Biologia Celular: Bactérias, Vírus e Sistema Imunológico

Bactérias: Reprodução e Adaptação

As bactérias, como organismos primitivos, têm reprodução assexuada (cisão, divisão simples ou bipartição), onde a célula original se divide, dando origem a duas células idênticas, ou seja, não há variabilidade genética.

A forma mais evoluída de reprodução assexuada é a esporulação. Se as condições ambientais forem negativas (umidade, variação de temperatura ou falta de nutrientes), a bactéria forma um esporo (capa resistente) para entrar em um estado latente do ciclo. Quando a atividade metabólica se recupera de esporos rompidos, são chamados de exosporos; mas se a cobertura não se rompe e a atividade predominante é conhecida, são endosporos.

O processo de esporulação é observado em musgos, fungos, samambaias e algumas algas, permitindo-lhes expandir sua distribuição geográfica. Os esporos, ao encontrarem condições melhores, retornam à atividade, mas este método não permite variabilidade genética.

A forma primitiva de reprodução sexual é a conjugação, que consiste na troca de genes (segmentos de DNA) da bactéria doadora para a bactéria receptora, conferindo a esta última características que lhe permitirão ter mais resistência aos antibióticos.

Para que a conjugação ocorra, as duas bactérias devem se unir e criar uma ponte de conjugação (pili), através da qual genes extras do cromossomo da célula doadora (plasmídios) são transferidos para a bactéria receptora, que assim adquire novos genes.

Na conjugação cromossômica, os genes são transferidos de um cromossomo, juntamente com plasmídios, para outra bactéria que não os possui, resultando em variabilidade genética na bactéria receptora.

Bipartição:

Esporulação:

Plasmídios:

Antraz: Uma Doença Bacteriana Agressiva

O Antraz é uma das doenças bacterianas mais agressivas nos últimos tempos no Chile, tendo causado mortes e sido utilizada como arma biológica.

Herbívoros podem ser vetores da bactéria patogênica que se encontra no solo (reservatório). Ao se alimentarem, afetam tanto o homem quanto o animal, pois as bactérias formam esporos que permanecem em dormência por um longo tempo, graças à sua estrutura resistente (exina e intina), o que também estende sua distribuição geográfica.

Vírus: Patógenos e Ciclos de Vida

Vírus são macromoléculas com um revestimento proteico e seu interior contém um tipo de ácido nucleico, que pode ser DNA (adenovírus) ou RNA (retrovírus).

São parasitas que, para realizar seu metabolismo, devem utilizar o material genético da célula parasitada.

Existem na forma de cristais de diferentes formas e são considerados o primeiro elo entre o vivo e o não vivo.

Por não serem células, não estão incluídos em nenhum reino e não possuem um nome científico formal. São designados de acordo com o corpo que parasitam, como o vírus do mosaico do tabaco ou bacteriófagos (que parasitam bactérias).

Os vírus parasitam plantas, bactérias, animais e seres humanos, causando várias doenças que podem levar à morte.

Não podem ser controlados por antibióticos, pois estes são específicos para bactérias. Os medicamentos antivirais apenas servem para diminuir sua ação, pois os vírus se reproduzem rapidamente. É por isso que é difícil controlar a distribuição do HIV, que em sua fase terminal gera a AIDS.

Devido à sua alta agressividade, são usados como arma biológica e causam várias doenças, tais como:

• Gripe
• Resfriados
• Sarampo
• Herpes
• Verrugas
• AIDS
• Hepatite Infecciosa
• Mononucleose
• Rubéola ou sarampo alemão
• Catapora ou varicela
• Hidrofobia ou raiva
• Caxumba ou papeira
• Poliomielite
• Varíola
• Gripe humana
• Condilomas
• Hantavírus
• Gripe aviária

No Chile, nos últimos tempos, a hantavirose tem causado um alto índice de mortalidade.

Bacteriófagos: Vírus de Bactérias

Bacteriófago é o vírus que tem a capacidade de parasitar bactérias. Podem se desenvolver de duas maneiras: uma via lítica, que destrói as bactérias e duplica as partículas virais; e uma via lisogênica, na qual o material genético viral é incorporado ao material genético da bactéria. Se o material genético viral se junta ao plasmídio, é chamado de profago plasmídial, duplicando assim as bactérias sem sofrer destruição pela ação viral.

