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Imunopatogênese por desconexão

Imunopatogênese por desconexão

Nelson Monteiro Vaz
Departamento de Bioquímica e Imunologia
Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte

Palestra no Simpósio “Visita à Imunologia”, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, Outubro de 2007

 

Das caixas-pretas à auto-conduta

De uma maneira sinceramente despretensiosa, vou apresentar uma teoria sobre imunopatogênese coerente com o que se falou aqui até agora, ou seja, coerente com essa visão “histórico/sistêmica” da Biologia. Vou propor que uma quebra na integridade do sistema imune, de tal forma a permitir que uma parte do sistema adquira uma dinâmica estável mais ou menos independentemente do sistema global – uma independência meio espúria – é um mecanismo gerador de imunopatologia.

Inicialmente vamos transitar desde uma visão estímulo/resposta até a idéia de auto-conduta (“conduta-Eigen”, Eingen-behavior), proposta por Jerne, na teoria da rede Idiotípica (JERNE, 1974a). A maneira tradicional de pensar na Imunologia trabalha com entradas e saídas (inputs e outputs, estímulos e respostas), ou seja, imagina uma “caixa preta” na qual entram estímulos antigênicos e saem respostas imunes específicas. Uma caixa preta é um auxílio à imaginação criadora. Se você pedir a uma criança de sete anos que desenhe uma máquina de descascar batatas, ela desenhará uma caixa, com um tubo de entrada para as batatas com casca e um tubo de saída para as batatas descascadas; lá dentro, ela imagina um mecanismo qualquer, a ser descrito, que descasca as batatas. Ao projetar uma represa ou algo igualmente complexo, um engenheiro pode desejar que em certo ponto entre corrente elétrica contínua de alta-voltagem e saia corrente alternada de baixa-voltagem. Ele desenha uma caixa preta estipulando isso; mais tarde, ele detalhará o seu interior de forma adequada. O problema, como lembrou Gregory Bateson, surge quando esquecemos que a caixa preta foi inventada por nós, e pensamos que ela pertence à natureza, aos mecanismos naturais. Na Imunologia, incorremos nesse erro, e pensamos no organismo como uma caixa preta, na qual introduzimos antígenos e da qual saem anticorpos específicos.

Esse é um equívoco que devemos corrigir. Na verdade, queremos um mecanismo que não esteja “dentro” do organismo, mas sim que seja parte do organismo, em relação direta com seu operar, mas nos confundimos porque colocamos esse mecanismo em relação com coisas de fora do organismo. Dentro da dupla visão desenvolvida várias vezes nesse simpósio, devemos manter claro que há dois domínios de descrição que são separados: um domínio no qual descrevemos a fisiologia de um sub-sistema imunológico que é parte do organismo; outro domínio que descreve as interações desse sistema, dessa entidade global com seu meio. Quando deixamos de ver que o “meio” em que o sistema imune opera é o organismo do qual ele faz parte, nos confundimos. O sistema imune está em interação com vários outro sub-sistemas do corpo, como os sistemas nervoso, endócrino e vascular, mas não está em interação com o meio em que o organismo vive, que é um meta-meio, que permanece inacessível ao sistema imune (Figura 15).

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Figura 1. O sistema imune como parte do organismo.

Esse equívoco poderia ter sido corrigido quando Jerne propôs a existência de anti-anticorpos, que criavam um entrelaçamento entre as imunoglobulinas e nos obrigavam a buscar certa organização para essa rede de relações. Em geral, os imunologistas não aceitaram, ou não entenderam os aspectos fundamentais da proposta de Jerne. Um deles é a questão dos auto-estados (Eigen-states), a idéia de que o sistema, ao operar, não rola como uma esfera perfeita, mas aos trancos, como rolaria um poliedro miultifacetado que só pode se deslocar em certas direções; ou, como um mobile que tem muitos estados possíveis, mas que obedece a várias restrições de mudança, que canalizam seus deslocamentos.

