Microrganismos e indústria alimentar

Os alimentos consumidos pelos seres humanos consistem, na sua quase totalidade, em plantas e animais e nos produtos que deles derivam, pelo que a presença de microrganismos nos alimentos é muito frequente.

A interacção entre microrganismos e alimentos tem como consequência:
- a produção de certos alimentos com características específicas, como resultado de processos de fermentação;
- a deterioração dos alimentos, que se tornam impróprios para consumo humano, como resultado da utilização dos nutrientes para o crescimento dos próprios microrganismos.

A indústria alimentar tem conta a relação entre microrganismos e alimentos através das seguintes intervenções:- utilização de microrganismos na produção de certos alimentos, por fermentação;
- utilização de microrganismos como fonte de enzimas para o processamento de alimentos;
- desenvolvimento e aperfeiçoamento de métodos de conservação de alimentos que retardam a sua deterioração devido à actividade de microrganismos ou a outros factores;
- desenvolvimento de técnicas de melhoramento de alimentos ou de produção e novos alimentos.


Fermentação
Fermentação alcoólica:

A fermentação é um processo anaeróbio, realizado por certas espécies de bactéria e leveduras, durante o qual moléculas orgânicas são utilizadas na produção da ATP.

As etapas de fermentação:
- Glicólise
- Redução do ácido pirúvico

Os principais tipos de fermentação utilizados na produção de alimentos.
- fermentação alcoólica: É realizada por leveduras. O ácido pirúvico é convertido em etanol e CO2 em duas etapas:
1- O ácido pirúvico é descarboxilado e fornam-se acetaldeído;
2- O acetaldeído é reduzido pelo NADH a etanol.

Utilização na produção de alimentos:

Exemplos:Pão/ Vinho/Cerveja

Fermentação láctica :

O ácido pirúvico é directamente reduzido a ácido láctico pelo NADH.
A fermentação homoláctica produz grandes quantidades de ácido láctico.
A fermentação heteroláctica leva à produção de outras substâncias, para além do ácido láctico, como CO2, etanol e ácido acético.

Exemplos:Queijo/Iogurte

Fermentação acética :

É assim designada devido ás características do produto obtido, no entanto, não é fermentação, mas uma oxidação.

Exemplo:Vinagre

Fermentação e actividade enzimática

Fermentação

•Fermentação – processo anaeróbio em que ocorre a produção de ATP, a partir de compostos orgânicos, numa série de reacções redox, que não envolvem uma cadeia transportadora de electrões. A fermentação envolve menores ganhos energéticos já que apenas se formam 2 moléculas de ATP por molécula de glicose, enquanto que na respiraçãoaeróbia se formam 36 ATP.

Actividade Enzimática

•Metabolismo Celular – conjunto de reacções químicas que ocorrem numa célula. É através do metabolismo que é feita a gestão de recursos materiais e energéticos da célula. O metabolismo celular inclui reacções de:

•Catabolismo – moléculas complexas são convertidas em moléculas mais simples, com libertação de energia.

•Anabolismo – síntese de moléculas complexas a partir de moléculas simples, com gasto de energia.

As reacções de catabolismo e anabolismo relacionam-se de tal forma que a energia libertada pelas primeiras é utilizada nas segundas.

•Para que ocorra uma reacção química, tem de se verificar a ruptura de ligações químicas nas moléculas dos reagentes e a formação de novas ligações químicas que dão origem aos produtos de reacção. A energia necessária para uma reacção química se iniciar é a energia de activação (Ea).

A absorção de energia torna as moléculas dos reagentes instáveis, aumenta a sua energia cinética e a probabilidade de colidirem e aumenta a agitação dos átomos, enfraquecendo as ligações entre eles; atinge-se um estado de transição a partir do qual a reacção química é iniciada.


•Nas células, ocorrem reacções químicas que envolvem moléculas muito estáveis e cuja Ea é elevada. No entanto, não pode ser o calor a fornecer a Ea, uma vez que causaria a desnaturação das proteínas e a morte celular, e as reacções têm de ser rápidas.

•Uma reacção não catalisada depende do choque aleatório entre os reagentes. Como uma enzima possui uma estrutura muito específica pode ligar-se ao substrato e diminuir a aleatoriedade.

•As células possuem catalizadores – agentes químicos capazes de acelerar as reacções químicas sem serem consumidos durante esse processo.


Estrutura e propriedades das enzimas

- As enzimas são catalizadores biológicos que apresentam as seguintes características:

•aumentam a velocidade das reacções químicas, pois diminuem a energia de activação necessária para que as reacções se iniciem;

•não são consumidas nas reacções químicas que catalizam;

•são moléculas proteícas, com conformação tridimensional. Algumas necessitam de elementos não proteícos para a sua acção catalítica;

•são específicas, devido à sua natureza proteíca.

•Na ausência de enzimas, as reacções ocorreriam, mas com velocidades inferiores, o que não suportaria as propriedades da vida como a conhecemos.

•Natureza química das enzimas:

- porção proteíca maioritária (propriedades idênticas às proteínas) – pode ser total ou então constituir a apoenzima.

•Cofactores:

- iões metálicos (metaloenzima)

- moléculas orgânicas (coenzima)

- apoenzima + coenzima = holoenzima

•A molécula sobre a qual a enzima actua é o substrato.

•As enzimas são proteínas com uma conformação tridimensional e possuem uma região através da qual se estabelece a ligação ao substrato – centro activo.

•A ligação do substrato ao centro activo da enzima forma o complexo enzima-substrato. As ligações que se estabelecem no complexo são fracas, mas suficientes para desencadear a conversão do substrato em produtos. Os produtos deixam o centro activo e a enzima fica livre para catalizar a transformação de outro substrato.

•Centro activo:

- É uma pequena porção da enzima;

- Tem estrutura tridimensional. A alteração da estrutura própria do local activo produz inactivação enzimática, em consequência da desnaturação proteíca;

- Os substratos ligam-se ao local activo por ligações químicas.

- Os locais activos são fendas ou frestas, onde se cria um microambiente próprio para o mecanismo de catálise.

- São altamente específicos. O substrato deve ter uma estrutura complementar para se ajustar ao local activo.

Muitas enzimas provocam a quebra de ligações nos substratos, enquanto outras promovem a formação de ligações, pois conseguem aproximar correctamente os substratos de modo a que estes reajam e formem uma ligação.

