JBRA Assist. Reprod. 2010;14(2):50-54
ARTIGO DE REVISÃO
doi: 10.5935/1518-0557.2010.14.2.09
Teria o HLA-E influência em reprodução humana?
Does exist HLA-E influence on human reproduction?
1Departamento de Genética – Universidade Federal do Paraná
2Conceber – Centro de Medicina Reprodutiva - Curitiba
RESUMO
O feto é um aloenxerto tolerado e que ocorre de modo natural para a gestante. Metade dos genes herdados do pai deverão ser expressos e são alogênicos para mãe. Durante o processo da implantação embrionária humana, tanto o embrião quanto o endométrio devem estimular adaptações no sistema imune materno para o estabelecimento de uma gravidez viável. O trofoblasto que é a camada externa da placenta, a interface entre os tecidos fetais e maternos, não expressa moléculas MHC de Classe I e II clássicas, o que o torna resistente ao reconhecimento imune mediado por células T do sistema imune materno e, vulnerável a ação das células natural killer. A expressão de moléculas MHC de Classe I não Clássicas, antígeno leucocitário humano G (HLA-G) e antígeno leucocitário humano E (HLA-E), poderia ser responsável pela proteção do trofoblasto ao ataque pelas células natural killer. Interações entre HLA-G, HLA-E e receptores inibidores de células NK resultariam numa regulação negativa da resposta imune materna, auxiliando a manutenção do feto semialogênico durante o período gestacional. Esta revisão abrange as principais características da molécula HLA-E, com enfoque na participação da molécula na interface materno-fetal, e como sua atuação poderia garantir o sucesso gestacional. Baseia-se em busca da literatura especializada nos últimos nove anos (2000-2009), nas bases de dados OVID – Medline, Science Direct e Lilacs, e no Pubmed.
Palavras-chave: implantação, antígenos HLA, manutenção da gravidez
ABSTRACT
The fetus is a tolerated allograft and that occurs naturally in pregnant women. Half of the genes inherited from the father should be expressed and are allogenic to the mother. During the process of human embryo implantation, both the embryo and the endometrium must stimulate adaptations in the maternal immune system for the establishment of a viable pregnancy. The trophoblast is the outer layer of the placenta, the interface between maternal and fetal tissue, and does not express MHC Class I and II classic, which makes it resistant to immune recognition mediated by T cells of the maternal immune system, but vulnerable to action of natural killer cells. The expression of MHC Class I non classic, human leukocyte antigen G (HLA-G) and human leukocyte antigen E (HLAE) could be responsible for protecting the trophoblast from attack by natural killer cells. Interactions between HLA-G, HLA-E and inhibitory receptors of NK cells result in a negative regulation of maternal immune response, helping to maintain the fetus semi-allogenic during pregnancy. This review covers the main features of the molecule HLA-E, focusing on the participation of the molecule in the maternal-fetal interface, and how their actions could ensure the success of pregnancy. It is based on literature search of the last nine years (2000-2009), the databases OVID - Medline, Science Direct and Lilacs, and Pubmed.
Keywords: implantation, HLA antigens, pregnancy maintenance
INTRODUÇÃO
O MHC (Major Histocompatibility Complex) foi descoberto como um locus extenso constituído de genes altamente polimórficos e polialélicos que determinavam o resultado de transplantes de órgãos entre pessoas diferentes. Atualmente sabe-se que o papel biológico principal do MHC é a apresentação de antígenos aos linfócitos T. O MHC humano ocupa um grande segmento de DNA, se estendendo por aproximadamente 4.000 quilobases (kb) e está localizado no braço curto do cromossomo 6, e é dividido em três regiões: Classe I, Classe II e Classe III. Os genes HLA clássicos ou classe IA presentes na região
I são: HLA-A, HLA-B e HLA-C, e os genes não-clássicos ou classe IB: HLA-E, HLA-F e HLA-G. Na região de classe II, estão localizados os genes HLA clássicos: HLA-DQ, -DP e -DR e genes que codificam moléculas não clássicas como na região I. Existem dois tipos principais de produtos gênicos do MHC chamados de moléculas da classe I e moléculas da classe II, produzidas por genes de classe I e II, respectivamente. As moléculas da classe I apresentam peptídeos aos linfócitos citolíticos CD8+, e as moléculas da classe II apresentam peptídeos às células T auxiliares CD4+. Os antígenos são processados na forma de peptídeos e então apresentados por moléculas MHC, que auxiliam desta forma os linfócitos T a reconhecerem a presença de agressores (como fungos, bactérias, vírus) e alterações celulares (como neoplasias) (ABBAS e LICHTMAN, 2005).
