REVISTA DE BIOLOGIA E CIÊNCIAS DA TERRA ISSN 1519-5228 Volume 13 - Número 2 - 2º Semestre 2013 IMUNOLOGIA DAS VACINAS BACTERIANAS EM TELEÓSTEOS: REVISÃO Paulo Fernandes Marcusso1; Silas Fernandes Eto2; Dayanne Carla Fernandes3; Rogério Salvador4 RESUMO O crescimento da aquicultura é maior do que qualquer outro sistema de produção animal, para tanto foi necessário intensificar a produção que favoreceu o surgimento de enfermidades diversas e, entre elas, as bacterianas, com destaque para as infecções causadas por Aeromonas spp., Flavobacterium columnare, Edwardsiella tarda e Streptococcus sp. Essas infecções bacterianas são agressões biológicas ao organismo dos peixes que responde através do processo inflamatório na tentativa de diluir, circunscrever e isolar ou destruir o agente agressor, seja através da resposta imune celular ou da resposta imune humoral desenvolvimento de vacinas. O resumo traz as principais descobertas das respostas imunes celular e humoral em peixes teleósteos. Palavras-chave: Bacterioses, Teleósteos, Patologia, Inata, Adaptativa. IMMUNOLOGY OF BACTERIAL VACCINES IN TELEOST: REVIEW ABSTRACT The growth of aquaculture is higher than any other animal production system, therefore it was necessary to intensify production which favored the emergence of various diseases, and among them, the bacterial infections, particularly infections caused by Aeromonas spp., Flavobacterium columnare, Edwardsiella tarda and Streptococcus sp. These bacterial infections are biological warfare to the body of the fish that responds through the inflammatory process in an attempt to dilute, encapsulate and isolate or destroy the offending agent, either through the cellular immune response and the humoral immune response. The summary outlines the main findings of cellular and humoral immune responses in teleost fish. Keywords: Bacterioses, Teleosts, Pathology, Innate, Adaptive. 50 INTRODUÇÃO Nos últimos anos ocorreu expansão significante da aqüicultura mundial, com a e intensificação dos sistemas de exploração (SCHRECK, 1996; FAO, 1999). Segundo relatório de 2008 do Departamento de Pesca e Aquicultura, da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura, o crescimento da aqüicultura é maior do que qualquer outro sistema de produção animal, registrando taxa média de crescimento de 7% ao ano entre os anos de 1950 a 2006. No Brasil tal crescimento superou a média mundial apresentando taxa média de crescimento de 21,1% ao ano, e o país for apontado como mercado estratégico para o desenvolvimento sustentável, produção de alimentos e ampliação de fronteiras inexploradas (FAO, 2006). A intensificação dos sistemas de produção favorece o surgimento de enfermidades diversas e, entre elas, as bacterianas, com destaque para as infecções causadas por Aeromonas spp., Flavobacterium columnare, Edwardsiella tarda e Streptococcus sp. (MORAES e MARTINS, 2004). O desenvolvimento de vacinas bacterianas, tem como prospecto a minimização das infeções bacterianas e o uso indiscriminado de antibióticos diminuindo os riscos de resistência microbiana. Infecções bacterianas inflamatório em teleósteos e processo As infecções bacterianas são agressões biológicas ao organismo dos peixes que respondem através do processo inflamatório na tentativa de diluir, circunscrever e isolar ou destruir o agente agressor (GARCIA LEME, 1989; KUMAR et al., 2004). Uma das suas principais características é a mobilização adequada e em tempo hábil, de leucócitos da microcirculação para o foco inflamado onde se acumulam (GARCIA LEME, 1989). Nos mamíferos inflamação aguda tem duração relativamente curta, perdurando por minutos, horas, por um ou dois dias, e se caracteriza por vasodilatação arteriolar, capilar e venular; aumento de permeabilidade vascular e instituição de edema; aumento da viscosidade sangüínea e marginação leucocitária, diapedese, quimiotaxia, acúmulo de leucócitos no foco lesado e fagocitose por células competentes (GARCIA LEME, 1989; KUMAR, 2004; MORAES e MORAES, 2009). Este quadro pode sofrer pequenas variações em função do tipo de tecido