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24.1: O que é o Sistema Imunitário?
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What is the Immune System?
 
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24.1: What is the Immune System?

24.1: O que é o Sistema Imunitário?

Overview

The immune system comprises diverse biological structures and processes that protect the body from disease. These processes can be classified into innate and adaptive immunity. To work effectively, the immune system needs to detect pathogens by distinguishing the body’s own structures from foreign elements. If this determination fails, autoimmune diseases occur in which the immune system reacts against the body’s own tissue.

The Innate Immune System Acts Fast and Non-specifically

The innate immune system is the first line of defense against infection. It comprises physical barriers and a variety of cells that act quickly and non-specifically against elements that are foreign to the host (i.e., non-self). Examples of physical barriers in mammals are skin, the lining of the gastrointestinal tract, and secretions, such as mucus or saliva. Once an invader overcomes physical barriers, cells of the inflammatory response are recruited to the entry site: mast cells release a plethora of chemicals that attract other cells of the innate immune system and activates the adaptive immune system. Phagocytic cells, such as neutrophils and macrophages, ingest and destroy pathogens. Natural killer cells, a special type of white blood cell, destroy virus-infected cells. Together, cells of the innate immune system eradicate the invader or hinder its spread, and activate the adaptive immune system.

Pattern Recognition Receptors Enable Organisms to Distinguish Self from Non-self

How can an organism distinguish its own tissue (self) from a foreign element or invader (non-self)? This ability is conferred by pattern recognition receptors (PRRs). These receptors recognize microbe-associated molecular patterns (MAMPs) that are unique to bacteria, viruses, parasites, or fungi. Examples are parts of the bacterial outer membrane or double-stranded RNA of viruses. MAMPs are not specific to a distinct species or pathogen variant but represent a hallmark of a broad class of pathogens (i.e., gram-negative bacteria or fungi). The innate immune system, therefore, acts non-specifically against pathogens.

The Adaptive Immune System Is Highly Specific

Vertebrates evolved the adaptive immune system, which stores a “memory” of a previous attack and can subsequently mount a stronger response against specific pathogens. While the innate immune system employs a broad range of cell types, the adaptive immune system relies on two kinds of white blood cells to target pathogens: B cells and T cells. While T cells are part of the cell-mediated immunity, B cells constitute the humoral branch of adaptive immunity.

B cells can directly destroy a foreign particle or differentiate into plasma cells that release antibodies. Antibodies then target the invader for destruction by other cells. T cells perform several functions, depending on their surface receptor composition and chemical arsenal. All T cells carry surface receptors that are each specific to a single antigen. After encountering the antigen, T cells can stimulate other parts of the immune system or actively destroy infected or cancerous cells. Some B and T cells remain available long after the infection has been cleared and, upon repeated exposure to the same foreign element, mount a stronger and faster immune response.

While the innate immune system acts within minutes to hours of a threat or infection, the adaptive immune system responds over days. Only the adaptive immune system “learns” (i.e., adapts) within the lifetime of an organism.

Autoimmune Diseases

Autoimmune diseases occur when the immune system does not function properly. Autoimmune diseases, generally, develop when the immune system is unable to differentiate the body’s healthy tissue from a foreign element. Typically, one of three pathological effects arises from an autoimmune disease: damage or destruction of tissues, altered organ growth, or altered organ function.

One example of such an autoimmune disease is Type 1 diabetes mellitus (T1DM). During the onset of T1DM, usually in children through early adulthood, immune cells produce antibodies that attack the insulin-producing cells of the pancreas, so-called β cells. The result is the destruction of β cells and subsequently the inability to regulate the blood sugar level. T1DM currently cannot be cured, but insulin treatment, a special diet and exercise help patients manage the disease. It is essential to diagnose the disease early and start management before all insulin-producing cells are destroyed.

Visão Geral

O sistema imunitário compreende diversas estruturas e processos biológicos que protegem o corpo contra doenças. Esses processos podem ser classificados como imunidade inata e adaptativa. Para funcionar efetivamente, o sistema imunitário precisa detectar agentes patogénicos distinguindo as próprias estruturas do corpo de elementos estranhos. Se essa determinação falhar, ocorrem doenças autoimunes em que o sistema imunitário reage contra o tecido do próprio corpo.