•Numa reacção química catalisada por uma enzima, e como resultado da sua actividade, verifica-se ao longo do tempo:

- a diminuição da concentração do substrato;

- a diminuição, seguida de estabilização, da concentração de enzima livre;

- o aumento, seguido de estabilização, do complexo enzima-substrato;

- o aumento da concentração de produto.

•A estabilização das concentrações de enzima livre e de complexo enzima-substrato reside no facto da velocidade de formação do complexo enzima-substrato igualar a velocidade de dissociação.

•A complementaridade entre o substrato e o centro activo da enzima está na origem da especificidade de acção enzimática. É possível distinguir:

- Especificidade absoluta – A enzima actua apenas sobre um determinado substrato;

- Especificidade relativa – A enzima actua sobre um conjunto de substratos quimica e estruturalmente relacionados.

•A especificidade absoluta pode ser interpretada pelo modelo chave-fechadura, proposto por Fisher no final do século XIX, e que considera o centro activo da enzima uma estrutura rígida e pré-complementar do substrato.

•Em 1959, Koshland propôs o modelo de encaixe induzido, que considera que o centro activo da enzima interage, de uma forma dinâmica, com o substrato, ajustando-se a ele quando se estabelece a ligação. Este novo modelo permitiu explicar a especificidade relativa de algumas enzimas.

Inibição Enzimática

•Inibidor – composto que se liga à enzima e que afecta negativamente a sua actividade. Pode ser:

•natural – utilizado pelas células para regularem o seu metabolismo.

•artificial – usado para combater doenças, eliminar pestes, estudar laboratorialmente as enzimas, indústria alimentar...


Tipos de inibição enzimática:

•Inibição irreversível – o inibidor combina-se permanentemente com a enzima, através de ligações covalentes, tornando-a inactiva ou provocando a sua destruição. Muitos venenos são inibidores enzimáticos irreversíveis, como é o caso do DDT, que inibe enzimas do sistema nervoso.

•Inibição reversível – o inibidor combina-se temporariamente com a enzima, através de ligações fracas, e, quando se dissocia, a enzima permanece funcional e capaz de transformar o substrato. A inibição pode ser:

•Inibição competitiva – o inibidor é uma molécula estruturalmente semelhante ao substrato, mas resistente à acção da enzima, e que compete com o substrato pelo centro activo da enzima. O efeito da inibição sobre a velocidade da reacção depende da concentração relativa de substrato e de inibidor. Aumentando a concentração de substrato, aumenta também a probabilidade de se estabelecerem ligações entre o substrato e a enzima em vez de se estabelecerem ligações entre o inibidor e a enzima.

•Inibição não competitiva ou alostérica – o inibidor é uma molécula estruturalmente diferente do substrato e liga-se à enzima num local que não é o centro activo e se designa centro alostérico. A ligação do inibidor ao centro alostérico provoca a alteração da conformação do centro activo, de tal modo que impede a ligação do substrato. A inibição não competitiva é utilizada na regulação das vias metabólicas.

•Indução – aumento da actividade da enzima por ligação com compostos indutores que promovem mudanças no centro activo da enzima que facilitam a ligação deste com o substrato

A Biotecnologia no diagnóstico e na terapêutica de doenças

A Biotecnologia significa tecnologia biológica, isto é, é uma área cientifico-tecnologica que se tem desenvolvido nos últimos anos. Provém da ligação da engenharia e das ciências da vida, de modo a conseguir manipular os seres vivos ou os seus componentes, com o objectivo de obter produtos úteis, produtos esses, que têm aplicações no melhoramento de diversos problemas em diversas áreas, como no ambiente, na saúde e na produção de alimentos.

Um dos aspectos mais importantes da Biotecnologia é a sua contribuição para o diagnóstico e a terapêutica de doenças. Nestes casos, os processos biotecnológicos têm um papel importante na imunologia, mais especificamente na produção de anticorpos.

Os anticorpos resultam da síntese efectuada por plasmócitos, que provêm de diferentes tipos de linfócitos B (tipos de leucócitos, responsáveis pela imunidade humoral, que se diferenciam em plasmócitos e são capazes de produzir anticorpos).

 

 

A utilização e o estudo dos linfócitos B conduziram à formação de dois tipos de anticorpos: Os anticorpos policlonais, e os anticorpos monoclonais.

 

Anticorpos policlonais – A utilização destes teve início no século XX, bastante tempo antes do desenvolvimento de antibióticos. Foram utilizados como forma de combate a várias doenças. Estes anticorpos eram obtidos a partir do soro de animais previamente inoculados com o antigénio pretendido, ou a partir do soro de uma pessoa já exposta a esse antigénio. Apesar das vantagens esta prática acarreta alguns riscos, dado que o soro contém proteínas, como os próprios anticorpos, que podem ser reconhecidas pelo sistema imunitário do receptor como substâncias estranhas, desencadeando respostas imunitárias.

 

Anticorpos monoclonais – Os investigadores estavam cientes de que os anticorpos policlonais resultavam da activação de diversos clones de linfócitos, após a exposição a um determinado antigénio. Se após a activação fosse isolado um único linfócito B, iria ser possível criar um clone de células idênticas, produtoras de anticorpos iguais. Estes teriam a vantagem de não necessitarem de um processo de purificação, e também de serem específicos para um determinado antigénio.

 

O isolamento de um único linfócito B era agora possível, e também a produção de clones seus. Porém era ainda impossível manter em cultura prolongada esses clones. Esta dificuldade foi ultrapassada fundindo um linfócito B activado com uma célula tumoral do sistema imunitário, por vezes chamada de mieloma, que por serem malignas, dividem-se indefinidamente. Desta fusão surge o hibridoma, com as vantagens de formar culturas celulares permanentes (mieloma), e de produzir anticorpos específicos para um determinado antigénio (linfócito B).

 

A produção de anticorpos monoclonais realiza-se então em cinco etapas: Imunização de um animal, do qual se retira os linfócitos; Isolamento de linfócitos B a partir do baço; Fusão dos linfócitos B com mielomas; Crescimento clonal dos hibridomas; Recolha e purificação dos anticorpos monoclonais.

 

Após este processo, os anticorpos monoclonais poderão ser aplicados em diversas áreas da biomédica:  

- São utilizados para detectar a presença de um determinada molécula que exista numa mistura em reduzidas quantidades. Por exemplo, em testes serológicos, para identificar microrganismos causadores de infecções.

