Está se instaurando o caos: a polêmica do influenza H5N1

Depois do porco, é a vez da galinha!

Uma notícia que há algumas semanas vem sendo debatida com fervores lá fora (leia-se nos Estados Unidos), mas que por aqui (e me parece que na Europa também) mal tem se falado, refere-se ao estado atual da pesquisa com o vírus da gripe aviária – o influenza H5N1. Vale a pena ressaltar que esse virus não é novo, em 2005 ele já havia dado o ar da sua graça e gerado uma onda de pânico (você deve se lembrar de galinhas sendo queimadas aos montes na Ásia).

O grande problema que desencadeou essa discussão acalourada deve-se ao resultado dos experimentos conduzidos por dois grupos independentes, um americano e outro holandês. O fato é que o H5N1 – ainda de baixa transmissão ave-humano – após uma combinação de poucas mutações induzidas pelos cientistas por meio da transmissão sucessiva forçada entre furões, passou a ser capaz de ser transmitido por via aérea entre esses animais.

Pode parecer bobagem num primeiro momento, mas várias etapas são necessárias para que o virus complete seu ciclo em um ser humano. Inicialmente o vírus que se multiplica apenas nas galinhas deve ser capaz de romper a barreira específica e ser capaz de ser transmitido para um ser humano – e, nele estabeler um nicho de infecção, ou seja, ele deve ser capaz de se reproduzir. Isso, contudo não garante que o vírus será capaz de ser transmitido entre dois seres humanos distintos.

OK. E o que a transmissão entre os furões tem a ver com a transmissão entre pessoas. Na verdade esse é o grande “X” da questão. Os cientistas demonstraram que é relativamente fácil (apenas 5 mutações) para que o vírus seja capaz de ser transmitido por via aérea entre os mustelídeos, e agora há a grande dúvida se esse mesmo vírus seria capaz de também infectar os seres humanos.

Como não custa repetir, vou ressaltar que os resultados desse experimentos não mostram que as mesmas mutações teriam o mesmo efeito em seres humanos – eles somente nos mostram que a obtenção de transmissibilidade por aerossol nesse modelo animal é relativamente fácil.

O NSABB (órgão estadunidense de biosegurança), a ONU e diversos cientistas que temem possíveis desencadeamentos indesejáveis dessas pesquisas utilizam como argumento não só o risco de um vazamento do vírus e a possível emergência de uma nova epidemia global, como também a possibilidade de bioterroristas utilizarem os dados das pesquisas e promoverem um ataque rápido e muito eficaz.

Por outro, o lado que defende a continuidade da pesquisa utiliza argumentos muito parecidos, mas o utilizam o viés de que devemos compreender a biologia desse vírus para que possamos evitar uma possível epidemia natural que venha a surgir – e que já é temida há certo tempo.

Entendendo a figura: O vírus Influenza H5N1 é capaz de ser transmitido de ave para ave. Alguns casos de transmissão ave-ser humano já foram descritos — porém não há, ainda, relato de transmissão humano-humano. Os polêmicos experimentos consistiram na transmissão do virus de ave para os furões. De início a transmissão furão-furão só ocorria de forma forçada, até que após algumas mutações o vírus foi capaz de infectar outros furões por via aérea e de forma expontânea. As setas em verde mostram as rotas de transmissão já estabelecidas (sejam elas artificiais ou naturais), as setas em vermelho mostram as possíveis vias de trasmissão que são temidas para o desencadeamento de uma epidemia — o texto na figura mostra os agurmentos a favor ou contra a continuidade dos estudos com o H5N1.

Em meio a tanta discussão, os cientistas decidiram por uma trégua nas pesquisas por 60 dias. O virologista argentino Daniel Perez, em entrevista à Ciência Hoje, mostra-se favorável à publicação integral dos dados, e justifica-se: “Não podemos dar oportunidade ao vírus para mudar sem que estejamos preparados”. O pesquisador ainda completa dizendo que “A pesquisa, no entanto, deve ser norteada pelos fatos, não pelo medo”. – Confira a reportagem de Marcelo Garcia, na íntegra, no site da Ciência Hoje.

