Auto-imunidade - lucas Brandao

Auto-imunidade
Doenças auto-imunes
Tolerância
Imunológica
2
Tolerância Imunológica
• É o mecanismo pelo qual o indivíduo é
incapaz de produzir um resposta imune a um
determinado antígeno
• Envolvido na produção de uma resposta self e
non-self.
A principal função do sistema imune é distinguir antígenos
estranhos (agentes infecciosos) de componentes próprios
(“self”) presentes nos diferentes tecidos
Tolerância Imunológica
- O sistema imune não deve reagir
contra antígenos próprios do
indivíduo.
- TOLERÂNCIA IMUNOLÓGICA: é a não
responsividade a antígenos.
TOLERÂNCIA IMUNOLÓGICA
Os antígenos próprios são geralmente tolerogênicos.
TOLEROGÊNICOS
ANTÍGENOS PRÓPRIOS
IGNORADOS
Os antígenos provenientes de
microrganismo são imunogênicos.
TOLERÂNCIA IMUNOLÓGICA
A tolerância imunológica é estabelecida
pela exposição dos linfócitos aos
antígenos.
TOLERÂNCIA IMUNOLÓGICA
Linfócito + antígeno
imunogênico
Proliferação/
diferenciação
ATIVAÇÃO
Linfócito + antígeno
tolerogênico
Apoptose/
anergia
TOLERÂNCIA
Linfócito + antígeno
não-imunogênico
Sem
resposta
IGNORÂNCIA
Tolerância Imunológica
• Vários componentes imunes envolvidos
– Linfócitos
– Células apresentadoras de antígenos
– Várias moléculas produzidas por essas células
Treinamento do Linfócitos com antígenos
próprios antes de serem liberados
8
Tipo de Tolerâncias Imunológicas
Tolerância – Células B
Tolerância – Células T



Tolerância Tímica
Tolerância Periférica
Durante a maturação ocorre o primeiro processo
de eliminação de células imaturas potencialmente
autorreativas e se completa com os diferentes
processos de periféricos de indução de tolerância
TOLERÂNCIA IMUNOLÓGICA
TOLERÂNCIA CENTRAL: Induzida
quando os linfócitos em
desenvolvimento encontram estes
antígenos nos órgão linfóides
geradores.
TOLERÂNCIA CENTRAL DE LINFÓCITOS T
Se no timo um linfócito T interage
fortemente com um antígeno próprio
apresentado via MHC este linfócito
recebe
sinais
que
estimulam
a
apoptose.
SELEÇÃO NEGATIVA
TOLERÂNCIA CENTRAL DE LINFÓCITOS T
SELEÇÃO NEGATIVA:
OCORRE A ELIMINAÇÃO
INTERAGEM
FORTEMENTE
PRÓPRIO.
DE LINFÓCITOS QUE
COM
O ANTÍGENO
Tolerância Tímica
Educação Tímica Central
 Seleção
positiva
 Seleção Negativa
Ao final teremos Cél. T que não reagem com
Antígenos próprios reconhecidos no timo
Não há garantia que essas células não possam
reagir com Antígenos próprios periféricos
⇒ Tolerância Periférica
TOLERÂNCIA
IMUNOLÓGICA
Seleção Positiva
Seleção Negativa
Célula T
17
Ativação do
linfócito T
co-estimulação
CD 80
CD 86
Tolerância
periférica anergia
Tolerância periférica - anergia
Regulação da célula T
Tolerância periférica
TOLERÂNCIA CENTRAL DE
LINFÓCITOS B
Linfócitos B que reagem com
antígenos próprios na medula óssea
tanto podem ser destruídos como
podem alterar a especificidade do seu
receptor.
Seleção negativa
Editoramento do receptor
Tolerância central – linfócito B
Editoramento do receptor
As células podem reativar a sua
maquinaria de recombinação do gene
de imunoglobulina e passa desta
forma a expressar uma nova cadeia
leve que se associa a cadeia pesada
previamente expressa.
“Edição” do receptor da célula B
Deleção
Células
T
que
reconhecem
antígenos próprios podem expressar
um receptor de morte chamado Fas
(CD 95) e o seu ligante (FasL).
TOLERÂNCIA IMUNOLÓGICA
TOLERÂNCIA PERIFÉRICA: Quando os
linfócitos maduros encontram estes
antígenos próprios nos orgãos
linfóides periféricos.
Tolerância Periférica
•Podem atuar de três formas
–Ignorância Imunológica ou Indução à morte por
apoptose
–Anergia Clonal
–Regulação de Linfíócitos
29
Morte por Apoptose de Linfócitos
•Quando os linfócitos auto-reativos são liberados
e se deparam com uma grande quantidade de
antígenos é ativado a via FAS-L-FAS (apoptose).