- São usados em diversos testes diagnósticos. Por exemplo nos testes de gravidez, em que o uso de anticorpos monoclonais serve para detectar a presença de certas substâncias na urina, indicadoras de gravidez. 

- São utilizados ainda no tratamento de alguns cancros, como o cancro da mama. Os anticorpos utilizados nestes tratamentos designam-se genericamente por imunotoxinas, e são capazes de reconhecer determinadas moléculas presentes em células cancerosas, destruindo-as sem afectar as restantes células do organismo.

- Mostram ser um importante meio de controlar as doenças auto-imunes. 

- Recentemente e devido ao avanço das investigações e da tecnologia estes anticorpos podem ser utilizados num grande proporção:

Na imunização passiva contra agentes infecciosos e toxinas;

Nos transplantes de tecidos ou órgãos;

Na estimulação da rejeição e destruição de tumores

Na manipulação da resposta imunitária;

Na elaboração de testes diagnósticos mais sensíveis e específico.

 

 

Actualmente a tecnologia tem apresentado grandes avanços, permitindo o desenvolvimento de anticorpos monoclonais mais eficazes e seguros. Exemplo dessas novas tecnologias é a tecnologia do DNA recombinante, que tem possibilitado a produção de anticorpos mais próximos dos resultados esperados.

Outros processos biotecnológicos, como a bioconversão^, denominada também como biotransformação, produzem diversos produtos, como antibióticos, esteróides e vitaminas, que também são aplicações essências no diagnóstico e na terapêutica de doenças.

Desde sempre o homem utilizou técnicas de manipulação dos sistemas biológicos naturais, cruzando determinados animais ou semeando apenas determinados tipos de plantas, portadores de certas características com interesse. Mas outras técnicas mais elaboradas são utilizadas já desde as antigas civilizações Egípcia e Mesopotâmica, nas quais era vulgar o recurso à utilização de microrganismos fermentativos (determinados tipos de leveduras e bactérias) para o fabrico, praticamente industrial, de alguns produtos alimentares, como a cerveja, o pão e o queijo. No entanto, o grande desenvolvimento da Biotecnologia deu-se, sobretudo, nos últimos trinta anos, estando esses progressos estritamente associados ao desenvolvimento de uma nova área da Biologia, nomeadamente da Genética: a Engenharia Genética.

 

 

As diferentes áreas de trabalho da Biotecnologia (Engenharia Genética, Cultura de Células e Tecidos, Engenharia de Proteínas e de Produtos Alimentares, etc.) são responsáveis por progressos em inúmeras áreas científicas, assim como por alguns dos produtos que consumimos no dia-a-dia. Alguns exemplos da aplicação da Biotecnologia em diferentes áreas são:

 

Medicina - Produção de hormonas, como por exemplo a insulina e a hormona de crescimento (GH). Antes da aplicação das técnicas de Engenharia Genética, para produzir apenas uma dose de GH, era necessária a utilização de cinquenta glândulas pituitárias de cadáveres; desenvolvimento de vacinas; testes de gravidez; desenvolvimento de antibióticos; terapia e rastreio genético; produção de tecidos humanos em cultura.

Indústria Alimentar - Produção de pão, bebidas alcoólicas e produtos lácteos; frutos resistentes ao apodrecimento; alimentos enriquecidos em nutrientes essenciais, particularmente úteis nos países de onde a diversidade alimentar se limita a um a dois alimentos; e até mesmo fármacos integrados em produtos alimentares, por exemplo vacinas.

Agricultura, Pecuária e Pesca - Desenvolvimento de variedades vegetais resistentes à seca, pragas e uso de herbicidas químicos; criação e selecção de variedades de plantas e animais mais produtivas; crescimento rápido de animais, por exemplo, peixes e galinhas, destinados a produção alimentar; aumento da produção de leite.

 

Preservação do Ambiente - Preservação do DNA de espécies em risco de extinção para estudo e até possível clonagem; análise e reconstituição de características de seres vivos extintos por análise de DNA; produção de bactérias capazes de digerir hidrocarbonetos (importante no caso dos derrames de petróleo); redução da desflorestação por diminuição da área necessária à agricultura, graças ao aumento da produtividade das culturas; abandono do uso de pesticidas, por criação de variedades vegetais naturalmente resistentes; criação de bactérias capazes de funcionarem como biofiltros, absorvendo poluentes provenientes de chaminés industriais.

 

Indústria química - Produção de detergentes; uso de certas estirpes de bactérias como agentes extractores de determinados minerais preciosos, a partir de meios com baixa concentração, usando a sua capacidade de concentrarem determinados elementos minerais no seu interior.

 

Indústria Informática - Desenvolvimento dos chamados computadores orgânicos, que utilizam células nervosas na elaboração de chips de memória e processamento.

 

 

Embora os benefícios decorrentes do uso das biotecnologias sejam muito evidentes, existem, ainda, alguns receios e críticas relativamente à utilização de algumas técnicas e procedimentos, quer de carácter ético, nomeadamente no campo da criação de cópias completas de seres vivos (clonagem), quer ambiental, sobretudo no que diz respeito à produção de variedades de seres vivos geneticamente alterados, cujo impacto nos ecossistemas naturais nunca pode ser determinado. Pode provocar extinções no reino animal, sendo este irremediavelmente alterado pelas novas introduções de espécies. As alterações em hábitos naturais das espécies, por interferência humana, pode também ser um factor cujo impacto negativo se pode tornar devastador. Tomando como exemplo os bovinos, naturalmente herbívoros e, no entanto, alimentados com rações que incluem restos de outros animais da mesma espécie. Este tipo de canibalismo, segundo alguns cientistas, poderá estar na origem do prião causador da BSE (encefalopatia espongiforme bovina), a conhecida "Doença das Vacas Loucas", motivo pelo qual a União Europeia proibiu o uso de restos de animais na elaboração de rações para bovinos.

Doenças e Desequilíbrio

Cada indivíduo é um ser único. Existe, no entanto, uma multiplicidade de causas químicas e biológicas que podem violar a privacidade de cada ser, sendo muitas delas agressivas.

Um dos elementos fundamentais que nos protege contra estas causas é o sistema imunitário que preserva a integridade do corpo humano face ao seu ambiente, tendo um papel primordial na defesa contra agentes infecciosos ou parasitários. Também previne certas desordens internas, nomeadamente, destruindo células tumorais.

