Micromundo: Internet Genética Bacteriana e Tratamentos

Duas Guerras

Os patógenos, para se replicarem necessitam não só demanipular a sinalização celular e subverter o sistema imunológico mas ainda têm pela frente outra barreira: as bactérias que vivem no próprio organismo. 1 grama de intestino grosso contém cerca de 60 mil milhões de bactérias.

Uma das formas que as bactérias patogénicas usam para eliminar a concorrência bacteriana e causar diarreia. A exemplo desta estratégia, Citrobacter rodentium – variante de E. coli que ataca ratos – inflama o intestino e um influxo de células imunes que eliminam um importante subtipo de flora intestinal desses animais.  Assim, podem multimplicar-se mais rapidamente.

Uma outra estratégia pertence à Salmonella, variante que ataca ratos. Esta bactéria imita o comportamento da flora intestinal do animal.

Intenet Genética

As interacções entre os microrganismos oferece uma oportunidade de aquisição e troca de ferramentas. O intestino funciona como uma internet microbiana, com uma grande interacção microbiana e, desta forma, grande troca de informação genética.

Como há um grande índice geracional nestes microrganismos, e como a partir de poucos são produzidos muitos numa única célula, a taxa de mutação é muito grande. Como tal a aquisição de mutações ou a troca, com outros microrganismos que se encontram na mesma célula, de material genético conferem competição diferencial positiva. É certo que muitos, devido às mutações, deixam de ser patogénicos mas os que continuam a ser patogénicos podem ter adquirido ferramentas poderosas.

A aquisição de novas ilhas de patogenicidade confere uma vantagem ao microrganismo, ao permitir a colonização de outro hospedeiro ou permitindo uma maior agressividade no mesmo hospedeiro. Pensa-se que a E.coliO157 surgiu no fim dos anos 70 ao adquirir uma ilha de patogenicidade que codifica uma nova T3SS que permite a produção da toxina Shiga. Esta toxina produz diarreia e doenças renais.

Tratamentos

Os sistemas de injecção do material genético das bactérias para o interior das células dá ideias para terapias. Uma nova vacina contra a E.coliO157 basia-se no conhecimento do sistema de secreção da bactéria. A vacina contém pedaços do T3SS e de alguns efectores para que o sistema imunitário possa reconhecer essas proteínas antes da possível infecção. Este tratamento destina-se a gado.

Outra estratégia de tratamento é o foco dos factores de virulência. Ao desligar os genes que expressam esses factores a bactéria torna-se inofensiva. A criação de moléculas bloqueadoras da adesão bactéria/célula também tem sido foco de atenção.

 

Fonte: Scientific American,  "A Arte da Guerra Bacteriana", Brett Finlay, Março 2010

Read more

Micromundo: Evolução e Aquisição de Estratégias

A similaridade entre células imunitárias e os hospedeiros bacterianos externos sugere uma explicação para novas tácticas de sobrevivêcia bacteriana.

Legionella - O comportamento da Legionella pode mostrar a origem dos sistemas de secreção bacterianos, que evoluíram não para transmitir doenças mas para protege-las dos ataques do sistema imunitário dos hospedeiros. O T4SS é normalmente usado quando fagocitada por amebas do solo, idênticos aos fagócitos humanos.

Yersinia pestis – Quando os fagócitos tentam eliminar a bactéria, a T3SS bacteriana injecta, pelo menos, quatro efectores que param a maquinaria da célula imune antes da destruição da bactéria. Esses fagócitos com bactérias presas à sua superfície entram nos nódulos linfáticos, onde se multiplicam e causam inchaços ou bubos – é a peste bubónica.

Os patógenos afinam os seus sistemas de secreção para reprogramarem a sinalização celular.

Shigella dysenteriae – causa disenteria. Possui T3SS que injecta cerca de 30 efectores. É arrastada para o interior da célula pela ondulação membranar e utiliza a maquinaria do citoesqueleto para viajar no interior celular e, assim, invadir uma célula vizinha. Desta forma consegue evitar as células imunitárias.

