Imunogenética e Farmacogenética

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Imunogenética
Sistema Imune 
A função primária do sistema imune consiste em eliminar agentes infecciosos e minimizar os danos que eles podem causar no organismo. A Imunogenética consiste no estudo da genética do sistema imune, cuja base é muito complexa. Dessa forma, antes de entender a Imunogenética, é necessário ter algum conhecimento sobre conceitos básicos a respeito da Resposta Imune.
O sistema imune pode ser dividido em Inato e Adaptativo. O Sistema Imune Inato reconhece apenas características gerais de micróbios exógenos, incluindo alguns fagócitos, células killers naturais (um tipo especifico de linfócito que pode responder a algumas infecções virais e algumas células tumorais) e o sistema complemento, encontrado apenas em vertebrados. Embora o Sistema Imune Inato seja capaz de conter uma infecção em suas fases iniciais, em geral não consegue superar essa infecção. O Sistema Imune Adaptativo, por sua vez, é um componente mais especializado do Sistema Imune, pois é capaz de se adaptar as características dos microorganismos invasores, para manter uma resposta imune mais especifica e efetiva. Os componentes principais da resposta imune adaptativa incluem:
Linfócito T – libera citocinas que ativam os fagócitos e destroem os patógenos;
Linfócito B - permite o reconhecimento mais eficiente dos elementos agressores;
Os linfócitos memorizam a estrutura do agente agressor e passam a elaborar respostas mais rápidas e eficientes no caso de haver uma reinfecção pelo mesmo patógeno. Os linfócitos B e T são responsáveis pelo reconhecimento específicos dos antígenos. Todo anticorpo possui a mesma estrutura básica, mas difere na região que liga-se ao antígeno. E cada anticorpo reagem especificamente com apenas um antígeno.
Antígeno - qualquer molécula que induz a produção de anticorpo. Cada anticorpo liga-se em uma região do antígeno chamada epítopo. A Resposta imune consiste no reconhecimento do antígeno e na reação para destruí-lo. 
Resposta da célula B - Sistema Imune Humoral
Os linfócitos B são um tipo especializado de fagócitos que englobam micróbios invasores e apresentam os peptídeos derivados desses micróbios em sua superfície celular, ou seja, funcionam como células apresentadoras de antígenos (APCs). Esses peptídeos são reconhecidos por linfócitos T helper que se projetam no meio extracelular. Esse linfócito tem um receptor de superfície capaz de se ligar ao complexo MHC peptídeo que o estimula a secretar as citocinas, que são proteínas sinalizadoras que medeiam a comunicação entre células e ajudam a estimular imunoglobulinas que se ligam ao peptídeo do micro-organismo invasor. 
Um por cada milhão de linfócitos B produz imunoglobulinas capazes de se ligar ao micróbio, que é um numero muito pequeno para combater uma infecção. No entanto, quando o linfócito é estimulado pequenas variações na sequência de DNA são introduzidas a cada multiplicação mitótica. Algumas células B do linfócito são selecionadas e se ligam ao patógeno por um período maior. Essas células se proliferam rapidamente e tornam-se plasmócitos, os quais secretam imunoglobulina no sangue, globulinas que, atuantes como receptoras para superfície da célula B, são chamadas de anticorpos. Os anticorpos se ligam aos antígenos da superfície do patógeno e podem destruir os micro-organismos diretamente.
Uma outra atividade do Sistema Imune Humoral é a criação de células de memória. As células de memória são um subgrupo das células B que tem alta afinidade de ligação e que persistem no corpo após a infecção ter cedido. Dessa forma, elas que fornecem uma respostas mais rápida, no caso de o patógeno entrar em contato novamente com o organismo. A vacinação é uma prática importante e efetiva, porque induz a formação de células de memória que podem responder a um patógeno específico.
O Sistema Celular Imune
Alguns micro-organismos, como o vírus, são muito hábeis ao se inserirem rapidamente nas células do corpo. Dessa forma, eles tornam-se inacessíveis aos anticorpos (que são proteínas hidrossolúveis, incapazes de ultrapassar a bicamadas lipídica livremente das células). Por isso, faz-se necessário um segundo componente de defesa celular, que é o Sistema Celular Imune, para combater esse tipo de patógenos. Um membro importante desse Sistema são a Moléculas Classe I de MHC que são encontradas nas superfície de quase todas as células do corpo, as mesmas que ligam-se a peptídeos pequenos tanto do corpo como de organismo infectante. São responsáveis por sinalizar a presença de antígenos ás células T. As Células T são tolerantes a peptídeos próprios enquanto se desenvolvem no timo, mas são intolerantes a peptídeos exógenos. Quando a MHC liga-se a célula T, a célula T emite uma substancia química que destrói a célula infectada.
