A asma é uma doença inflamatória crônica heterogênea caracterizada por hiper-responsividade das vias aéreas, cuja causa ainda não está completamente conhecida. Vários tipos de células participam em seu processo inflamatório, como mastócitos, macrófagos / monócitos, eosinófilos, linfócitos T auxiliares Tipo 2 (TH2), células dendríticas, basófilos, neutrófilos e plaquetas. Todas as células do organismo apresentam proteínas transmembrana caracterizadas como receptores de adesão e de acordo com sua função, atuam na facilitação quanto à adesão da célula a outras células ou à matriz celular. As moléculas de adesão desempenham papéis críticos na manutenção da integridade estrutural de todos os componentes da parede das vias aéreas.

Em patologias como a asma, os leucócitos devem aderir ao endotélio vascular que reveste a microcirculação brônquica, com a migração transendotelial posterior para a luz das vias aéreas, para a perpetuação da reação inflamatória. As moléculas de adesão celular estão envolvidas em praticamente todas as etapas desse processo.^1,2

Essas proteínas são receptores transmembranares compostos por três domínios: intracelular, transmembrana e extracelular. As CAMs medeiam o contato entre duas células através dos receptores de adesão celular que permitem que as células reconheçam e liguem moléculas em outras células ou na matriz extracelular. Os receptores podem formar adesões homofílicas ou homotípicas – entre o mesmo tipo de moléculas (Caderina – caderina) ou heterofílicas ou heterotípicas – entre diferentes tipos de moléculas (Selectinas – mucinas). O processo de adesão é essencial e ocorre em vários eventos biológicos como: morfogênese, crescimento e diferenciação celular, organização tecidual, regulação da apoptose, inflamação, resposta do hospedeiro às infecções e injúria, cicatrização e resposta imunocelular.

As CAMs funcionam ainda como moléculas sinalizadoras e têm participação essencial na regulação da inflamação e resposta imune, como ocorre na asma. As CAMs são responsáveis pela adesão intercelular, adesão celular ao epitélio e ao endotélio, recrutamento e migração seletiva de células inflamatórias dos vasos sanguíneos até o local da inflamação. As citocinas e outros mediadores inflamatórios influenciam o número e a função das CAMs. A seletividade depende do mediador e do tipo de célula envolvida.^3-5

As moléculas de adesão estão divididas em cinco superfamílias, dependendo de características moleculares comuns: integrinas, selectinas, mucinas, superfamília das imunoglobulinas e caderinas.^5-8 (Tabela 1)

No sítio da inflamação ocorre um extravasamento de leucócitos. Neste processo ocorre inicialmente a vasodilatação de vênulas pós-capilares e mudanças no fluxo sanguíneo com desaceleração, resultando na marginação dos leucócitos ao longo do endotélio vascular, processo este mediado por selectinas e seus ligantes opostos, ricos em carboidratos.^9,10 A afinidade de ligação das selectinas é relativamente baixa, mas é suficiente para servir de freio biológico, fazendo com que o leucócito desacelere rapidamente ao rolar nas células endoteliais. Enquanto rolam, os leucócitos podem ser ativados por quimiotáticos, aumentando assim muito a afinidade de seus receptores de adesão de integrina ß₂ para ligantes no endotélio ativado. Quando ocorre a ativação do leucócito sobrevém a parada do rolamento com firme adesão às células endoteliais, evento este resultante da ligação de integrinas ß₁e ß₂ expressas nos leucócitos com vários membros da superfamília das imunoglobulinas expressas no endotélio (ICAM-1, ICAM-2 e VCAM-1). Após a firme fixação ocorre o achatamento da célula, reduzindo a exposição às forças decorrentes do fluxo sanguíneo vascular, aumentando-se desta forma a área de contato com a superfície endotelial vascular. Um sinal quimiotático presente fora da vênula induz os leucócitos a se introduzirem entre as células endoteliais da vênula, quando finalmente o leucócito migra entre as células endoteliais da região apical para a superfície basolateral (diapedese) em direção ao extravascular para o centro inflamatório (Figura 1).^6,8,11-13

As sucessivas etapas descritas até a migração transendotelial – captura e rolamento, adesão e diapedese – à exceção da marginação oriunda de modificações nas condições hemodinâmicas da circulação sanguínea,^14,15 todas se originam por interações celulares e são mediadas pela expressão de CAMs localizadas na superfície dos leucócitos e células endoteliais, assim como de seus ligantes.^6,8,12,13