Ignorância Imunológica
•Quando os linfócitos auto-reativos são
liberados e se deparam com uma quantidade
ínfima de antígenos os linfócitos não
conseguem reagir.
Anergia Clonal
• Inativação temporária ou irreversível de
linfócitos
– Devido a inexistência de todos os estímulos
necessários para o desenvolvimento de uma
resposta
• Moléculas co-estimuladoras
31
Imunoregulação de Linfócitos
• Mediada por linfócitos Th-reg supressores.
• Produção de citocinas inibitórias
32
TOLERÂNCIA PERIFÉRICA
A
TOLERÂNCIA
PERIFÉRICA
LINFÓCITOS T: É induzida quando as
células T maduras reconhecem os
antígenos
próprios
nos
tecidos
periféricos
levando
a
inativação
funcional ou morte.
TOLERÂNCIA PERIFÉRICA
TOLERÂNCIA
PERIFÉRICA
DE
LINFÓCITOS B:
Os linfócitos B maduros que encontram
antígenos na periferia entram em
anergia e não podem responder
novamente àquele antígeno.
Maturação
de
Linfócitos
35
Desenvolvimento e a sobrevivência dos linfócitos T
Células
T
que
reagem
fortemente
com antígeno próprio
são eliminados
Os progenitores de células T
desenvolvem-se na medula óssea
e migram para o TIMO
Seleção positiva e negativa ocorre
no timo.
Migram para os órgão linfóides
periféricos
Células T ativadas migram para
locais de infecção
Desenvolvimento e a sobrevivência dos linfócitos B
Geração de receptores de células B
na medula óssea
SELEÇÃO NEGATIVA ?????
Seleção negativa na medula óssea ou
editoramento do receptor
Células B migram para os órgão
linfóides periféricos
Células
B maduras expressam
Baço
IgM e IgD
Células B ativadas originam
os plasmócitos e células B
de memória
Conceito
Autoimune
Conceito
Definições
Tipos
Histórico
38
History
This concept of autoimmunity as the cause of
human illness is relatively new, and it was not
accepted into the mainstream of medical
thinking until the 1950s and 1960s.
Autoimmunity Origins
Horror autotoxicus:
Literally, the horror of selftoxicity.
A term coined by the German
immunologist Paul Ehrlich
(1854-1915) to describe
the body's innate aversion
to immunological selfdestruction.
AUTO-IMUNIDADE
X
DOENÇA AUTO-IMUNE
•Reação de hipersensibilidade
•Lesão tecidual
•Alteração funcional
Conceito
 Autoimunidade
é uma resposta imune
específica contra um antígeno ou uma série
de antígenos próprios
 Doença Autoimune é uma síndrome
provocada por lesão tissular ou alteração
funcional desencadeadas por uma resposta
autoimune
Auto-imunidade
As
doenças auto-imunes assemelham-se ás
respostas imunes normais contra patógenos, só
que neste caso o reconhecimento ocorre para antígenos próprios.
Falha
no
processo
de
Tolerância
Imunológica
The “Immunology Definition”
Failure of immune
tolerance
Falha
no
processo
de
Tolerância
Imunológica
Falha
no
processo
de
Tolerância
Imunológica
E por que falha?







Fuga da apoptose
Ruptura da Anergia
Desregulação na supressão dos linfócitos
Mimetização Molecular
Ativação Policlonal dos linfócitos
Sequestro de auto-antígenos
Epitos Cripticos e Expansão de epitopos
45
Etiologia das doenças auto-imunes
Etiologia exata não é conhecida





Antígeno sequestrado
Escape de clones celulares auto-reativos
Reatividade cruzada com antígenos
 Modificação de antígenos próprios
 Reatividade cruzada a antígenos exógenos
Desregulação de citocinas e expressão inapropriada
de MHC
Função supressora sub-ótima
Mecanismos responsáveis por
diminuição de tolerância
 Inibição
ou superação dos processos de
tolerância periférica
 Mimetismo molecular(Ag estranhos muito
semelhantes a ag próprios)
Inibição ou superação dos processos de
tolerância periférica
 Alteração
da ignorância imunológica
Ex. Lesão tissular pode provocar a liberação
de Ag previamente invisíveis ou pode
destruir barreiras que limitam o acesso de
LT a sítios de privilegio
Inibição ou superação dos processos de
tolerância periférica
 Apresentação
inadequada de autoantígenos
 Aparição de novas formas de Ag (Ativ.
Proteolítica inflamação)
 Reversão da anergia (IL2 para trat.