Esses línfócitos então, são chamados de Linfócitos T citotóxicos e tem capacidade de destruir uma célula infectada a cada minuto.
Logo:
Sistema imune humoral- é especializado em combater infecções extracelulares como bactérias e vírus circulantes.
Sistema imune celular- combate infecções intracelulares, como parasitas e vírus dentro da célula. 
Proteínas de Resposta Imune
Moléculas de imunoglobulinas e genes
Imunoglobulinas ou anticorpos são compostos por 4 cadeias: 1 par de cadeias pesadas e 1 par de cadeias leves. Os 5 tipos de cadeias pesadas determinam a classe principal da imunoglobulina. As cadeias são ligadas por pontes dissulfídricas. Os Linfócitos B imaturos produzem imunoglobulina IgM mas, à medida que amadurecem, ocorre um rearranjo de genes de cadeia pesada chamado de mudança de classe. Cada classe tende a estar em uma parte do corpo. Cada classe tende a responder a um tipo diferente de infecção.
Os dois tipos de cadeias leves podem ser encontrados em associação a um dos cinco tipos de cadeias pesadas;
Ambas cadeias contem uma região constante e outra variável, que estão na parte C-terminal e N-terminal respectivamente;
Região variável - é responsável pelo reconhecimento de antígeno com ligação N; Região entre junção e regiões variáveis é chamada de “diversidade”;
 
Bases genética da diversidade de anticorpo
O sistema imune deve conter um enorme reservatório de células imunes diversas, já que se defronta com uma enorme variedade de organismos infecciosos. O Sistema Humoral desenvolve cerca de 10 bilhões de anticorpos diferentes. Dessa forma, alguma célula sempre estará pronta para se ligar a um micróbio invasor.
 Antigamente, acreditava-se na Hipótese “um gene - um anticorpo”, na qual cada anticorpo tem uma sequencia única e aminoácido, cada um deve ser codificado por um gene diferente. Essa hipótese se demonstrou errônea devido ao fato do ser humano ter 50.000 a 100.000 genes diferentes, gerando assim diversidade.
Comprovada essa grande diversidade de anticorpos, apontaram-se os fatores que os tornam tão diversos: 1) Múltiplos genes de imunoglobulina na linhagem germinativa - para cada cadeia pesada e leve, uma pessoa tem mais de 80 segmentos; 2) Recombinação somática – conforme as imunoglobulinas são formadas, é selecionada uma combinação especifica de segmentos unitários para cadeia leve e pesada; 3) Diversidade juncional - há pequenas variações de posições de nucleotideos, o que cria mais sequencias diversas de anticorpo; 4) Hipermutação somática - a estimulação por um antígeno exógeno, faz com que os linfócitos sofram uma diferenciação secundaria; 5) Múltiplas combinações de cadeias pesadas e leves - combinação aleatória de diferentes cadeias pesadas e leves na montagem da molécula de imunoglobulina; Processo de deleção é feito por enzimas recombinases que iniciam a quebra de DNA; Recombinação somática - processo de corte e reunião durante a meiose; LinfócitoS B maduros variam em termos de rearranjo de sequencia de DNA de imunoglobulina, o que varia mais na sequencia de aminoácido do anticorpo.
Receptores de Células T
Tem capacidade de se ligar a uma grande variedade de peptídeos de organismos invasores, esses receptores nuncasão secretados pela célula e a sua ativação requer a apresentação do peptídeo exógeno juntamente com uma molécula de MHC. Sendo que, 90% desses receptores são heterodímeros compostos de uma cadeia alfa e outra beta.
O mecanismo de geração de diversidade de imunoglobulina também é importante para gerar a diversidade de receptores da célula T. Receptores da célula T são capazes de tolerar peptídeos próprios e também reconhecem moléculas de MHC.
O Complexo Principal de Histocompatibilidade
Genes das Classes I, II e III
O complexo principal de Histocompatibilidade (ou MHC) inclui uma série de pelo menos 80 genes que ficam no braço curto do cromossomo 6. O MHC é comumente classificado em 3 grupos: classe I, classe II e classe III. 
A molécula de MHC classe I é, em geral, encontrada nas superfícies de quase todas as células e podem se ligar aos receptores de células T citotóxicas. Ela que forma um complexo com peptídeos exógenos que é reconhecido por receptores nas superfícies desses linfócitos. Tanto que, alguns vírus evadem a detecção de células T citotóxicas diminuindo justamente a expressão dos genes classe I de MHC nas células infectadas. O mais importante dos loci de classe I são rotulados HLA A, B ou C. Cada um destes loci tem dúzias de alelos, resultando em um alto grau de variabilidade da classe I de MHC entre as pessoas. 