A implantação embrionária humana é um processo extremamente complexo que requer tanto habilidade do embrião de se implantar no útero quanto uma receptividade adequada do endométrio materno. Diversas evidências apontam que durante este processo, tanto o embrião quanto o endométrio estimulam adaptações no sistema imune materno para o estabelecimento de uma gravidez viável. Nas duas últimas décadas, com a identificação de genes de antígeno leucocitário humano (HLA) classe IB, com enfoque em HLA-G, conhecimentos foram criados no entendimento da imunomodulação durante a reprodução humana, seja durante uma gravidez normal ou patológica ou durante a implantação embrionária (FANCHIN et al., 2007). As falhas de implantação respondem por muitas situações de infertilidade, e representam o principal fator limitante para o sucesso das tecnologias de reprodução assistida. O processo de implantação embrionária requer a participação do embrião e do endométrio, culminando com a adesão do blastocisto ao endométrio durante a janela de implantação (período que se inicia aproximadamente sete dias após a ovulação e que não dura mais que dois dias), e a invasão trofoblástica na fase lútea tardia (CAVAGNA et al., 2006).
A produção de HLA-G por embriões pré-implantacionais pode estar envolvida em mecanismos de garantia do estabelecimento correto de comunicação na interface materno-fetal e posterior sucesso na implantação. A possibilidade de identificar a produção de HLA-G por embriões criaria novas possibilidades de melhoramento dos tratamentos por fertilização in vitro (FIV), especificamente com enfoque na seleção de embriões e redução nas taxas de insucesso de implantação. Formas solúveis de HLA-G de origens alternativas e sua detecção através do sangue materno, antes da ovulação, parecem estar também relacionadas à implantação embrionária por promoverem receptividade endometrial. Os mecanismos que envolvem todo este processo permanecem desconhecidos, e conseqüentemente estimulam a produção de estudos para que se possa esclarecer e refinar a informação quanto à relação entre HLA-G (função, expressão e polimorfismos) e mecanismos reprodutivos (FANCHIN et al., 2007).
Apesar dos estudos de imunomodulação durante a gravidez terem focado esforços em HLA-G, as moléculas HLA-E e HLA-F também se expressam no trofoblasto extraviloso que invade a decídua materna. Considerando as funções individuais de cada molécula HLA na compreensão do comportamento da imunidade materna durante a gravidez, a realização de estudos combinados acerca dos efeitos interativos das três moléculas pode obter resultados esclarecedores. Em trabalhos recentemente publicados foram constatadas possíveis interações entre HLA-G, HLA-E e células NK resultando numa regulação negativa da resposta imune materna, auxiliando a manutenção do feto semialogênico durante o período gestacional.