O Sistema Imunitário Inato Age de Forma Rápida e Não Específica

O sistema imunitário inato é a primeira linha de defesa contra infeções. Compreende barreiras físicas e uma variedade de células que agem de forma rápida e não especifica contra elementos estranhos ao hospedeiro (ou seja, não próprios). Exemplos de barreiras físicas em mamíferos são a pele, o revestimento do trato gastrointestinal, e secreções, como muco ou saliva. Assim que um invasor ultrapassa barreiras físicas, as células de resposta inflamatória são recrutadas para o local de entrada: mastócitos libertam uma infinidade de químicos que atraem outras células do sistema imunitário inato e ativam o sistema imunitário adaptativo. Células fagocíticas, como neutrófilos e macrófagos, ingerem e destroem agentes patogénicos. Células exterminadoras naturais, um tipo especial de glóbulo branco, destroem células infectadas por vírus. Juntas, as células do sistema imunitário inato erradicam o invasor ou dificultam a sua propagação, e ativam o sistema imunitário adaptativo.

Receptores de Reconhecimento de Padrões Permitem que Organismos Distingam Próprio de Não Próprio

Como é que um organismo pode distinguir o seu próprio tecido (próprio) de um elemento estranho ou invasor (não próprio)? Essa habilidade é conferida por receptores de reconhecimento de padrões (PRRs). Esses receptores reconhecem padrões moleculares associados a micróbios (MAMPs) exclusivos de bactérias, vírus, parasitas ou fungos. Exemplos são partes da membrana externa bacteriana ou RNA de dupla cadeia de vírus. Os MAMPs não são específicos de uma espécie distinta ou variante de agente patogénico, mas representam um marcador de uma ampla classe de agentes patogénicos (ou seja, bactérias gram-negativas ou fungos). O sistema imunitário inato, portanto, age não especificamente contra agentes patogénicos.

O Sistema Imunitário Adaptativo é Altamente Específico

Os vertebrados evoluíram o sistema imunitário adaptativo, que armazena uma “memória” de um ataque anterior e pode posteriormente criar uma resposta mais forte contra agentes patogénicos específicos. Enquanto que o sistema imunitário inato emprega uma ampla gama de tipos de células, o sistema imunitário adaptativo depende de dois tipos de glóbulos brancos para atingir agentes patogénicos: células B e células T. Enquanto que as células T fazem parte da imunidade mediada por células, as células B constituem o ramo humoral da imunidade adaptativa.

As células B podem destruir diretamente uma partícula estranha ou diferenciar-se em células plasmáticas que libertam anticorpos. Os anticorpos marcam então o invasor para destruição por outras células. As células T desempenham várias funções, dependendo da composição do seu receptor de superfície e do arsenal químico. Todas as células T carregam receptores superficiais que são específicos para um único antigénio. Depois de encontrarem o antigénio, as células T podem estimular outras partes do sistema imunitário ou destruir ativamente células infectadas ou cancerígenas. Algumas células B e T permanecem disponíveis por muito tempo depois de a infecção ter sido limpa e, após a exposição repetida ao mesmo elemento estranho, criam uma resposta imune mais forte e mais rápida.

Enquanto que o sistema imunitário inato reage dentro de minutos a horas a uma ameaça ou infeção, o sistema imunitário adaptativo responde ao longo de dias. Apenas o sistema imunitário adaptativo “aprende” (ou seja, adapta-se) durante a vida de um organismo.

Doenças Autoimunes

Doenças autoimunes ocorrem quando o sistema imunitário não funciona corretamente. Doenças autoimunes, geralmente, desenvolvem-se quando o sistema imunitário é incapaz de diferenciar o tecido saudável do corpo de um elemento estranho. Tipicamente, um de três efeitos patológicos surge de uma doença autoimune: dano ou destruição de tecidos, crescimento alterado de órgãos ou função alterada de órgãos.

Um exemplo de doença autoimune é a diabetes mellitus tipo 1 (T1DM). Durante o início da T1DM, geralmente de crianças até ao início da vida adulta, as células imunitárias produzem anticorpos que atacam as células produtoras de insulina do pâncreas, as chamadas células β. O resultado é a destruição de células β e, posteriormente, a incapacidade de regular o nível de açúcar no sangue. A T1DM não pode atualmente ser curada, mas o tratamento de insulina, uma dieta especial e exercício ajudam os pacientes a gerir a doença. É essencial diagnosticar a doença precocemente e começar a controlar antes que todas as células produtoras de insulina sejam destruídas.


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