As moléculas classe II de MHC são, em geral, encontradas apenas nas superfícies de APCs do Sistema Imune (fagócitos e linfócitos B). Quando associadas a peptídeos exógenos, estimulam a atividade de células T Helper. São heterodímeros que consistem em uma cadeia α e uma β,cada uma codificada por um gene diferente localizados no cromossomo 6. Quanto aos seus loci, os principais da classe II são altamente polimórficos, expressando centenas de alelos diferentes. Um fato relevante é que, quanto maior o polimorfismo de MHC em uma população, menor a chance de que um patógeno infeccioso se espalhe facilmente por essa população.
A região classe III contém pelo menos 36 genes, estando apenas alguns destes genes envolvidos na resposta imune, fazendo principalmente a codificação das proteínas de complemento. 
Os Grupos Sanguíneos ABO e RH
Outro componente do sistema Imune envolve moléculas da superfície das hemácias que podem causar uma reação imune durante as transfusões sanguíneas. Os sistemas de antígenos ABO e Rh, são exemplos de códons iniciais de loci marcadores polimórficos presentes nas hemácias. São também os mais importantes quando se refere à compatibilidade sanguínea. 
Doenças de Imunodeficiência
Ocorrem quando um ou mais componentes do Sistema Imune estão em falta ou não funcionam normalmente. As Doenças Primárias de Imunodeficiência são causadas por anomalias nas células do sistema imune e, geralmente são produzidas por defeitos genéticos. A Imunodeficiência Secundária ocorre quando componentes do sistema imune são alterados ou destruídos por fatores, como radiação, infecção ou drogas. Por exemplo, o vírus de imunodeficiência humana, que causa a AIDS, ataca os linfócitos TCD4, um componente central do sistema imune. O resultado é o aumento de suscetibilidade a várias infecções oportunistas que raramente atacam pessoas saudáveis.
As doenças de imunodeficiência de células B tornam o paciente especialmente suscetível a infecções bacterianas recorrentes, como a que causa a Pneumonia. As que causam deficiência das células T afetam diretamente esses linfócitos, mas também afetam a resposta imune humoral porque a proliferação de células B é muito dependente das células T helper. Assim, esses pacientes desenvolvem uma grave imunodeficiência combinada (SCID). Sem um transplante de medula óssea, esses pacientes morrem, em geral, nos primeiros anos. Cerca de metade dos casos de SCID são causados por mutações recessivas ligadas ao receptor de citocina. Com a falta desses receptores, as células T não podem receber os sinais de que precisam para sua maturação normal. 
Farmacogenética
Em que consiste a farmacogenética? Qual a sua importância para a medicina?
A farmacogenética é o estudo das bases genéticas da variação das respostas aos fármacos. Na medicina a farmacogenética é importante decido a sua especialização em respostas aos fármacos, mesmo tendo uma variabilidade fenotípica dos pacientes, tem como objetivo buscar o tratamento e a cura dos mesmos.
O que é a farmacocinética e a farmacodinâmica?
Farmacocinética= é quando um fármaco entra no corpo e o organismo reage imediatamente e começa a processá-lo em etapas como a absorção, distribuição, biotransformação e eliminação;
Farmacodinâmica= é quando um fármaco atua no organismo, interagindo com um receptor. O receptor é responsável pela seletividade da ação do farmacológica e pela relação quantitativa entre o fármaco e seu efeito.
Explique o que é o sistema citocromo P450 e explane sobre os genes da família CYP.
O sistema P450 consiste em um conjunto enzimático com ação oxidativa, agrupadas em 11 grandes famílias é o componente fundamental no metabolismo hepático dos diversos fármacos . O gene CY2C19 codifica o citocromo P450, apresenta variabilidade peneterante. Dentre as interações farmacocinéticas, as que envolvem o citocromo P450(CYP) apresentam dois princípios: a indução e a inibição enzimáticas. Tais mecanismos participam do metabolismo de diferentes substâncias, inclusive dos antidepressivos, influenciando significativamente a prática clínica, promovendo toxicidade ou falta de eficácia. Já a família CYP são genes metabolizadores de fármaco, são eles:
CYP2C9= efeito anticoagulante da varina como resposta;
CYP2C19= resposta das ulceras pépticas ao omeprazol;
CYP2D6= discinesia tardia causada por antipsicoticos (antidepressivo);
CYP2B6= resposta para insuficiência ovariana;
CYP3A4= eficácia dos efeitos imunossupressores.
Descreva o papel do sistema P450 no organismo e a qual organela citoplasmática esta associada?