Esses “combates” permanentes têm de ser controlados para que não se virem contra a própria pessoa. A intensidade das reacções imunitárias deve ser ajustada, ou seja, deve ser suficientemente intensa para a eliminar os agentes patogénicos, mas não em demasia, de modo a não prejudicar o indivíduo. Além disso, deve ser específica e adaptada a um destes agentes.

O sistema imunitário, contudo, ao desenvolver múltiplas acções complexas, pode desregular-se ou possuir alguma deficiência. Estas situações tornam o indivíduo muito vulnerável a infecções ou conduzem a reacções violentas contra elementos do ambiente normalmente tolerados.

Alergias

As alergias são um problema cada vez maior no mundo actual, muito disseminadas entre a população mundial e que, cada vez mais, e de forma mais violenta, afectam indivíduos mais jovens, principalmente, nas grandes cidades, onde os índices de respirabilidade do ar se têm vindo a degradar de ano para ano.

Esta epidemia da civilização moderna deve-se, em parte, à obsessão pela limpeza. Isto faz com que, desde a infância, o corpo não seja suficientemente exposto à sujidade (de modo a estimular o sistema imunitário) e responda de forma inapropriada perante qualquer substância estranha, chamada alergénio. As substâncias alergénicas são, em regra, substâncias inofensivas, presentes no ambiente, que se comportam como antigénios (componentes moleculares estranhos que estimulam uma resposta imunitária específica) para algumas pessoas.

Contudo, a maioria das alergias tem origem alimentar. Na maioria dos casos, os alergénios são produtos usados na nossa dieta diária (ovos, leite, cereais como o trigo e o centeio, entre outros). Quanto maior for a quantidade proteica presente num determinado alimento, maior será a possibilidade deste desencadear uma reacção alérgica. Isto deve-se ao facto de, quanto maior for a proteína, mais difícil se torna a sua digestão. Assim, muitas vezes, entram proteínas inteiras na circulação sanguínea, podendo, desta forma, ser interpretadas pelo organismo como corpos estranhos, e combatidas como tal, libertando-se para o efeito determinadas substâncias como, por exemplo, a histamina, e desencadeando uma reacção alérgica.

A reacção alérgica acontece em duas fases (Fig.1):

· Fase de sensibilização

· Resposta secundária.

Na 1ª exposição a um alergénio o sistema imunitário enfraquece. Nas posteriores exposições, ocorre uma reacção alérgica que pode ir de uma erupção cutânea a diversos problemas respiratórios. Existem diversos tipos de reacções alérgicas e que variam de pessoa para pessoa.

Podemos, então, definir a alergia como uma resposta exagerada do sistema imunitário a uma substância estranha ao organismo, ou seja, uma hipersensibilidade imunitária a um estímulo externo ou interno específico.

As reacções alérgicas podem manifestar-se de imediato (hipersensibilidade imediata), havendo um tipo mais frequente chamado choque anafilático, ou num período mais prolongado, após o contacto com o alergénio (hipersensibilidade tardia), dividindo-se, também, em três importantes tipos: citotóxico, imunocomplexos e celular.

A Hipersensibilidade imediata ocorre quando um dado indivíduo produz grandes quantidades de imunoglobulina E (IgE) de forma a proteger-se de grãos de pólen, por exemplo. Os mastócitos (nos tecidos) e os basófilos (no sangue) ligam-se à IgE, fazendo com que haja libertação de histamina. Esta provoca sintomas como a vasodilatação, a inflamação e dificuldades respiratórias. Se uma reacção alérgica não for tratada com um anti-histamínico pode mesmo provocar a morte nas situações mais graves, devendo ser efectuados testes de detecção de sensibilidades.

Tipo I ou Choque anafilático é uma reacção alérgica intensa que ocorre minutos após a exposição a um alergénio (aproximadamente um quarto de hora depois). Esta reacção é mediada por determinadas substâncias como a histamina, em células da mucosa respiratória, mucosa intestinal e epiderme, e por determinados leucócitos (mastócitos e basófilos). À medida que a reacção progride, algumas substâncias com alto poder inflamatório são sintetizadas. Quando ocorre um choque anafilático, na maioria dos casos, o indivíduo fica lívido, com a pele fria, sente uma ansiedade extrema, podendo mesmo desmaiar.

A Hipersensibilidade tardia leva mais de 12 horas a manifestar-se à exposição ao alergénio. Neste caso, o alergénio é processado por células apresentadoras de antigénios e é iniciada uma resposta mediada por células. Esta resposta pode ser tão intensa que a quantidade de citocina libertada é capaz de activar macrófagos e lesionar tecidos. (Ex: quando bactérias que causam a tuberculose colonizam os pulmões.)

Tipo II ou Citotóxico é uma reacção que ocorre, por exemplo, em algumas doenças auto-imunes como a tiróidite, onde a pessoa forma anticorpos contra elementos (órgãos e tecidos) de si próprio. São bons exemplos disso a rinite alérgica, certos tipos de asma brônquica aguda, ou reacções alérgicas a drogas.

Tipo III ou Imunocomplexos é uma reacção que se caracteriza pela formação de complexos antigénio - anticorpo (imunocomplexos), os quais se depositam em tecidos ou entram na circulação sanguínea. Os imunocomplexos atraem mediadores da inflamação, o que determina lesões localizadas em certos órgãos ou espalhadas por todo o corpo.

Tipo IV ou Celular é uma reacção mediada por linfócitos e seus produtos, as linfocinas, libertadas mediante o contacto com o antigénio, cujo exemplo típico é a reacção tuberculínica, encontrando-se este mecanismo também na rejeição de transplantes e nas chamadas dermatites de contacto.

As doenças alérgicas mais frequentes desencadeadas por estas reacções são:

Edema de Quincke. (Fig.2) A principal complicação relacionada com o edema de Quincke é a respiratória, que surge bruscamente e se caracteriza por um inchaço considerável (edema) na pele, cara e mucosas da boca e garganta. O risco de asfixia é elevado devido ao inchaço da glote, sendo, portanto, o tratamento muitíssimo urgente.

Eczema. Surge quando há uma inflamação na pele que provoca prurido (comichão). Nem todos os eczemas são de origem alérgica, mas nesta situação destacam-se três variantes:

· . Eczema do lactente. (Fig. 3) Manifesta-se entre o 3º e o 4º mês de vida, e normalmente cura-se de forma espontânea. É, muitas vezes, hereditário.