Tumores)
Quebra da tolerância devido a reatividade
cruzada com antígenos
Ex:
•Espondilite anquilosante: reação
cruzada entre epítopos de HLA B-27 e da
Klebsiella pneumonia
•Artrite reumatóide: Reação cruzada
entre epítopos de HLA-DR4 e Proteus
mirabilis
• Febre reumática: Reação cruzada entre
epítopos de Proteína M de
Esptreptococcus β hemolítico e proteínas
do sarcolema do miocárdio e miosina
(cardite).
Mimetismo molecular
 Reatividade
cruzada entre Ag de
microorganismos estruturalmente similares
aos antígenos próprios.
 Quando um peptídeo próprio deixa de ser
tolerado a reação inflamatória provoca a
aparição de mais autoantígenos =
Dispersão de epítopos
MimeFsmo
Molecular
55
Doenças auto-imunes
Mecanismos de indução de auto-imunidade:
Mimetismo molecular
Antígenos em certos patógenos têm determinantes
que fazem reação cruzada com antígenos próprios
e uma resposta imune contra esses determinantes
podem levar a células efetoras ou anticorpos
contra antígenos tissulares.
Doenças Auto – imunes e o Papel das infecções
AUTOTOLERÂNCIA
Doenças Auto – imunes e o Papel das infecções
Microrganismos podem ativar as APCs a expressar co-estimuladores e, quando estas apresentam
antígenos próprios, os linfócitos T auto-reativos são ativados e não se tornam tolerantes.
Doenças Auto – imunes e o Papel das infecções
Alguns antígenos microbianos podem ter reação cruzada com antígenos próprios. Portanto, as respostas
Imunes iniciadas pelos microrganismos podem ativar linfócitos T específicos para os antígenos próprios.
Células T reguladoras e a autoimunidade
As células T reguladoras atuam
(in vitro):
- Suprimindo a proliferação de
células T.
-Secreção de IL-10 e TGF-β.
-IL-10 interfere na diferenciação
de células dendríticas, inibindo a
secreção de IL-12.
-A inibição de IL-12 prejudica as
células dendríticas em promover
a ativação de células T e a
diferenciação de TH1.
Doenças auto-imunes
Auto-imunidade
Doenças Auto-Imunes Órgão-Específicas:
É restrita a órgão específicos devido a produção de auto-anticorpos ou
linfócitos auto-reativos específicos
Doenças Auto-Imunes Sistêmicas:
Diferentes tecidos são atingidos devido a produção de uma grande
diversidade de auto-anticorpos e linfócitos auto-reativos
Autoimmunity Classification
Can be classified into clusters that are either
organ-specific or systemic
Examples of Organ Specific
Hashimoto’s disease
(thyroiditis)
Vitiligo
Examples of Systemic Autoimmunity
SLE
Quais as partes do Sistema Imune são
importantes para causar as doenças autoimunes?
•
Auto-anticorpos.
•
Células T auto-reativas
Quais as partes do Sistema Imune são
importantes para causar as doenças autoimunes?
- Auto-anticorpos
Quais as partes do Sistema Imune são
importantes para causar as doenças autoimunes?
- Células T auto-reativas
Parte Genética
Anticorpo
Receptor de Cel. T
MCH
Loci dos anticorpos, receptores de células T e
MHC
• Linha germinativa
• Somática
•
•
De acordo com a teoria da linha germinativa, cada anticorpo é codificado por um gene herdado,
não sendo modificado durante o desenvolvimento somático e por isso, precisa haver um grande
número de genes codificadores de anticorpos.
De acordo com a teoria somática existem apenas um pequeno número de genes codificadores de
anticorpos, mas apresentando bastante diversidade nas células somáticas devido a mutações e/ou
recombinações.
Teoria Somática
Número limitado de genes
Diferentes arranjos
Milhares de Anticorpos
• Atualmente, é conhecido o número de
segmentos de genes codificadores de
anticorpos em humanos. Sabe-se
detalhadamente como estes segmentos são
s o m a t i c a m e n t e m o d i fi c a d o s p o r
recombinação e mutação e qual é a
contribuição desses genes e processos
somáticos para a especificidade e afinidade
das respostas dos anticorpos.
• Sabe-se também que certas estratégias
utilizam tanto os genes codificadores de
anticorpos, quanto os que codificam os
receptores de células T (recombinação
gênica), outras utilizam os genes codificadores
de anticorpos mas não os de receptores de
células T (hipermodulação gênica) e que a
estratégia fundamentada na habilidade das
proteínas do MHC de interagirem com
diferentes antígenos é o polimorfismo
gênico. Desse modo, a genética do sistema
imune tem sido revelada nesses últimos anos.