A família das selectinas é composta por uma família de glicoproteínas de cátions divalentes dependentes encontrados apenas em células vasculares, que medeiam interações iniciais de adesão entre leucócitos intravasculares e o endotélio vascular, em áreas de inflamação.¹⁶ São proteínas que ao contrário da maioria das moléculas de adesão, que se ligam a outras proteínas, as selectinas interagem com ligantes de carboidratos em leucócitos e células endoteliais. Os três membros da família das selectinas operam nos sistemas vascular e hematológico. A família de selectinas é formada por três proteínas de acordo com as células onde foram identificadas pela primeira vez: E-selectina (Epitelial), P-selectina Plaqueta) e L-selectina (Leucócito). A afinidade das selectinas com seus ligantes é relativamente baixa.⁷ Isto proporciona um contato dos leucócitos à parede vascular (captura), facilitando o rolamento dessas células ao longo do endotélio, impulsionadas pelo fluxo sanguíneo.^7,15 A E-selectina é sintetizada e expressa exclusivamente, por breve período (horas), no endotélio vascular após estimulação pelas citocinas e lipossacarídeos (LPS). Ela não é estocada. Cerca de 4 h após a exposição às citocinas ocorre o pico da expressão, que perdura por 12 h. A E-selectina e a P-selectina, encontradas na superfície endotelial, funcionam como sítios de ligação para a L-selectina. A P-selectina é sintetizada constitutivamente pelas plaquetas e por células endoteliais e armazenada nos corpos de Weibel-Palade.¹⁷ Após a exposição das células endoteliais aos mediadores inflamatórios (histamina, trombina, C5a) a P-selectina é rapidamente mobilizada para a superfície celular, onde é transitoriamente expressa (30 minutos). A P-selectina tem sua transcrição upregulated por várias citocinas, incluindo-se a IL-4 que apresenta importante participação nos processos inflamatórios alérgicos. A L-selectina está constitutivamente presente na superfície microvilosa da maioria dos leucócitos e tem como função a firme fixação inicial dos leucócitos ao endotélio vascular. Desempenha um papel importante em muitos mecanismos de defesa do hospedeiro. Nesta etapa, o íntimo contato com as células endoteliais possibilita aos leucócitos encontrar fatores de ativação específicos que induzem a sua firme união e posterior diapedese.¹⁸

As integrinas são glicoproteínas transmembrana, compostas por dois heterodímeros não covalentes designados como subunidades a e ß, cada uma com grande domínio extracelular e pequena, porém importante, extensão citoplasmática. Participam na organização tissular e como receptores para outras moléculas de adesão. A adesão mediada pela integrina é um processo que requer energia, que também depende de cátions divalentes extracelulares. Essas moléculas são onipresentes, com pelo menos um heterodímero presente em todas as células nucleadas in vivo.¹⁹ São pelo menos 18 subunidades a e oito ß que já foram clonadas e sequenciadas em humanos, gerando 24 heterodímeros.²⁰ Os leucócitos expressam pelo menos 13 diferentes integrinas as quais medeiam a ligação com as células endoteliais. As ß₂ integrinas promovem o recrutamento de leucócitos para os locais de inflamação, promovendo a adesão dos leucócitos circulantes ao endotélio vascular, a migração transendotelial,^21,22 a formação de sinapses imunológicas nos leucócitos²³ e a sinalização inflamatória nas células envolvidas.²⁴ As ß₂ integrinas (subfamílias ß₁ e ß₂ ) ao contrário das selectinas, interagem de forma intensa com os seus ligantes nas células endoteliais, dando origem ao processo de adesão, regulam o recrutamento de leucócitos e participam na sinalização imunológica. As integrinas da subfamília ß₇ têm sido descritas como as principais moléculas que participam da adesão dos leucócitos ao endotélio durante a migração transendotelial. As mais importantes para adesão endotelial são as integrinas ß₁, ß₂ (CD18) e ß₇.²⁵ A subfamília ß₂ é expressa em todos os leucócitos e consiste em uma subunidade ß₂ ligada a uma das quatro subunidades a: CD11a (aL), CD11b (a_M), CD11c (a_X) ou CD11d (a_D). Os linfócitos produzem primariamente CD11a/CD18 (LFA-1 ou lymphocyte function associated antigen-1), enquanto que os eosinófilos, neutrófilos e monócitos produzem, todos, as quatro ß₂ integrinas. A expressão de uma ou mais integrinas ocorre na superfície de qualquer célula do organismo, exceto em eritrócitos maduros.²⁶ As integrinas participam da adesão célula-célula, da ligação e das interações das células com componentes da matriz extracelular, como a fibronectina. Uma característica importante das integrinas é que elas existem nos estados ativo e inativo.