. Eczema constitucional. É um tipo crónico de eczema que se pode formar na infância ou mesmo na idade adulta, estando ligado a uma alergia semitardia. Também pode ter origem hereditária.

· Eczema de contacto. (Fig.4) Tem origem num alergénio fixo à pele ou a uma mucosa. De início, encontra-se localizado. Todavia, tem tendência a alastrar.

Urticária. (Fig.5) É uma erupção cutânea súbita. Apesar de poder ser confundida com o eczema, o prurido é fácil de discernir (sensação de dor aguda, semelhante à picada de urtiga, daí o nome).

Asma. Divide-se em dois tipos: asma atópica e não atópica:

· Asma atópica – Imunologicamente, é uma hipersensibilidade semitardia a anticorpos circulantes, manifestando-se após a fixação de um determinado alergénio no chamado órgão – alvo, ou seja, no tecido que recebe o alergénio (preferencialmente a mucosa brônquica).

· Asma não atópica – Surge em indivíduos de idade mais avançada e pode não ter a alergia como causa inicial. Quando intervém a alergia o fenómeno imunitário é uma hipersensibilidade tecidular

Doenças auto – imunes

As doenças auto – imunes resultam de uma reacção de hipersensibilidade do sistema imunitário contra antigénios próprios.

Cada indivíduo possui antigénios no seu organismo. Os linfócitos que se formam no indivíduo têm, normalmente, tolerância para com estes antigénios. Quando os linfócitos que se formam não possuem essa tolerância para com o próprio (self) são eliminados ou ficam inactivos.

O timo, órgão linfóide principal e local onde são formados os linfócitos T, serve de crivo, só deixando passar os linfócitos com pouca ou sem afinidade para a self. O mesmo acontece na medula óssea vermelha onde são formados os linfócitos B.

Diversas causas podem, contudo, romper com esta tolerância, ficando o organismo a produzir anticorpos e linfócitos sensibilizados contra alguns dos seus próprios tecidos, provocando a lesão e alteração das funções dessas células.

Existem vários tipos de doenças auto – imunes, cujos sintomas se relacionam com o tipo de tecido que é atacado e destruído pelo sistema imunitário do próprio organismo.

São exemplos de doenças auto – imunes:

Esclerose múltipla. Surge quando os linfócitos T destroem a bainha de mielina dos neurónios. (Fig.6) Assim, o axónio fica descoberto, perturbando a propagação do impulso saltatório, que nas pessoas saudáveis se dá entre os Nódulos de Ranvier, causando grandes alterações na transmissão do impulso nervoso. Os sintomas incluem vários transtornos neurológicos

Artrite reumatóide. (Fig.7) É uma doença que provoca a destruição da cartilagem articular pelo sistema imunitário, o que causa deformações das articulações. Os pés e as mãos são as zonas mais afectadas.

Lúpus. As pessoas que apresentam esta doença desenvolvem anticorpos que reagem contra as suas próprias células normais, podendo, consequentemente, afectar a pele, as articulações, rins e outros órgãos.

Diabetes insulinodependentes. (Fig.8) As pessoas que são afectadas com esta doença manifestam anticorpos que destroem as células das ilhotas de Langerhans, na superfície do pâncreas, responsáveis pela produção de insulina.

Psoriase. (Fig. 9) É uma doença incurável, crónica e hiperproliferativa da pele, de etiologia desconhecida. Manifesta-se com a inflamação nas células da pele, chamadas queratonócitos, provocando o aumento exagerado da sua produção, que se acumula na superfície formando placas avermelhadas de escamação esbranquiçadas ou prateadas. O sistema de defesa local, formado pelo linfócitos T, é activado como se a região cutânea tivesse sido agredida. Em consequência, libertam substâncias mediadoras da inflamação, chamadas citocinas que aceleram o ritmo de proliferação das células da pele.

Tiróidite de Hashimoto é a forma mais comum das tiróidites, onde os anticorpos do indivíduo lutam contra as células da tiróide. Em muitos casos, a tiróidite de Hashimoto resulta em hipotireoidismo, podendo, na sua fase mais avançada, causar hipertireoidismo. Fisiologicamente, os anticorpos causam uma destruição gradual dos folículos da tiróide. A doença pode ser detectada clinicamente por análises sanguíneas, procurando a presença desses anticorpos no sangue.

Miastenia Gravis é uma doença crónica que causa fraqueza e fadiga anormalmente rápida dos músculos voluntários. A fraqueza é causada por um defeito na transmissão dos impulsos dos nervos para os músculos. Esta transmissão é normalmente feita por uma substância, a acetilcolina, na junção neuromuscular, provocando uma contracção do músculo. Na Miastenia Gravis, o número de receptores da acetilcolina ou sítios nos quais a substância pode ser recebida encontram-se reduzidos, uma vez que há um ataque dos receptores da acetilcolina, por anticorpos, produzidos pelo sistema imunitário do próprio indivíduo.

Vasculite (Fig.10) é uma inflamação do vaso sanguíneo que provoca, geralmente, danos no revestimento dos vasos: estreitamento ou obstrução, limitando ou interrompendo  o fluxo sanguíneo. Os tecidos abastecidos pelos vasos afectados ficam igualmente danificados ou destruídos por isquemia (falta de abastecimento sanguíneo e, consequentemente, de oxigénio).

Síndrome de Sjögren ou síndrome de Goujerot-Sjögren é uma desordem auto--imune em que as células imunitárias atacam e destroem os ductos das glândulas lacrimais e salivares.

Vitiligo ou leucoderma (Fig.11) é a perda da pigmentação da pele, devido ao ataque auto-imune sistema imunitário do indivíduo aos melanócitos. O vitiligo, geralmente, começa na fase adulta com manchas de pele despigmentada aparecendo nas extremidades. As manchas podem crescer ou permanecer com tamanho constante. Ocasionalmente, pequenas áreas podem repigmentar quando forem recolonizadas por melanócitos.

Imunodeficiência

As doenças devidas à imunodeficiência apresentam uma falha nas defesas do organismo que têm como objectivo combater as infecções e os tumores.

