→ ImunologIa - Home

esamultimedia.esa.int

→ ImunologIa - Home

versão 1.0

ImunologIa

Na Terra e no Espaço

O que é a imunologia? Imunologia é o estudo do sistema imunitário.

Logo, quando a pergunta é:

O que é o sistema imunitário?

O sistema imunitário é um dos mais complexos grupos de células e órgãos que nos mantém vivos.

A cada minuto de cada dia, a cada respiração, a cada refeição, o nosso corpo é exposto a milhares de

partículas que não pertencem ao nosso corpo. Estas podem ser tudo, desde proteínas ou átomos de

metal a bactérias e vírus. A maioria destas partículas é inofensiva, mas as bactérias e os vírus são,

possivelmente, os melhores exemplos de partículas que são nocivas e, se não forem controladas,

podem matar-nos no espaço de poucos dias. Clique aqui para ver uma breve descrição do que envolve

uma resposta imunitária.

Células do sistema imunitário, inato ou adaptativo?

O sistema imunitário consiste em muitos tipos diferentes de células, cada um especializado para fazer

uma tarefa específica. Trabalham todos muito bem em conjunto, comunicam constantemente entre

si por contacto directo ou enviando sinais de proteína uns para os outros (citocinas). Desta forma,

a ameaça para o corpo é eliminada de forma extremamente eficiente.

O próprio sistema imunitário pode ser dividido em duas categorias, o sistema imunitário inato e o

sistema imunitário adaptativo. Ambos são importantes

e sobrepõem-se na sua função.

Sistema imunitário inato

O sistema imunitário inato tem este nome

porque é o sistema com que nascemos.

É composto por células, como neutrófilos ou

macrófagos, que têm a função principal de

comer ou “fagocitar” a ameaça invasora. Estas

células entram em acção muito rapidamente a

partir de avisos que lhes são dados pela ameaça

invasora. É um mecanismo desenvolvido ao

longo de milhões de anos e alguns aspectos

deste sistema podem até ser identificados nas

plantas. É uma forma rudimentar de resolver o

problema e é extremamente rápido;

exactamente o que se pretende nas defesas da

linha da frente.

Sabia que...

Embora o sistema imunitário seja conhecido

por nos proteger contra partículas que não

pertencem ao nosso corpo, um sistema

imunitário pode também proteger-nos contra

nós próprios. Os cientistas calcularam que as

células imunitárias conseguem eliminar até

200 células potencialmente cancerígenas por

dia. As células cancerígenas pertencem ao

corpo, mas são reconhecidas como anormais

e, por conseguinte, eliminadas. Quando este

reconhecimento não ocorre, podem

desenvolver-se tumores potencialmente

malignos de forma descontrolada.


versão 1.0

Sistema imunitário adaptativo

O sistema imunitário adaptativo é muito mais complexo. É um sistema que responde ao longo de um

período de dias em vez de segundos. A razão para isto explica-se pelo facto de que, durante esses dias,

está a ser desenvolvida uma resposta imunitária minuciosamente focalizada e altamente orquestrada

pelas células imunitárias. As células altamente especializadas que apenas respondem à ameaça

específica multiplicam-se. Isto é feito por tentativa e erro, logo, demora tempo, demora dias. Pode ser

lento, mas é eficiente, muito mais eficiente do que o sistema imunitário inato. A melhor característica

do sistema imunitário adaptativo é o facto de nunca se esquecer daquilo que nos infectou, a base

subjacente para as vacinas.

Neutrófilos

Os neutrófilos são as células mais abundantes do sistema imunitário inato. Circulam no fluxo

sanguíneo e são muito sensíveis a qualquer estímulo. Estão carregados com enzimas potentes que

lhes permitem atravessar os vasos sanguíneos (extravasação) e tecidos subjacentes para alcançar os

locais de perigo ou infecção. Assim que chegam, a principal função dos neutrófilos é comer ou

fagocitar as partículas que não pertencem ao corpo. Fazem parte da família de fagócitos (células que

comem). Os neutrófilos conseguem “detectar” o que pertence ou não ao corpo. Assim que identificam

um elemento que não pertence ao corpo, o intruso é engolido pelo neutrófilo no espaço de segundos.

