do MHC - ovinos
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Genes do MHC
•
Classe I - codificam as moléculas do MHC/CPH expressas na maior parte das
células nucleadas
•
Classe II - codificam moléculas de MHC encontrada somente nas células
apresentadoras de antígenos profissionais
•
•
•
•
Células dendríticas
Macrófagos
Células B
Classe III - codificam proteínas com diversas funções no sistema imune porém
diferentes da apresentação de antígenos
•
•
Proteínas do sistema complemento
Fator de necrose tumoral
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Genes do MHC
• A ação imunológica dos indivíduos depende de vários alelos
pertencentes à essas diferentes regiões do MHC/CPH, os quais
atuam de maneira conjunta para defesa do animal contra a
ação dos microorganismos
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Moléculas Apresentadoras de Antígenos
MHC I e II
Receptores proteicos
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Moléculas Apresentadoras de Antígenos
• Receptores de membrana das células T – o SI consegue identificar e destruir
células que contenham fragmentos de patógenos invasores e não destruir
proteínas e células normais do organismo hospedeiro
• Nonself – fragmentos de patógenos invasores
• Self – proteínas e células normais do organismo
• Eliminação de vírus, bactérias e outros patógenos que possam ameaçar a
integridade do organismo
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Moléculas Apresentadoras de Antígenos
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Moléculas Apresentadoras de
Antígenos
MHC classe I
• Apresentam os antígenos às célunas T citotóxicas por
meio dos receptores CD8
• A fenda de ligação ao antígeno dessa molécula comporta
de 8 à dez aminoácidos
• A molécula toda é formada por três cadeias alfa e uma
beta dois microglobulina que é onde o receptor do
linfócito T se liga para fazer o reconhecimento da
molécula do MHC
• Está presente em praticamente todas as células do
organismo, com exceção dos neurônios e células
germinativas, que em algumas fases de diferenciação não
apresentam qualquer tipo de moléculas do MHC
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Moléculas Apresentadoras de
Antígenos
• MHC de classe II
• Apresentam os antígenos às células T auxiliares
por meio dos receptores CD4
• A fenda de ligação ao peptídeo chega a
comportar de 13 à 18 aminoácidos
• A molécula toda é formada por duas cadeias
alfas e duas cadeias beta e esta presente na
maioria das células especializadas do sistema
imune como os macrófagos, células dendríticas e
células B
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Mecanismo de ação
MHC de classe I
• Células nucleadas
• São responsáveis pela apresentação de peptídeos
intracelulares e principalmente antígenos virais
• Antígenos são fragmentados no citosol por
proteassomos (um complexo de proteínas com atividade
proteolítica) ou por outras proteases
• Os fragmentos são então transportados até o retículo
endoplasmático por proteínas de transporte
• No interior do retículo endoplasmático o MHC classe I e
o peptídeo formam um complexo estável que é
transportado à superfície das células por meio do
complexo de golgi
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Mecanismo de ação
MHC classe II
• Antígenos exógenos incorporados por endocitose são
fragmentados por proteases em um endossomo
• O MHC classe II é sintetizado no retículo
endoplasmático e transportado através do aparelho
de golgi para chegar no endossomo
• Os fragmentos de peptídeos da proteína exógena
associados com moléculas de MHC classe II são
transportados para a superfície da células
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Moléculas Apresentadoras de Antígenos
Caracterização
• Classe I e classe II - moléculas codificadas por regiões muito polimórficas do
DNA onde cada alelo do MHC permite que essas moléculas se liguem à um
grupo diferente de peptídeos antigênicos
• A expressão desses genes é codominante, ou seja, os dois alelos tanto os
oriundo do pai quanto os da mãe são expressos diferentemente garantindo
uma grande variabilidade de reconhecimento de antígenos
• Animal de MHC heterozigoto apresentará uma variabilidade maior de
moléculas apresentadoras de antígenos quando comparado com um animal
homozigoto já que o animal heterozigoto irá expressar mais alelos e
consequentemente poderá se ligar a uma maior variedade de peptídeos
antigênicos
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Moléculas Apresentadoras de Antígenos
• Humanos - há três lócus na Região genômica do MHC responsáveis por
codificar as moléculas apresentadoras de antígenos da classe I e mais três
para a classe II
• Indivíduos homozigotos – expressão de apenas três tipos diferente para
cada classe
• Indivíduos heterozigotos - irá expressar normalmente seis tipos diferentes