Alguns dos sinais emitidos atraem células endríticas para o local da infecção. A bactéria penetra nas células dendríticas e são levados através do interstino. O rompimento da parede intestinal provoca diarreia.

Outras bactérias evitam a resposta imunitária adquirida pelos linfócitos-T e células-B através da alteração constante das proteinas superficiais de membrana (Shigella)

A Salmonella inicia uma sinalização interna em cascata que induz a apoptose dos fagócitos antes de estes interagir com as células do sistema imunitário adquirido.

Fonte: Scientific American,  "A Arte da Guerra Bacteriana", Brett Finlay, Março 2010

Read more

Micromundo: Armas Bacterianas

Os microrganismos, no corpo humano, vivem na proporção de 10 para 1 em relação às nossas próprias células. O que quer dizer que nós somos, na realidade, um décimo. Os outros 90% do corpo são microrganismos.

As doenças infecciosas são a segunda maior causa de morte no mundo. A tuberculose mata cerca de 2 milhões de pessoas por ano. Nas últimas décadas a ciência arranjou uma forma de protecçãncia arranjou uma forma de protecçoemundo. oporço contra as cerca de 100 perigosas para nós ao usar antibióticos. Contudo as bactérias conseguiram arranjar estratégias para combater os antibióticos. Apareceram as bactérias resistentes.

As bactérias injectam proteínas no interior das células que reprogramaam a maquinaria celular. Algumas até são capazes de eliminar as células benignas para ter um maior controlo.

1-      E. coli enterohemorrágica O157 – No trato gastro-interstinal, liga-se à parede do intestino e produz uma toxina que induz a diarreia com sangue. Esta bactéria sintetiza o seu próprio receptor e consegue introduzi-lo atravéz do sistema de secreção tipo 3 (T3SS).

                                                               i.      T3SS – injecta a molécula Tir e outras 40 moléculas efectoras na membrana do hospedeiro para ligar uma das moléculas de superfície à Tir. A actina do citoesqueleto da bactéria começa a formar polímeros que empurram a membrana celular por dentro até formar um pedestral.

2-      Helictobacter pylori – liga-se às células epiteliais do estômago e começa a alterar o ambiente para promover a própria sobrevivência. Liberta a ureaze para combater a acidez do estômago. Desta forma, esta bactéria, causa úlceras e é a única que pode causar câncro. Não precisa de entrar na célula para causar infecção.

                                                               i.      T4SS – injecta a proteina efectora CagA. Esta proteína induz as células epiteliais a mostrar mais receptores, onde a H. pylori se liga. Pode também alterar a sinalização interna por forma a alongar, dispersar e, assim, matar as células. Forma-se a úlcera.

3-      Salmonella – causa diarreia em mais de mil milhões de pessoas. Penetra na membrana celular.

                                                               i.      Usa variante T3SS – Ilha de patogenicidade da Salmonella 1 (SPI-1). Injecta  na célula epitelial  efectores que reorganizam a polimerização da actina por forma a produzir um aspecto ondulatório na membrana celular. A ondulação envolve a bactéria e arrasta-a para dentro da célula hospedeira. As moléculas introduzidas por SPI-1 induzem a diarreia.

A Salmonella, ao penetrar as células epiteliais chega à barreira das células imunes. No vacúolo fagocítico, a bsctéria liberta uma segunda T3SS (SPI-2)

                                                             ii.      T3SS (SPI-2) - As proteinas libertadas convertem a membrana do vacúolo, para que moléculas assaninas não possam penetrá-lo. Assim, pode replicar-se no seu interior de forma segura. Este sistema permite a sobrevivência no interior dos fagócitos.

Salmonella Typhi, que causa a febre tifoide utiliza o mecanismo SPI-2. Desta forma pode alcançar tecidos mais além.

4-      Legionella pneumophinla – responsável pela “doença do legionário”

                                                               i.      T4SS – Injecta cerca de 80 efectores nos fagócitos. Alguns desses efectores subvertem o vacúolo para que possam replicar nele com segurança.

