Projeto Imunologia nas Escolas Instituto de Investigação em Imunologia / Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia
O sistema imune e o mundo microscópico Atividade nº 1
São Paulo, 2012
Sumário
Apresentação sobre o Sistema Imune Fichas de discussão: (i)
Invenção do microscópio - descoberta da célula descoberta de bactérias
(ii)
História - febre puerperal - conexão - infecção
(iii) Resposta imune e definições componentes Roteiro da aula prática Roteiro para o professor Sugestões de vídeos Tarefa para casa Anexos Questionário de avaliação
O que é um sistema no nosso organismo?
Um conjunto de células e tecidos com função especializada Sistema músculo-esquelético Sistema digestório Sistema respiratório
Sistema circulatório Sistema nervoso
Sistema urinário
Sistema Imune? Qual
a import창ncia do sistema imune? Quais s찾o os componentes do sistema imune? Como acontece a atividade do sistema imune resposta imune?
Sistema Imune: defesa e manutenção do equilíbrio Infecções
Câncer
Imunologia: ciência que estuda o sistema imune e suas funções
Imunidade: historicamente estado de proteção contra infecções “imunidade”, do latim immunitas: proteção de processo legal oferecida aos senadores romanos durante os seus mandatos O que é imunidade? Sistema imune: conjunto de órgãos, tecidos, células e moléculas, que trabalham juntos na defesa do organismo contra microorganismos e na manutenção do equilíbrio biológico
Imunologia é uma Ciência Experimental
Construção de conhecimentos por meio de experimentos
Primeiro exemplo desta manipulação vacinação contra varíola (Edward Jenner, 1798)
Varíola doença viral que causou inúmeras epidemias
V1
Observação
Edward Jenner, 1798
Ordenhadoras de vacas nunca contraíam a varíola humana. As vacas tinham pústulas parecidas com as da varíola humana. Por que?
V1
Hipótese e Experimentação Hipótese O contato com as pústulas das vacas protege as ordenhadoras contra a varíola humana
Teste da hipótese Experimento Inoculou um garoto de 8 anos com pústula de varíola de vaca e depois o desafiou com a pústula humana. Resultado o garoto não ficou doente Protegeu Jenner vacinando James Phipps
Novo Conhecimento
Conclusão Algo nas pústulas das vacas estimula o organismo da pessoa e protege contra a varíola humana
Vacinas Vacina: vaccinus, significa vaca em latim
1980- OMS declarou a erradicação da varíola
O sistema imune na saúde e na doença
Sistema imune em equilíbrio: saúde Sistema imune deficiente: não dá conta do recado Sistema imune desequilibrado: ataca os próprios tecidos Sistema imune hiper-reativo ao ambiente: desenvolve alergias
Sistema imune – órgãos linfoides Importante na defesa e equilíbrio do organismo adenoides e tonsilas timo linfonodos vasos linfáticos baço placas de Peyer apêndice medula óssea
Órgãos linfoides primários Órgãos linfoides secundários
Sistema imune – Componentes Células • • • •
Leucócitos (Linfócitos T e B) Células NK Monócitos -- Macrófagos Células dendríticas
Moléculas • • • •
Citocinas Anticorpos Perforina e granzimas Complemento
De onde vêm e para onde vão as células do sistema imune e as moléculas?
As células são produzidas nos órgãos linfoides primários: medula óssea e timo. As moléculas são produzidas por células do SI e algumas também por células de outros sistemas
Células migram órgãos linfoides secundários, onde interagem com diversas substâncias que as estimulam as células se ativam proliferam e produzem outras substâncias com funções específicas Resposta imune
Desenvolvimento de diferentes linhagens celulares Medula óssea
Célula hematopoiética
Linhagem linfóide
Linhagem mielóide
Eritrócitos
Linfócitos Plaquetas
Neutrófilos
Macrófagos Basófilos
Eosinófilos
Linfócitos T
Linfócitos B
Timo
Medula óssea
Leucócitos ou Células Brancas Neutrófilos 3000 a
7000/mm3
Eosinófilos 100 a
Basófilos
400/mm3
20 a 50/mm3
Linfócitos 1500 a 3000/mm3
Monócitos 100 a 700/mm3
Linfócito T
Linfócito B
Cél NK
Como acontece a resposta imune ?