Heinz von Foerster, que foi um físico muito interessante, preocupado com a autonomia dos sistemas, exemplificou a idéia de auto-estados (Eigen-states) com “frases auto-referenciais” (Figura 16). Ele pede que a linha pontilhada na frase abaixo seja preenchida com palavras que tornem a frase verdadeira. Se fizermos isso, empiricamente, verificaremos que, nesse exemplo, em inglês, o preenchimento da lacuna com as palavras thirty-one ou thirthy-three torna a frase verdadeira; ou seja, com o uso de thirty-one a frase passa ater, realmente, trinta e uma letras com thirthy-three ela tem trinta e três letras; mas as palavras thirty ou thirty-two não dão certo. Então, esse pequeno sistema tem dois Eigen-states; outros sistemas podem ser construídos que têm apenas um, nenhum, ou vários Eigen-states. São regras locais que satisfazem a si mesmas. O sistema imune deve ser um sistema com uma enorme variedade de Eigen-states, todos definidos pelo próprio sistema, por sua própria dinâmica estrutural.

A proposta de que existem anti-anticorpos tem conseqüências que podem não ser imediatamente evidentes. Ao propor que todos os anticorpos são auto-anticorpos, porque todos reagem com outros anticorpos (JERNE, 1974b), Jerne invalidou, talvez inadvertidamente, toda a classe dos auto-anticorpos. Porque se todos os anticorpos pertencem a essa classe, ela deixa de ser uma classe especial de anticorpos; o prefixo “auto-” se torna supérfluo. Então, se todos os anticorpos são auto-anticorpos, então, nenhum anticorpo é um auto-anticorpo e não existem auto-anticorpos!

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Figura 2. Frases auto-referenciais ilustram auto-estados (Eigen-states).

Além disso, se existem anti-anticorpos, existem também anti-anti-anticorpos e assim por diante, criando uma regressão infinita. O sistema não seria estável se não existisse um “fechamento”, uma “clausura”, uma restrição dessas reações pelas quais o sistema, por assim dizer, morde o próprio rabo. Jerne não expandiu essas noções, mas nós o fizemos em um texto publicado pouco depois da proposta de Jerne, mas nosso texto permaneceu perfeitamente ignorado (VAZ & VARELA, 1978). A idéia de auto-anticorpos, enfim, implica a noção de clausura operacional.

Apesar dessa falha, Jerne tinha uma intuição notável e previa coisas fora de sua época. Em um texto de 1984, ele previu o que estou a propor agora; ele disse que: “camundongos podem não expressar o horror autotóxico, mas certamente expressam – com perdão da palavra – um horror monoclonicus.” (JERNE, 1984). Ou seja, uma afirmação em defesa da diversidade clonal. Ele previu que havia algo de patológico em reduzir a diversidade da atividade imunológica, algo de que nem todos os imunologistas se aperceberam ainda, mas que é muito importante. Desta maneira, com base em tudo que discutimos até aqui sobre a fisiologia de um verdadeiro sistema imunológico; mais ainda, com base nesta importância que atribuo à estabilidade e constância da reatividade de imunoglobulinas naturais, minha hipótese é de que a patologia imunológica emerge quando a estabilidade das relações entre o sistema imune e o organismo é quebrada. Isso acontece por uma perda da riqueza de conexões, uma incompletude que aparece no sistema. E uma maneira comum pela qual essa incompletude se desenvolve, no jargão imunológico, é através de expansões “oligoclonais” de linfócitos T, ou seja, pelo estabelecimento de uma diversidade clonal sub-ótima entre os linfócitos. Isto é o que proponho como fonte comum de imunopatogênese.

Imunopatologia e oligoclonalidade

É de certa forma irônico que os imunologistas tenham se dedicado intensamente ao estudo da quantidade de anticorpos específicos (ou de linfócitos T ativados) formados em cada situação, e também ao estudo de sua afinidade (avidez) pelo antígeno específico, mas tenham deixado totalmente de lado a diversidade dos linfócitos envolvidos em cada uma dessa situações. No modo de ver tradicional, pareceria que ter muitos linfócitos cada um dos quais ativado moderadamente, seria equivalente a ter uns poucos linfócitos intensamente ativados. No entanto, a primeira situação, uma grande diversidade de células moderadamente ativadas, provavelmente corresponde a situações fisiológicas, enquanto que a segunda, poucas células muito ativadas, pode muito bem estar envolvida em uma grande variedade de situações patológicas. A oligoclonalidade linfócitos T está na fonte tanto de uma série lesões imunológicas experimentais, alérgicas e autoimunes, assim como na fonte de inúmeras situações clínicas incluindo anormalidades congênitas. O que estou dizendo é que a imunopatologia pode derivar da operação fisiológica do sistema imune e não ser imposta de fora para dentro. Vou dar alguns exemplos concretos de onde isso acontece.