ANTICORPO
A Resposta Imune
Humoral
• Células B ativadas sintetizam e
secretam anticorpos
específicos.
• A unidade básica de um
anticorpo, ou imunoglobulina, é
um tetrâmero: duas cadeias
leves idênticas e duas cadeias
pesadas também idênticas,
cada uma consistindo em uma
região conservada e outra
variável.
CADEIA LEVE
• Cadeia κ: 76V, 5J, 1C
• Cadeia λ: 52V, 7J, 7C
CADEIA PESADA
• Apresentam diversidade adicional: D
• Segmentos gênicos constantes juntos (CγCαCµCε),
porém distantes dos VH, DH, JH
• VH: 86 genes
• DH: 30 genes
• JH: 9 genes
• CH: 11
Base Genética da Diversidade dos
Anticorpos
• Os supergenes da cadeia pesada das Imunoglobulinas são
construídos a partir de cada um dos inúmeros segmentos V, D,J e C.
Os segmentos V,D e J combinam-se por rearranjos do DNA, e a
transcrição produz uma molécula de RNA que é processada para
formar um mRNA traduzível.
• Outra família de genes dão origem às cadeias leves.
A SEQÛENCIA DE DNA QUE CODIFICA UMA REGIÃO
VARIÁVEL É MONTADA A PARTIR DE SEGMENTOS
GÊNICOS
Como resultado desses rearranjos do DNA, existem
milhões de possíveis anticorpos. Rearranjos imprecisos de
DNA, mutações e adições aleatórias de bases no fim do DNA
contribuem para uma maior diversidade.
Síntese da cadeia leve kappa
Organização gênica da cadeia lambda
Organização gênica da cadeia pesada
Síntese da cadeia pesada
• Mudança de classe
após produção
inicial de
imunoglobulina
resulta em
anticorpos com a
mesma
especificidade ao
antígeno, mas com
uma função
diferente. Isso é
realizado por cortes
e rearranjos dos
genes que codificam
a região constante.
A localização cromossômica dos genes dos
anticorpos, de receptores de células T e do MHC
em humanos
RECEPTOR DE CÉLULA T
Evidências de recombinações somáticas
(rearranjos) dos anticorpos e os genes TCR
•
A hipótese que os genes dos anticorpos resultantes da
“fusão” de dois genes diferentes (um gene V e um gene C)
foi postulada em 1965 por W Dreyer e J Bennett. Esta
hipótese propõe uma explicação sobre os dados da
seqüência da proteína que se acumularem ao longo do
tempo e sobre as observações sorológicas e genéticas,
indicando que o mesmo idiotipo pode ser encontrado em
associação em diferentes isotipos.
•
A “dois genes – um polipeptídico”, hipótese comprovada
nos anos 70 por N Hozumi, que demonstrou que as
sondas para as cadeias leves C ou C+V do mRNA
hibridizam com diferentes fragmentos de restrição de DNA
genômico embrionário mas hibridizam com o mesmo
fragmento de restrição de DNA de mielomas. Este
experimento confirmou que um processo de rearranjo
somático ocorreu na célula produtora de anticorpos.
Os loci dos receptores de Células T (TCR) a/
d,b e g
•
Embora existam quatro tipos de cadeias de receptores de células T (a, b, g e d), e existem apenas três
loci porque o locus “d” é interdispersado em um locus “a”. O locus humano a-d é complexo e incluem
54 segmentos do gene Va, dos quais 45 são funcionais. O locus também contém um notável número
(61) de segmentos Ja, dos quais a maioria é funcional.O locus humano “b” foi o prmeiro a ser
descoberto ao ser totalmente mapeado e seqüenciado. Esse locus mede ~0.6 Mb e contém 62-65
genes V, dos quais 39-41 são funcionais. O locus humano “g’ é muito mais simples, medindo ~ 0.1 Mb
e contendo 12-15 genes V, dos quais 4 -6 são funcionais.
Complexo de Histocompatibilidade Principal
MHC
•
MHC desempenha um papel essencial na resposta imune: permite os
Linfócitos T reconhecerem o antígeno.
•
MHC trabalha junto com TCR e influencia o repertório dos antígenos T
capazes de reconhecer o antígeno.
•
Essa é a razão porque o complexo MHC desempenha um papel fundamental
na susceptibilidade a muitas doenças complexas e auto-imunidade.