Resposta Imune na Infecção ONDE ocorre: Local da infecção, nos linfonodos e na circulação
barreiras
fagócitos
complemento
Horas
NK
Reconhecimento de ANTÍGENOS
Dias
Imunidade adaptativa Linfócito B
Humoral (linfócitos B)
anticorpos
Atividades dos anticorpos: neutralização, opsonização, auxílio na citotoxicidade
Linfócito B produtor de anticorpos Linfócito T
Celular (linfócitos T)
Atividades das citocinas: inflamatórias e anti-inflamatórias, citotóxicas Linfócito T CD4+ auxiliar
LinfócitoT CD8+ citotóxico
Produtoras de citocinas e moléculas citotóxicas
Respostas Imunes Inata
Adaptativa
Tempo de resposta
Horas
Dias
Especificidade
Limitada
Altamente diversa;aumenta durante o curso da resposta
Resposta a repetidas infecções
Idêntica à resposta Muito mais rápida primária do que a resposta primária (memória)
Principais componentes
Barreiras físicas (pele, mucosas), fagócitos, citocinas
Linfócitos T (CD4+ e CD8+), linfócitos B (produzem anticorpos)
Sistema Imune Participantes da resposta Imune Antígenos: substâncias estranhas ou endógenas capazes de ativar o sistema imune e induzir uma resposta imune .
Macrófagos e células dendríticas: fagocitam e apresentam antígenos aos linfócitos. Produzem citocinas que ativam ou inibem a função dos linfócitos.
Citocinas: substâncias solúveis produzidas por diversas células do sistema imune, capazes de ativar ou inibir a ativação de outras células do SI e de outros tecidos.
Linfócitos T Auxiliares: linfócitos com capacidade de produzir substâncias (citocinas) que ativam a diferenciação de outras células que participam da resposta imune, como linfócitos B e linfócitos T citotóxicos.
Linfócitos T citotóxicos: linfócitos com capacidade de matar células com substâncias (perforina e granzimas) que lisam a membrana celular de outras células.
Linfócitos B: (resposta humoral) linfócitos que têm imunoglobulinas na sua superfície e se diferenciam em plasmócitos que produzem anticorpos.
Células de Memória: geradas de linfócitos T e B que se ativaram após resposta imune. Em segundo contato com antígeno, respondem mais rapidamente (resposta secundária).
Anticorpos: substâncias solúveis (imunoglobulinas) produzidas pelos plasmócitos que reagem especificamente com um antígeno, estranho ou do próprio organismo. Podem: neutralizar micoorganismos, se ligar a outras células facilitando a fagocitose ou ajudar na atividade citotóxica.
Importantes atividades funcionais Manutenção equilíbrio biológico: controle da inflamação, cicatrização, reparação, eliminação de células mortas do organismo. Distinção entre o próprio e o estranho e reconhecimento de situação de perigo Defesa contra microorganismos que causam doenças (patógenos) Controle de células cancerígenas Manutenção do feto - gravidez
Equilíbrio do Sistema Imune bactérias
comida
parasitas
transplante insetos
mutações celulares
alérgenos
gravidez vírus
vacinas
Saúde
INFLAMA
DESINFLAMA
Doença
SISTEMA IMUNE Controle fino
A Descoberta do Mundo Microscópico A invenção do microscópio Há um vasto universo com o qual nos relacionamos cotidianamente e sobre o qual pouco sabemos. Trata-se do universo microscópio, assim chamado porque para ser revelado requer a utilização de aparelhos especiais denominados MICROSCÓPIOS.
Microscópio em 1600.