O primeiro exemplo é um quadro de imunodeficiência primária congênita humana, chamada síndrome de Omenn, para a qual foram recentemente desenvolvidos modelos em camundongos (LEAVY, 2007). Essa síndrome depende de mutações em Rag-1 ou Rag-2 que impedem as recombinações necessárias à geração dos receptores linfocitários (BCR e TCR); a criança nasce linfopênica e com uma oligoclonalidade T, nível muito altos de IgE e uma intensa eosinofilia. Enquanto o termo linfopenia se refere a uma redução no número de linfócitos, o termo oligoclonalidade se refere a uma redução na diversidade clonal desses linfócitos. Esses poucos linfócitos restantes se expandem muito e a patologia é um resultado dessa expansão anormal.

Há centenas de exemplos na literatura, tanto clínicos quanto experimentais que associam a imunopatologia a expansões oligoclonais de linfócitos T. Isso ocorre nas transferências de linfócitos para organismos linfopênicos, como, por exemplo, nos transplantes de medula óssea humana; é mais acentuado ainda nas reações transplante-contra-hospedeiro que podem complicar esses transplantes; em muitas doenças autoimunes, na aterosclerose e em doenças do fígado e da pele; na AIDS e no câncer; e, significativamente, no envelhecimento normal. Há evidência para grandes expansões clonais de linfócitos T, principalmente CD8, durante o envelhecimento, tanto em humanos quanto em animais e há também indícios de que essas expansões estão relacionadas a infecções virais, tais como pelo vírus respiratório-sincicial (RSV) e influenza. Essas expansões clonais podem ser parte da perda de flexibilidade imunológica de organismos senis.

A timectomia de camundongos recém-natos, como se aprendeu na história da imunologia, gera animais imunodeficientes. Isso ocorre porque o camundongo nasce em um estado ainda muito imaturo. A mesma operação realizada uma semana mais tarde, já não tem esses efeitos, porque o timo já semeou a periferia do organismo com uma grande diversidade de linfócitos. Se, no entanto, a timectomia é realizada três dias após o nascimento, muitos animais desenvolvem distúrbios autoimunes, como investigado repetidamente por Sakaguchi e colaboradores (SAKAGUCHI, 2006). Esses distúrbios ocorrem quando se expandem linfócitos com uma diversidade sub-ótima de linfócitos, que foi exportada para a periferia durante os três primeiros dias de vida. É um outro modelo experimental do que se passa na síndrome de Omenn humana. Esse fenômeno ficou conhecido como “linfopoiese estimulada por linfopenia” e diz-se que os linfócitos nessas condições exibem uma “proliferação homeostática”.

Provavelmente há vários mecanismos pelos quais essa situação pode se estabelecer, mas queria dar um exemplo importante: situações nas quais os linfócitos são ativados sem necessidade do processamento/apresentação de peptídeos. Isso ocorre quando, fortuitamente, linfócitos T e B passam a interagir por ligação direta entre seus receptores, ou seja, quando os BCR (imunoglobulinas) nos linfócitos B interagem diretamente com os TCR nos linfócitos T (TITE et al., 1986). Em condições usuais, os linfócitos B interagem com epitopos que são detalhes conformacionais da superfície de moléculas antigênicas; esses determinantes são destruídos tão logo a molécula começa a ser cortada em vesículas intracelulares, Os linfócitos T, por sua vez, interagem com peptídeos gerados nesse processamento, que podem não ser expressos nas moléculas em sua forma nativa; embora alguns peptídeos possam ser “imunodominantes”, muitos peptídeos distintos são simultaneamente apresentados após conjugação com produtos do MHC. Em outras palavras, o processamento/apresentação de peptídeos pluraliza as interações linfocitárias possíveis. Isso, porém, não se dá quando ocorre a interação direta T-B e os linfócitos T podem se expandir de forma oligoclonal (VAZ & FARIA, 1990).

Muitos imunologistas construiriam modelos experimentais onde camundongos transgênicos foram fabricados para conter apenas um clone linfocitário, e quero me referir a experimentos do grupo de Juan Lafaille, nos quais foi criado um camundongo que possui apenas dois clones: um clone de linfócitos B e um clone de linfócitos T, com reatividades conhecidas. Injetados com um conjugado das duas proteínas às quais esses linfócitos reagem, esses animais formam uma quantidade de IgE centenas de vezes superior a camundongos normais; ou seja, uma oligoclonalidade extrema, se associa à uma síntese de IgE de extrema intensidade. Significativamente, a transferência adotiva de linfócitos T normais, policlonais, para esses animais, diminuía proporcionalmente a síntese de IgE (DE LAFAILLE, et al., 2001).

