5 The GC Response
Immunoglobulin heavy chain switch recombination occurs within GC células B com a transformação de células B produtoras de IgM em células B produtoras de IgG, alterando a função effector da molécula de anticorpos. Isto é relevante para a auto-imunidade como anticorpos IgM que ligam resíduos apoptóticos e outros ligandos endógenos para TLRs formam complexos imunológicos que medeiam um efeito imunossupressor, em parte, ao envolver C1q que depois liga LAIR-1, um receptor inibitório em monócitos e DCs (Gronwall, Vas, & Silverman, 2012; Peng, Kowalewski, Kim, & Elkon, 2005; Roos et al., 2004; Son, Santiago-Schwarz, Al-Abed, & Diamond, 2012). Em contraste, os anticorpos IgG diferem dos seus homólogos IgM apenas no isótipo de cadeia pesada formam complexos imunológicos que podem activar receptores Fc em células da linhagem mielóide e assim estabelecer um meio pró-inflamatório no qual os auto-antigénios podem ser apresentados de forma imunogénica. Enquanto as células B expressam apenas o receptor inibitório Fc, FcγRllB, o seu envolvimento por complexos imunitários IgG, mas não por complexos imunitários IgM, pode ajudar a transportar ligandos TLR para as células B para iniciar programas de sobrevivência e activação numa célula que de outra forma poderia sofrer tolerância ou permanecer quiescente (Verde & Marshak-Rothstein, 2011; Herlands, Christensen, Sweet, Hershberg, & Shlomchik, 2008; Pasare & Medzhitov, 2005). Assim, os auto-anticorpos IgG podem estabelecer um laço de amplificação uma vez feitos, que aumenta a auto-reactividade. Enquanto que a recombinação do comutador de classe de cadeia pesada pode ser induzida fora dos GC na ausência de interacção de células T cognatas, por exemplo, por BAFF, IFNγ, tipo 1 IFN, ou IL-21, a recombinação do comutador de cadeia pesada é um dos aspectos chave da resposta dos GC.
Mutações pontuais nos genes da região variável da imunoglobulina (cadeia pesada mais frequentemente do que cadeia ligeira) na resposta GC levam a uma segunda onda de diversificação do repertório de anticorpos com a consequente selecção de células B com alta afinidade para o antigénio elicitante. São as células B que são positivamente seleccionadas dentro do GC que podem tornar-se plasmócitos de longa duração na medula óssea ou células B de memória (Berek, Berger, & Apel, 1991; revisto em Chan & Brink, 2012). Alterações na expressão proteica dentro da célula GC B facilitam a geração de células B de memória e plasmócitos de longa duração que expressam anticorpos de alta afinidade comutados de classe. O AID é crucial tanto para a recombinação da mudança de classe como para a hipermutação somática, os processos chave da resposta de GC (Hase et al., 2008; Muramatsu et al., 2000; Zaheen et al., 2009; Zaheen & Martin, 2011). A geração de células B amadurecidas por GC é crucial para a imunidade protectora. Os doentes sem AID têm respostas intactas de IgM de baixa afinidade mas são incapazes de desenvolver memória celular B e anticorpos de alta afinidade, de classe de cadeia pesada comutada (Revy et al., 2000). Enquanto a AID pode ser expressa em células B não-GC, e a recombinação de comutação de classe de cadeia pesada e hipermutação somática ocorrem fora do ambiente GC, os níveis de expressão e função da AID são mais elevados dentro do GC (Zaheen & Martin, 2011).
O papel da AID na geração de auto-imunidade é complexo. Há provas substanciais de que níveis elevados de AID estão associados à auto-imunidade tanto em ratos como em pacientes com AR em que as células B circulantes expressam níveis elevados de AID (Hsu et al., 2007; Jiang et al., 2007; Xu et al., 2009).Inversamente, a deficiência de AID em ratos e seres humanos está frequentemente associada à auto-imunidade; quer isto ocorra ou não em ratos parece depender de antecedentes genéticos (Hase et al., 2008; Quartier et al., 2004). Os GC formam-se em ratos deficientes em AID mas as células de GC B nestes ratos não sofrem de apoptose (Zaheen et al., 2009). A auto-imunidade dos ratos deficientes em AID foi, portanto, atribuída a uma falha na selecção de células GC B dependentes de apoptose.
a expressão BCR é reduzida em células GC B, e a expressão Fas é aumentada (Bras, Martinez, & Baixeras, 1997; Koncz & Hueber, 2012). Esta constelação de alterações é importante para a maturação da afinidade da resposta de anticorpos. O BCR parece funcionar mais para facilitar a adesão entre a célula B e outras células para aumentar a sobrevivência e proliferação de células do que para iniciar a sinalização do BCR (Khalil, Cambier, & Shlomchik, 2012). De facto, o BCR em células GC B coloca-se com uma maior abundância das fosfatases SHP-1 e SHIP-1 (Khalil et al., 2012). A activação das fosfátases no acoplamento BCR impede uma forte sinalização BCR. Além disso, a diminuição da expressão BCR dentro das células GC B aumenta a competição pelo antigénio. O elevado nível de expressão Fas assegura que as células B que não experimentam o acoplamento BCR são destruídas por uma via apoptótica (revista em Peperzak, Vikstrom, & Tarlinton, 2012). É evidente que múltiplos sinais de reforço impulsionam a sobrevivência e proliferação de células B específicas do antigénio e são necessários ao longo do tempo em que a célula B está dentro do ambiente GC.