Fonte: Scientific American,  "A Arte da Guerra Bacteriana", Brett Finlay, Março 2010

Read more

A Conspiração Contra o Bem

Nos últimos meses todos nós temos sido assaltados através do nosso mail. Pior, querem matar as pessoas fazendo acreditar que uma cura não o é. Pois é, têm havido vários hoaxes a circular nas nossas caixas de correio virtual a convidar-nos a não tomarmos a vacina para a gripe e a proclamar que o vírus foi criado para nos matar, que a vacina mata, etc…

Um hoax é uma mensagem que desinforma. É muito apelativo pois contém caracteres grandes, outros em maiúsculas, outros sublinhados, frases extravagantes e coloridas. Há muita gente que não está apta para visualizar os erros contidos num hoax. As datas erradas, nomes fictícios, contactos fictícios, pequenos pormenores de incoerência e contradições, etc.

Esses hoaxes descrevem o esqualeno (componente da vacina da gripe) como letal, o thimerosal (outro componente) também é mortal. Sem falar de que o vírus se pode infiltrar no nosso genoma e uma série de barbaridades que, para quem não percebe do assunto (e há muita gente), apanha as pessoas e as consegue influenciar. Qual é a solução quando apanhamos uma hoax (mail cheio de cor e letras garrafais)? É ir ao Google e procurar pelo assunto em sites científicos. Muitos sites científicos e mais sérios informam de forma simples (para leigos na matéria) que esse mail é falso e porquê. Pesquisar 5 minutos não custa. Depois é só substituir o que vem no mail pela explicação séria, coerente e correcta e passar. Assim toda a gente vai perceber o que é a realidade.

O Esqualeno é um adjuvante usado em algumas vacinas da gripe, nomeadamente da Novartis e da GSK. Contudo é usado desde 1997 e já foram administradas cerca e 45 milhões de doses com este componente. Se fosse letal como referem os hoaxes haveriam centenas de milhares ou até milhões de mortes. Este composto é encontrado em plantas, em óleo de peixe, em cosméticos, em suplementos nutricionais e até em humanos. O nosso fígado produz esqualeno que passa a circular no sangue. E agora? Estamos todos mortos? Parece-me que não.

Os EUA não usaram esqualeno como adjuvante nas suas vacinas para esta última estirpe de gripe (A/H1N1/2009) enquanto a Europa usou. Segundo a CDC “The absence of significant vaccine-related adverse events following this number of doses suggests that squalene in vaccines has no significant risk.”. Isto com 22 milhões de doses administradas.

Outra desinformação é que o esqualeno provoca doenças auto-imunes. Um estudo com esqualeno MF59 induziu, de facto, sintomas idênticos a lúpus em camudongos. Mas altas quantidades do mesmo produto não provocaram o mesmo efeito em humanos. Mito desfeito!

Agora o thimerosal. É usado para evitar a contaminação da solução das vacinas por bactérias. O problema neste componente é o mercúrio que os hoaxes dizem ser letal. Contudo não há evidência de que a quantidade seja tóxica. Mais, o cação tem mais mercúrio do que a vacina.

Mais sobre os mitos horrendos que andam a ser disseminados pela Web:

Scienceblogs - SPAM pela Vacinação

Scienceblogs - O Esqualeno nas vacinas da gripe é tóxico?

Gene Repórter - Mala Influenza 16

Scienceblogs - Tome Vacina

Scienceblogs - Emoções e a Vacina da Gripe A H1N1

Scienceblogs - Vacinação contra a gripe H1N1. Como, quem e porquê

Scienceblogs - A Grande Vacina Matadora dos Céus

Scienceblogs - Esclarecimentos sobre a vacina para a gripe A H1N1

Scienceblogs - Vacine-se e Convença os outros a Fazerem o Mesmo 

Read more

Mutações Silenciosas

Até agora as mutações silenciosas eram aquelas a que não correspondia qualquer alteração fenotípica, pois não haveria alteração das proteínas formadas.