Isso ocorre em situações naturais? Aparentemente, sim. Na doença de Chagas, por exemplo, cerca de 80 % dos pacientes têm a forma indeterminada e 20% a forma grave, com manifestações cardíacas e digestivas. Testados contra extratos de epimastigotos em immunoblots, os soros desses dois tipos de pacientes parecem reagir com os mesmos antígenos. No entanto, quando esses soros são testados sobre culturas de linfócitos dos próprios pacientes, ou pacientes do mesmo grupo, se nota que soros dos pacientes com a forma grave (cardíacos) estimulam muito mais fortemente a proliferação de linfócitos T. Mais ainda, essa proliferação ocorre mesmo em condições de cultura nas quais o processamento/apresentação de peptídeos é bloqueada (por colchicina), ou seja, trata-se de uma interação direta dos anticorpos com linfócitos T (GAZZINELLI, et al., 1988a).

Na schistosomose, é o contrário: são os pacientes com a forma indeterminada (intestinal) que formam anticorpos capazes de estimular seus próprios linfócitos T (GAZZINELLI, et al., 1988b). É difícil comparar a patogênese na schistosomose, que depende essencialmente da formação de granulomas ao redor de ovos do parasita retidos no pulmão e no fígado, com a patogênese da doença de Chagas, que depende, por exemplo de fenômenos inflamatórios no miocárdio. Mas esses exemplos são suficientes para apontar mecanismos comuns de interferência com a atividade imunológica normal. Em ambos os casos, a patogênese depende de formas defeituosas de conectividade entre linfócitos. Mas a estimulação direta de linfócitos T por linfócitos B não é patogênica, em si mesma; outros fatores parecem necessários à patogênese.

Acho muito importante o trabalho desenvolvido por vários anos por Cláudia Carvalho, ao demonstrar os efeitos anti-inflamatórios da (re-) exposição de animais tolerantes ao antígeno tolerado. Uma única injeção de uma pequena doses (10 µg) de ovoalbumina (Ova) em animais que ingeriram previamente essa proteína e se tornam “tolerantes orais” à mesma, é capaz de inibir dramaticamente a formação de granulomas ao redor de ovos de S. mansoni injetados endovenosamente em animais não-infectados (CARVALHO, et al., 2002). Essa é uma bela demonstração da interconectividade linfocitária, ainda inexplorada como recurso terapêutico.

É perfeitamente possível conciliar resultados recentes sobre a dinâmica imunológica com a hipótese sobre a relevância da oligoclonalidade patogênica. Por exemplo, sabemos hoje que as formas graves de schistosomose em camundongos dependem fundamentalmente da reatividade ao peptídeo 234-246 gerado a partir de uma proteína presente nas secreções dos ovos de S. mansoni, que é capaz de provocar uma enorme expansão clonal em linfóci†os T que exibem TCRs com tipos restritos de cadeias alfa e beta (FINGER, et al., 2005).

Na realidade, a situação é bem mais complexa do que parece. Camundongos fêmeas infectadas por S. mansoni se tornam inférteis: geram poucos filhotes e matam os poucos que nascem e a transferência de anticorpos anti-antígeno solúvel de ovo de S. mansoni para camundongas normais, reduz significativamente sua fertilidade (AMANO, FREEMANAND & COLLEY, 1990). Por que? Não sabemos. Podemos entender, porém, deduzir que há interações fisiológicas nas quais se intrometem essas imunoglobulinas, que nós, como observadores humanos, rotulamos de “anticorpos anti-schistosoma” – e que essas interferências resultam na infertilidade.

Afinal, essa é uma idéia que pertence aos tempos que estão chegando e já despontam na literatura vários textos sugerindo a importância da oligoclonalidade linfocitária na patogênese imunológica (WU et al., 2004; BACCALA & THEOFILOPOULOS, 2005; KHORUTS & FRASER, 2005; KRUPICA, FRY & MACKALL, 2006). O número de dezembro de 2007 do Journal of Autoimmunity trás uma vasta coleção de artigos sobre a importância dos repertórios linfocitários na imunopatologia (AVRAMEAS, et al. 2007). Resta, porém, conectar esse conhecimento especializado com uma visão biológica mais ampla (VAZ, 2006; VAZ, et al., 2006; RAMOS, VAZ & SAALFELD 2006) como a que estamos todos aqui, neste simpósio, a desenvolver.