Microscópio de uma lente, 1700
Microscópio projeção, 1742
Microscópio c/ espelhos, 1840
Microscópio eletrônico, a partir de 1930
Acredita-se que o primeiro microscópio tenha sido inventado por volta do ano 1595, pelo holandês Zacharias Jansen. No começo, com aumentos da ordem de 9 vezes, ele não permitia grandes observações. Porém com o aprimoramento das lentes e da combinação destas na construção dos aparelhos, no fim do século XVII, o cientista alemão Antonie Van Leeuwenhoek fez descobertas importantes, usando um microscópio que produzia aumentos entre 50 e 200 vezes. O século XVIII foi uma época de melhorias nas lentes e microscópios e, por volta do ano de 1742, os microscópios que projetavam imagens faziam grande sucesso sendo que uma das diversões da época era visitar os espetáculos de projeção microscópica. Por volta de 1880, os chamados microscópios ópticos, que utilizam lentes de vidro e luz visível, atingiram o limite de aumento, cerca de 1000 vezes, que permanece até os dias de hoje. Atualmente, os microscópios e as técnicas de observação do mundo microscópico estão muito avançados. O microscópio eletrônico foi inventado no início dos anos 30 e usa feixes de elétrons e lentes eletromagnéticas, no lugar da luz e das lentes de vidro, permitindo aumento de até um milhão de vezes, a observação até no nível atômico.
Células da cortiça
Esquema de célula animal
Esquema de célula vegetal
Bactérias – E. Coli
Uma unidade entre os seres vivos - a célula Em 1663, o cientista inglês Robert Hooke (1635-1703), interessado em saber por que a cortiça flutua na água, passou a analisá-la ao microscópio. Ele observou muitas cavidades preenchidas com ar, o que para ele, justificava o fato da cortiça flutuar. Ao publicar suas descobertas ele denominou as cavidades preenchidas de ar de "células". Ao longo do século XIX, inúmeros trabalhos mostraram que diferentes seres vivos, animais e plantas, eram formados de unidades microscópicas, as células, preenchidas por uma substância viscosa que recebeu o nome de protoplasma (hoje chamado de citoplasma). O conhecimento acumulado ao longo de quase dois séculos de observação das células permitiu aos cientistas formular , em 1839, a Teoria Celular, que postula que todos os tecidos animais e vegetais são formados por células. Diferentemente da descrição de Hooke, no final do século XVII, aqui o termo célula significa unidade de vida dos seres vivos. Você sabe o que significa isso?
Descoberta das bactérias Estima-se que a espécie homo sapiens sapiens tenha aproximadamente 200 mil anos. As bactérias são dos organismos mais antigos na terra, encontradas em fósseis de 3,8 bilhões de anos. Porém, temos consciência da sua existência há menos de 400 anos. As bactérias foram descobertas por Antonie van Leeuwenhoek em 1683. Analisando resíduos retirados de seus próprios dentes, ao microscópio, ele observou seres minúsculos em forma de bastonetes e denominou esses seres microscópicos de "animálculos", que significa pequenos animais. Muito mais tarde, em 1828, foi introduzida a palavra bacterium (do grego, significa pequeno bastão) pelo microbiologista alemão C.G. Ehrenberg. Porém, foi apenas no fim dos anos 1800 que as bactérias despertaram maior interesse dos cientistas, quando Louis Pasteur e Robert Koch descreveram o seu papel como vetores de várias doenças. A ideia de que as bactérias podiam causar doenças foi sendo lentamente aceita, com a demonstração da origem bacteriana de diversas doenças humanas, como a gonorréia, tifo, lepra, tuberculose, etc. Hoje, sabe-se que apenas uma minoria de bactérias causa doença. Para se dar uma noção, uma pessoa sadia tem no seu nosso organismo 10 vezes mais bactérias do que células humanas e as essas bactérias ajudam o nosso organismo em inúmeras funções. Fontes: http://www.invivo.fiocruz.br/celula/index.htm
http://www.ted.com/talks/bonnie_bassler_on_how_bacteria_communicate.html
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Mundo Microscópico – A conexão entre os Microorganismos e Doenças
História do jaleco branco Há 200 anos os jalecos dos médicos eram de cor escura e quanto mais manchado de sangue fosse esse avental, mais respeitado era o profissional pela comunidade, indicando muitos feitos na profissão.
A
complexa
descoberta
da
simplicidade:
assepsia das mãos na prática médica.
No século XIX o médico Semmelweis (1818-1865) ficou famoso por descobrir métodos eficazes contra a doença chamada de febre puerperal, que ocorre no período após o parto. Esta doença matava milhares de mulheres e crianças, principalmente após partos feitos em hospital. Alguns hospitais, durante curtos períodos, todas as mulheres que entravam no hospital saíam mortas. Por que?