As mutações pontuais, trocas de uma única letra, podem levar a alterações de aminoácidos e das proteínas constituídas por eles. O aminoácido pode ser errado e a proteína deixa de ter função ou tem a sua função debilitada. Ou pior, em determinadas trocas de letras pode surgir o sinal de STOP de tradução e a proteína não fica concluída. Outro tipo de mutação é a mutação silenciosa, a troca é feita mas o seu significado é semelhante no codão final (conjuntos de 3 letras que leva à formação de um aminoácido).

Três mutações pontuais modificam moléculas de hemoglobina e são responsáveis por três doenças graves:

Anemia falciforme – Substituição de um aminoácido hidrofílico por um hidrofóbico

Policitemia – Mutação sem sentido (tradução incompleta da proteína) interrompe uma das proteínas da hemoglobina. Esta mutação resulta no espessamento do sangue.

Talassemia – Mutação com sentido (tradução alongada da protína pela retirada do sinal STOP) troca o codão TAA (sinal STOP) pelo CAA. A proteína torna-se disfuncional.

Estratégia

A bactéria Escherichia coli traduz o aminoácido asparagina. O codão AAC aparece com mais frequência no seu DNA do que o codão AAT. Ambos os codões codificam para a asparagina. Contudo observa-se um aumento das taxas de síntese proteica com o AAC. A razão é que os tRNA (estruturas que se inserem no ribossoma e constroem os aminoácidos aquando da entrada do RNA) destes codões aparecem em concentrações diferentes. O tRNA do AAT é mais abundante do que o tRNA do AAC, desta forma há maior probabilidade de se traduzir o aminoácido do AAT. “Análises de genes de mamíferos [plantas, moscas e vermes também apresentam desvios similares] revelam tendências que favorecem determinados codões.”

Sair do Silêncio

Após a transcrição de DNA para RNA são retiradas regiões não codificadas, os intrões. Os exões são deixados, são as regiões codificadas. O RNA contendo apenas os exões é o mRNA. As coisas complicam-se quando se descobre que os exões não têm a função única de codificar para aminoácidos mas também ajudam na remoção dos intrões. Num RNA inicial os intrões e os exões estão alternados. Para que um intrão seja removido terá de haver um sinal que faça a maquinaria remover o intrão. Na junções intrão/exão existem 3 a 8 letras (estimuladores de intrões exónicos – ESSE) que podem ter um sinal de quebra da ligação ou de não quebra, mantendo-os unidos. Estes estimuladores podem fazer com que o organismo opte por certos nucleótidos. Os codões GGA e GGG codificam o aminoácido glicina, mas também se encontram em estimuladores de junções.

Alterações silenciosas nesses estimuladores de junções podem não alterar um aminoácido mas podem interromper a remoção dos intrões, o que poderá ter um efeito nefasto para uma proteína. A fibrose cística é uma doença causada por uma mutação silenciosa que intervém, também, na remoção dos intrões.

Outro mecanismo pelo qual a mutação silenciosa pode ser prejudicial é na dobra do mRNA. Mesmo que o intrão seja removido correctamente, o mRNA pode não dobrar devidamente, apenas pelo facto de uma letra ser diferente. O modo como se dobra determina a estabilidade do mRNA e isso afecta a velocidade de tradução. Alguns distúrbios cognitivos têm este mecanismo associado.

Eficiência

Grzegorz Kudla e colegas alteraram a percentagem relativa de G e C, o que levou a uma produção proteica cem vezes superior comparativamente com os mesmo genes pobres em G e C.

O gene COMT associado à tolerância à dor apresenta uma mutação que resulta numa alteração de um aminoácido. Contudo não há uma única variante deste gene. Não é do tipo on  e off. Pessoas com intolerência à dor alta ou baixa apresentavam os mesmos nucleótidos, o que indicava haver outra causa para as variações. Os últimos resultados apontam para as mutações silenciosas.