A superfamília das imunoglobulinas (IgSF) consiste em uma multiplicidade de proteínas da superfície celular de cadeia única, que contêm um ou mais domínios IG ou semelhantes à Ig (unidades de homologia Ig).^6,8,13 Têm função por ligação homotípica e heterotípica. Participam nos processos de reconhecimento, ligação ou adesão de células. Todos possuem uma região extracelular conhecida como domínios ou dobras de imunoglobulina.²⁷ Cerca de 40% dos 150 ou mais polipeptídeos que têm sido caracterizados na superfície dos leucócitos pertencem a esta superfamília. Estão incluídos nesta superfamília de Ig: anticorpos, receptores de células T, proteínas MHC e coreceptores CD4+, CD8+ e CD28, receptores FC nos linfócitos e várias moléculas de adesão celular. Os membros desta família incluem uma variedade de moléculas de adesão celular neuronais como a NCAM (neural cell adhesion molecule), a NgCAM (neuron glial cell adhesion molecule)²⁸ e moléculas expressas no endotélio vascular, importantes na adesão leucócito-endotelial como a VCAM-1 (vascular cell adhesion 1), a PECAM-1  (platelet-endothelial cell adhesion molecule 1), as ICAM-1,-2,-3 (intercellular adhesion molecule 1,2,3) e a MAdCAM-1 (mucosal addressin cell adhesion molecule – 1).^29-32

Conforme antes mencionado ICAM-1, ICAM-2, ICAM-3, VCAM-3 e MadCAM-1 são ligantes para CAMs pertencentes a famílias das selectinas e integrinas. Por outro lado a PECAM-1 funciona como seu próprio ligante, pois realiza interações de caráter homotípico com moléculas do mesmo tipo expressas em outras células.¹⁵

A ICAM-1 é um simples polipeptídeo transmembrana dos domínios tipo 5-Ig-C2. Os sítios de ligação para o CD11a estão nos domínios 1 e 2 e para o CD11b no domínio 3. A ICAM-1 é constitutivamente expressa no epitélio, nos fibroblastos e a baixos níveis nas células endoteliais, tendo a sua transcrição também regulada por várias citocinas e pela LPS.  A VCAM-1 também é expressa pelas células endoteliais e algumas células dendríticas  e consiste de sete domínios Ig cujos domínios 1-3 e 4-6 são homólogos. A VCAM-1 tem a sua expressão basal muito baixa nas células endoteliais, porém pode ser aumentada sob ação de citocinas como a IL-4. Sua fixação maior ocorre através do ligante VLA-4 nos domínios 1 e 4. A PECAM-1 apresenta 6 domínios Ig e é expressa constitutivamente pelas células endoteliais, leucócitos e plaquetas. As mesmas citocinas que estimulam a upregulation da ICAM-1 nas células endoteliais determinam a redistribuição da PECAM-1 para a periferia da célula sem afetar a quantidade total expressa por cada célula; este processo pode facilitar a migração dos leucócitos entre as células endoteliais adjacentes. A MAdCAM-1 contém três domínios Ig, dois do tipo C2 e um tipo A1. A MAdCAM-1 também apresenta um domínio mucina-like que serve como ligante para L-selectina. Ainda é pouco conhecido sobre a regulação da expressão da MAdCAM-1.

A família das caderinas é constituída de proteínas que medeiam a adesão célula-célula dependente de Ca²⁺ nas junções celulares. Elas formam estruturas semelhantes ao zíper nas junções aderentes, regiões de membrana onde uma célula faz contato com outras células.³³ E por último a quinta classe de glicoproteínas, a das mucinas, que servem como ligantes de glicoproteína para as selectinas.³⁴

Na ausência de inflamação raramente os leucócitos interagem com o endotélio vascular. O recrutamento de leucócitos para o local da inflamação envolve uma sequência de eventos bem coordenada e dinâmica, na qual várias CAMs e citocinas quimiotáxicas (quimocinas, anafilatoxinas, mediadores lipídicos) participam ativamente.³⁵ A adesão dos leucócitos circulantes ao endotélio vascular é fundamental para uma efetiva defesa contra infecção e injúria. Os leucócitos devem aderir ao endotélio, penetrar na parede do vaso, transpô-la e migrar para o sítio da inflamação.

No caso específico da inflamação crônica alérgica, como a da asma, ainda questiona-se como os eosinófilos (porém não os neutrófilos) são seletivamente recrutados.