O grande temor em relação à esse vírus está no fato de que mais da metade das as pessoas que foram internadas por causa dessa gripe morreram. O problema é que esse dado não nos mostra o real poder de letalidade do vírus – considerado em cerca de 60%, mas que está, aparentemente, superestimado. Isso ocorre porque essa taxa foi considerada apenas as pessoas internadas. Assim, quando olhamos dessa forma, estamos considerando que qualquer pessoa que foi infectada pelo vírus, vai desenvolver um quadro grave, indo parar num hospital. Acontece porém que o número de pessoas infectadas pode ser bem maior. Dados epidemiológicos, por exemplo, sugerem que até 6% da população rural asiática possa ter se infectado com alguma cepa do vírus de forma assintomática – o que faria essa essa taxa de mortalidade >50% cair drasticamente.

O sensacionalismo midiático mostrou claramente sua cara no editorial do The New York Times, no dia 8 de janeiro de 2012 que teve como título “An Engineered Doomsday” [Um Apocalipse Projetado]. Uma análise desse texto pode ser vista no blog do professor Racaniello (em inglês).

Estamos de olho para acompanhar os rumos que essa discussão está tomando…

Apesar de todo o bafafá que está rolando, o conselho que eu daria a você é:

...pelo menos por enquanto!

Alguns textos recomendados:

Perda estratégica (Ciência Hoje)

Ferreting out influenza H5N1 (Virology Blog)

Should we fear avian H5N1 influenza? (Virology Blog)

H5N1 facts, not fear (Virology Blog)

N.Y. Times: H5N1 ferret research should not have been done (Virology Blog)

Minhas impressões: 26o Congresso de Microbiologia – parte 2

Para ler a primeira parte, clique AQUI.

No último parágrafo do post anterior falei da discussão entre o prof. Chatel e a profa. Cencic. O curioso foi que no dia seguinte foi a palestra da professora, e o francês apareceu por lá – e eu confesso que achei que ele teria ido de provocação, mas ficou quietinho…

A prof. Cencic problematizou em sua fala questões relacionadas aos modelos de cultura celular utilizados nas pesquisas. Além da questão das alterações existentes nas células cancerosas, um ponto importante levantado por ela foi o fato de essas culturas serem realizadas como uma monocamada no fundo de uma placa. Assim, as células ficam achatadas, quando, no intestino, temos o que chamamos de células colunares, ou seja, elas parecem um paralelepípedo. Dessa forma, a professora sugere que seja realizada uma metodologia específica, na qual as células são crescidas em placas com formato de poços, o que permitiria a  adesão não somente no fundo como nas paredes desses poços, criando uma condição in vitro um pouco mais próxima do real. Além disso, a grande vantagem dessa metodologia é que quando a célula é polarizada podemos saber facilmente ante é seu ápice, suas laterais e sua base – e isso é importante, pois no nosso corpo diferentes moléculas são expressas em cada uma dessas regiões. Por exemplo, o receptor TLR-5 (receptor toll-like 5), responsável por reconhecer uma proteína (flagelina) do flagelo bacteriano e desencadear uma resposta imune, é polarizado na região basolateral dos enterócitos. E qual a vantagem disso? Nosso intestino é cheio de bactérias, se esses receptores fossem localizados na porção apical, haveria uma resposta constante contra essas bactérias que são importantes para nós. Estando restritos à membrana basolateral, essa resposta só é desencadeada em casos de invasão do epitélio – ou seja, quando a bactéria é patogênica… Isso é evolução, meus caros!

