Imunossupressão induzida pela malária: existe um papel para o óxido nítrico?

Malaria induced immunosuppression: is there a role to nitric oxide?

Maristela Böhlke

Mestre em Clínica Médica pela PUC-RS, Professora auxiliar / Fisiologia Médica e Biofísica / UCPel, Universidade Católica de Pelotas, Escola de Medicina - Departamento de Fisiologia Médica e Biofísica

Resumo

Objetivo: abordar a hipótese de que a imunossupressão associada à malária seja causada por produção macrofágica de óxido nítrico.

Métodos: revisão de literatura pertinente.

Resultados: uma série de estudos demonstra falha da imunidade celular em animais experimentais e humanos parasitados por Plasmodium. Foi recentemente observado que a ativação crônica de macrófagos induz biossíntese de óxido nítrico, o qual inibe a ribonucleotídeo redutase linfocitária e conseqüentemente, a proliferação desse tipo celular. O aumento na produção de óxido nítrico e a proliferação reduzida de linfócitos estão bem documentadas em pacientes contaminados por Plasmodium.

Conclusões: a ativação crônica de células mononucleares humanas, como ocorre na malária, provoca secreção de óxido nítrico, o que provavelmente, seja a base de funcionamento dos macrófagos supressores. O óxido nítrico inibe a ribonucleotídeo redutase da célula-alvo, nesse caso o linfócito, impedindo sua proliferação. Embora dados definitivos ainda não estejam disponíveis, esse parece ser o mecanismo da imunossupressão associada à malária.

Rev. bras. alerg. imunopatol. 1999; 22(6):173-178 imunossupressão, óxido nítrico, malária, auto-imunidade.


Abstract

Objective: to evaluate the hypothesis that malaria -associated immunosuppression is caused by macrophage produced nitric oxide.

Methods: related literature review.

Results: a number of reports have described impaired cellular immunity in Plasmodium infected rodents, monkeys and humans. It was recently observed that macrophages chronic stimulation induces nitric oxide synthesis, that inhibits lymphocyte ribonucleotide reductase, thus limiting lymphocyte proliferation. The increased production of nitric oxide and the reduced lymphocyte proliferation are well-documented in Plasmodium infected patients.

Conclusions: human mononuclear phagocytes chronic stimulation, as it happens in malaria, induces nitric oxide secretion, that seems to be the basis of suppressor macrophage function. Nitric oxide inhibits target cell ribonucleotide reductase, preventing lymphocyte proliferation. Although conclusive data are not available yet, this appears to be the mechanism of malaria associated immunosuppression.

Rev. bras. alerg. imunopatol. 1999; 22(6):173-178 immunosuppression, nitric oxide, malaria, autoimmunity


Introdução

A malária é uma doença infecciosa endêmica em algumas regiões tropicais, causada por parasita do gênero Plasmodium. O parasita é transmitido ao homem pela fêmea do mosquito Anopheles; através da corrente circulatória atinge o fígado, sofre maturação no hepatócito, de onde é liberado novamente para o sangue, penetra na hemácia através de receptores, sofre maturação adicional, ocorrendo finalmente a ruptura do eritrócito com liberação de grande número de parasitas na corrente circulatória, os quais passarão a invadir outras hemácias. Esses episódios de liberação maciça de plasmódios na circulação repercutem clinicamente nos episódios febris intermitentes e regulares característicos da malária1.

A malária é amplamente distribuída através dos trópicos, com áreas altamente endêmicas na África, Nova Guiné, Haiti, América Central e sul da Ásia. No Brasil, a malária é endêmica no Pará, Amazonas, Acre, Amapá, Roraima, Rondônia, Goiás, Maranhão e parte do Mato Grosso2. Nas áreas tropicais endêmicas, ocorrem cerca de dois a três milhões de mortes causadas pela malária a cada ano. O perfil epidemiológico da malária pode ser dividido em dois tipos: (a) malária estável, ocorre em locais de alta transmissibilidade do parasita; teoricamente todos os indivíduos são infectados logo após o nascimento, a parasitemia é quase universal na infância e a mortalidade, quando ocorre, é nos primeiros anos de vida, após o que imunidade ou tolerância se estabelecem; não ocorrem epidemias; esse é o padrão da África subsahariana e da Nova Guiné; (b) malária instável, ocorre em locais com taxas baixas de transmissão do plasmódio; a doença ocorre sob a forma de surtos epidêmicos e pode afetar pessoas de todas as idades, em função do baixo grau de imunidade da população.

Nas áreas endêmicas, principalmente naquelas de malária estável, onde ocorrem infecções repetidas pelo plasmódio, a imunidade é gradualmente adquirida em vários estágios. A primeira alteração observada é uma redução dos sinais e sintomas clínicos para um determinado nível de parasitemia. O indivíduo pode permanecer vários anos assintomático, porém com plasmódio circulante. Esse fenômeno é conhecido como tolerância, ocorre por um mecanismo não adequadamente compreendido e é acompanhado de alterações do sistema imunológico, principalmente depressão da imunidade celular, aspecto central na presente discussão.