Uma vez no interior do neutrófilo, a partícula invasora é digerida pelas enzimas num banho de ácido

em 1 minuto. De forma bastante rápida e medonha!

Macrófagos

Os macrófagos recebem o seu nome por serem grandes (Grego: makro) e por comerem muito (Grego:

phagein). Também fazem parte da família de fagócitos porque comem muito. Os macrófagos também

pertencem ao sistema imunitário inato, mas a sua função é determinada pelo sistema imunitário

adaptativo. Conforme o nome indica, os macrófagos também comem partículas invasoras, como

bactérias, e fazem-no muito rapidamente, no entanto, não tão rapidamente como os neutrófilos até

o sistema imunitário adaptativo lhes ordenar para agir. Assim, a principal diferença entre neutrófilos

e macrófagos é que os macrófagos recebem ordens do sistema imunitário adaptativo e também

interagem com células do sistema adaptativo.

Células dendríticas

As células dendríticas também são fagócitos, mas em comparação com o neutrófilo e até o macrófago,

são inferiores no que diz respeito a comer e a fagocitar. A sua principal função é unir o sistema

imunitário inato com o sistema imunitário adaptativo. Quando

as células dendríticas “imaturas” são estimuladas, irão

Sabia que...

As células dendríticas foram

descritas pela primeira vez por Ralph

Steinman em 1973, no Journal of

Experimental Medicine? Em 2011, o

trabalho pioneiro de Steinman com

células dendríticas permitiu-lhe

ganhar o Prémio Nobel para

Fisiologia ou Medicina. Infelizmente,

Ralph Steinman faleceu 3 dias antes

de receber o prémio.

comer algumas partículas e, de seguida, partir

imediatamente do local onde estavam (por exemplo,

da pele) para um dos inúmeros órgãos especiais,

denominado gânglio linfático. Aí, mudam a sua

função de fagócito para célula apresentadora de

antigénio (APC) ou célula dendrítica totalmente

madura. No processo de fagocitose de algumas

partículas, a célula dendrítica também eliminou o

patógeno invasor no espaço de minutos, mas a

verdadeira função da célula dendrítica começa agora:

as células dendríticas mostram os restos da partícula

(normalmente, segmentos de proteína ou péptidos,

comummente denominados antigénios) ao restante


versão 1.0

sistema imunitário, basicamente a “exibirem” o que foi preso e eliminado. Agora, o sistema imunitário

adaptativo consegue “ver” qual é o perigo e consegue elaborar a sua resposta ao patógeno invasor.

Células T

As células T denominam-se assim porque são seleccionadas no timo (embora tenham origem na

medula óssea), um órgão especializado que se situa acima do coração. Estas células encontram-se no

centro do sistema imunitário adaptativo e instruem outras células imunitárias sobre como se devem

comportar de modo a erradicar a invasão indesejável.

As células T são compostas de tal forma que para cada combinação possível de sequência de

aminoácidos no antigénio, existe, no mínimo, uma célula T que irá reconhecê-la. Isto é efectuado por

um processo de recombinação de ADN, mutações e por tentativa e erro. Obviamente, tal significaria

que algumas poderiam reconhecer o que pertence ao corpo, mas é aqui que o timo entra em acção,

A função do timo é seleccionar apenas células T que reconhecem antigénios não pertencentes ao

corpo através de processos denominados selecção positiva e negativa.

As células T seleccionadas pelo timo viajam pelo corpo, sangue e linfa e percorrem os gânglios

linfáticos para verificarem a existência de células dendríticas que mostram a sequência específica que

irão reconhecer. Se durante as suas viagens não encontrar este antigénio, simplesmente continua a

circular. No entanto, se a célula T encontrar o antigénio para cujo

reconhecimento foi concebida, então, muito rapidamente,

a célula T começa a proliferar-se ou a duplicar-se. Isto

ocorre durante algumas horas e é um processo rápido

durante o qual, a cada 6 horas, as células se duplicam.