O resultado desta imunodeficiência é o aparecimento recorrente ou a persistência de infecções, causadas por organismos que, em circunstâncias normais, não as causariam, fraca resposta em relação ao tratamento habitualmente eficaz, recuperação incompleta da doença e uma susceptibilidade invulgar a certas formas de cancro.

Imunodeficiência congénita, hereditária ou inata

O sistema imunitário está dividido, de um modo geral, em dois tipos de defesas: as defesas não específicas e as defesas específicas.

As defesas não específicas, geralmente, impedem a entrada de agentes patogénicos ou destroem-nos quando eles, por qualquer motivo, penetram no organismo do indivíduo.

As defesas específicas são constituídas, essencialmente, por dois tipos de imunidade: a imunidade humoral – produção de anticorpos ou imunoglobulinas pelos linfócitos – e a imunidade celular – baseia-se na actividade dos linfócitos T.

Quando existe uma deficiência num destes tipos de imunidade, o indivíduo é imunodeficiente. 

Se a deficiência figura no sistema de imunidade humoral – falta de linfócitos B – o indivíduo está mais susceptível a infecções extra celulares. Caso a deficiência se encontre no sistema de imunidade celular – falta de linfócitos T – há uma maior sensibilidade a agentes infecciosos intracelulares, vírus e cancros.

A imunodeficiência mais grave caracteriza-se pela ausência de linfócitos B e T.

Os indivíduos com esta deficiência ficam extremamente vulneráveis e apenas sobrevivem em ambientes completamente estéreis.

O transplante de medula óssea ou terapia génica são eficazes no tratamento destas deficiências.

Imunodeficiência adquirida

A imunodeficiência adquirida pode resultar de processos de doença ou de supressão ou diminuição da actividade do sistema imunitário por acção de certos medicamentos.

A imunodeficiência adquirida pode resultar de uma má nutrição grave, em especial a proteica, de muitos tipos de cancro e da infecção pelo VIH (vírus da imunodeficiência humana), que pode levar à SIDA (síndrome da imunodeficiência adquirida).

A supressão deliberada do sistema imunitário por meio de imunosupressores e corticosóides é efectuada como parte do tratamento de doenças auto – imunes e após transplantes, para minimizar o risco de rejeição de órgãos.

Imunodeficiência adquirida - SIDA (Fig.12)

A SIDA é causada pelo vírus da Imunodeficiência humana, VIH.

O material genético do VIH é composto por uma cadeia simples de RNA viral, que pode infectar várias células, sobretudo os linfócitos T.

No interior da célula hospedeira, o RNA viral é transcrito para DNA pela transcriptase reversa e esse DNA é integrado no genoma.

Quando activo, o DNA viral dirige a produção da célula hospedeira que causa a destruição da célula hospedeira e infecta novas células.

A diminuição progressiva do número de linfócitos T deixa o organismo muito susceptível a doenças “oportunistas” e a cancros.

Um indivíduo infectado pelo VIH reage à sua presença produzindo anticorpos – é seropositivo.

Os vírus que se encontram no interior de células infectadas escapam à acção dos anticorpos.

Um indivíduo seropositivo, mesmo sem sintomas clínicos, pode transmitir o VIH.

Não há cura nem vacina para a doença, mas a sua progressão pode ser retardada por drogas inibidoras da transcriptase reversa, entre outras.

Imunodeficiência nas pessoas de idade

Em consequência da idade, ocorre também um certo grau de imunodeficiência.

Por exemplo, o timo, que desempenha um papel importante  na produção dos linfócitos T, atinge o seu maior volume na puberdade. Seguidamente, vai diminuindo de tamanho, provocando um declínio no número e actividade dos linfócitos T. Há também um declínio do número dos linfócitos B.

Mecanismos de Defesa não especificos e Mecanismos de Defesa especificos

Os agentes patogénicos são impedidos de entrar no organismo pelos mecanismos de defesa não específica, também designados por imunidade inata ou natural, ou são destruídos quando conseguem penetrar. Estes mecanismos desempenham uma acção geral contra corpos estranhos, independentemente da sua natureza, e exprimem-se sempre da mesma forma.


Barreiras físicas ou anatómicas e secreções
A pele é uma barreira de defesa primária contra os agentes patogénicos. As bactérias, os vírus e os fungos raramente penetram quando a pele está íntegra. Contudo se houver uma lesão na pele (ex.: um pequeno golpe), o risco de infecção por agentes patogénicos aumenta drasticamente.
Os fungos e as bactérias que normalmente vivem e se reproduzem em grande número nas superfícies do nosso corpo, sem causar doenças, constituem a “flora normal”. Estes competem por espaço e nutrientes com os agentes patogénicos, o que constitui um tipo de defesa
O muco segregado por tecidos dos sistemas visual, respiratório, digestivo, excretor e reprodutor constitui igualmente uma defesa contra os agentes patogénicos.
As lágrimas, o muco nasal e a saliva possuem uma enzima (a lizosima) que ataca a parede celular de inúmeras bactérias. O muco nasal também retém os microrganismos nas vias aéreas superiores, e os que alcançam as regiões profundas do tracto respiratório são capturados pelo muco aí existente, sendo posteriormente removidos das vias respiratórias pelo batimento dos cílios, que conduzem uma camada de muco, contendo microrganismos em direcção à faringe, onde serão enviados para o estômago, nariz ou boca a fim de serem expulsos. Através dos espirros, também são eliminados para o exterior alguns microrganismos presentes no tracto respiratório.
Os agentes patogénicos que atingem o tracto digestivo (estômago, intestino delgado e intestino grosso) são alvos de outros mecanismos de defesa. O estômago constitui um ambiente fatal para várias bactérias devido à secreção do ácido clorídrico e das proteases aí existentes. As paredes intactas do intestino delgado raramente são penetradas por bactérias, e alguns microrganismos são destruídos pelos sais biliares. No intestino grosso existem bactérias que, no geral, são rapidamente removidas junto com as fezes. Todavia, a maioria das bactérias existentes no intestino pertence à “flora normal”, sendo mesmo benéficas para o organismo.
As barreiras e as secreções referidas são mecanismos de defesa não específicos porque actuam de igual modo sobre todos os agentes patogénicos. Os mecanismos de defesa não específica que actuam sobre os agentes patogénicos que conseguiram transpor as barreiras externas são a reacção inflamatória, a fagocitose, o interferão e o sistema complemento.