J.V. Chamary e Laurence D. Hurst estimam que “entre 5% e 10% dos genes humanos contêm pelo menos uma região onde as mutações silenciosas poderiam ser prejudiciais.”

Fonte: Scientific American “O Custo das mutações Silenciosas”, J.V. Chamary e Laurence D. Hurst , Julho 2009

Read more

Gripe: As Variações Antigénicas

O vírus da gripe, antes de sair da célula hospedeira tem de juntar os seus 7 ou 8 segmentos para completar o virião. Contudo, como são milhares de viriões a sair acontece que muitos terão menos de 7 segmentos ou terão segmentos repetidos o que inviabiliza os vírus, que deixarão de infectar pois não têm os segmentos necessários a todo o processo de infecção.

Estes vírus não têm nenhum mecanismo de correcção de erros de transcrição. Desta forma haverá muitos erros de transcrição ou que resulta em proteínas erradas e num virião inviável. As mutações são bastante frequentes, e são o motivo pelo qual precisamos de nos vacinar todos os anos.

As mutações pontuais de H1N1, por exemplo, fazem com que o vírus tenha sucesso contra o nosso sistema imunitário, sistema esse que já protegia contra o H1N1 de uns meses antes. A causa disso é a deriva antigénica, que promove a aquisição de variabilidade genética. É um processo lento e provoca surtos epidémicos.

E se dois vírus da gripe diferentes infectarem a mesma célula, o que vai sair? A resposta é que irá haver, a altura da montagem e saída, uma mistura dos segmentos das duas estirpes. Haverá, então, recombinação antigénica. Neste mecanismo as alterações são enormes.

Podemos reparar que, quando surgiu uma estirpe nova houve um surto pandémico. Em 1918, H1N1; em 1957, H2N2; em 1968, H3N2. Isto deve-se ao facto de haver mistura e troca de segmentos de mais de uma estirpe de gripe. Este mecanismo é altamente pandémico.

Read more

Gripe: Que Bicho é Este?

O BI de um vírus tem como dados importantes o tipo de genoma, a simetria, o diâmetro, e se tem invólucro, que tipo de proteínas apresenta na sua superfície.

- O genoma do vírus da Gripe é de 7 ou 8 segmentos de RNA de cadeia simples (ssRNA), de polaridade negativa.

- A simetria a nucleocápside é helicoidal. A nucleocápside é constituída por 8 segmentos, nos tipos A e B, e por 7 segmentos no tipo C.

- O diâmetro do vírus é de 100 a 120 nm.

- O invólucro é lipídico e apresenta algumas proteínas específicas deste vírus na sua superfície: A Neuraminidase (NA) e a Hemaglutinina (HA). Apresenta ainda uma proteína bastante importante – a M2.

Esta é a estrutura viral do Influenzaviridae, da família dos Orthomyxoviridae, que pertence à ordem dos Mononegavirales. O NA e o HA representam os serótipos dos virus, há 9 tipos de N e 16 tipos de H. 

O vírus entra na célula através da acção conjunta da Hemaglutinina, dos receptores celulares e de uma protease. A Hemaglutinina liga-se aos receptores celulares, o ácido siálico, a protease serínica cliva a Hemaglutinina em HA1 e HA2, desta forma o vírus o péptido sinal fica disponível e o vírus pode entrar. Acontece a endocitose.

A proteína M2 é um canal iónico que permite a descapsidação do vírus. Ao bombear protões para o interior do vírus torna o ambiente intraviral mais ácido, o suficiente para o invólucro se dissociar. Assim os segmentos genómicos ficam disponíveis para transcrever.

Os segmentos migram até ao núcleo celular, entram pelos poros nucleares. Como é no núcleo que está a maquinaria de transcrição celular, os segmentos virais aproveitam para transcrever também através da RdRp que sintetiza os mRNA virais. Estes mRNA apresentam zonas de ligação ao ribossoma (para poderem traduzir para proteínas) – 5’CAP -  e de estabilidade – poli(A). A extremidade 5’CAP é cortada dos mRNA celulares e inserida nos mRNA virais pelo mecanismo de cap snatching. Desta forma os mRNA celulares ficam sem a extremidade onde o ribossoma acopla e não podem traduzir proteínas.