Com a acumulação de mutações pontuais nos segmentos do gene da imunoglobulina V, são gerados anticorpos que têm maior afinidade para o antigénio elicitante. As células B com estimulação inicial suficiente tanto pelo antigénio como pelo TFH e FDC proliferam e são submetidas a uma hipermutação somática. As células B que foram submetidas a mutação somática competem entre si pelo antigénio e pela ajuda das células T cognatas (Batista & Neuberger, 2000). Desta forma, ocorre uma selecção positiva de anticorpos de alta afinidade (revista em Zotos & Tarlinton, 2012). As células B com maior afinidade para o antigénio são mais susceptíveis de se tornarem plasmócitos do que células de memória (Smith, Light, Nossal, & Tarlinton, 1997; Smith et al., 2000). Tem-se especulado que um forte envolvimento BCR leva à degradação do Bcl-6 e à consequente desrepressão do Blimp-1 que leva à diferenciação dos plasmócitos (Shapiro-Shelef et al., 2003; Shapiro-Shelef, Lin, Savitsky, Liao, & Calame, 2005). No entanto, anticorpos com menor ou nenhuma afinidade com o antigénio eliting, e aqueles que adquirem autoreactividade que podem ou não ser reactivos cruzados com o antigénio eliting, também são feitos durante a resposta GC.
Que a mutação somática pode levar à aquisição de autospecificidades foi demonstrada pela primeira vez por nós em estudos de uma linha celular do mieloma do rato. A linha celular S107 faz um anticorpo canónico à fosforilcolina, um epitópo dominante no polissacarídeo de parede celular pneumocócica, que protege os ratos contra uma infecção pneumocócica letal. Uma única substituição de base na região de cadeia pesada variável do anticorpo leva a um anticorpo com ligação marcadamente reduzida à fosforilcolina mas com nova reactividade ao ADN (Diamond & Scharff, 1984). Esta observação sugeriu pela primeira vez que a auto-reactividade poderia surgir da mutação somática, em oposição à opinião anteriormente defendida de que a mutação somática é um mecanismo para a eliminação da auto-reactividade.
Esta observação foi seguida de estudos in vivo em ratos, confirmando que as células B podem adquirir auto-reactividade através do processo de mutação somática. Raciocinámos que as células B que adquirem autoreactividade na resposta GC podem sofrer rotineiramente apoptose para evitar a expressão de autoreactividade patogénica. Assim, realizámos fusões de células B esplénicas após a imunização de ratos BALB/c com fosforilcolina acoplada a um portador de proteínas, utilizando um parceiro de fusão concebido para sobreexpressar o Bcl-2 e para prevenir a apoptose de hibridomas formados com células B desencadeados in vivo para sofrer apoptose (Ray, Putterman, & Diamond, 1996). Aproximadamente 40% dos hibridomas que ligavam a fosforilcolina apresentavam reactividade cruzada ao ADN. Este estudo demonstrou uma alta frequência de auto-reactividade dentro da resposta da GC. Manser e colegas demonstraram de forma semelhante a reactividade anti-ADN que surge dentro do GC na resposta ao fenilarsonato acidental (Alabyev, Rahman, & Manser, 2007).
p> Estas observações levaram a estudos de auto-anticorpos feitos por doentes com doença auto-imune para ver se a sua auto-reactividade foi codificada dentro da sequência da linha germinal ou foi adquirida por mutação somática. Nós e outros demonstrámos que os anticorpos anti-DNA exibiam uma alta frequência de mutação somática e que as mutações eram responsáveis pela aquisição de auto-anticorpos (Detanico et al.., 2012; Jacobi, Hansen, Burmester, Dorner, & Lipsky, 2000; Manheimer-Lory, Zandman-Goddard, Davidson, Aranow, & Diamond, 1997; Mietzner et al, 2008; Schroeder, Herrmann, & Winkler, 2013). De facto, um estudo recente das células B de memória no sangue de indivíduos saudáveis mostra que aproximadamente 15% são células B autoreactivas, um número mais elevado do que no repertório ingénuo de células B (Mietzner et al., 2008). A selecção positiva do subconjunto auto-reactivo não parece ser responsável pelo aumento da auto-reactividade entre o compartimento ingenuidade e memória, uma vez que pelo menos metade das células B autoreactivas na memória adquirem a sua reactividade através do processo de hipermutação somática dentro do GC. Assim, parece que a auto-reactividade é rotineiramente gerada pela onda de diversificação BCR dependente do GC.
Outro estudo recente mostra uma frequência menor de células B auto-reactivas no pool de plasmócitos da medula óssea do que o pool de células de memória do sangue (Scheid et al., 2011). Embora os subconjuntos de células B estudados não fossem dos mesmos pacientes, uma implicação dos dados é que pode existir um ponto de controlo de tolerância antes de se tornar um plasmócito de longa duração. Em alternativa, pode haver uma perda específica de células B autoreactivas dentro da população de plasmócitos; é possível que o envolvimento do receptor Fc por complexos imunitários contendo auto-antigénios conduza à morte selectiva de plasmócitos auto-reactivos (Fukuyama, Nimmerjahn, & Ravetch, 2005; Tzeng, Bolland, Inabe, Kurosaki, & Pierce, 2005).