Biotecnologia no Diagnóstico de Doenças

Anticorpos monoclonais

·        Aplicações:

o   Detectar a presença de uma determinada molécula que exista em pequenas quantidades;

o   Testes diagnósticos (testes de gravidez);

o   Tratamento de alguns cancros;

o   Controlo de doenças auto imunes;

o   Imunização passiva contra agentes infecciosos e toxinas;

o   Transplantes de tecidos ou órgãos;

o   Estimulação da rejeição e destruição de tumores;

o   Manipulação da resposta imunitária

Bioconversão

Consiste na utilização de microrganismos ou da sua maquinaria enzimática, para a transformação de um substrato num determinado produto, relacionados estruturalmente.

Vantagens da Bioconversão:

·        Realização de transformações que não seriam possíveis por síntese química;

·        Diminuição do nº de reacções necessária para a obtenção de produtos;

·        Aumento do grau de especificidade, diminuindo o risco de alergias e efeitos secundários;

·        É rentável

Aplicações da Bioconversão:

·        Síntese de hormonas;

·        Capacidade de reduzir processos inflamatórios;

·        Controlo de sintomas resultantes da artrite reumatóide e de alergias;

·        Contraceptivos (controlo artificial da fertilidade)

·        Produção de antibióticos

·        Combate das infecções bacterianas;

Sistema Imunitário

O sistema imunitário é constituído por um conjunto de órgãos, tecidos e células capaz de:

• Reconhecer os elementos próprios e estranhos ao organismo
• Desenvolver acções que protegem o organismo dos agentes patogénicos e das células cancerosas.

Componentes do Sistema Imunitário:

Órgãos Linfóides Primários: Onde ocorre o processamento, maturação e diferenciação dos linfócitos.

• Timo
• Medula Óssea.

Órgãos Linfóides Secundários ou Periféricos: locais de armazenamento, circulação e desenvolvimento da resposta imunitária.

• Baço
• Gânglios Linfáticos
• Amígdalas
• Tecido linfático disperso

Células efectoras:

• Fagócitos:
• Neutrófilos
• Eosinófilos
• Monócitos Macrófagos
• Produção de substâncias químicas (histamina):
• Mastócitos (células do tecido conjuntivo).
• Basófilos
• Linfócitos:
• Linfócitos B Plasmócitos Imunidade mediada por (medula óssea) (gânglios linfáticos) anticorpos
• Linfócitos T Células T Imunidade mediada por (Timo) células

O reconhecimento dos elementos próprios e estranhos ao organismo baseia-se num conjunto de glicoproteínas superficiais da membrana citoplasmática que funcionam como marcadores celulares. Estas glicoproteínas são codificadas por um conjunto de genes, sendo designado complexo principal de histocompatibilidade (MHC). Desta forma, cada indivíduo tem uma identidade bioquímica única.

·        Antigénio – molécula que pode ser reconhecida como estranha pelas células do sistema imunitário, pois possui marcadores de superfície (determinantes antigénicos) diferentes dos que possuem estas células.

·        Anticorpo – proteína específica (imunoglobulinas) que reconhecem os antigénios, ligando-se a estes. São produzidos pelos plasmócitos.

Propriedades relevantes apresentadas pelos leucócitos:

• Diapedese – Migração dos leucócitos através dos poros do endotélio dos vasos sanguíneos para os tecidos envolventes. Só possível devido à sua capacidade de mudar de forma.
• Fagocitose – Captura, por endocitose, de células ou restos de células que são destruídas em vesículas digestivas.
• Quimiotaxia – processo de atracção dos neutrófilos e outros leucócitos para áreas de tecidos lesionados, através de sinalizadores químicos libertados pelas células lesionadas, proteínas de complemento activadas, linfócitos e outras substâncias.

Defesa Não Específica

Defesa não específica ou imunidade natural/inata:

• presente desde o nascimento;
• não está especificamente destinada para um agressor;
• não distingue os agentes infecciosos uns dos outros;
• exprime-se sempre do mesmo modo
• não tem memória.
Fagocitose
Fagocitose: tipo de endocitose em que determinadas células englobam
partículas para proceder à sua digestão e eliminação.
Células fagocitárias:
• Neutrófilos;
• Monócitos;
• Eosinófilos.
Descrição do processo:
1. Os agentes patogénicos, vírus e outras células são reconhecidos pelos anticorpos que se ligam aos antigénios específicos.
2. A célula fagocitária emitem pseudópodes que auxiliam no processo de endocitose, de modo que a que o agente patogénico penetre no interior desta célula.
3. O agente patogénico é degradado por enzimas lisossomais existentes nos lisossomas.
4. Os produtos de excreção são expelidos por exocitose e encaminhados para o exterior através dos gânglios linfáticos.