ANTÍGENO LEUCOCITÁRIO HUMANO E: HLA-E
Estrutura, produto e função
Dentre os antígenos da classe IB, o mais compreendido de todos é o antígeno HLA-E que, diferentemente dos outros antígenos da classe IB, é expresso em quase todos os tecidos, apesar de estar em concentrações menores do que as moléculas da classe I A. Primeiramente reconhecido pela sua participação na imunidade inata, estudos recentes apontam a colaboração de HLA-E na ligação com células T e na resposta imune após transplantes (SULLIVAN et al., 2008).As moléculas HLA-E apresentam certas particularidades em relação às moléculas HLA classe I, como a apresentação de antígenos, onde os peptídeos que se ligam a HLA-E na superfície celular são derivados de 3 a 11 resíduos da seqüência líder de outros peptídeos HLA classe I. O carregamento destes peptídeos dentro do compartimento de HLA-E é dependente do transportador associado a processamento de antígenos (TAP), visto que linhagens celulares que apresentam deficiência de TAP são incapazes de expressarem HLA-E na superfície celular. A aquisição destes peptídeos por HLA-E parece ser intimamente controlada e dependente da expressão de outras moléculas da classe I, que servem como fonte de peptídeos junto à maquinaria funcional de processamento de antígenos. As células NK poderiam, desta forma, usar a expressão de HLA-E como monitoramento dos níveis de expressão de moléculas HLA classe IA (ANTOUN et al., 2008; SULLIVAN et al., 2008).A fenda de ligação de antígenos de HLA-E é diferenciada das fendas da classe I, visto ser composta de 5 resíduos de ancoragem nas posições P2, P3, P6, P7 e P9, que juntos determinam restrição na seqüência de peptídeos capazes de se ligarem a HLA-E. Esta característica poderia explicar a baixa afinidade da cadeia pesada de HLA-E por seqüências líder derivadas de alelos de HLA-B que contêm treonina na posição P2. Outra diferença significativa da molécula seria sua estrutura, que contém uma volta no domínio α3, correspondente à região associada à ligação com T CD8+. Como a disponibilidade de peptídeos para HLA-E é dependente da expressão de outras proteínas HLA classe I e da funcionalidade da TAP, a expressão de HLA-E na superfície celular é um indicativo de que tanto a maquinaria de processamento de antígenos quanto à expressão de HLA classe I estão normais e ativas (SULLIVAN et al., 2008).A primeira constatação de que HLA-E estaria envolvido na regulação da imunidade inata foi quando demonstraram que receptores CD94-NKG2 expressos em abundância, porém sem exclusividade, em células NK reconheciam HLA-E. Estes receptores fazem parte da superfamília lectina tipo-C e consistem de uma subunidade invariante CD94 dissulfito ligada a um membro da família NKG2. A família NKG2 compreende a isoformas inibidoras (2A e 2B) e ativadoras (2C, 2E e 2H), que ao se complexarem a CD94 são capazes de ampliar sinais mediante ligação com HLA-E. A interação de CD94-NKG2A com HLA-E transduz sinais inibitórios entre as células NK. Eventos como infecção viral ou transformações que possam suprimir seqüências líder de peptídeos derivados de HLA classe I, sejam por mecanismos diretos como repressão da expressão de HLA classe I ou mecanismos indiretos como inibição da função de TAP, podem ocasionar impactos na expressão de HLA-E na superfície celular, tornando a célula susceptível a lise por células NK. Além da atividade de resposta inibidora através da interação com CD94-NKG2A, HLA-E pode apresentar resposta ativadora por meio da interação com CD94-NKG2C e receptores de células T (TCR) onde, em situações como infecções virais, o balanço entre atividade ativadora e inibidora pode ser modificado. (SULLIVAN et al., 2008).Apesar de HLA-E ser originalmente relacionado à ligação com peptídeos derivados de seqüências de moléculas HLA classe I, dados recentes demonstram que HLA-E pode se ligar e apresentar antígenos derivados de vírus, micobactérias e da proteína de choque térmico HSP60 (ISHITANI et al., 2006).