Estrutura MHC I
•
Expressa na superfície celular
•
Reconhecida por TCR de linfócitos T
CD8 (citotóxicos)
•
CD8 liga o complexo peptídeo-MHC I
•
MHC I são requisitados para
reconhecimento de antígenos
endógenos (via citosólica)
•
Constituído por duas cadeias: a alfa
codificada por genes MHC e a
microglobulina beta, codificada por um
gene externo ao cluster MHC
•
A cadeia alfa possui 3 domínios
externos, 1 transmembrânico, juntos
com o alfa 3 ligam as moléculas à
membrana e a uma cauda
citoplasmática
Estrutura MHC II
• MHC II são heterodímeros
constituídos de duas cadeias alfa e
duas beta, ambas codificadas por
genes do cluster MHC.
• Ambas as cadeias apresentam dois
domínios extracelulares e uma cauda
citoplasmática.
Estrutura MHC III
•
•
•
As proteínas codificadas pelo MHC III não são receptores de membrana e não
estão envolvidos na apresentação de antígenos
Foi proposto que as alterações das proteínas do MHC III estão envolvidas em
doenças auto-imunes.
As proteínas do MHC III têm funções e seqüências diferentes: algumas delas
são proteínas do complemento, outras são enzimas (i.e. 21- hidrolase),
citocinas inflamatórias, fator de necrose tumoral e proteínas “heat hock”.
Localização das proteínas do MHC
O locus MHC
•
O locus humano MHC mede aproximadamente 4 Mb no braço curto do cromossomo 6
(6p21). Este locus compreende três regiões: um grupo com aproximadamente 20 genes
classe I (telomérico), um grupo com aproximadamente 15 genes classe II
(centromérico), e um grupo heterogêneo com aproximadamente 30 genes classe III
localizados entre os cluster classes I e II.
Genes MHC I e MHC II
Locus MHC
• 421 loci, 252 deles são classificados como genes expressos
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO
LOCUS DO MHC
• MULTIGÊNICO: muitos genes codificadores de diferentes
moléculas classes I e II, cada uma com diferentes
especificidades por vários peptídeos.
• POLIMORFISMOS ALÉLICOS: um grande número de alelos
estão presentes em cada gene.
• CODOMINANTE: produtos de ambos os alelos de cada gene
são produzidos.
• A região classe III é rica em genes (um gene a cada 15 kb) e
incluem genes de fatores do complemento (C2, C4 e fator B), a
proteína “heat shock” HSP70 e os genes de TNF-alfa e beta
• Existem três produtos polimórficos de genes classe I (definido
em humanos como HLA-A, HLA-B e HLA-C) envolvidos na
apresentação de antígenos para as células T citotóxicas. Entre
os outro genes classe I existem alguns pseudo-genes, contudo
também são funcionais.
• A função desses outros genes necessita ser investigada. Eles
são menos polimórficos que os genes A, B e C, e dois são
expressos de forma tecido-específica. Em ratos, no mínimo um
gene está envolvido na apresentação de peptídeos bacterianos
formil-metionil para as células do sistema imune.
• Existem três produtos polimórficos de genes classe II
(HLA-DR, HLA-DQ e HLA-DP) e muitos pseudogenes
classe II (por exemplo os genes DPA2 e DPB2)
• A base molecular dos polimorfismos gênicos classes I e II consiste
na substituição de aminoácidos e no fato de que a maioria dos alelos
estão presentes na população em freqüências significantes. Isto
argumenta contra mutações neutras e sugere seleção
sobredominante (vantagem do heterozigoto) ou seleção dependente
da freqüência.
• A sugestão feita por H Zinkernagel e P Doherty, que diz que o
polimorfismo é mantido por vírus, é plausível. Recombinação dentro
do locus ocorrem em sítios determinados.
• Isto lida com o desequilíbrio do linkage (i.e. A ocorrência de alelos
de dois genes juntos em uma freqüência maior que a freqüência
esperada de um único alelo; os loci são, portanto, classificados
como em desequilíbrio de linkage )
Polimorfismos alélicos do MHC em cada
gene: possibilidade de recombinação
A localização cromossômica dos genes dos
anticorpos, de receptores de células T e do MHC
em humanos
RESPOSTA
HUMORAL
RESPOSTA
CELULAR
Diabetes Mellitus Tipo 1
116
Não é fácil...
Sintomas:
117
Diabetes
Diabetes
is
a
disease
caused
by
the
body's
incapacity
to
either
produce
insulin
(Type
1
Diabetes,
T1D)
or
make
use
of
it
properly
(Type
2
Diabetes,
T2D).
Diabetes
•
•
•
•
Mellitus tipo 1
Mellitus tipo 2
MODY
Gestacional
Controle entre a concentração de glicose e a produção de
insulina
119
T2D
121
122
123
T1D
Type
1
diabetes
• It
is
the
third
most
common
disorder
of
childhood,
affecFng
between
1
and
4
in
10,000
individuals
before
the
age
of
30.