Esta rápida proliferação ocorre nos gânglios linfáticos,

que estão distribuídos pelo corpo, nomeadamente em

torno do pescoço, nas axilas e nas virilhas. Quando tem

a garganta dorida, é possível sentir grandes papos na

parte lateral da mesma, são os gânglios linfáticos

inchados porque contêm milhões e milhões de células T.

As amígdalas também são gânglios linfáticos.

Existem muitos tipos diferentes de células T, mas as

Quanto tempo para um milhão de

células?

Sabendo que demora mais ou menos

6 horas para uma célula se dividir

em duas, aproximadamente quantas

horas seriam precisas para uma

célula T se tornar em 1 milhão?

principais categorias denominam-se células T auxiliares CD4 e células T citotóxicas CD8. Em cada

categoria, estas podem ser subdivididas ainda mais, dependendo dos tipos de funções que possuem.

Células B

As células B denominam-se assim porque têm origem na medula óssea. A função principal das células

B é produzir anticorpos. Os anticorpos são moléculas em forma de Y que são utilizadas para neutralizar

um patógeno invasor. Os anticorpos fixam-se a proteínas específicas do invasor e não largam. Fazem

isto ao reconhecer formas específicas que são estranhas. As células B começam a produzir anticorpos

que, inicialmente, não são particularmente específicos para o antigénio estranho. No entanto, as

células T comunicam com as células B no gânglio linfático e fornecem sinais para combinar novamente

e mudar o seu ADN por tentativa e erro para criar mais anticorpos específicos. Quanto mais específico

o anticorpo se tornar, mais encorajamento as células T fornecem às células B fornecendo citocinas,

como interleucina-4. As células B que reorganizam o seu ADN para criar anticorpos específicos

multiplicam-se maciçamente e produzem milhões de moléculas de anticorpos que percorrem o corpo,

capturando as proteínas estranhas para cujo reconhecimento foram concebidas.

Assim que o anticorpo específico alcança a partícula estranha, as outras células do sistema imunitário,

como fagócitos, conseguem capturá-la e comê-la através do processo de fagocitose.


versão 1.0

Como funciona?

A melhor forma de explicar o sistema imunitário é através de exemplos. São apresentados abaixo

alguns exemplos simples sobre como o sistema imunitário funciona.

Infecções bacterianas

Suponhamos que cai enquanto corre e, como resultado, faz um corte na mão. Normalmente, a sua

pele é a primeira camada de protecção contra milhões de bactérias que tem na pele, mas desta vez

esta primeira barreira foi quebrada e as bactérias entraram na pele. A primeira linha de defesa é o

sistema imunitário inato e, em particular, os neutrófilos. Os neutrófilos fagocitam as bactérias, mas

não discriminam, segregam enzimas que destroem as bactérias, mas também a pele. Milhões e

milhões de neutrófilos dirigem-se para a área da pele ferida, o que faz com que a área afectada se

sinta quente, inchada e dorida. Os vasos sanguíneos em redor do corte tornam-se mais permeáveis,

permitindo a passagem de mais células imunitárias do sangue para a pele, através de um processo

denominado extravasação.

Na pele, também existem células dendríticas imaturas especializadas, estas comeram apenas

algumas bactérias e, consequentemente, abandonaram a área infectada e dirigiram-se para o gânglio

linfático mais próximo (no caso da mão, este situa-se na axila). Enquanto migram da pele para o

gânglio linfático através do sistema linfático, processam as bactérias que foram fagocitadas e

apresentam centenas de antigénios estranhos ou fragmentos de proteínas na sua superfície,

utilizando uma molécula denominada MHC classe II. Esta

molécula da superfície celular possui antigénio que

foi adquirido por fagocitose.