Leia uma frase do diário de Semmelweis sobre algumas hipóteses para o problema: “Dezembro de 1846. Por que é que tantas mulheres morrem com esta febre, depois de partos sem quaisquer
problemas? Durante séculos, a ciência disse-nos que se trata de uma epidemia invisível que mata as mães. As causas podem ser a alteração do ar, alguma influência extraterrestre, ou algum movimento da própria Terra, como um tremor de terra.”
Observação em ação Semmelweis acompanhou a morte de um amigo, com os mesmos sintomas da febre puerperal. Ele observou que a doença se manifestou logo após ter ocorrido um acidente com o bisturi quando seu amigo dissecava cadáveres. Com o raciocínio aguçado, Semmelweis concluiu que a febre puerperal poderia ser transmitida pelo contato. Com base nessa conclusão, ele propôs a lavagem das mãos entre procedimentos, consequentemente houve grande redução de mortes. Hoje sabemos que na febre puerperal as mulheres eram infectadas por bactérias presentes nas mãos sujas dos médicos e seus instrumentos cirúrgicos, pois antes de examiná-las eles faziam autópsias. Com úteros feridos logo após o parto, tornava-se fácil ocorrer uma infecção. Assim, Semmelweis impôs a seguinte regra no hospital onde trabalhava: “A partir de hoje, 15 de maio de 1847, todo estudante ou médico é obrigado, antes de entrar nas salas da clínica obstétrica,
a lavar as mãos, com uma solução de ácido clórico, na bacia colocada na entrada. Esta disposição vigorará para todos, sem exceção”. Ao obrigar os médicos e estudantes de medicina a lavar as mãos, Semmelweis foi expulso do hospital e obrigado a deixar Viena. Magoado pela indiferença dos colegas escreveu cartas aos obstetras denunciando as irresponsabilidades e culpando-os pelos assassinatos. Foi chamado de louco, e morreu depois de ser internado em um hospital psiquiátrico.
Sistema Imune – Resposta Imune
Como as cĂŠlulas interagem na resposta imune? O que fazem?
Interações na Resposta Imune
Antígenos: substâncias estranhas ou endógenas capazes de ativar o sistema imune e induzir uma resposta imune
Macrófagos: fagocitam e apresentam antígenos aos linfócitos. Produzem citocinas que ativam ou suprimem a função dos linfócitos.
Linfócitos B: linfócitos que têm imunoglobulinas na sua superfície que podem se ligar a antpigenos solúveis. Diferenciamse em plasmócitos que produzem anticorpos.
Anticorpos – substâncias solúveis (imunoglobulinas) produzidas pelos plasmócitos que reagem especificamente com um antígeno, estranho ou do próprio organismo. Podem: neutralizar micoorganismos, se ligar a outras células facilitando a fagocitose ou ajudar na atividade citotóxica.
Linfócitos T Auxiliares: linfócitos com capacidade de produzir substâncias (citocinas) que ativam a diferenciação de outras células que participam da resposta imune, como linfócitos B e linfócitos T citotóxicos
Linfócitos T citotóxicos: linfócitos com capacidade de matar células com substâncias (perforina e granzimas) que lisam a membrana celular de outras células
Células de Memória: geradas de linfócitos T e B que se ativaram após resposta imune. Em Segundo contato com antígeno, respondem mais rapidamente (resposta secundária).
Citocinas: substâncias solúveis produzidas por diversas células do sistema imune, capazes de ativar ou inibir a ativação de outras células do SI e de outros tecidos.
Aula prática de microscopia
Hoje, mostraremos a importância da microscopia para o desenvolvimento da imunologia e da ciência. Trabalharemos com a demonstração de diferentes escalas microscópicas e com lâminas contendo célula do Sistema Imune.
1. Dividiremos os alunos em quatro grupos. 2. Assista atentamente ao vídeo que mostra diferentes escalas microscópicas. 3. Você receberá duas letras impressas em tamanhos diferentes. Observe-as no microscópio. Como você as enxergou? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _______________________________________________ 4. Observe as lâminas de esfregaço de sangue que foram coradas com Giemsa, que é um método de coloração das células do sangue que permite visualizá-las e observar suas características. O núcleo das células do sistema imune está corado de roxo. Há diferença entre as células observadas? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ _______________________________________________
5.
MUITO IMPORTANTE! Cuidado ao manipular os microscópios. Sempre peça a ajuda de um professor.