A fagocitose
A fagocitose representa um importante mecanismo de defesa não específica contra agentes patogénicos que ultrapassam as barreiras superficiais de defesa. As células promotoras deste mecanismo são leucócitos.
Algumas células fagocitárias (ou fagócitos) circulam livremente na corrente sanguínea, enquanto outras deixam os vasos sanguíneos e aderem a certos tecidos.
Numa primeira fase, os agentes patogénicos, vírus e outras células são reconhecidos pelos anticorpos que se ligam aos antigenes específicos. Os leucócitos são assim capazes de aderirem à membrana da célula invasora. De seguida, a célula fagocitária emite pseudópodes que auxiliam no processo de endocitose, de modo a que o agente patogénico penetre no interior desta célula. Posteriormente, o patogene é degradado por enzimas lisossomais existentes nos lisossomas.

Existem três tipos de fagócitos:
• Os neutrófilos – são os fagócitos mais abundantes, embora tenham um tempo de semivida muito curto. Têm a capacidade de reconhecer e atacar agentes patogénicos em tecidos infectados;
• Os monócitos – diferenciam-se em macrófagos, que têm um tempo de vida mais longo que os neutrófilos e podem destruir um número superior de agentes patogénicos. Alguns macrófagos migram ao longo do organismo, outros residem em locais específicos como o baço;
• Os eosinófilos – são fracamente fagocitários, sendo a sua principal função matar parasitas.

A inflamação

O organismo recorre a uma resposta inflamatória em processos infecciosos ou em qualquer outro processo que afecte a integridade dos tecidos de revestimento interno ou externo.
Os sintomas de reacção inflamatória são vermelhidão e inchaço (edema) acompanhados de calor e dor. A vermelhidão e o calor resultam da vasodilatação induzida pela libertação de histaminas, nas áreas libertadas pelos basófilos (leucócitos) quando estes se lesionam e actuam como sinalizadores químicos – quimiotaxia. Estas provocam uma maior permeabilidade dos capilares sanguíneos, possibilitando a saída de plasma e leucócitos (fagócitos) para os tecidos e o consequente edema característico. Os fagócitos deslocam-se desde o capilar até ao local lesionado, por um processo de diapedese, só possível pelo facto de os leucócitos poderem mudar de forma.



Os neutrófilos são os primeiros leucócitos a chegarão local de infecção, seguidos dos monócitos que se transformam em macrófagos. Estes englobam e digerem os invasores, bem como os restos celulares.
Em consequência do processo inflamatório, pode ocorrer a acumulação de pus, que é constituído por células mortas (neutrófilos e corpos celulares atingidos) e pelo plasma libertado. Numa fase final, o pus é, geralmente, consumido e digerido pelos macrófagos.

A febre como alerta
A febre é um mecanismo adaptativo, é um dos sintomas mais comuns nas reacções inflamatórias porque as toxinas, produzidas pelos agentes patogénicos, e os pirógenos (o mais conhecido é a interleucina 1), produzidos por alguns glóbulos brancos, fazem disparar a temperatura corporal. Essas substâncias pirogénicas agem no hipotálamo (o termóstato do corpo), reconfigurando-o para uma temperatura mais alta, e ao fazê-lo, desencadeia os mecanismos de aumento da temperatura do corpo (tremores e vasoconstrição) a níveis acima do normal. Esta pode impedir a proliferação de micróbios e melhorar a resposta imunológica pelo aumento da capacidade bactericida, migratória dos glóbulos brancos e aumento na produção de interferão contra certos vírus. A sensação que a pessoa febril sente faz com que poupe energia e descanse, funcionando também através do maior trabalho realizado pelos linfócitos e macrófagos com a vasodilatação causada pelo aquecimento.
Após a reacção inflamatória pode ocorrer a reparação tecidular, ou formarem-se abcessos ou granulomas. Os abcessos ocorrem quando a lesão tecidular é muito grande e se forma uma bolsa de pus constituído por microrganismos invasores, leucócitos e restos de tecidos liquefeitos. O granuloma ocorre quando os microrganismos são incluídos em células fagocitárias, mas não são destruídos e em torno dessas células fagocitárias dispõem-se outras, sendo todo o conjunto circundado por uma cápsula fibrosa.

Interferão
Os interferões são proteínas produzidas por certas células quando atacadas por vírus ou por parasitas intracelulares. Estas proteínas não apresentam especificidade pois podem inibir a replicação de diversos vírus. Os interferões difundem-se, entram na circulação e ligam-se à membrana citoplasmática de outras células, induzindo-as a produzir proteínas antivirais que inibem a replicação desses vírus. O interferão não é uma proteína antivírica mas induz a célula a produzir moléculas proteicas antivirais.

Sistema de complemento
O sangue dos vertebrados contém cerca de vinte proteínas com acção antimicrobiana que constituem o sistema de complemento. Estas proteínas, em diferentes combinações fornecem três tipos de defesa:
• Apresentam capacidade de aderir às membranas dos micróbios, auxiliando os fagócitos a destruí-los;
• Activam a resposta inflamatória e atraem os fagócitos para o local da infecção, funcionando como sinalizadores químicos;
• Em colaboração com os anticorpos, promovem a lise (rompimento) das células invasoras (como por exemplo, das bactérias)
As proteínas de complemento actuam numa consequência característica ou em “efeito cascata”, no qual cada proteína activa a seguinte.