O que são citocinas?

As citocinas são mensageiras de

proteínas que são segregadas das

células. Podem agir de vários modos:

autócrino, a citocina age na célula que a

segregou, parácrino, a citocina destinase

a células próximas das células que a

segregou e endócrino, estas proteínas

mensageiras destinam-se a influenciar

células que estão afastadas da célula

que as segregou e podem estar em

qualquer parte do corpo.

Entretanto, no local da infecção, os macrófagos

aproximaram-se da pele ferida e também estão a

fagocitar as bactérias, mas não tão rapidamente

como os neutrófilos.

No gânglio linfático, alguns antigénios

apresentados pelas células dendríticas já maduras

foram reconhecidos como estranhos por algumas

células T e isto faz com que as células T se

multipliquem furiosamente. Algumas células T

abandonam o gânglio linfático e entram no fluxo

sanguíneo. Por fim, estas células T também

extravasarão para o local da infecção onde ocorreu

a ferida na pele. Aqui, irão segregar citocinas,

proteínas mensageiras solúveis que instruem as

outras células do corpo. Por exemplo, o interferão

gama (IFN-g) segregado pelas células T colocará os

macrófagos em digestão excessiva por fagocitose.

Enquanto os macrófagos foram estimulados para fagocitar o máximo de bactérias possível, a

produção de anticorpos teve início no gânglio linfático, onde as células T deram ordem às células B

para criar anticorpos específicos para alguns antigénios de superfície bacteriana. Estes anticorpos

circulam no sangue e unem a superfície das bactérias num processo denominado opsonização.

As bactérias que permanecem nos espaços intracelulares serão completamente opsonizadas com

anticorpos e este processo facilitará e acelerará a fagocitose ainda mais através de macrófagos. Se

algumas bactérias escaparem ao tecido e entrarem no fluxo sanguíneo, é iniciado outro mecanismo

que envolve o sistema complemento.


versão 1.0

Sistema complemento

O sistema complemento é visto como uma resposta imunitária inata, é extremamente rápido e

eficiente. A activação do sistema complemento ocorre em superfícies, como a superfície de uma

bactéria. A activação do complemento é iniciada pelos anticorpos que unem antigénios de superfície

de células bacterianas. A cascata do complemento é, de seguida, iniciada através da qual as proteínas

segregadas pelo anfitrião unem anticorpos e a superfície da bactéria com várias reacções de enzimas

que ocorrem na superfície da bactéria. O resultado é a produção de quimioatraentes potentes, que

atraem mais neutrófilos e macrófagos para o local da infecção e são introduzidos grandes poros na

membrana bacteriana, o que resulta na morte das bactérias.

Infecção viral

As infecções virais variam consideravelmente em termos de resposta imunitária. Os vírus não contêm

a maquinaria necessária para se reproduzirem sozinhos e, por isso, necessitam de uma célula anfitriã

de modo a replicarem-se. Isto significa que na maior parte do tempo, os vírus estão a assaltar as

células anfitriãs e são intracelulares. As células que são infectadas por partículas de vírus possuem

antigénios virais em moléculas de superfície de células MHC de classe I e estas são reconhecidas por

células T assassinas naturais e células T citotóxicas CD8, não células T auxiliares CD4, como nas

infecções bacterianas (que interagem com moléculas MHC de classe II).

As células T assassinas naturais são, essencialmente,

células T inatas que reconhecem certos sinais de

perigo apresentados por células infectadas por

vírus. Estas células imunitárias assassinas Sabia que...

matam células anfitriãs infectadas por vírus. Quando está com gripe, além de se sentir mal, a

No entanto, são bastante rudimentares na sua garganta fica dorida e irritada? Isto deve-se ao

especificidade e criam muitos danos colaterais facto de as células T CD8 estarem a matar células

quando são activadas.

epiteliais infectadas com vírus na sua garganta.