1ª Linha de defesa

Barreiras físicas e secreções:

• Pele
• “Flora normal”
• Muco
• Secreções ácidas
• Pêlos nasais
• Pestanas
• Suco gástrico
• Lágrimas e saliva

2ª Linha de defesa

Histamina: substância produzida por basófilos que circulam no sangue e mastócitos do tecido conjuntivo. Estimula a vasodilatação e aumenta a permeabilidade dos capilares sanguíneos, iniciando a reacção inflamatória.

·        Resposta Inflamatória:

o   Ocorre quando agentes patogénicos conseguem ultrapassar as barreiras físicas de defesa do organismo, na zona de penetração (acção localizada).

o   Processo:

• Resposta Sistémica:

• Febre – desencadeada por toxinas produzidas pelos agentes patogénicos ou por pirógenos produzidos por leucócitos, que actuam sobre o hipotálamo e regulam a temperatura do corpo para um valor mais alto. A febre moderada é benéfica porque acelera as reacções do organismo, estimulando a fagocitose e a reparação dos tecidos lesados. Adicionalmente, inibe a multiplicação de alguns microrganismos.

·        Interferão:

• Mecanismo contra infecção por vírus:
1. O vírus liga-se a uma célula
2. Ocorre produção de interferão por essa célula.
3. O interferão entra na circulação e liga-se aos receptores membranares das células vizinhas.
4. As células ligadas ao interferão produzem proteínas antivirais que bloqueiam a multiplicação de qualquer vírus que entre na célula.

·        Sistema Complemento:

o   Conjunto de proteínas que circulam na forma inactiva

o   Activadas por agentes patogénicos ou ligação anticorpo-antigénio

o   Desencadeia uma cascata de reacções com vários efeitos.

Defesa Específica

Defesa específica ou imunidade adquirida:

• É específica de um agressor (antigénio);
• É um processo lento, mas eficaz, especialmente dirigido a cada elemento estranho;
• 3ª linha de defesa;
• Existe memória.

A resposta imunitária específica engloba três funções importantes:

• Reconhecimento: o antigénio é reconhecido.
• Reacção: o sistema imunitário reage preparando os agentes específicos que vão intervir no processo.
• Acção: neutralização ou destruição das células ou corpos estranhos.

Imunidade Humoral (Linfócitos B)

·        Imunidade humoral/Imunidade mediada por anticorpos:

o   Efectivos contra bactérias, toxinas produzidas por bactérias, vírus e moléculas solúveis.

o   Responde a cada antigénio particular pela produção de anticorpos específicos, que são libertados no sangue ou na linfa circulando até ao local da infecção.

Mecanismo de activação e diferenciação de Linfócitos B:

o   Os Linfócitos B são processados e atingem a maturação na medula óssea, migrando depois para os órgãos linfóides onde são armazenados.

·        Anticorpos:

·        Acção dos anticorpos:

o   O elevado grau de especificidade no local de ligação do anticorpo a um antigénio resulta de dois factores:

o   Células-memória: numa futura exposição ao antigénio multiplicam-se e formam plasmócitos e outras células-memória.

Imunidade Mediada por Células (Linfócitos T)

     Imunidade mediada por células:

·        Os Linfócitos T sofrem processamento na medula óssea e maturação no Timo.

·        Activos contra parasitas multicelulares, fungos, células infectadas por bactérias ou vírus, células cancerosas, tecidos enxertados e órgãos transplantados.

·        Os linfócitos T possuem receptores de superfície específicos – glicoproteínas – constituídos por duas cadeias polipeptídicas, cada uma codificada por um gene separado. Apresentam regiões variáveis que fornecem a especificidade para a reacção com um único antigénio.

·        Apenas reconhecem os antigénios que se encontram ligados a marcadores da superfície de certas células imunitárias (macrófagos) – as Células Apresentadoras de Antigénios (CAA).

     Células Efectoras:

·        Linfócitos T Auxiliares (TH) – reconhecem antigénios específicos associados, por exemplo, a marcadores da superfície de macrófagos e segregam mensageiros químicos que estimulam a capacidade defensiva de outras células, como sejam fagócitos.

·        Linfócitos T citotóxicos (TC) – reconhecem e destroem células que exibem determinantes antigénicos estranhos (células infectadas, células enxertadas ou cancerosas). Uma vez activados, estes linfócitos migram para o local de infecção segregam substâncias tóxicas que matam as células anormais por vários processos, entre os quais indução da lise celular.