Regulação da transcrição
Os genes do MHC classe I clássicos tem sua transcrição mediada por diversos elementos regulatórios conservados atuantes em cis na região proximal ao promotor, que determina seus níveis de expressão constitutiva e induzida por citocinas. Estes elementos regulatórios demonstram diferenças lócus específicas que podem ser responsáveis pelos níveis diferenciais de expressão constitutiva e induzida por citocinas dos diversos genes MHC classe I. Estudos recentes apresentaram que os elementos regulatórios nos genes MHC classe I podem ser divididos em duas categorias: um módulo a montante correspondente ao intensificador (enhancer) A e elemento de resposta a interferon (ISRE) e um módulo recentemente identificado SXY contendo seqüências regulatórias compartilhadas por MHC classe I, classe II e seus genes acessórios. O módulo a montante contém sítios de ligação para os membros da família NF-kB como p50, p65 e c-Rel (sítios kB1 e kB2 do intensificador A), IRF1 e IRF2 (ISRE), USF1, USF2 e Sp1 que mediam ativação em trans de rotas constitutivas e induzíveis por citocinas. O módulo SXY é constituído dos sítios S, X (XI e X2) e Y cujo complexo de multiproteínas RFX, CREB/ATF e NFY se ligam cooperativamente, e através deste complexo de multiproteínas CIITA pode realizar sua ativação em trans (GOBIN e ELSEN, 2000).A estrutura do promotor do gene HLA-E (figura 8) mostra, em diversos elementos regulatórios, algumas divergências do sítio consenso observado nos genes MHC classe I clássicos. Os sítios kBl e kB2 do intensificador A (enhancer) e elemento ISRE diferem dos sítios kB e ISRE consenso. Os sítios S, X1, X2 e Y do módulo SXY demonstram pequenas diferenças nas seqüências nucleotídicas da encontrada na seqüência consenso. HLA-E não é induzido por NF-kB, porém é fortemente induzido por IFNY mediado pelo sítio a montante STAT1. HLA-E também pode ser induzido por CIITA, apesar de seu módulo SXY apresentar pequenas alterações (GOBIN e ELSEN, 2000). Polimorfismos do gene HLA-E e função na reprodução
Figura 1. Representação esquemática de elementos regulatórios e sítios de ligação de proteínas do promotor de HLA-E. Os módulos regulatórios conservados estão a montante e contêm sítios de ligação para NF-κB, Sp1, e IRF1. O módulo SXY consiste dos elementos S, X1, X2 e Y que conjuntamente formam a região de ligação de um complexo multiprotéico que consiste de RFX, CREB/ATF, e NFY que medeiam a indução de transativação de CIITA. Fonte: GOBIN (2000).
De acordo com os dados presentes na página eletrônica do Instituto de Pesquisa Anthony Nolan, disponível em <http://www.anthonynolan.org.uk/HIG/index.html>, até novembro de 2009, o gene HLA-E apresentava 9 alelos(E*01010101; E*01010102; E*01010103; E*01030101; E*01030102; E*010302; E*010303; E*010304; E*0104) codificando 3 proteínas diferentes funcionais descritas na população humana, sendo o gene menos polimórfico de todos os genes HLA classe I (tabela 1).
Tabela 1. Distribuiçãode SNPs de HLA-E em três grupos étnicos.
Dois destes alelos são provenientes de polimorfismos não sinônimos do exon 3 (tabela 1), HLA-E*0101(HLAE R) que contém uma arginina na posição 107 da proteína (“selvagem”), e HLA-E*0103 (HLA-EG) que contém uma glicina na posição 107 da proteína (“mutante”), sendo esta posição localizada no domínio α2 da cadeia pesada. Estes alelos são encontrados com freqüências muito semelhantes nas diferentes populações (em torno de 50%). Algumas evidências apontam haver seleção balanceadora atuando sobre o gene de HLA-E na manutenção destes dois alelos, que implicaria em diferenças funcionais entre estes, sendo o alelo HLA-G*0103 a forma que apresenta maior expressão na superfície celular (ANTOUN et al., 2008; SULLIVAN et al., 2008). Alguns estudos demonstram haver diferenças entre os dois alelos na interação com possíveis ligantes e conseqüente alteração da expressão de HLA-E na superfície celular. A mudança na posição 107 poderia alterar tanto a interação de HLA-E e CD94-NKG2, quanto à interação de HLA-E com outros receptores como o TCR. Portanto a variação alélica poderia ocasionar dois efeitos sobre a interação com ligantes, o primeiro determinando diferenças