As células T CD8 imunitárias mais específicas Uma subida na temperatura do corpo, denominada

e adaptativas são muito diferentes das CD4, febre, também é benéfica para o sistema

a sua principal função é procurar e imunitário, mas prejudica a proliferação bacteriana

implementar o processo de lise (permeabilizar e viral, dando vantagem às defesas do seu corpo.

e matar) nas células infectadas com vírus. Assim, sinais de doença como garganta dorida,

Além da activação de células T CD8, as células gânglios linfáticos inchados e febre são indicações

B também são estimuladas para produzir

de que o seu corpo está a combater a infecção.

anticorpos específicos para proteínas virais de

camada, de modo a neutralizar vírus em

flutuação livre. Isto tem o efeito de impedir que o

vírus infeccione outras células e cause fagócitos

(macrófagos e neutrófilos) para fagocitar partículas virais cobertas por anticorpos. O sistema imunitário

adaptou, por isso, um mecanismo de destruição de células infeccionadas como principal estratégia de

defesa contra infecções virais.


versão 1.0

Memória imunitária e vacinação

O sistema imunitário foi descrito como um conjunto altamente complexo de células especializadas

que trabalham em conjunto durante uma infecção. A maior parte do tempo, não temos sequer noção

de que fomos infectados por bactérias ou vírus. No entanto, o aspecto mais interessante e importante

do sistema imunitário é a “memória imunitária”. Assim que somos infectados por uma bactéria ou

vírus, o sistema imunitário “lembra-se” da infecção mantendo algumas células imunitárias (células

CD4, CD8 e B) específicas dessa infecção durante muitos anos. Isto significa que todo o processo de

selecção de células T e de maturação e afinidade de anticorpos de células B não necessita de ocorrer

novamente se o anfitrião for infectado pelo mesmo tipo de bactéria/vírus.

É este princípio de memória imunitária que a medicina aproveitou no processo de vacinação.

Tipicamente, as vacinas são proteínas ou versões “atenuadas” das bactérias ou vírus contra os quais

estamos a ser vacinados. Isto fornece ao corpo a hipótese de exposição a proteínas bacterianas ou

virais sem o verdadeiro risco da infecção. São seleccionadas células T específicas, são gerados

anticorpos específicos sem qualquer doença ou sintomas de infecção. O anfitrião irá manter um

conjunto de células específicas durante toda a vida do anfitrião e, assim, quando ocorre uma infecção

real para a qual o anfitrião foi vacinado, as células imunitárias estão preparadas e prontas a combater,

dando vantagem ao anfitrião durante a resposta imunitária.

O que acontece ao sistema imunitário no Espaço?

Efeitos da microgravidade

Sabia que...

Em 1983, durante a missão Spacelab 1, observou-se que a O termo "vacinação" provém de

activação das células T foi prejudicada na microgravidade. "vaccinia virus" (que causa varíola

Investigações posteriores com máquinas clinostat, bovina), utilizada pela primeira vez

utilizadas para se aproximarem das condições de para demonstrar o princípio de

microgravidade na Terra, mostraram que as células T

perdem a capacidade de se activarem após encontrarem

o antigénio específico. Estudos em animais também

mostraram que as células assassinas não conseguiram

agir normalmente em condições de microgravidade nem

combater eficientemente infecções virais. Os estudos

memória imunológica, quando

Edward Jenner descobriu que o

vírus da varíola bovina protegia os

humanos contra a infecção da

varíola (uma variante ligeiramente

diferente do vírus da varíola bovina).

seguintes mostraram que as células possuem

mecanorreceptores que são sensíveis à gravidade. Estes

receptores são associados ao “esqueleto” das células (citosqueleto)

que é responsável por manter a forma das mesma e também por distribuir organelos e enzimas dentro

das células. Algumas enzimas intracelulares importantes que provocam cascatas de sinalização dentro

das células imunitárias simplesmente não funcionam em condições de microgravidade.

Radiação cósmica

A radiação cósmica está em todo o lado no espaço. Quando combinada com outros factores, como a

microgravidade, é altamente provável que a radiação possa ter um efeito agravado no sistema

imunitário.