Quando o material genético viral é duplicado dentro da célula hospedeira parasitada sem a formação de um vírion ou capsídeo completo, ele pode ser referido como profago (no caso de bacteriófagos) ou provírus (no caso de vírus eucarióticos).

Os vírions são as partículas virais completas, capazes de alterar o metabolismo celular, causando perturbações que podem levar à morte e a doenças graves.

Durante a replicação viral, independentemente de ser um retrovírus ou adenovírus, devem ser cumpridas as seguintes etapas:

1. Penetração: O vírus pode ser internalizado pela célula hospedeira. Alguns vírus têm proteínas de superfície que se ligam aos receptores na membrana plasmática da célula hospedeira e estimulam a endocitose. Em seguida, o material genético viral é liberado no citoplasma.
2. Duplicação: O material genético é copiado muitas vezes.
3. Transcrição: O material genético viral é usado como um molde para o RNA mensageiro (mRNA).
4. Síntese de Proteínas: Dentro do citoplasma do hospedeiro, o RNA mensageiro viral é responsável pela síntese de proteínas virais.
5. Montagem Viral: O material genético viral e as enzimas estão envolvidos na formação da capa proteica.
6. Liberação: Os vírus deixam a célula por brotamento da membrana celular ou pela ruptura da célula.

Ciclo de Vida de um Bacteriófago

Via Lítica:

Aqui, o material genético viral é ativado, e seus genes são transcritos ou transpostos para direcionar a montagem de novas partículas virais que levam à quebra (lise) da célula receptora do material genético viral (células infectadas).

Via Lisogênica:

Na integração do material genético viral no DNA da célula do hospedeiro, a expressão de genes virais é mínima, mas o vírus mantém seu potencial para realizar uma nova síntese de novos vírus.

Sintomas Comuns de Doenças Virais

• Febre
• Cefaleia (dor de cabeça)
• Calafrios
• Dor muscular
• Inflamação cutânea
• Náuseas
• Vômitos
• Rinorreia (coriza)
• Diarreia

Antígenos: Marcadores de Identidade

Antígenos são proteínas específicas encontradas na superfície (ou no interior, como no capsídeo) de organismos patogênicos.

Sua presença nos glóbulos vermelhos determina o grupo sanguíneo.

Durante o processo de infecção, o antígeno viral ou bacteriano está presente no plasma sanguíneo e causa a doença. Assim, seu diagnóstico é realizado pela detecção da presença de antígenos no plasma.

Como exemplo, a AIDS é detectada pelo teste de ELISA. Em alguns casos, o vírus afeta o hospedeiro, que desenvolve sintomas que levam à fase terminal da AIDS (hospedeiro sintomático, seguindo uma via lítica).

Em alguns casos, o hospedeiro não apresenta sintomas; são chamados de assintomáticos e desenvolvem uma via lisogênica.

Vírus da Imunodeficiência Humana (HIV)

Os sintomas da AIDS são desencadeados pelo impacto do HIV em sua fase final.

É agora uma pandemia, afetando todo o mundo. Assim como as DSTs, pode ser propagado de diversas maneiras (ver tabela).

A origem do HIV tem diferentes teorias: uma delas é a manipulação genética em laboratório, que não pôde ser controlada e se espalhou para o ambiente; a segunda teoria refere-se ao macaco verde africano, por meio de bestialidade ou ingestão de carne contaminada, que poderia ter sido incorporada aos humanos.

O HIV é um retrovírus que não pôde ser erradicado devido à sua rápida mutação.

A presença do HIV é reconhecida por meio do teste ELISA, que detecta o antígeno.

Pessoas que possuem esse antígeno são classificadas como HIV+ e, portanto, são capazes de desenvolver a doença. Estes são chamados de pacientes sintomáticos e, em geral, morrem dentro de 10 anos.

O tratamento medicamentoso é a terapia antirretroviral combinada (terapia tripla), que apenas reduz a progressão da doença, mas não elimina o vírus.

Em alguns casos, indivíduos HIV+ são assintomáticos. Se, após 10 anos, ainda estiverem vivos e sem sintomas, são considerados portadores, capazes de infectar hospedeiros saudáveis.

