Este tipo de linfócitos, também denominados de células T CD8+, são produzidos no timo e expressam o recetor das células T. No entanto, ao invés da molécula CD4, estes linfócitos expressam um co-recetor dimérico, CD8, usualmente composto por uma cadeia CD8α e CD8β. As células T CD8+ reconhecem os péptidos apresentados por moléculas de classe I do complexo major de histocompatibilidade (MHC, do inglês “major histocompatibility complex”), encontradas em todas as células nucleadas. O heterodímero CD8 liga-se à porção conservada (a região α3) do MHC de classe I durante a interação célula T / célula apresentadora de antigénio. As células T CD8+ (também denominadas de células T citotóxicas, ou CTLs) são muito importantes na defesa imunológica contra agentes patogénicos intracelulares, incluindo vírus e bactérias, e também na vigilância da formação de tumores.
Quando uma célula T CD8+ reconhece o seu antigénio torna-se ativa, possuindo, principalmente, três mecanismos para matar as células infetadas ou malignas. Primeiro, eles podem secretar citocinas, principalmente o TNF-α e o IFN-γ, que têm efeitos anti-tumorais e anti-microbinanos. Para além disto, também podem produzir e libertar grânulos citotóxicos. Estes grânulos, também presentes nas células natural killer (NK), contêm duas famílias de proteínas, perforina e granzimas. A perforina forma um poro na membrana da célula-alvo, semelhante ao complexo de ataque à membrana do sistema do complemento. Este poro permite às granzimas, também presentes nos grânulos citotóxicos, entrar nas células malignas ou infetadas. As granzimas são proteases de serinas que clivam as proteínas dentro da célula, impedindo a produção de proteínas virais, resultando na apoptose (morte celular programada) da célula-alvo. Os grânulos citotóxicos são libertados somente na direção da célula-alvo, evitando, desta forma, danos colaterais em tecidos saudáveis que estejam nas proximidades. As células T CD8+ são capazes de libertar os seus grânulos, matando as células infetadas, movendo-se para outras células-alvo e matando-as de seguida. Assim, são células extremamente eficazes, com mobilidade e com uma grande capacidade de matar em série. A terceira função destes linfócitos é a destruição das células infetadas via interação Fas/FasL. As células T CD8+ expressam o FasL na sua superfície celular, que se liga ao seu recetor, Fas, na superfície da célula-alvo. Esta ligação provoca que as moléculas Fas da superfície da célula-alvo formem um trímero, induzindo um chamamento de algumas moléculas sinalizadoras. Isto resulta na ativação da cascata das caspases, que, após a libertação das caspases 3, 6 e 7 e à, consequente, clivagem de substratos como a lamin A, lamin B1, lamin B2, PARP (do inglês “poly ADP ribose polymerase”) e DNAPK, (do inglês “DNA-activated protein kinase”) levam à morte celular programada da célula-alvo. As células T CD8+ podem expressar ambas as moléculas, as interações Fas/FasL são um mecanismo pelo qual as células T CD8+ se eliminam umas às outras, chamado de fratricídio celular, para destruir células efetoras durante a fase final da resposta imunológica.
Para além do seu papel essencial na defesa contra vírus, bactérias e tumores, as células T CD8+ podem também contribuir para uma resposta imunológica excessiva que leva a uma patologia do sistema imunitário (imunopatologia). A resposta das células T citotóxicas a eventos patológicos é iniciada através da interação do recetor das células T, na superfície da célula T, com os fragmentos provenientes de agentes patogénicos. Assim que as células T CD8+ identificam o invasor, procedem à sua eliminação. A compreensão destes mecanismos que estão subjacentes ao reconhecimento do antigénio por parte das células T citotóxicas e a consequente ativação é vital para o entendimento e tratamento de diversas doenças.
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