afetado, do agente causal, da intensidade da agressão e do nível de especificidade da resposta (GARCIA LEME, 1989). Independente da natureza do estímulo que a tenha iniciado, a inflamação aguda é estereotipada, isto é, obedece a um padrão semelhante de desenvolvimento (GARCIA LEME, 1989). Reação semelhante, mas menos complexa, ocorre em peixes teleósteos, havendo, também, o acúmulo de células no foco lesado e fagocitose por células competentes. Outros mecanismos de defesa envolvem a produção de peptídeos para controle microbiano, atividade de lisozima, sistema complemento e outras proteínas sanguíneas (COLONNA et al., 2006). Em peixes a resposta inflamatória foi avaliada por diversos autores que utilizaram diversas metodologias e abordagens, nas mais variadas espécies de peixes, o que dificulta o conhecimento exato dos mecanismos envolvidos no processo inflamatório. Ellis et al. (1976) por injeção de carvão coloidal, analisaram as propriedades fagocíticas do tecido linforreticular em Pleuronectes platessa, destacando a importante atividade fagocítica dos elipsóides do baço e discutindo a significância da associação de estruturas linfóides no contexto dos mecanismos de defesa dos peixes. Finn e Nielssen (1971) estudaram a resposta inflamatória em truta arco íris, por meio da inoculação de solução composta por adjuvante completo de Freund (ACF) e Staphylococcus aureus, demonstrando a existência de fenômenos vasculares como o aumento da permeabilidade vascular, marginação leucocitária, fagocitose por polimorfonucleares e macrófagos. Claudiano (2013) demonstrou o aumento de permeabilidade vascular em Piaractus mesopotamicus inoculados com estrepetococus inativados utilizando o azul de Evans. Suzuki (1986) por meio da inoculação de parafina líquida via i.p., destaca a atividade fagocítica dos neutrófilos no exsudado peritoneal de Cyprinus carpio e Oreochromis 51 niloticus. McArthur (1984) utilizou o Vibrio alginolyticus, para monitorar a cinética de aparecimento dos diferentes tipos celulares em Pleuronectes platessa. No Brasil, Matushima e Mariano (1996), Martins (2000) e Martins et al. (2001) demonstraram a resposta inflamatória induzida pela carragenina na bexiga natatória de Oreochromis niloticus, Piractus mesopotamicus e no híbrido tambacu, respectivamente. Martins et al. (2006) utilizaram novamente carragenina na bexiga natatória de P. mesopotamicus, os resultados em seis horas pós-inoculação, demonstraram quantidades significantes de trombócitos e macrófagos, acompanhados por número pouco expressivo de granulócitos e linfócitos. Bozzo et al. (2007) estudaram a composição celular do exsudato inflamatório na bexiga natatória de pacu após a injeção de tioglicolato, Aeromonas hydrophila inativada e endotoxina (LPS) de E. coli, seis, 24 e 48 horas após os estímulos. Os resultados demonstraram que as células predominantes no foco da inflamação foram os trombócitos, acompanhados de menor quantidade de linfócitos, macrófagos e granulócitos, resultado obtido em todas as avaliações, independentemente da hora e do tipo de estímulo inflamatório. Resposta imune em teleósteos Os peixes teleósteos apresentam sistema imune inato desenvolvido, composto de barreiras físicas, como a pele, e químicas, como lisozimas séricas e do muco que recobre a pele e as mucosas e envolve ovos embrionados formando uma barreira de proteção contra patógenos ambientais além da lisozima incluemse moléculas do sistema complemento, proteína C-reativa, células fagocíticas como macrófagos, neutrófilos e trombócitos (WATTS e MUNDAY, 2001). A resposta imune inata ou inespecífica é uma modalidade de resposta inflamatória dirigida contra antígenos no primeiro contato. A resposta imune adaptativa requer o contato prévio com o antígeno, sendo específica e dirigida contra ele na segunda exposição, geralmente elimina a infecção e protege o hospedeiro contra a reinfecção (FEARON e LOCKSLEY, 1996). Porém, de acordo com Zapata (1996), em peixes a resposta à segunda exposição aos antígenos é demorada, os mecanismos de defesa têm baixa afinidade, pouca