Ainda no núcleo ocorre o splicing de dois transcritos. Assim, a partir de 8 segmentos formam-se 10 proteínas.

Os mRNA virais saem do núcleo com as extremidades 5’CAP para o ribossoma poder traduzir e com a extremidade poli(A) que confere estabilidade. No citoplasma são traduzidas as proteínas. As proteínas da nucleocápside voltam ao núcleo para serem montadas lá.

Após a sua montagem retornam ao citoplasma através da acção da proteína M1 e da NEP/NS2. As nucleocápsides vão-se associar à M1 e vão adquirir o invólucros. Os mRNA trasncritos vão-se juntar e acontece a montagem completa do virião.

A Neuraminidase contribui para a libertação dos vírus da superfície da célula ao remover o ácido siálico da superfície da célula. Assim os vírus ficam livres para infectar outras células.

Fontes:

ANDRADE, H. Rebelo; DINIZ, António; FROES, Filipe – Gripe – Sociedade Portuguesa de Pneumologia – Lisboa – 2003 – ISSN: 972-8152-21-3

FERREIRA, Wanda F. Canas;SOUSA, João Carlos F. - Microbiologia Vol., Lidel .Lisboa, 2002. ISBN 972-757-136-0

 

Read more

Gripe: A História do Vírus

As epidemias têm influenciado a história do ser humano, a política e a economia. Com o aparecimento da agricultura, há 12 mil anos, e a domesticação de animais permitiu um maior agrupamento populacional, o que facilitou a disseminação de doenças infecciosas.

A relação ambiente/saúde está presente na obra de Hipócrates: Ares, Águas e Lugares. Em 2400 a.C. empregou pela primeira vez as palavras epidemeion e endemeion.

Marco Terêncio Varro (116-27 a.C.) já alertava contra a construção de fazendas em sítios “encharcados”.

As superpovoadas casas de cómodos em que viviam os pobres romanos facilitavam a difusão de doenças transmissíveis.

Em 430 a.C. aparece, em Atenas, a primeira epidemia registada de Gripe. Foi também responsável pela destruição do exército de Carlos Magno, em 876.

Em 1580 surge a primeira pandemia de Gripe mas só em 1372 é que surge o primeiro termo para designar a doença. Um médico inglês, John Huxham, introduziu o termo Influenza relacionando os sintomas provocados pelo vírus com a influência astrológica.

Mais recentemente aparecem a Gripe “Espanhola”, A/H1N1, com uma mortalidade entre 2,5% e 5%, em 1918. Esta foi a pandemia de Gripe mais mortífera, entre humanos, de que há registo. Matou cerca de 21 milhões de pessoas num ano. Em 1957 surge a nova estirpe A/H2N2, conhecida como Gripe “Asiática”. Onze anos mais tarde, em 1968, a A/H3N2 entra em cena. Esta foi a terceira pandemia em cinquenta anos; chamar-se-ía Gripe de “Hong Kong”.

Um surto epidémico surgiu na Rússia em 1977, da estirpe H1N1, mais ma vez. Não chegamos ao fim do milénio sem assistir a mais um surto epidémico, agora da estirpe H5N1, a Gripe “das Aves”, com uma mortalidade de cerca de 50%, em 1997. Actualmente assistimos ao reaparecimento da estirpe H1N1, em 2009.

Fontes:

França, Francisco O. S., Bertolozzi, Maria Rita, “Pandemias: O custo preverso da exclusão social”, Scientific American Brasil, n.º 14, pg. 39, Julho 2003

Webster, Robert G., Walker, Elizabeth Jane, “Influenza”, Scientific American Brasil, n.º 14, pg. 46-49, Julho 2003

Read more