Adolescentes e adultos de áreas altamente endêmicas freqüentemente persistem com parasitemia em nível muito baixo, assintomáticos, combinado com relativa resistência a superinfecção, um estado chamado premunição ou imunidade infecciosa. A aquisição de imunidade em áreas holoendêmicas está associada a elevação maciça das imunoglobulinas séricas IgM, IgG e IgA; crianças nascem protegidas pelos anticorpos maternos e geralmente apresentarão os primeiros ataques de malária com poucos meses, após o que a resistência será gradualmente adquirida. A aquisição de imunidade completa, com extinção total da parasitemia, é rara na malária, em função da variação antigênica: os antígenos são diferentes para cada estágio do ciclo do parasita, cada cepa e cada espécie de plasmódio. Além disso, o parasita apresenta localização intracelular durante a maior parte do ciclo em humanos e a ausência de antígenos do MHC II na superfície da hemácia impede o reconhecimento direto da célula parasitada pelo linfócito T auxiliar.

Em função dessas particularidades do perfil epidemiológico da malária e das características do plasmódio, apesar da grande produção de anticorpos, aumento da atividade de macrófagos e das células natural killer e agressão da hemácia parasitada por mecanismo célula T- dependente anticorpo - mediada, a persistência de parasitemia por longos períodos da vida na população de áreas altamente endêmicas é muito comum, impondo uma situação peculiar ao sistema imunológico humano.

Imunossupressão na malária

Greenwood, em 1968, chamou a atenção para a ocorrência infreqüente de doença auto-imune na África tropical, porém não em africanos vivendo na América do Norte, e propôs que essa diferença seria causada pelas múltiplas infecções parasitárias que ocorrem na África, alterando o estado imunológico de sua população3.

Os indivíduos que sobrevivem à malária e tornam-se tolerantes apresentam episódios mais graves de infecções gastrintestinais e respiratórias4 e não desenvolvem resposta imunológica adequada a vacinas5. Uma correlação negativa significante foi encontrada entre o grau de parasitemia e a resposta anticórpica: crianças com as maiores taxas de parasitemia não desenvolvem qualquer resposta à vacina meningocócica5. Além disso, é alta a incidência de linfomas, especialmente o de Burkitt, em maláricos imunodeprimidos da África equatorial. Segundo alguns autores, a resposta imune suprimida pela malária poderia potencializar o poder malignizante do vírus oncogênico, como o Epstein-Barr6. O Epstein-Barr aumenta a proliferação do linfócito B contaminado. Em presença de imunidade celular competente o linfócito T citotóxico (CD8) reconhece e destrói o linfócito B alterado; se esse mecanismo de vigilância estiver comprometido, pode advir a proliferação monoclonal neoplásica.

Para investigar a imunidade celular na malária, foi conduzido estudo experimental com macacos (Aotus trivigatus) contaminados por Plasmodium falciparum, na Universidade do Havaí, em 1978. Foi detectada redução da resposta de linfócitos ao estímulo mitogênico com fitohemoaglutinina, concanavalina A e mitógeno pokeweed em relação a animais não infectados, e que essa redução de resposta ocorria em proporção direta com o aumento da parasitemia7. Estudos anteriores já descreviam resultados similares em humanos8.

Mesmo uma primeira infecção pela malária gera tolerância aos efeitos deletérios tanto do plasmódio como da endotoxina bacteriana. Estudo realizado em humanos, em 1965, demonstrou reação febril à infusão de endotoxinas significativamente reduzida após a infecção pelo plasmódio9. A tolerância às endotoxinas tem sido vista atualmente como um processo ativo, com alteração da expressão gênica10. Produtos gênicos com expressão reduzida durante a tolerância à endotoxina incluem os fatores de necrose tumoral, e entre aqueles com expressão aumentada figura a forma indutível de sintase do óxido nítrico (NOSi)11,12.

O óxido nítrico (NO) é uma molécula filogeneticamente muito antiga com funções as mais diversas em fisiologia e patologias humanas. É produzido a partir do substrato Larginina pela enzima sintase do óxido nítrico (NOS), que existe sob duas formas: (a) a forma constitucional, com atividade discreta e flutuante, e (b) a forma indutível, expressa somente mediante determinados estímulos, produzindo óxido nítrico em grande quantidade e de maneira constante. As várias funções imunológicas atribuídas ao NO geralmente estão ligadas a essa última forma de produção, pela NOS indutível13,14.

A NOS indutível existe comprovadamente em várias células do sistema imunológico humano, inclusive em macrófagos15, embora com produção de NO inferior àquela da linhagem monocitária de animais experimentais16,17. Macrófagos, baseado no que tem sido demonstrado, funcionam de maneira contraditória no controle da atividade linfocitária. Uma das funções é dar suporte à resposta imune mediada por células T através do processamento e apresentação de antígenos e secreção de citocinas; outra função é suprimir a proliferação linfocitária pela liberação de peróxido de hidrogênio, prostaglandinas18 e, provavelmente, óxido nítrico. A prostaglandina E secretada pelo macrófago, com sua função supressora de linfócitos, tem sido implicada na disfunção da imunidade celular da uremia19 e no mecanismo de frenagem da