Numa missão prolongada, os astronautas serão expostos a tipos de radiação mais fortes e variados do

que os tipos normalmente sentidos. Para mais informações sobre os tipos de radiação, consulte a lição

sobre radiação. Estes tipos de radiação consistem principalmente em partículas energéticas solares,

protões e partículas energéticas altamente carregadas de raios cósmicos galácticos. O grau de

exposição a partículas energéticas solares aumentará durante as missões interplanetárias à medida

que a protecção parcial do campo magnético da Terra deixa de proteger com a saída da órbita da Terra.


versão 1.0

Apesar de se saber pouco sobre as consequências da radiação cósmica nas células imunitárias, muitas

publicações confirmam o impacto de outras formas de radiação nas células imunitárias. Tal radiação

pode matar células, causar mutações, causar inflamação e malignidades e enfraquecer o sistema

imunitário. Estes danos, no entanto, podem demorar anos a tornarem-se aparentes. Assim, apenas o

tempo dirá se os astronautas têm um risco mais elevado de desenvolver doenças relacionadas com o

sistema imunitário.

Tensão relacionada com a missão

A preparação para uma missão é um período de tempo intenso para um astronauta, horários rigorosos

com inúmeras horas de trabalho, formação e viagem resultam num nível crescente de tensão para o

astronauta. A tensão associada à preparação da missão e durante a missão em si é conhecida por

afectar a forma como o corpo responde a infecções. Durante períodos tensos, o corpo produz elevados

níveis de cortisol, a hormona da tensão, que aumenta a pressão arterial, os níveis de glicose e elimina

a resposta imunitária. De facto, sob esforço, os humanos têm mais probabilidades de adoecer. Estudos

feitos em alunos de medicina durante a época de exames revelarem hormonas crescentes de tensão

e actividades suprimidas das células imunitárias, que resultaram na reactivação de vírus dormentes,

como o HSV1, que provoca herpes labial, e o EBV, que provoca febre

glandular.

Tal como os alunos sucumbem à reactivação de vírus

dormentes, o mesmo acontece aos astronautas. Os níveis

elevados de cortisol suprimem o sistema imunitário ao

nível inato e adaptativo. Sangue recolhido de astronautas

antes e depois dos voos mostra capacidade enfraquecida

pós-voo nos macrófagos para produzir níveis adequados de

H 2 O 2 (que é utilizado para matar bactérias fagocitadas). Do

mesmo modo, a resposta imunitária adaptativa é afectada

uma vez que as células T parecem incapazes de responder

eficientemente quando enfrentam o seu antigénio.

Sabia que...

Uma viagem tripulada a Marte

pode tornar-se uma realidade

no seu tempo de vida. Um dos

requisitos mais importantes

para esta viagem serão os

sistemas de suporte à vida e

condições de vida adequados.

Bactérias perigosas no Espaço

Investigações na ISS mostraram que as bactérias também estão sujeitas a alterações em microgravidade.

No entanto, ao contrário do sistema imunitário do astronauta, que fica menos funcional, as bactérias

tendem a tornar-se mais perigosas. As bactérias testadas nestes estudos foram Salmonella typhimurium

(que causam intoxicação alimentar) e, quando procriadas na ISS, mostraram uma maior capacidade de

infecção devido à alteração dos perfis de expressão genética.

Assim, a combinação de radiação, resposta celular deficiente, o efeito de regulação descendente das

hormonas de tensão no sistema imunitário e a crescente virulência de certos patógenos apontam

para uma conclusão simples: se o homem quer conquistar o espaço, precisa de investigar mais sobre

o sistema imunitário.

Referência: Scientific American: Looking Up. Clinical Immunology in New Frontiers. Alexander Choukèr

et al p25-31

Fonte de filmes: 8ª edição de Janeway‘s Immunobiology. ISBN 9780815342434

More magazines by this user
Similar magazines