Novas formas de terapia?

Isso levanta imediatamente perguntas sobre como restaurar a conectividade perdida. Talvez a única forma nova de terapia imunológica introduzida nas últimas décadas, ainda empírica, como foram empíricas as vacinas inventadas até agora, mas sem efeitos colaterais graves, é a injeção endovenosa de grandes doses de IgG, conhecida como IVIg. A púrpura trombocitopênica idiopática, ou, em linguagem coloquial, uma queda do número de plaquetas que ocorre por motivos desconhecidos, é usualmente atribuída ao surgimento de anticorpos anti-plaquetas, uma forma de autoimunidade patogênica. A injeção de grandes doses de IgG colhidas de cerca de mil doadores normais tem sido capaz de melhorar, ou curar imediatamente esses pacientes. É possível que apenas uma diminuta parcela das IgG injetadas seja a responsável pelo restabelecimento da normalidade, mas até o momento não dispomos do conhecimento necessário para identificá-la.

Há também estudos bastante avançados no que se denominou “vacinas com células T”, ou seja, procedimentos que desencadeiam reações contra a ativação de linfócitos T auto-reativos que estão exercendo uma atividade patogênica. Alguns modelos sugerem que esse método pode ter uma grande efetividade, mas, como na situação anterior, não conhecemos o suficiente sobre os mecanismos dessas variações.

Como agem as vacinas anti-infecciosas

Acredita-se atualmente que a memória imunológica explique a eficácia de vacinas anti-infecciosas. Mas, se assim fosse, haveria vacinas contra todas as doenças infecciosas, porque é relativamente fácil estabelecer esta reatividade de tipo secundário, mas a proteção imunológica desejada, raramente se associa à mesma. Na realidade, essa mudança para uma reatividade progressiva, muita vezes facilita reações patológicas. A proposta de que a imunopatologia, em geral, deriva de expansões oligoclonais que rompem com o equilíbrio multiconectado do sistema imune, pode explicar a ação das vacinas de uma maneira inovadora.

Em termos muito simples, proponho as vacinas funcionam por evitar as expansões oligoclonais. Sabe-se que apenas uma parcela, em geral diminuta, das pessoas infectadas com um dado agente patogênico efetivamente chegam a adoecer. Minha hipótese é de que é exatamente esta minoria de indivíduos que, por uma conjunção de fatores circunstanciais, tanto genéticos quanto epigenéticos,  reage de forma desequilibrada com expansões oligoclonais de linfócitos. O que a vacinação proporcionaria a esses indivíduos seria uma diversificação (pluralização) prévia de seu modo de reagir, evitando as expansões oligoclonais de linfócitos. Ou seja, as vacinas não funcionam por exaltar a memória imunológica, proporcionando uma reatividade progressiva; muito ao contrario, elas diversificam, pluralizam as formas de reatividade do organismo e reforçam a estabilidade da atividade imunologica, isto é, o viver sadio. Seria simples assim.

Um investimento em pesquisa básica

A única alternativa da qual dispomos ao atual tiro-ao-alvo no escuro é um investimento maciço em pesquisa básica, que permita a investigação de objetivos mais profundos e sem essa urgência que a medicina – e, o que é pior – e as agências financiadoras demandam. Mas para que esse investimento seja feito, deve haver antes uma mudança na maneira de ver a Imunologia, o surgimento de uma maneira que evidencie o organismo e coloque uma ênfase maior em métodos de análise mais “globais”, como estes que permitem a análise das imunoglobulinas todas ao mesmo tempo; ou dos receptores de populações de linfócitos T, como spectratyping, o immunoscope e métodos ainda mais recentes – em vez de olhar a expansão de processos antígeno-específicos.

É possível desenvolver propostas muito gerais, que podem acomodar a maneira de ver tradicional da Imunologia. Ou seja, não se trata de uma proposta que negue ao que aí está, mas de desenvolvimentos que aproximem a Imunologia dos importantes debates que estão em curso na Biologia, como na Biologia evolutiva e do desenvolvimento. Estou convencido de que o sistema imune não opera pela produção de anticorpos específicos contra materiais estranhos, nem aumentando sua memória de encontros antigênicos passados – embora tenha sido possível estudar a atividade imunológica segundo essa perspectiva tradicional. Estou convencido também de que essa “memória imunológica”, que permite grandes expansões oligoclonais, é muito mais parte da patologia do sistema imune do que de sua fisiologia.

 

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