heterogeneidade e memória imunológica, além da temperatura poder interferir em tais processos. O sistema imune adquirido dos peixes é subdividido em resposta imune humoral e celular, envolvendo os órgãos e tecidos linfóides (primários e secundários), células apresentadoras de antígeno (APCs), linfócitos T e B, imunoglobulinas e moléculas do sistema complemento (ZAPATA et al., 1996; WATTS e MUNDAY, 2001). A resposta imune humoral é representada por reações mediadas pela produção de imunoglobulinas (Ig), constituídas por uma molécula tetramérica, similar a Ig M de mamíferos após a sensibilização prévia (SCAPIGLIATI et al., 1999). A Ig M existe sob duas formas alternadas, uma como receptor de membrana para antígenos de superfície de células B e outra como proteína solúvel secretada como componente de fluídos corporais (LITMAN et al., 1999). Além desta existem outras três imunoglobulinas, a Ig D (HIRONO et al., 2003), Ig Z (DANILOVA et al., 2005) e Ig T (HANSEN et al., 2005), cujas funções na resposta imune humoral de teleósteos são pouco conhecidas. Nos peixes os mecanismos ligados da resposta imune celular são pouco estudados, mas Grimholt et al. (1993) demonstraram a existência de genes ligados a expressão de molécula de MHC de classe I em peixes. Aoyagi et al. (1999) evidenciaram uma reação de hipersensibilidade tardia a enxertos primários e secundários, demonstrando que ocorre a ativação de tipos celulares funcionalmente equivalentes às células T de mamíferos. Estes relatos demonstram resposta imune celular em peixes, mesmo que pouco desenvolvida. Vias e inoculação e resposta imune humoral em teleósteos As vias de inoculação e a dose resposta afetam não somente a produção de anticorpos, mas a grau de maturação de afinidade dos anticorpos produzidos (ABBAS et al., 2000). 52 Na década de 1970, os primeiros estudos sobre a maturação da afinidade dos anticorpos em teleósteos, mostrando que o grau de afinidade não aumentava drasticamente ao longo dos estímulos antigênicos como ocorria em mamíferos, concluíram na época que o repertório de anticorpos dos teleósteos era limitado (RUSSELL et al., 1970; VOSS et al., 1978). No entanto, análises moleculares demonstraram que o gene V dos teleósteos, apresentava mutação somática na resposta ao antígeno, a não detecção do grau de afinidade dos anticorpos na década de 70 poderia estar relacionado a os testes empregados na época (YANG et al., 2006). O grau de afinidade de anticorpos a estímulos consecutivos no período de 27 semanas em teleósteos mostrou um aumento no grau de afinidade parcial dos anticorpos na 5° semana aumentando na 15° semana, confirmando o mecanismo de maturação e afinidade dos anticorpos nos teleósteos (YEJ et al., 2010). Costa et al. (1998) confirma o aumento da afinidade dos anticorpos da classe IgM em truta arco-íris a estímulos antigênicos de Streptococcus agalactie, analisado durante um período de 37 semanas, com aumento da afinidade e diminuição de reação cruzada dos anticorpos IgM conforme os estímulos consecutivos, obtendo em 5 semanas 50% de especificidade para os epitopos antigênicos da bactéria estudada. Além da influência da via de inoculação e da questão dose resposta, a capacidade de responder a um imunógeno e o grau de afinidade do anticorpo produzido, estão estreitamente relacionados a fatores genéticos individuais, transmitidos hereditariamente (ABBAS et al., 2000). O conhecimento sobre o sistema imune de peixes, em relação às vias de inoculação, órgãos e tecidos linfóides respondedores, dinâmica do perfil hematológico, produção de anticorpos, afinidade dos anticorpos produzidos, frente aos estímulos antigênicos e a transferência hereditária de genes específicos, são escassos em relação aos estudos em vertebrados superiores. Havendo a necessidades de estudos aprofundados da dinâmica da resposta imune humoral e celular em relação às vias de inoculação e os órgão e tecidos linfóides respondedores, com o objetivo de aumentar a produção de anticorpos e sua avidez pelo antígeno, aperfeiçoando os métodos de vacinação, visando à produção de