As doenças inflamatórias intestinais (IBD – inflammatory bowel disease), principalmente a “doença de Chron” e a “colite ulcerativa” receberam bastante atenção. A grande questão é que apesar de sabermos da participação da microbiota na doença, ainda muitas dúvidas devem ser esclarecidos, principalmente na questão interação microrganismo-hospedeiro. Alternativas para o tratamento dessas doenças utilizando microrganismos também foram exploradas.

A utilização de microrganismos como promotores da saúde (probióticos) foi tema central no “Simpósio de Bactérias Láticas”. O destaque aqui vai para as abordagens utilizadas, que envolviam a utilização de microrganismos geneticamente modificados. Por exemplo, uma bactéria probiótica que além de suas funções esperadas seja capaz de secretar IL-10 (interleucina-10), uma molécula com propriedades anti-inflamatória, poderia ser utilizada para o tratamento de uma IBD. Ou ainda, uma bactéria que expresse em seu exterior moléculas de outros microrganismos, poderia ser utilizada como vacina – contra, por exemplo, a leptospirose canina.

A palestra do prof. Koen Venema (TNO, Holanda) apresentou em sua palestra um modelo in vitro para estudos do trato gastrintestinal (TGI). O mais curioso nesse modelo é que, ao contrário do apresentado pela profa. Catherine Béal (AgroParis Tech, França) que consistia em reatores com diferentes pHs, o do prof. Venema é dinâmico e inclui movimentos de peristaltismo e compressão do alimento ali colocado. É importante ressaltar que apesar de retratar bem os processos mecânicos e químicos do TGI, ainda faltam as interações microrganismo-hospedeiro.

A importância dos biofilmes para população bactérias está cada vez mais bem estabelecida. A grande novidade ficou para a pesquisa do prof. Marcel Gutierrez-Correa (Universidad Nacional Agraria La Molina / Peru) envolvendo biofilme de fungos, inclusive com resultados positivos em processos industriais de fermentação!

Pra mim, umas das melhores palestras foi a da profa. Nancy Bellei (Unifesp). Recém vinda de uma reunião sobre influenza, a professora trouxe informações importantes em sua fala.

  • A sazonalidade do influenza varia de acordo com a região do Brasil: Norte (Jan-Mar), Sudeste (Mar-Ago), Sul (Jun-Out). Porém a distribuição da vacina ocorre no mês de abril. Não seria a hora de fazermos uma distribuição diferenciada nas diferentes regiões?
  • Essa diferença ainda acaba se refletindo nas linhagens virais circulantes. Por exemplo, em Alagoas houve prevalência do virus H1N1, enquanto na Bahia prevaleceram outros tipos virais.
  • Durante a 2a onda pandêmica mundial do H1N1, o referido virus apresentou-se “apenas” em 50-60% dos casos.
  • A atualização da pandemia tem que ser, portanto, regionalizada. Como em cada país, cada estado o virus se comporta diferentemente e o mesmo pode-se dizer dos hábitos de seus habitantes, diferentes medidas devem ser adotadas.
  • Ao contrário do que muita gente pensa, existe sim infecção assintomática pelo vírus influenza A H1N1, acredita-se que seja por volta de 13% do total de infecções.
  • Estamos tendo um número significativo de casos de internação pelo vírus sincicial respiratório: SP, Argentina, Chile e Paraguai.
  • Houve relatos de casos de H1N1 no Brasil em 2011: 4 casos em MG (com 1 óbito de um indivíduo de 44 anos não-vacinado), e vários no RS (mais de 100 casos e 3 mortes). Acredita-se que no RS tenha havido uma baixa cobertura da vacina (<50% – pois na primeira onda pandêmica o estado não teve muitos casos relatados de infecção). No estado do RJ, está havendo a prevalência do vírus influenza B.
  • Há no meio acadêmico uma preocupação grande com o risco de um novo surto, mas de influenza A H3N2 (suína) ou H5N1 (gripe aviária). Há relato recente de transmissão de H3N2 para humanos: alguns que entraram em contato com suínos e outros não. Sobre o H5N1 há relato de transmissão direta entre humanos no Paquistão, inclusive com quadros assintomáticos de infecção. O grande medo em relação ao H5N1 reside no fato das condições de criação desses animais na Ásia, somado ao fato de que o H1N1 da pandemia de 1918 adaptou-se diretamente de aves para humanos. Além disso, estudos utilizando mamíferos mostraram que gerando recombinação de genes do vírus H5N1 com mutações já encontradas na natureza há a possibilidade de se criar uma via de transmissão direta (entre furões), sustentando o risco de uma possível pandemia…