quantitativas no número de complexos de HLA-E que poderiam ser formados a qualquer momento na superfície celular, e o segundo na distinção qualitativa das moléculas quanto sua afinidade efetiva de interagir com receptores (STRONG et al., 2003).A célula imune mais abundante na decídua maternal é a CD56brightNK, que secreta vários tipos de citocinas perante uma ativação fora da via de resposta citotóxica. Dentre as citocinas induzidas encontram-se a interleucina 1 (IL-1), fator estimulador de colônia de granulócitos-macrófagos (GM-CSF), fator de necrose tumoral (TNF), fator inibitório de leucemia (LIF), interferon γ (IFN- γ), fator transformador de crescimento β (TGF- β), que parecem estar relacionadas ao processo de vascularização. Portanto mecanismos que inibam a citotoxicidade de NK e ativem a secreção de citocinas por NK são extremamente importantes, e a interação entre os receptores CD94-NKG2 em altas concentrações e HLA-E/peptídeo G ou HLA-E/peptídeo IA em células do citotrofoblasto extraviloso representariam possíveis mecanismos. Estes complexos, com enfoque em HLA-E/peptídeo G, devem inibir a citotoxicidade por interagirem com CD94-NKG2A, ativarem as células NK a produzirem citocinas por interação com CD94-NKG2C ou através da interação com outros receptores ativadores como NKG2E. HLA-E também pode estimular células T a produzirem citocinas sem citotoxicidade ao trofoblasto, através de mecanismos inibidores e ativadores seja via TCR ou receptores de NK, que facilitarão a formação e vascularização placentária adequada (ISHITANI et al., 2006).A constatação de possíveis diferenças na capacidade de interação com peptídeos entre os alelos HLA-EG e HLA-ER, poderia ocasionar mudanças nos níveis de expressão na superfície celular placentária destes alelos. Como os níveis relativos de expressão de HLA-E na superfície celular parecem também influenciar diretamente a eficiência de inibição ou ativação via CD94-NKG2, seria plausível que as variantes alélicas HLA-EG e HLA-ER participassem da modulação da resposta imune materna na interface materno-fetal. O balanço apropriado entre mecanismos inibitórios ou ativadores no estabelecimento de uma gravidez estável influenciaria baixos ou altos níveis de HLA-E, e este balanço poderia ser o responsável pela forte seleção existente sobre as duas formas alélicas (STRONG et al., 2003).O progresso nos estudos da molécula HLA-E levantou dados importantes quanto à sua função e possíveis conexões entre HLA-E e HLA-G. Quando é fornecido à HLA-E o peptídeo sinal derivado de HLA-G formandose um nonâmero, uma resposta exclusiva ativadora das células NK pode ser observada. Estes resultados levantam a possibilidade de que o reconhecimento por CD94-NKG2 das moléculas HLA-E expressadas no citotrofoblasto extraviloso (figura 2) pode representar um papel significativo na interação celular da interface materno-fetal (ISHITANI et al., 2003). Maiores estudos são necessários para determinar a relação de polimorfismos de HLA-E e sua função na implantação, obter maiores informações da molécula em si, buscar maior entendimento dos mecanismos imunológicos durante a gravidez, e principalmente observar se existe potencial de utilização clínica da molécula HLA-E no tratamento das falhas de implantação.
Figura 2. Possíveis interações das moléculas HLA-E, -F e –G expressadas no trofoblasto extraviloso e receptores das células imunes maternas. Linhas vermelhas indicam interações que direcionam respostas de ativação, e linhas verdes indicam inibição. A linha amarela indica a indução de apoptose pela proteína solúvel. Linhas sólidas denotam interações que já foram demonstradas por dados experimentais, sendo a espessura relativa correlacionada com o aumento do número de estudos independentes confirmatórios. Linhas pontilhadas indicam interações hipotéticas ainda não confirmadas por experimentação; por exemplo, NK-CTL, que ainda não demonstrou estar ativo em tecidos placentários. Fonte: ISHITANI (2006).
Referências Bibliográficas
ABBAS, A. K.; LICHTMAN, A. H. O complexo principal de Histocompatibilidade. In: Imunologia celular e molecular. 5. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, p. 65-81, 2005.