O HIV afeta o sistema imunológico, resultando em sua fase final, a AIDS, que permite o surgimento de doenças oportunistas.

O HIV afeta os glóbulos brancos, que são a referência para o sistema imunológico (normalmente 6.000-8.000 glóbulos brancos por ml de sangue, caindo para menos de 200 glóbulos brancos por ml de sangue na AIDS).

Formas de Transmissão do HIV:

• Transfusão de sangue contaminado
• Relações sexuais com pessoas contaminadas
• Promiscuidade sexual
• Leite materno contaminado
• Gravidez (mãe contaminada para o feto)
• Uso de escovas de dentes (em caso de gengivite) contaminadas
• Uso de navalhas contaminadas
• Tatuagens com material não esterilizado
• Seringas contaminadas
• Drogas injetáveis com sangue contaminado

O HIV Não Transmite por:

• Apertar as mãos
• Picadas de insetos
• Abraçar
• Beijos superficiais

Glóbulos Brancos (Leucócitos)

Locais de Produção:

• Linfonodos
• Apêndice
• Baço
• Timo
• Medula óssea de ossos chatos

Características:

• Diapedese (capacidade de atravessar vasos sanguíneos)
• Quimiotaxia positiva (atração por substâncias químicas)
• 
  Formação de pseudópodes
• Fagocitose

O HIV afeta os linfócitos T CD4 (auxiliares ou helper) e os linfócitos T CD8 (citotóxicos ou killer).

Sistema Imunológico e Barreiras Defensivas

Nosso corpo possui uma série de mecanismos de defesa que agem mecanicamente, por meio de secreções químicas produzidas pelo próprio organismo ou por células especializadas (glóbulos brancos).

Dentre os quais podemos citar:

1. A pele
2. O muco
3. Cabelo e vilosidades (pelos)
4. As células ciliadas
5. Lágrimas
6. Saliva
7. A urina
8. Defecação
9. Vômitos
10. pH ácido da pele
11. Suco gástrico
12. Os interferons
13. Febre
14. Inflamação
15. Os glóbulos brancos
16. A tosse

As vilosidades são projetadas para filtrar germes e poeira em suspensão, impedindo que entrem no sistema respiratório durante a inspiração.

As secreções mucosas visam reter impurezas e diferentes patógenos, especialmente no trato respiratório e gastrointestinal.

As células ciliadas, com seus cílios (minúsculos pelos), conseguem interceptar e remover substâncias estranhas, especialmente no trato respiratório e nos órgãos genitais (como no oviduto).

A saliva e as lágrimas contêm enzimas (como a lisozima) que atuam como bactericidas. As lágrimas lubrificam o olho, aprisionando impurezas, enquanto a saliva, com seu aspecto mucilaginoso, ajuda a formar o bolo alimentar e a reduzir o atrito com a garganta.

O vômito remove substâncias estranhas encontradas no estômago.

As células oxínticas ou parietais, localizadas no estômago, produzem HCl (ácido clorídrico), contribuindo para o pH ácido que atua na digestão e funciona como bactericida.

A urina ajuda a eliminar microrganismos presentes no corpo e alguns patógenos encontrados na uretra.

A evacuação (defecação) arrasta e elimina microrganismos da flora microbiana, incluindo coliformes fecais.

A febre, devido ao aumento da temperatura, inibe o crescimento de microrganismos, acelera o processo de recuperação e também intensifica o efeito do interferon.

O interferon é uma proteína produzida pelo organismo que protege as células contra doenças virais.

A inflamação destrói os germes e limita sua propagação, auxiliando na reparação do tecido. É um indicador de que a homeostase está alterada.

A linfa é um líquido semelhante ao sangue, mas sem glóbulos vermelhos. Possui expansões que são os gânglios linfáticos (centros de produção de glóbulos brancos), que se inflamam em caso de infecção.

O líquido tecidual é o fluido que envolve os tecidos.

Linfoma é um tipo de câncer que se origina nos linfonodos, criando um tecido tumoral. Para avaliar sua agressividade, é realizada uma biópsia.

A pele, principal barreira protetora do corpo, cobre o corpo inteiro, atua como uma barreira física, possui poros que liberam o suor e mantém a pele lubrificada (para impedir a entrada de agentes externos).

O suor libera toxinas e regula a temperatura corporal.