Como a asma é caracterizada pelo excessivo acúmulo de eosinófilos e de linfócitos T nas vias aéreas, particularmente na submucosa, torna-se muito importante compreender as interações iniciais destas células com o endotélio da microvasculatura brônquica assim como o seu recrutamento pela circulação. Dados sugerem o envolvimento de interações entre E-selectinas^36,37 e seus ligantes ICAM-1 e LFA-1 (leucocyte function associated antigen) (a_Lß₂) e entre VCAM-1 e VLA-4 (very late antigen) (a₄ß₁) no recrutamento de eosinófilos na resposta alérgica das vias aéreas. Outros estudos demonstram que para os eosinófilos e linfócitos T, as integrinas a₄ß₁, a₄ß₇ e o CD44 são capazes de mediarem respectivamente o rolamento nas VCAM-1, MAdCAM-1 e em superfícies cobertas por derivados do ácido hialurônico.

Um grupo de moléculas expressas no endotélio vascular liga-se às ß₂ integrinas (família CD18) da superfície dos leucócitos facilitando a firme adesão intercelular ao endotélio microvascular,^38-40 seguida por transmigração. Incluem-se neste grupo da superfamília das imunoglobulinas, moléculas de adesão intercelular ICAM-1 e 2, VCAM-1 e as relacionadas às plaquetas – PeCAM-1. As ß₂ integrinas interagem com as moléculas ICAM-1 das células endoteliais, enquanto que as ß₁ integrinas interagem com as moléculas VCAM-1. A via CD18-ICAM-1 é utilizada por todos os leucócitos, enquanto que a via VLA-4/VCAM-1 é utilizada somente por eosinófilos e mononucleares.⁴¹ O acúmulo seletivo nas respostas inflamatórias alérgicas, de eosinófilos e em menor expressão pelos linfócitos e monócitos, é gerado pela via VLA-4/VCAM-1, induzida pela liberação de IL-4 e IL-13 dos linfócitos TH2. O início ou aumento da expressão ICAM-1 nas células endoteliais decorre da ação de mediadores pró-inflamatórios tais como a IL-1, IFN-g e TNF-a.

Após completada a adesão dos leucócitos ao endotélio, eles migram pela superfície da luz para alojarem-se na junção intercelular onde “forçam passagem” entre as células endoteliais para ingressarem no espaço extravascular. As PeCAM-1 situam-se nas junções basolaterais das células endoteliais, incluindo zonas de junção intercelular, e atuam facilitando a transmigração de neutrófilos através da barreira endotelial.^42,43 Nesta migração transendotelial participam ainda várias integrinas (a₅ß₁, a₄ß₁, a_Vß₃, a_Lß₂, e a_Mß₂) e membros da IgSF como a ICAM-1, a VCAM-1 e já citada PECAM-1.

A subsequente migração subendotelial através do tecido extravascular é dependente de gradientes de quimiocinas, citocinas quimiotáticas e interações de adesão com a matriz extracelular. Baixas concentrações de IL-8^44,45 produzidas pelo endotélio vascular e secretada nas regiões subendoteliais aumentam a adesão leucocitária e induzem a sua migração. Outras substâncias quimiotáxicas como IL-2, IL-5, RANTES (regulated upon activation in normal T-cells, expressed and secreted), PAF, eotaxina-1 e 2 (específicas para eosinófilos)^46,47 também favorecem a migração transendotelial para o espaço extravascular. A adesão via LFA-1 e Mac-1 facilita a migração transendotelial de neutrófilos,^48-51 sendo que estudos mais recentes demonstraram mecanismos semelhantes para os eosinófilos.^50,51 A migração transendotelial do eosinófilo pode ser aumentada pela exposição dos eosinófilos a IL-5⁵² ao GM-CSF^52,54 ou a expressão upregulate do CD11b.

Ao final, já no foco inflamatório, os leucócitos ampliam suas funções citotóxicas, liberando oxidantes, proteases e outros produtos como fatores de crescimento e citocinas. Os eosinófilos ao contrário dos neutrófilos podem sobreviver nos tecidos por períodos longos, às vezes semanas, dependendo das citocinas do microambiente.⁵⁵ Acredita-se que os eosinófilos possam autorregular sua própria sobrevivência através de uma via autócrina.^56,57

A adesão de moléculas tem uma participação muito importante no processo inflamatório da asma não só no que se relaciona aos leucócitos e às células endoteliais, mas também por intermédio de mastócitos que expressam ß₁ integrinas; macrófagos que produzem ICAM-1, VLA-4, PSGL-1, L-selectinas e CD11b; células dendríticas que produzem VLA-4 e PSGL-1 e células epiteliais que expressam a ICAM-1.⁵⁸

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