Type
1
diabetes
• T1D
is
an
autoimmune
disease
that
is
characterized
by
autoimmune
destrucFon
of
the
insulin‐producing
pancreaFc
β‐cells,
resulFng
in
a
lack
or
absence
of
insulin
producFon
and
disturbed
glucose
homeostasis.
• Without
replacement
therapy
by
exogenous
insulin,
this
condiFon
will
lead
to
hyperglycemia,
ketosis
and
diabeFc
ketoacidosis,
and
will
ulFmately
have
fatal
consequences.
T1D
126
• T1D
is
considered
to
be
a
complex
disease
caused
by
mulFple
environmental
and
geneFc
risk
factors.
• Evidence
for
the
influence
of
environmental
factors
is
the
global
increase
in
incidence
of
3%
per
year,
and
dietary
factors
that
influence
the
suscepFbility
for
T1D,
such
as
early
exposure
to
cow's
milk
and
gluten.
• It
is
also
evident
that
gene3c
factors
play
an
important
role
in
determining
the
risk
for
T1D,
since
it
shows
a
strong
clustering
in
some
families,
with
a
sibling
recurrence
rate
of
6%,
and
a
monozygoFc
twin
concordance
rate
of
30–50%
T1D
(KINDT, GOLDSBY et al., 2007)
As respostas imunológicas se voltam
contra o próprio organismo.
Falha do mecanismo
de Auto-tolerância
Linfócitos REATIVOS contra o
organismo são liberados
Doenças auto-imunes
Definição
128
Roitt e Delves, 2001
Modelo Generalizado
Auto-imunidade
129
130
Diabetes tipo 1
Patogênese da doença:
Linfócitos T
Auto-imunidade
Infiltram
Ilhotas pancreáticas
Destroem
Células Beta
Produção
X
Insulina
131
Anos antes do aparecimento da doença.
Produção de auto-anticorpo a insulina (IIA), GAD
(acido glutamase descarboxilase)
132
• Várias
vias
patogênicas
associadas
ao
DM1?
134
Diabetes Insulino Dependente
Ativação do
linfócito T
co-estimulação
CD 80
CD 86
Tolerância
periférica anergia
Tolerância periférica - anergia
Regulação da célula T
Tolerância periférica
Viral Pathogenesis of Type 1
diabetes.
Autoimmune Type 1 Diabetes


Viruses + other environmental agents have
been shown to be triggering factors.
Viruses can damage beta cells by:
1.Direct invasion.
2.Triggering an auto
immune
response.
ENVIRONMENTAL FACTORS
VIRUS: MUMPS,COXSACKIE, RUBELLA, ECHO,
ROTA, LJUNGAN AND OTHERS.
FOOD ITEMS: NITROSAMINES, MILK PROTEINS
GESTATIONAL INFECTIONS AND ABO
INCOMPATIBILITY
VIRUS AND TYPE 1 DIABETES
Coxsackie Rubella
Mumps
Cytomegalovirus Rotavirus Human, mice (Yoon)
Human, hamster
Human
Human
Human
CBV4 T cell activation (Vbeta analysis): T1DM=controls
(Varela-Calvino et al. 2001)
CBV4 T cell proliferation: T1DM > controls (Juhela et al 2000)
CBV4-specific T-cell epitopes: T1DM = controls
(Martilla et al. 2001)
No or little cross reactivity between molecular mimicry regions
(Several authors)
Texto
144
Genética do DM1
146
Uma questão... Envolvimento
Genético
Heredograma
Portador
Estudos genéticos
Identificaram uma região especifica no
genoma humano associada com a DC
Famílias
1 EM 2000 INDIVÍDUO CERCA É
PORTADOR DE IDDM
A mãe deseja conhecer os
riscos da doença na segunda
filha
1 em cada 20 irmãos mais novos de
diabéticos será portador da doença
ANÁLISE DOS COMPONENTES GENÉTICOS DOS CARACTERES
MULTIFATORIAIS: ESTUDO DA CONCORDÂNCIA NOS GÊMEOS
Nenhuma diferença
nenhuma hereditariedade
Pouca diferença
pouca hereditariedade
maior diferença
maior hereditariedade
Concordância dos IDDM em gêmeos
% das duplas
100
80
60
concordante
54
discordante
46
40
14
20
0
monozigótico
dizigótico
gêmeos
86
hereditariedade do diabetes juvenil
medida dos fatores geneticos:
a hereditariedade(h ):
Conc. monozigótico - Conc. dizigótico
1 - concordância dizigótico
(.54 - .14) /(1 - .14) = 46%
Tipos de Doenças Genéticas
 Monofatoriais
 Poligênicas
 Cromossômicas
 Multifatoriais
Genética do DM1
156
T1D
T1D
geneFc
factors
•The
first
major
geneFc
risk
locus
was
detected
as
early
as
1974
by
Nerup
et
al.
followed
by
Cudworth
and
Woodrow,
who
detected
an
associaFon
with
the
HLA
system.