Sugestão de vídeos interessantes
1) Fagocitose de bactéria (in vitro) http://www.youtube.com/watch?v=T5W6VpKPt1Y&feature=related 2) Fagocitose – desenho ilustrativo (tirar o som) http://www.youtube.com/watch?v=7VQU28itVVw&feature=related Macrófagos migram para o local da infecção onde estão as bactérias, atraídos por substâncias químicas liberados pelos microorganismos. Os macrófagos (ou outros fagócitos) têm moléculas na superfície de sua membrana plasmática que se ligam às bactérias, facilitando (opsonização) a fagocitose da bactéria para seu interior. A bactéria é englobada dentro de uma chamada de fagossomo. Há vesículas (lisossomos) dentro do citoplasma do macrófago com substâncias chamadas de enzimas (proteases e lisozimas) que vão se juntar com o fagossomo (a estrutura de fagossomo + lisossomo = fagolisossomo). Lá, as bactérias são mortas e digeridas. Os produtos da digestão da bactéria são eliminados por exocitose. 3) Resposta imune contra vírus http://www.ciencianews.com.br/filmes-cien/filmes-cien-index.htm 4) Animação sobre As Escalas do Universo http://htwins.net/scale2 5) Apresentação Bonnie Bassler http://www.ted.com/talks/view/lang///id/509 Aborda a linguagem química usada pelas bactérias para atuar em grupo, coordenando suas defesas e formas de atacar os organismos.
Roteiro do professor Estratégia pedagógica: desenvolver atividades de forma dialógica, estimulando o debate e, sempre, procurando saber o que os alunos pensam e sabem sobre o assunto. Procurar sempre que possível conectar com a vida real, com exemplos. Explorar a opinião dos alunos sobre algum comentário de outro aluno. Voltar aos conceitos estruturantes sempre que possível. 2) Apresentação sobre Sistema Imune + discussão (30 minutos) Conceitos estruturantes: (i) o que são sistemas biológicos (ii) Imunologia – Ciência Experimentalista Metodologia da pesquisa científica – observação pergunta hipótese experimento resultado conclusão (novo conhecimento) (iii) O que é o sistema imune – principais componentes (iv) Funções do sistema imune – o que acontece com o indivíduo se o sistema imune está deficiente? Desequilibrado? Hiper-reativo? (v) resposta inata e adaptativa (vi) resposta celular/ anticorpos (vii) noção – equilíbrio – homeostase –INFLAMA/DESINFLAMA 3) Discussão de fichas (30 minutos) (i) Invenção do microscópio – descoberta da célula – descoberta de bactérias (ii) História – febre puerperal – conexão – infecção (iii) Resposta imune e definições componentes (deixar com alunos) 4) Aula prática (1 hora) (i) Roteiro (ii) Vídeo escalas mundo micro (iii) Microscópio: letras escalas, microscópio- esfregaço e células do sistema imune. 5) Vídeos – fagocitose e resposta imune (se tiver tempo) 6) Comentários dos alunos - ficha avaliação 7) Tarefa para casa
Questionário Atividade 1 – Mundo Microscópico - 2012
Nome: ___________________________ Data: ____________Turma:___________ 1.
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O que você achou da aula prática? a. muito legal b. legal c. normal d. chata e. muito chata
2. A duração da aula prática foi: a. Adequada b. Longa c. Curta 3. O material utilizado para aula prática era: a. muito bom b. bom c. ruim d. muito ruim
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7. A duração da aula teórica foi: a. Adequada b. Longa c. Curta 8. Dê um exemplo de alguma coisa nova que você aprendeu e achou interessante. ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ 9. Sua compreensão das atividades foi: Discussão
Aula Prática
Boa + ou Ruim
4. Os textos abordados nas discussões em grupo foram: a. muito legais b. legais c. normais d. chatos e. muito chatos
10. Há algum tema citado que chamou sua atenção e o fará buscar mais informações depois desta atividade? ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________
5. A duração da discussão em grupo: a. Adequada b. Longa c. Curta
11. Você tem alguma sugestão para que as próximas aulas sejam mais legais? Lembrese: sua opinião é muito importante para construirmos juntos este projeto. ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________
6. A aula teórica foi: a. muito legal b. legal c. normal d. chata e. muito chata