Tentarei fazer uma abordagem mais detalhada de alguns dos pontos nestes dois posts, em um futuro próximo.

E é claro que apesar de passar o dia praticamente todo no congresso, não deixei de conhecer novos amigos e de visitar os pontos turísticos de Foz e adjacências: Cataratas do Iguaçu, Usina de Itaipu, Paraguai e Argentina (Puerto Iguazu). São lugares que realmente valem a pena conhecer.


E para que não me difamem falando que eu só passei e não fui no congresso, fica aí uma foto do meu poster!

Ficou interessado? Ano que vem tem o congresso Latino-Americano de Microbiologia em Santos/SP. Vamos?

O que não me mata me faz mais forte? – IV: mecanismos de recombinação (parte 2)

No post anterior comentei sobre os processos I (transdução) e III (transformação) representados nesta figura do vestibular da UFMG/2008:

::: Conjugação

Uma forma que, para nós, seria um pouco mais “convencional” de troca de genes em bactérias é a chamada conjugação (processo II na figura acima). Esse é um processo de mão única, ou seja, o material genético é transferido da bactéria doadora para a bactéria receptora. Esse processo, portanto, envolve a participação de duas células vivas e requer contato entre elas.

Acontece, porém, que nem todas as bactérias estão aptas a executarem a conjugação. Na verdade, a maioria não está. Para que a célula esteja apta a conjugar, ela deve ter um plasmídeo conjugativo – os chamados plasmídeos F (de fertilidade). A bactéria doadora é também chamada de F+ (devido à presença do plasmídeo F) ou de “macho” – em uma terminologia que está incorreta e cada vez mais em desuso. A bactéria receptora por sua vez, é chamada de F- ou de “fêmea”.

Plasmídeos são pequenas moléculas circulares de DNA, capazes de se replicarem independentemente do DNA cromossômico. Essas estruturas geralmente não possuem genes essenciais, mas genes que conferem alguma vantagem ao microrganismo, como, por exemplo, capacidade de conjugar, ou resistência a antibióticos ou, ainda, capacidade de metabolizar diferentes substratos.

Na figura abaixo (Sadava et al, 2009), vemos a esquematização desse processo. Observe que a bactéria doadora é a bactéria da esquerda pois é ela quem possui os plasmídeos F (representados como círculos vermelhos) e que esses plasmídeos é que são o material genético transferido de uma bactéria para a outra. Ao final do processo, a bactéria receptora, passa a portar o plasmídeo F, tornando-se capaz de atuar como uma bactéria doadora em um outro processo de conjugação.

O mais comum é que apenas plasmídeos sejam transferidos nesses processos. Algumas vezes, porém, o plasmídeo integra-se ao DNA cromossômico da célula. Nesses casos, genes cromossomais podem acabar sendo transferidos. Como esse é um processo lento e a ponte de ligação entre as bactérias é frágil, geralmente, apenas alguns genes são transferidos, uma vez que o cromossomo bacteriano é muito grande.

