Modelagem computacional da formação de abscessos

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Pigozzo, Alexandre Bittencourt
• Orientador(a): Lobosco, Marcelo
• Banca de defesa: Karam Filho, José , Barra, Luis Paulo da Silva, Bastos, Flávia de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Sistema imune inato; Infecção bacteriana; Modelagem computacional
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/3556

Em algumas infecções bacterianas, o sistema imunológico não é capaz de eliminar completamente o patógeno invasor. Nesses casos, o patógeno invasor é bem-sucedido em estabelecer um ambiente favorável para a sobrevivência e persistência no organismo hospedeiro. Os patógenos empregam diversas estratégias para sobreviver no hospedeiro. Dentre elas, destacam-se: o vírus da imunodeficiência humana infecta células T CD4+ que são muito importantes na resposta imune adaptativa, provocando dessa forma uma supressão dessa resposta; a bactéria Mycobacterium tuberculosis persiste no hospedeiro infectando intracelularmente macrófagos; a bactéria Staphylococcus aureus persiste no hospedeiro através da produção de uma rede de fibrina que atua como uma barreira protetora contra o sistema imune inato. No caso do Staphylococcus aureus e de outras espécies de bactéria, a formação da rede de fibrina junto com outros mecanismos, como a secreção de toxinas, dão origem a uma lesão conhecida como abscesso. Um abscesso é caracterizado como uma área composta de bactérias, células do sistema imune (principalmente neutrófilos) e muitos tipos de células mortas. A formação do abscesso pode ser vista como resultado de uma série de estratégias utilizadas pelas bactérias para escapar da resposta imune e estabelecer um ambiente favorável para persistir no hospedeiro. Este trabalho tem como objetivo reproduzir algumas características do processo de formação de abscessos através de simulações computacionais. As simulações computacionais têm como base modelos matemáticos de equações diferenciais parciais. Os modelos matemáticos apresentados neste trabalho foram desenvolvidos adotando-se uma abordagem incremental. Nessa abordagem inicia-se o processo de modelagem desenvolvendo-se um modelo simplificado que é capaz de reproduzir algum comportamento do fenômeno de interesse e, depois, esse modelo é estendido acrescentando-se outras variáveis e processos de interesse. As hipóteses, as variáveis, as relações entre as variáveis e os processos presentes nos modelos matemáticos deste trabalho foram construídos com base em um estudo aprofundado que foi realizado sobre a fisiopatologia do abscesso, envolvendo um contato com especialistas da área experimental (microbiologistas, imunologistas e médicos), uma leitura extensiva da literatura, além de análises de dados experimentais. Os modelos desenvolvidos foram capazes de reproduzir algumas características observadas experimentalmente como, por exemplo, a formação de uma colônia de bactérias na região central do abscesso, cercada por uma rede de fibrina. Ao redor da rede de fibrina, foi observado um acúmulo de neutrófilos mortos e neutrófilos vivos assim como nos dados experimentais. Os modelos também foram capazes de reproduzir algumas características observadas no experimento in vivo de depleção da resposta imune como, por exemplo, um aumento no número de abscessos, com alguns abscessos contendo elevadas concentrações de bactéria e fibrina.