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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

Mundo Microscópico - Material didático 2012  

Material didático 2012 / Projeto Imunologia nas Escolas. Atividade 1 - Sistema Imune e Mundo Microscópico

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