•Since
then
30
years
of
geneFc
studies
have
significantly
advanced
our
knowledge
of
geneFc
suscepFbility
factors
for
T1D,
making
it
one
of
the
most
studied
complex
geneFc
diseases
to
date
T1D
HLA
and
diabetes
•The
iniFal
associaFon
with
T1D
was
detected
with
allelic
forms
of
HLA
class
I
genes
that
encode
for
HLA‐B8
and
‐B15
molecules.
However,
it
was
soon
recognized
that
this
associaFon
was
an
indirect
signal
due
to
the
strong
linkage
disequilibrium
in
the
HLA
region,
and
that
the
strongest
associaFon
was
observed
with
the
HLA‐DR
class
II
genes.
•By
analyzing
amino
acid
variants
of
exon
2
of
HLA‐DQB1,
Todd
et
al.
found
that
the
suscepFbility
correlated
even
more
strongly
with
Asp‐
57,
and
proposed
that
HLA‐DQB1
was
the
main
diabetogenic
gene
in
HLA.
However,
the
focus
returned
to
HLA‐DRB1when
allelic
forms
of
HLA‐DRB1
were
found
to
influence
the
risk
of
DQB1
suscepFbility
alleles.
•Many
studies
have
invesFgated
the
risk
of
HLA‐DRB1–
DQB1
haplotypes
in
different
populaFons
and
showed
that
several
haplotypes
are
associated
with
a
spectrum
of
different
disease
risks,
ranging
from
strong
suscepFbility
to
almost
complete
protecFon
HLA
and
diabetes
It
is
now
clear
that
the
main
suscepFbility
for
disease
is
associated
with
the
DRB1⁎0401–DQB1⁎0302
and
DRB1⁎0302–DQB1⁎0201
haplotypes,
in
contrast
to
the
almost
complete
protecFon
conferred
by
the
DQB1⁎06–DRB1⁎15
haplotype
T1D
HLA
and
diabetes
• The
HLA
class
II
molecule
is
a
heterodimer
of
the
two
proteins
encoded
by
HLA‐DQB1
and
‐DQA1.
DQA1
is
located
between
DRB1
and
DQB1,
and
strong
linkage
disequilibrium
dictates
that
specific
haplotype
combinaFons
of
the
amino
acid
variants
exist
in
these
three
genes.
• As
a
result,
a
given
genotype
may
code
for
four
different
HLA
molecules:
the
cis‐molecules
encoded
by
the
HLA‐DQB1
and
‐DQA1
genes
located
on
the
same
chromosome,
and
the
transmolecules
encoded
by
a
DQB1
gene
on
one
chromosome
and
by
a
DQA1
gene
on
the
other
chromosome.
• InteresFngly,
the
highest
risk
genotype
is
formed
by
the
DRB1⁎0401–DQB1⁎0302/
DRB1⁎0302–DQB1⁎0201
heterozygote
genotype,
which
exceeds
the
risk
conferred
by
the
reciprocal
homozygous
genotypes
T1D
161
Type 1 diabetes genes
v HLA DQ2, DQ8, or both, represents almost 90% of all
type 1 diabetes patients younger than 20 years of age.
v The risk of DQ2/8 heterozygotes decreases with increasing age
The protection of DQ6.2 is attenuated by increasing age and is
v lost at about 35 years of age.
v Class I - INS VNTR -short tandem repeats - increase the
risk by about 2-5 %.
v CTLA-4 - long AT-repeats at the 5’ end UTR - increase
the risk by about 2-3%.
Other
genes
Many
candidate
genes
have
been
studied
but
few
have
been
found
to
be
associated
to
T1D
T1D
Other
genes
Only
three
have
shown
associaFon
consistently
over
many
different
studies
and
are
now
well
established
as
risk
factors
for
T1D:
•the
Variable
Number
of
Tandem
Repeats
(VNTR)
near
the
Insulin
gene
(INS),
•the
Cytotoxic
T‐Lymphocyte
associated
AnFgen
(CTLA4)
•Protein
Tyrosine
phosphatasis
Pyrosine
Nonreceptor‐type
22
(PTPN22).