·        Linfócitos T supressores (TS) – através de mensageiros químicos, ajudam a moderar ou suprimir a resposta imunitária, tornando mais lenta a divisão celular e limitando a produção de anticorpos pelos linfócitos B quando a infecção já está extinta.

·        Linfócitos T memória (TM) – vivem num estado inactivo durante muito tempo, mas respondem prontamente, entrando em divisão, se o organismo for novamente invadido pelo mesmo antigénio.

Linfócitos T vs Rejeição de Tumores

         

       A imunidade celular é, também responsável pela rejeição que ocorre quando se efectuam implantes de tecidos. A rejeição ocorre porque o tecido ou órgão transplantado possui, na superfície das células, anatigénios diferentes dos do indivíduo receptor.

O sistema imunitário, ao detectar a presença de corpos estranhos, desenvolve uma resposta imunitária, que se traduz pela activação dos linfócitos T, que produzem substâncias capazes de destruir as células estranhas.

Para minimizar os efeitos de rejeição é necessário encontrar um dador que tenha uma semelhança entre os antigénios do complexo maior de histocompatibilidade.

Após o transplante, são ministrados imunossupressores. Infelizmente, estes tratamentos tornam os indivíduos transplantados mais vulneráveis a infecções e ao desenvolvimento de certos tipos de cancro.  

Memória Imunológica

Quando surge uma resposta imunitária secundária esta é mais rápida, de maior intensidade e de duração mais longa.

As vacinas desencadeiam uma resposta imunitária primária provocando a produção de células-memória. Nas vacinas, as bactérias patogénicas e os vírus são previamente tratados de modo a perderem a sua virulência, mas mantendo as suas propriedades antigénicas. A tecnologia de recombinação do DNA está, actualmente, a ser usada para produzir uma grande quantidade de proteínas antigénicas para serem incorporadas nas vacinas.

Geralmente, o declínio da resposta secundária é menos acentuado do que na resposta primária. Uma terceira dose de vacinação durante o declínio da resposta secundária eleva a taxa de anticorpos para um nível superior ao da segunda dose e, normalmente, confere imunidade prolongada contra a doença provocada pelo antigénio em causa, o que explica a necessidade de reforços de vacinas ao longo da vida para obter uma imunização efectiva.

Imunização

Soros vs Vacinas

Soros e vacinas são produtos de origem biológica (chamados imunobiológicos) usados na prevenção e tratamento de doenças. A diferença entre esses dois produtos está no facto dos soros já conterem os anticorpos necessários para combater uma determinada doença ou intoxicação, enquanto que as vacinas contêm agentes infecciosos incapazes de provocar a doença (a vacina é inócua), mas que induzem o sistema imunológico da pessoa a produzir anticorpos, evitando a contracção da doença. Portanto, o soro é curativo, enquanto a vacina é, essencialmente, preventiva.

Desequilíbrios e doenças

Doenças Auto-imunes Resultam de uma resposta auto-imunitária dirigida contra os próprios tecidos do organismo, ou seja, de uma reacção de hipersensibilidade do sistema imunitário contra antigénios próprios.

• Podem afectar:

o   vários órgãos e tecidos do organismo;

o   especificamente um órgão.

• Exemplos de Doenças Auto-imunes:

o   Artrite Reumatóide

o   Diabetes melitus insulino dependente (tipo I)

o   Esclerose Múltipla

o   Febre Reumática

o   Glomerulonefrite

o   Lúpus Eritematoso Sistémico (LES)

 Imunodeficiências doenças que afectam o sistema imunitário, originando falhas que podem ser aproveitadas por organismos patogénicos oportunistas.

• Imunodeficiência Inata:

o   Existem diferentes tipos de imunodeficiências inatas, cujos sintomas dependem dos constituintes do sistema imunitário que têm funcionamento deficiente.

o   A falta de linfócitos B traduz-se numa maior sensibilidade a infecções extracelulares.

o   A falta de linfócitos T traduz-se numa maior sensibilidade a agentes infecciosos intracelulares, vírus e cancros.

o   A imunodeficiência grave combinada (SCID) caracteriza-se pela ausência de linfócitos B e T. Os doentes são extremamente vulneráveis e apenas sobrevivem em ambientes completamente estéreis.

o   Tratamento por transplante de medula óssea ou terapia génica.

·        Imunodeficiência Adquirida (SIDA) :

Alergias: Reacções imunitárias excessivas, ou hipersensibilidade, em relação a agentes estranhos inócuos (alergénios), produzindo inflamação e outros sintomas, que podem causar doenças graves e até a morte.