A transferência do material genético ocorre a partir de um ponto específico que chamamos de “origem de replicação”. Assim, quanto mais próximo um gene está da origem de replicação, maior a chance dele ser transferido para outra bactéria. A descoberta desse mecanismo permitiu que os cientistas fizessem o mapeamento dos genes da Escherichia coli. Em outras palavras: quanto mais longe o gene está da origem de replicação, mais tempo ele demora para ser transferido. Observe a figura abaixo (Griffiths, 2009):

Neste esquema, o plasmídeo (vermelho) está inserido no cromossomo (azul). A origem de replicação, local onde se inicia a transferência do DNA, está representada por uma cabeça de seta vermelha. Para entendermos como isso funciona, é como se uma tesoura cortasse logo à frente da cabeça da seta, e alguém viesse puxando o fiozinho de DNA. Assim, os genes são transmitidos em ordem: gene roxo, gene azul claro, gene amarelo, gene verde e para e para terminar, o resto do plasmídeo (em vermelho). Observe que está marcado o tempo transcorrido a cada etapa. Na primeira etapa, 10 minutos, apenas os genes roxo e azul claro foram transferidos, e o gene amarelo está no meio do tubo conjugativo. Aos 17 minutos, o gene amarelo está no finalzinho da ponte de conjugação. Por fim, aos 25 minutos, o gene amarelo já chegou à bactéria receptora e o gene verde está na metade do caminho.

::: Transposição

Transposons são sequências específicas de DNA que podem mover-se de uma posição no cromossomo para uma posição diferente em um mesmo cromossomo ou em um cromossomo diferente. No caso das bactérias, um transposon pode “pular” do cromossomo bacteriano para outro ponto nesse cromossomo ou para um plasmídeo; ou então pode pular do plasmídeo para um outro lugar nesse mesmo plasmídeo, para outro plasmídeo, ou para o cromossomo bacteriano. Assim, um único plasmídeo R (de resistência) pode ter diferentes transposons com genes de resistência, como nos mostra a figura do livro Introdução à genética. (Griffiths, 2009):

Aqui observamos 4 diferentes transposons, identificados por: Tn3, Tn4, Tn5 e Tn10. O Tn3 confere resistência à ampicilina (amp). O Tn4 confere resistência à estreptomicina (sm), sulfonamida (su), mercúrico (Hg), além de conter o Tn3. O Tn5 porta genes de resistência à canamicina (kan); e o Tn10 à tetraciclina (tet). O plasmídeo ainda possui um gene de resistência ao cloranfenicol (cm).

Como os transposons podem pular entre plasmídeos, eles podem acabar sendo transferido entre bactérias por meio da conjugação, ajudando ainda mais no processo de resistência.

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SAIBA MAIS

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP (2010) Microbiologia de Brock. 12 ed. Porto Alegre: Artmed

Sadava D, Heller HC, Orians GH, Purves WK, Hillis DM (2009) Vida. Vol 1. 8 ed. Porto Alegre: Artmed.

Griffiths A, Wessler S, Lewontin R, Carrol S (2009) Introdução à genética. 9 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan.

Schaechter M, Engleberg NC, Eisenstein BI, Medoff G (2002) Microbiologia – Mecanismo das doenças infecciosas. 3 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan.

O que não me mata me faz mais forte? – III: mecanismos de recombinação (parte 1)

Num post antigo, falamos num dos princípios básicos da evolução: a existência de variabilidade entre os indivíduos de uma população. Essa variabilidade tem sua origem, primariamente, na mutação do material genético. A mutação pode não causar nada ou, até mesmo, causar a morte do mutante. Porém, caso a mutação provoque alguma alteração fenotípica que permita que indivíduo mutante deixe mais descendentes que os “normais”, está havendo ali a seleção natural a favor desta nova característica.

Essa variabilidade, por outro lado, pode ser ampliada por processos de recombinação gênica. Quando falamos em procariotos, temos que entender que eles, ao contrário de nós, não realizam reprodução sexuada. A reprodução sexuada pressupõe meiose, e a divisão binária procariótica é um processo mitótico. Na falta do sexo, as bactérias utilizam outros mecanismos para promoverem essa recombinação. Esses processos são quatro: I) transdução; II) conjugação; III) transformação e IV) transposição. Os mecanismos I, II e III estão esquematizados na figura abaixo (do vestibular UFMG/2008).