fenótipos altamente resistente a inúmeros patógenos. Métodos de vacinação em teleósteos Diferentes métodos de vacinação têm sido aplicados para a profilaxia de inúmeras doenças em peixes (COMPANJEN et al., 2003). A eficácia do uso da vacina no estímulo antigênico em peixes, esta relacionada com as vias de inoculação (VAN-DEBERG, 2004; SANTOS et al., 2005; LIM e WEBSTER, 2006). Cada via de inoculação gera uma resposta imune específica em diferentes órgãos e tecidos linfóides, podendo influenciar os níveis de produção, classe e a especificidade do anticorpo e nos perfis hematológicos e bioquímicos (GATICA et al., 2004). Sabe-se que a via intravenosa (i.v), induz uma potente resposta imune no baço em mamíferos e em aves, enquanto a via intramuscular (i.m) e intraperitoneal (i.p) induz uma resposta imune intensa nos linfonodos regionais e no baço, nos casos dos mamíferos (RAY et al., 1997). Neumann e Tripp (1986) testaram três vias de inoculação em peixe gato (Catfish), a via intraperitoneal (i.p), intramuscular (i.m) e intraesofágica na produção de anticorpos contra antígeno bacteriano de Yersinia ruckeri, os resultados demonstraram um aumento dos títulos de anticorpos anti-yersinia do 15° ao 30° após a inoculação, com diminuição dos títulos a partir do 30° dia, a via (i.m) apresentou alta sensibilidade ao antígeno, apesar da dose de antígeno ser baixa para estimular uma resposta por esta via, a via (i.p) obteve os maiores títulos de anticorpos específicos em relação às outras vias, entretanto a variável dose-resposta pode ter influenciado nos resultados. Corbeil et al. (2000) avaliaram as vias de inoculação, intramuscular, intraperitoneal, subcutânea e imersão em salmão na resposta imune humoral e na proteção contra a uma vacina de DNA recombinante contendo o gene pIHNVwG uma glicoproteína de membrana presente no vírus da necrose infecciosa hematopoiética, os resultados deste estudo 53 demonstrou que a via intramuscular obteve proteção de 100% na taxa de mortalidade e a via intraperitoneal em segundo com taxas de 42.8% de sobrevivência ao desafio. No mesmo estudo não foi detectado a presença de anticorpos neutralizantes, propondo que a resposta imune a vacina é celular. Firdaus-Nawi et al. (2011), investigaram a inoculação Streptococcus agalactiae por via oral em peixes, avaliando a histomorfometria do tecido linfóide associado ao intestino (GALTs) no 28° dia após a segunda inoculação do antígeno, concluíram que a freqüência de administração, ou seja, a questão dose resposta interfere diretamente no estimulo dos (GALTs) que é correlacionado com o aumento do número de agregados de células linfóides no órgão no grupo experimental que recebeu maior quantidade de estímulos imunogênicos. Palm et al. 1998, demonstraram que a via de inoculação afeta a magnitude da resposta imune humoral, compararam a via oral e imersão na produção e anticorpos contra, Vibrio anguillarurn, os resultados mostraram que ambas as vias obtiveram títulos de anticorpos, estatisticamente significativos, embora a via oral tenha apresentado títulos de anticorpos, maiores em relação ao método de imersão. Os parâmetros hematológicos e imunológicos de tilápias do Nilo inoculadas por via intraperitoneal, oral e por imersão, com vacinas polivalentes de Aeromonas hudrophilia, Pseudomonas aeroginosa e Enterococcus, foi avaliado no 21° após a inoculação, os grupos vacinados apresentaram aumento do hematócrito, leucócitos e eritrócitos totais, os títulos de anticorpos produzidos pela via (i.p) foram maiores em todos os períodos em relação às outras vias (SILVA et al., 2009). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CONSIDERAÇÕES FINAIS CORBEIL, S; KURATH, G; LAPATRA, S.E. Fish DNA vaccine against infectious hematopoetic necrosis virus: efficacy of various routes of immunization. Fish & Shellfish Immunology, v.10, p.711-723, 2000. A coleção de obras aqui analisadas ilustra a importância de novos estudos para maior compreensão do sistema imune dos peixes, tanto o inato, quanto o adaptativo. 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