O sistema citocromo P450 é responsável pelas reações de oxidação de inúmeras drogas, desempenhando papel fundamental na biotransformação dessas. Além disso, faz parte da fração microssômica e está associado ao retículo endoplasmático liso.
5) Explique a fase I e II do metabolismo das drogas no organismo.
No passado, as enzimas metabolizadoras dos fármacos eram agrupadas em reações de fase 1 (as quais as enzimas causavam oxidação, redução ou reações hidroliticas) e de fase 2 (pelas quais, as enzimas formam um conjugado do substrato, a partir do produto da fase 1). As enzimas da fase 1 possibilitam a introdução dos grupos funcionais, resultando em uma modificação do fármaco, podendo alterar a sua propriedade biológica. O metabolismo da fase 1 é classificado como fase de funcionalização metabólica do fármaco, resultando na inativação do fármaco ativo. As enzimas da fase 2 facilitam a eliminação dos fármacos e a inativação dos metabolitos eletrofilicos potencialmente tóxicos produzidos pela oxidação. Enquanto as reações da fase 1 levam a inativação biológica do fármaco, as reações da fase 2 produzem metabólitos mais hidrossolúveis com peso molecular maiores, o que facilita a eliminação dos tecidos.
Explique como as enzimas do sistema citocromo P450 estão envolvidas na ativação de drogas e não na sua detoxificação.
O sistema do citocromo P450 possui genes capazes de converter uma droga em metabólitos, as vezes mais potentes que a droga inicial. Por exemplo, a codeína é um narcótico fraco que exerce a maior parte de seu efeito analgésico após sua conversão em morfina – um metabólito bioativo com potência 10 vezes maior – através do CYP2D6. 
Diferencie metabolizadores rápidos e lentos.
Metabolizadores rápidos: estão sob risco de serem substratados com doses inadequadas para manter os níveis sanguíneos na faixa terapêutica. Tornam-se rapidamente intoxicados com baixas doses da droga. Metabolizadores lentos: estão claramente sob risco de acumular níveis tóxicos de drogas. São associados à perda de função, incapacitando ou diminuindo a metabolização da droga.Explique por que o tratamento quimioterápico com Camptotecina em indivíduos portadores de uma forma UGT1A1*28 do gene polimórfico para uma enzima glicuronato transferase pode não ser uma boa alternativa.
Pacientes portadores do alelo UGT1A1*28 – variante do UGT1A1*1 – têm redução na transcrição do gene e nos níveis da enzima glicuronato transferase, responsável pela conversão da camptotecina em 7-etil-10-hidroxicampotetina (metabólito que atua no tratamento quimioterápico, excretado na bile). Portanto, se o paciente não produz a enzima em quantidades relevantes, ele não responde ao tratamento corretamente.
Qual a relação entre a anemia hemofílica por Primaquina e deficiência de glicose 6 fosfato desidrogenase?
A deficiência da glicose-6-fosfato desidrogenase inibe a produção de NADPH, acarretando um stress oxidativo. Os pacientes que utilizam primaquina (droga oxidante) esgotam a glutationa reduzida da célula e, consequentemente, provocam stress oxidativo, levando à hemólise. Ambas causam anemia hemolítica, ou seja, diminuição no número de hemácias circulantes.
10) Esclareça porque é difícil estabelecer uma dose terapêutica de VARFARINA para um paciente.
É difícil estabelecer uma dose terapêutica da varparina, pois pode gerar um risco alto de complicações hemorrágicas e por isso precisa ser usado em doses menores. A varparina é catalizada pela CYP2C9, o polimorfismo inativador desse gene são comuns e a 2 a 10% da maioria da populações são homozigotos para as variantes de atividade baixa, que estão associados a depuração reduzida da varparina, gerando o risco citado no inicio.
 
11) Defina Farmacogenômica.
A farmacogenética engloba a farmacogenomica, pois utiliza instrumentos para estudar todo o genoma e avaliar os determinantes poligênicos da resposta aos fármacos. Logo, a farmacogenomica envolve a aplicação de tecnologias como o seqüenciamento de DNA, análise da expressão gênica e estatística em pesquisas e testes clínicos de drogas.
12) O que é medicina personalizada?
A medicina personalizada é um conceito que visa tratar a saúde do paciente de maneira exclusiva. Isso faz com que melhore o atendimento de saúde e deixando-o mais seguro e eficiente, pois direcionam os tratamentos com base ao paciente.
Referências bibliográficas 
ROIT, BROSTOFF , MALE – Imunologia (sexta edição);
Noções de imunogenétia e genetica do sistema sanguineos.Citação de referência e documentos eletrônicos, Disponível em: www.lgmb.fmrp.usp.br;
Genética Médica. Jorde, L.B.; Carey, J.C.; Bamshad, M.J. e R.L. White.