Tendo apresentado brevemente os mecanismos, quero ressaltar que ao contrario do que estamos acostumados, a recombinação genética em procariotos ocorre de maneira bastante promíscua. Não digo somente entre diversos indivíduos de uma mesma espécie, mas entre indivíduos de espécies e, até mesmo, gêneros diferentes.

::: Transformação

Neste processo, o DNA livre de uma bactéria morta é incorporado em uma célula receptora. Mas para que essa absorção ocorra a bactéria deve ser competente (ou transformável). Dentre as bactérias naturalmente competentes estão espécies de Acinetobacter, Bacillus, Streptococcus, Haemophilus, Neisseria e Thermus. Em laboratório podemos forçar essa competência através de processos elétricos, térmicos ou químicos. Observe na figura abaixo [retirada de Sadava et al (2009)] com mais detalhes.

A descoberta da transformação bacteriana é relativamente recente e foi um dos experimentos que levou à identificação do DNA como o material genético.

No final da década de 20, o cientista inglês Frederick Griffth realizava pesquisas com o peneumococo. A forma virulenta do pneumococo (Streptococcus pneumoniae) é encapsulada por uma cobertura gelatinosa que impede que nossas células de defesa a reconheça e a destrua. Pneumococos mutantes que não possuem essa cápsula não são patogênicos. Os pneumococos virulentos são conhecidos como forma S e os não virulentos como forma R, devido às aparências lisa (smooth) e rugosa (rough) de suas colônias em cultura. Em 1928, Griffith fez uma descoberta surpreendente. Ao injetar em camundongos uma mistura de pneumococos R vivos e S mortos pelo calor, o experimento resultou na morte da maioria dos camundongos. Mais surpreendente foi o fato de o sangue dos camundongos mortos conter pneumococos S vivos. Veja o esquema abaixo [retirada de Sadava et al (2009)]

Assim, Griffith concluiu que as células R haviam sido transformadas em um novo tipo. Experimentos posteriores foram feitos para se descobrir qual seria a substância responsável para transformação. Assim, nas décadas de 30 e 40, um outro pesquisador – Avery – e seus colaboradores identificaram essa substância como o DNA.

Atualização: O Gabriel Cunha do blog Ciensinando, fez uma série de posts sobre a descoberta do DNA. No segundo post da série, ele comenta sobre os experimentos de Griffith. Dê uma olhadinha, clicando AQUI!

::: Transdução

Neste processo há a participação de um outro microrganismo, um bacteriófago (vírus bacteriano). Neste caso, no processo de infecção do fago, ocorre o empacotamento de parte do DNA bacteriano. O vírus passa, então, a carregar no seu genoma genes bacterianos. Assim, ao infectar uma nova célula, esse material genético é introduzido e a bactéria pode incorporar esses genes ao seu genoma. Observe abaixo o esquema deste processo [retirado de Sadava et al (2009)].

Assim como na transformação, nem todos os procariotos são transduzíveis, nem todos os fagos são transdutores. Acredita-se, porém, que o fenômeno é suficientemente disseminado, de forma que, provavelmente, desempenhe um importante papel na transferência de genes na natureza.

::: Como o post já está grande demais, vou deixar para falar sobre a conjugação e a transposição no quarto post da série. Veja AQUI!!

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SAIBA MAIS

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap PV, Clark DP (2010) Microbiologia de Brock. 12 ed. Porto Alegre: Artmed

Brooks GF, Carroll KC, Butel JS, Morse AS (2009) Jawetz, Melnick e Adelberg: Microbiologia Médica. 24 ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill

Sadava D, Heller HC, Orians GH, Purves WK, Hillis DM (2009) Vida. Vol 1. 8 ed. Porto Alegre: Artmed.

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