de moléculas de MHC tanto para classe I como para a classe II
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Moléculas Apresentadoras de Antígenos
• Acredita-se que a razão principal para o número elevado de polimorfismo na
região do MHC é a manutenção da população protegendo-a das mais
variadas doenças
• Quando uma nova doença infecciosa acomete uma população é provável que
ao menos alguns indivíduos tenham moléculas de MHC que se liguem aos
novos antígenos
• Aqueles que puderem responder sendo capazes de reconhecer o novo
antígeno como estranho para assim induzir a resposta imune viverão, e
aqueles que não puderem responder morrerão
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Curiosidades e outras funções do MHC
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Reconhecimento materno
Reprodução
• Genes na região do MHC desempenham um importante
papel com efeitos sobre a implantação, vivência e
crescimento da gestação
• Trofoblastos – células importantes na implantação e
sobrevivência do embrião, no lugar das moléculas
classicas do MHC que são muito polimórficas,
apresentam moléculas não clássicas na sua superfície
denominadas HLA-G
• HLA-G - ausência quase completa de polimorfismos na
sequência de nucleotídeos nos diferentes indivíduos o
que explica o não reconhecimento das células
trofoblásticas como estranhas
• O embrião não é rejeitado pelo organismo como ocorre
nos transplantes
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Seleção sexual
Humanos e camundongos
• Quando falamos de compatibilidade genética queremos dizer que os opostos se atraem
• As diferentes os tornam compatíveis
• Casais são formados por indivíduos que possuem MHCs diferentes
• Machos e fêmeas com MHCs similares – maior dificuldade para engravidar
• Aborto espontâneo
• Ex: aborto ocasionado por fêmeas de camundongos
• Mecanismo que a natureza encontrou para cada vez mais obter indivíduos mais resistentes
pois quanto maior for a variabilidade genética, em especial da região MHC, mais eficiente será
a performance imunológica da prole
• A fêmea escolhe o parceiro por meio do olfato
• Os genes da região MHC condicionam a produção de algumas moléculas voláteis que
atuam de modo semelhante aos feromônios
• Presentes no suor, urina e saliva
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Seleção sexual
MHC na saliva de humanos
• 66% das mulheres perderam interesse nos homens após o primeiro beijo
• Capacidade inconsciente de reconhecer pela saliva a similaridade no sistema
de defesa
• Estudantes universitário – homens e mulheres após sentirem o cheiro de
roupas usadas de indivíduos do sexo oposto preferiram odores com MHCs
diferentes dos seus
• Padrão oposto foi observado em mulheres que tomam anticoncepcionais
• Balanço hormonal que se assemelha à gravidez – grávidas preferem odores
de homens mais compatíveis - protetores, como o pai ou os irmãos
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Seleção sexual
• Faisão
• Seleção de alelos específicos do MHC
• Preferências similares que pode gerar
uniformidade
• Pardal
• Seleção de alelos similares aos seus próprios
• Quanto mais similar for o MHC de um casal
maior será a compatibilidade entre eles
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Falhas nas funções normais do
MHC
• Imunodeficiência severa
• Doenças auto-imunes – células T helper e T citotócicas passam a
reconhecer o que é próprio como sendo não próprio do organismo
• Desenvolvimento de tumores
• Intolerância fetal durante a gravidez
• Morte
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Para refletir
• Imunologicamente falando, a teoria da Eugenia e os pensamento acerca da supremacia e
pureza racial estariam corretos?
• Como ficaria a variabilidade genética nessas populações? Eles seriam mais ou menos
susceptíveis às doenças?
Para refletir
• Mas nós não estaríamos fazendo a mesma coisa com os animais quando
passamos a reproduzir animais mais aparentados para fixar uma
determinada característica da raça?
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Para refletir
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Para refletir
• Será que os cães SRD são realmente mais resistentes do que os cães
de raça pura?
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Questões
• Descreva resumidamente a região genômica do MHC, as
principais proteínas codificadas por esta região e suas
funções
• Esquematize a sequência dos eventos pelos quais passam os
antígenos desde a infecção até a sua apresentação na
superfície celular aos linfócitos T
• Descreva sobre a principal vantagem obtida pela alta taxa de
polimorfismo na região genômica (MHC) que codifica as
proteínas apresentadoras de antígenos
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Muito obrigado!!!
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