As glândulas sebáceas liberam óleos que lubrificam a pele.

Glóbulos Brancos: Funções e Tipos

São a principal barreira celular.

Conferem ao corpo imunidade celular, o que significa que matam células infectadas ou microrganismos patogênicos, além de promover a imunidade humoral.

Os linfócitos B são responsáveis pela produção de anticorpos (aglutininas) que atuam na imunidade humoral, eliminando antígenos do plasma ou promovendo a aglutinação. Os linfócitos T são responsáveis pela imunidade celular.

Leucopenia: menos de 200 glóbulos brancos por ml de sangue (como na AIDS).

Leucemia: câncer caracterizado pela produção excessiva de glóbulos brancos anormais (malformações).

A diminuição da quantidade de glóbulos brancos expõe o corpo a doenças oportunistas (como no HIV).

Em algumas doenças, a quantidade de glóbulos brancos no sangue aumenta significativamente, podendo atacar o próprio corpo (como na leucemia).

Apoptose: morte celular programada.

Características dos Glóbulos Brancos:

1. Fagocitose: propriedade pela qual incorporam elementos patogênicos através de um fagossomo ou vacúolo fagocítico, formando pseudópodes (pés falsos ou deformações da membrana celular).
2. Apenas as células B produzem anticorpos.
3. Diapedese: capacidade de atravessar os capilares para atingir locais de infecção.
4. Quimiotaxia positiva: capacidade de reconhecer substâncias químicas (antígenos) para iniciar sua ação, seja por fagocitose (neutrófilos ou macrófagos) ou pela produção de anticorpos (aglutininas) pelos linfócitos B.

A vida útil dos glóbulos brancos varia de alguns dias a meses e até anos, dependendo de sua função. Eles também possuem tamanhos diferentes (de 5 a 18-20 micrômetros de diâmetro).

Podem ser classificados de diversas maneiras: por função, pelo tipo de imunidade que conferem ou pela aparência do núcleo (critério mais comumente usado).

Aglutinógeno: uma toxina ou antígeno.

Antitoxina: aglutininas ou anticorpos.

Glóbulos Brancos Agranulares

Podem ser classificados como monócitos, que ao amadurecerem se tornam macrófagos (maiores). Juntamente com os neutrófilos, têm a capacidade de fagocitar e destruir substâncias estranhas ou células infectadas (enfraquecidas por outros glóbulos brancos).

Linfócitos

São a principal barreira defensiva.

Possuem um amplo espectro de ação. São responsáveis pela imunidade humoral, através de proteínas específicas (liberadas no plasma sanguíneo), e têm como objetivo reduzir a ação do antígeno (aglutinógeno).

De acordo com o modo de ação, podemos distinguir os linfócitos B (que amadurecem na medula óssea e atuam no baço) e os linfócitos T (que amadurecem no timo).

Linfócitos B

São responsáveis pela imunidade humoral, secretam anticorpos específicos, atuando sobre o patógeno para neutralizar sua ação (antígeno ou aglutinógeno).

Podem atuar no plasma sanguíneo de diferentes formas contra o patógeno, tais como:

1. Antitoxinas: inibem a ação das toxinas produzidas pelos patogênicos.
2. Aglutininas: ligam-se ao patógeno para impedir sua propagação.
3. Precipitação: causam a precipitação, diminuindo assim a dispersão.
4. Opsoninas: proteínas que enfraquecem ou perfuram a membrana de patógenos por meio de enzimas (como a perforina), facilitando o processo de opsonização e permitindo que os macrófagos (e células Natural Killer) completem sua destruição.
5. Citolisinas: proteínas que destroem as células.

As células B produzem células de memória que permanecem no plasma sanguíneo, permitindo que o organismo reconheça e reaja rapidamente a uma segunda infecção pelo mesmo patógeno (facilitando a resposta imunitária).

Linfócitos T

Amadurecem no timo.

Caracterizam-se por conferir imunidade celular ao corpo.

Têm a capacidade de matar células por contato direto.

Entre estes, destacamos:

1. Linfócitos T Auxiliares (CD4)
2. Linfócitos T Citolíticos ou Citotóxicos (CD8)
3. Linfócitos T Supressores
4. Linfócitos T de Memória
5. Células Natural Killer (NK)