T1D
The
INS
gene
T1D
•The
INS
gene
was
one
of
the
obvious
candidate
genes
for
T1D,
in
part
because
of
the
existence
of
INS‐specific
autoanFbodies.
•Moreover,
the
region
surrounding
INS
on
chromosome
11p15
has
been
consistently
linked
to
T1D
for
more
than
two
decades
(the
IDDM2
locus)
•The
main
associaFon
was
found
to
center
around
the
INS‐VNTR
polymorphism
in
a
4.1
kb
region
encompassing
the
INS
gene
as
well
as
the
Tyrosine
Hydroxylase
gene
(TH),
and
the
Insulin‐like
Growth
Factor
II
gene
(IGF2).
•The
INS‐VNTR
is
located
downstream
of
INS,
and
is
a
tandem
repeat
of
a
basic
14–
15
bp
sequence
(ACAGGGGTCTGGGG),
which
alleles
cluster
in
size
groups
of
30
to
60
repeats
(class
I
alleles),
120
to
170
repeats
(class
III
alleles),
and
the
rarer
intermediate
repeats
(class
II
alleles).
•
Strong
consistent
associaFon
was
found
by
several
independent
groups
showing
that
INS
class
I
alleles
are
associated
with
increased
risk,
whereas
class
III
alleles
are
associated
with
dominant
protecFon
for
T1D
T1D
The
INS
gene
•IniFally,
the
discussion
arose
as
to
whether
the
INS‐VNTR
was
indeed
the
‘causal’
or
most
associated
variant
and
not
some
other
polymorphism
in
strong
LD
somewhere
in
the
4.1
kb
region.
This
quesFon
was
answered
by
extensive
funcFonal
tesFng
and
comprehensive
fine‐mapping
of
the
INS
region,
which
les
litle
doubt
that
the
INS‐VNTR
is
IDDM2.
•This
led
to
the
postulaFon
that
the
protecFon
observed
from
class
III
INS‐VNTR
alleles
is
conferred
by
higher
insulin
levels
in
the
thymus
that
may
enhance
negaFve
selecFon
of
insulin‐
autoreacFve
T
lymphocytes
T1D
CTLA4
•CTLA4
is
expressed
by
CD4+
and
CD8+
T
cells
and
(similar
to
CD28)
binds
B7‐1
and
B7‐2
ligands
during
presentaFon
of
anFgens
bound
to
MHC
by
anFgen‐presenFng
cells.
Upon
binding
of
B7,
CTLA4
down‐regulates
T‐cell
proliferaFon
and
cytokine
producFon,
whereas
binding
of
B7
to
CD28
results
in
a
co‐sFmulatory
response.
•It
is
thought
that
the
CTLA4
funcFon
is
criFcal
for
regulaFng
peripheral
selsolerance
and
prevenFon
of
autoimmunity
and
it
has
therefore
long
been
considered
as
a
candidate
gene
for
T1D.
•Indeed,
CTLA4
maps
on
to
chromosome
2q33,
which
is
linked
to
T1D
(IDDM12)
•
Several
variants
in
and
around
CTLA4
were
reported
to
be
associated
to
T1D,
but
with
some
conflicFng
results.
T1D
PTPN22
•PTPN22
codes
for
lymphoid‐specific
phosphatase
(Lyp),
and
belongs
to
the
family
of
protein
tyrosine
phosphatases,
which
are
regulators
of
the
immune
response.
•
Lyp
is
an
intracellular
protein
that
interacts
with
Csk
kinase
and
this
protein
complex
inhibits
TCR
signaling,
leading
to
reduced
T‐cell
acFvaFon.
•The
C1858T
variant
in
the
coding
region
of
PTPN22
was
first
demonstrated
to
be
associated
to
T1D
in
two
different
populaFons;
Fine‐mapping
using
a
dense
map
of
SNPs
obtained
by
resequencing
PTPN22
was
performed
and
showed
that
the
primary
associaFon
was
conferred
by
C1858T,
but
that
other
variants
may
contribute.
T1D
PTPN22
•The
C1858T
variant
results
in
an
amino
acid
subsFtuFon
R620W
in
Lyp,
and
was
shown
to
result
in
a
Lyp
protein
with
enhanced
binding
properFes
with
Csk.
•This
is
predicted
to
result
in
more
efficient
suppression
of
TCR
signaling.
It
is
postulated
that
this
gain‐of‐funcFon
may
predispose
to
T1D
through
an
increased
survival
of
autoreacFve
T
cells
during
thymic
selecFon.
•AlternaFvely,
the
variant
Lyp
may
also
affect
regulatory
T‐cell
populaFons,making
them
less
effecFve
in
suppressing
an
autoimmune
response.
T1D