Óxido nítrico e supressão de linfócitos

reação de hipersensibilidade do tipo IV20. A síntese e liberação de NO pelo macrófago pode ser induzida por lipopolissacarídeo (LPS), interferon (IFN) g , TNF a e IL-1; provavelmente o interferon g produzido pelo próprio linfócito T ativa essa via no macrófago, instalando uma alça de retroalimentação. É sabido que a ativação de macrófagos induzida por IFN g resulta em alterações da função macrofágica, incluindo expressão de receptores para antígenos do MHC II, processamento e apresentação de antígenos e liberação de IL-1, os quais estão associados com aumento da proliferação de células T. Esses efeitos pró-proliferativos podem predominar quando macrófagos e linfócitos interagem em razões quantitativas ótimas. Dados apresentados em estudo de Albina e cols.21 indicam que, se um grande número de macrófagos é estimulado simultaneamente pelo IFN g , isoladamente ou em combinação com outras citocinas, a produção resultante de NO provavelmente é supressiva para as células T presentes naquele ambiente. Esse perfil de supressão parece ocorrer, principalmente, em vigência de infecções crônicas, com permanência prolongada de estimulação antigênica.

O NO liberado pelo macrófago apresenta uma série de funções, entre as quais inibir a ribonucleotídeo redutase (enzima indispensável na síntese do DNA) da célula alvo13,14, o que impede sua proliferação; aparentemente, é através desse mecanismo que o NO liberado por macrófagos, em indivíduos tolerantes à malária, inibe a proliferação linfocitária22-24. O controle da ativação de linfócitos pelo NO também tem sido estudado na resposta imune a aloantígeno e mitógenos21,25; essa parece ser a base de funcionamento dos macrófagos "supressores"23, conforme claramente demonstrado por Mills23 em estudo realizado com células esplênicas de rato, em 1991. Até mesmo uma ação supressora na rejeição de órgãos transplantados é atribuída ao NO produzido por macrófagos23,26. A produção aumentada de NO em indivíduos tolerantes à malária tem sido bem documentada, tanto através de dosagem de produtos da degradação do óxido nítrico (nitrito e nitrato)27,28, como através da medida da NOS indutível em células mononucleares periféricas por western blot15.

O aumento da produção de NO na malária parece constituir-se em fator protetor, uma vez que os indivíduos que apresentam doença grave pelo plasmódio, com manifestações de sistema nervoso central, apresentam níveis de nitrato e nitrito plasmáticos significativamente inferiores em relação aos indivíduos que desenvolveram tolerância27,28. Muito provavelmente essa proteção ocorra através da inibição linfocitária: estudos de malária cerebral em modelos murinos demonstraram que a ausência do timo protege os animais infectados do desenvolvimento de lesões encefálicas2.

Imunossupressão induzida por doença infecciosa X auto-imunidade

O relato inicial de Greenwood atribuindo a reduzida incidência de doenças auto-imunes na África tropical à ocorrência de sucessivas infecções3, vem encontrar subsídio molecular na evidência de supressão de linfócitos T pelo óxido nítrico produzido por macrófagos ativados23, não só na malária22, como na infecção por Trypanossoma brucei29, estafilococos30 e talvez outros patógenos. O Trypanossoma brucei, parasita também endêmico na África subsahariana, que causa doença do sono em humanos e animais domésticos, divide com o plasmódio da malária a característica de escapar do sistema imunológico do hospedeiro e causar infecção crônica, além de causar imunossupressão associada a falha na resposta proliferativa de linfócitos T a mitógenos e antígenos variados. Evidências apontam para o papel dos macrófagos (que produzem óxido nítrico) na supressão in vitro da liberação de IL-2 e da expressão do receptor de IL-2 por linfócitos T de ratos contaminados por T. brucei.

Evidências adicionais do papel supressor de linfócitos desempenhado pelo óxido nítrico vêm do estudo de mieloencefalite alérgica, modelo experimental de esclerose múltipla (doença auto-imune), onde o desenvolvimento da doença depende da proliferação de células T, ocorrendo supressão da doença com o bloqueio da proliferação desse tipo celular31. A administração de análogos da Larginina, que inibem a geração de óxido nítrico, aumenta a gravidade das lesões em mieloencefalite alérgica, possivelmente em decorrência da proliferação aumentada de linfócitos32.

Por fim, vale a pena lembrar que a mesma população da África tropical, que apresenta uma baixa incidência de doenças auto-imunes33, quando migra para países desenvolvidos, como foi observado no Reino Unido34, passa a apresentar algumas doenças auto-imunes, como o lúpus eritematoso sistêmico34 e a sarcoidose35, com uma freqüência até mesmo superior à da população branca; além do aspecto de auto-imunidade, os negros que vivem em países desenvolvidos apresentam outras características especiais: a incidência de rejeição aguda após transplante renal é maior em relação à população branca e a sobrevida do enxerto significativamente reduzida36. As constatações acima descritas falam fortemente contra um fator racial determinando a baixa incidência de auto-imunidade na África tropical e a favor de fator ambiental, possivelmente envolvendo o grande número de infecções crônicas ou recorrentes a que essa população está exposta37.

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