                 Mecanismos de defesa específicos

O nosso organismo é constituído pelo sistema imunitário, pelos vasos linfáticos, órgãos e tecidos linfóides e as células efectoras, e tem como função defender o nosso corpo reconhecendo os invasores estranhos ao nosso organismo, como bactérias, vírus ou parasitas, neutralizá-los, e por fim eliminá-los. O sistema imunitário consegue reconhecer os organismos que lhe são estranhos, através de glicoproteínas inseridas nas membranas das células, e que identificam o que é próprio do organismo e o que não é, uma vez que cada ser vivo é incomparável do ponto de vista bioquímico. Para cumprir com a sua função de defesa, o sistema imunitário possui dois tipos de, mecanismos: os mecanismos de defesa não – específicos e os mecanismos de defesa específicos. Neste subcapítulo apenas serão abordados os mecanismos de defesa específicos.
Os mecanismos de defesa específicos, ou imunidade adquirida, iniciam a sua acção alguns dias após a invasão de agentes patogénicos, no entanto, estes mecanismos têm uma acção muito mais eficaz, dirigida e específica. Estes mecanismos constituem a terceira linha de defesa, e a acção dos linfócitos é bastante eficaz, uma vez que possuem memória, ou seja, quando entram em contacto com um invasor, “memorizam” as suas características e conseguem reconhecê-lo quando este entra de novo no nosso organismo, o que permite uma melhor acção sobre ele.
Os animais vertebrados possuem dois tipos de linfócitos, os linfócitos B (Bone Marrow) e os linfócitos T (Thymus), que são ambos produzidos por células estaminais da medula óssea vermelha ou do fígado (durante o período fetal). Inicialmente estes dois tipos de linfócitos, no entanto, depois sofrem diferentes tipos de maturação, e consequentemente diferentes tipos de especialização. Os linfócitos que dão origem aos linfócitos B permanecem na medula óssea vermelha e sofrem aí o seu processo de maturação. Pelo contrário, os linfócitos que dão origem aos linfócitos T migram da medula para o timo e sofrem lá o seu processo de maturação.
Estes dois tipos de linfócitos são responsáveis por diferentes processos de imunidade: os linfócitos T especializam-se na designada imunidade celular, enquanto que os linfócitos B se especializam na imunidade humoral. As respostas de ambos os linfócitos só são desencadeadas por umas moléculas designadas por antigénios ou antigenes, que pertencem a diferentes tipos de agentes invasores, como vírus, bactérias, protozoários, moléculas existentes no pólen, pêlos dos animais ou até mesmo células de outras pessoas.
No decorrer da maturação os linfócitos B e T adquirem determinadas moléculas específica, os receptores de antigénios, que funcionam como receptores e passam a reconhecer diversos e numerosos antigénios, o que lhes concede a capacidade de terem uma acção activa durante a resposta imunitária, daí serem designados por células imunocompetentes. Durante este processo os linfócitos também ganham a capacidade de distinguir o que faz parte do organismo, daquilo que lhe é desconhecido. Desta forma, todos os linfócitos que apresentarem nas suas membranas receptores de antigénios para as moléculas que fazem parte do organismo, são eliminados, caso contrário o próprio organismo começava a ser destruído, pois desenvolver-se-ia uma resposta imunitária contra ele.
Após o processo de maturação os linfócitos deslocam-se para os diversos órgãos e tecidos do sistema imunitário, como para a linfa, os gânglios linfáticos, o sangue, o baço e as amígdalas.
Os linfócitos, actuam de uma forma bastante eficaz e equilibrada, destruindo os agentes agressores, devido à sua cooperação com a imunidade humoral e celular, pontos que serão abordados mais à frente, e devido à sua especialização em diferentes tipos de antigénios como já foi referido.

Sistema Imunitário

As proteínas que formam as cápsulas dos vírus são diferentes das proteínas existentes no corpo humano. Quando sofremos algum tipo de invasão por vírus, as proteínas desses seres - "estranhas" ao nosso organismo - são "detectadas" por certas células do corpo. Essas células fazem parte do sistema imunitário, que é o sistema de defesa do corpo, e passam então a produzir substâncias que combatem o vírus invasor: os anticorpos.

Quando alguém contrai um resfriado, por exemplo, o sistema imunitário inicia a produção de anticorpos. Depois de alguns dias, os anticorpos eliminam os vírus e a pessoa fica curada do resfriado.

Os anticorpos têm ação específica. Isso significa que eles atuam apenas no combate do microorganismo para o qual foram produzidos. No exemplo anterior, o anticorpo capaz de reagir ao vírus do resfriado não combate o vírus do sarampo, e vice-versa.

O que é o Sistema Imunitário?

O sistema imunológico, também conhecido como sistema imunitário, é constituido por diversos tipos de células e órgãos, que protegem o organismo dos animais de potenciais agentes agressores biológicos ou quimicos.
Assim, fazem parte do Sistema Imunológico os vasos linfáticos, os órgãos e tecidos linfóides e as células efectoras (leucócitos, macrófagos e plasmócitos).
Este sistema é não só responsável pela destruição de células envelhecidas e anormais (cancerosas), do próprio organismo como também a nossa defesa para que possamos mantermo-nos saudáveis, mesmo na presença de inúmeros agentes invasores conferindo imunidade, ou seja, protecção contra agentes patogénicos.

Os agentes patogénicos ou patogenes são os organismos causadores de doenças como os vírus, as bactérias, os fungos e os protozoários.

Devido ao facto de cada individuo ser único do ponto de vista bioquimico, o sistema imunitário é capaz de reconhecer aquilo que pertence ao organismo e o que lhe é estranho; isto é, na superficie celular, existem glicoproteínas que são diferentes das moléculas presentes nas células das outras espécies e mesmo de outros membros da mesma espécie.
As diferenças que existem entre as superficies celulares de cada organismo residem na variabilidade genética. De facto, a expressão de diferentes formas alélicas produz proteínas distintas, algumas das quais encontram-se na superficie das membranas celulares, funcionando como um sistema de identificação. Por esta razão, as glicoproteínas da superficie membranar, que permitem identificar uma célula como pertencente ou não a um determinado organismo, tomam a designação de marcadores. Estes marcadores são codificados por um conjunto de genes ligados que se encontram no cromossoma 6 e constituem o complexo maior de histocompatibilidade (MHC).

Quando o sistema imunitário detecta marcadores diferentes dos que são próprios do organismo, ou sinais de perigo, desencadeia uma resposta imunitária:

Mecanismos de defesa não especificos (promovem uma protecção geral contra os patogenes, destruindo a maioria deles):

- Barreiras fisicas: Mucosas e Pele
- Secreções: Muco, Lágrimas, Saliva, Secreções gástricas e Suor
- Fagocitose
- Resposta inflamatória
- Interferão
- Sistema de Complemento

Mecanismos de defesa especificos (é direccionada para um tipo particular de substâncias ou patogene que tenha conseguido entrar no corpo):

- Imunidade mediada por células
- Imunidade mediada por anticorpos

Assim, uma resposta imunitária é um conjunto de processos que permite ao organismo reconhecer a presença de substâncias estranhas ou anormais de forma a que sejam neutralizadas e eliminadas. Esta depende da comunicação entre as células - sinalização celular - em que um aspecto importante é o sinal de tradução, ou seja, a conversão de um sinal extracelular numa série de acontecimentos intracelulares.

V de Gowin - Trabalho Experimental - Construção de Cariótipo