Neste anexo apresentam-se as propriedades do sistema imunológico biológico. Estas propriedades podem ser facilmente encontradas na literatura especializada, em trabalhos relacionados com a aplicação dos sistemas imunológicos artificiais, bem como livros de biologia que abordam especificamente o sistema imunológico natural.
Visando facilitar ao leitor, neste anexo são apresentadas estas propriedades que servem de base teórica para entender os sistemas imunológicos artificiais. Todas as propriedades e conceitos apresentados neste anexo foram retirados ou adaptados dos seguintes livros e trabalhos:
(ABBAS; LICHTMAN, 2007), disponível em: http://books.google.com.br/books?id=Xucz-
MuYsOgC&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q &f=false
(SOMAYAJI et al., 1997)., disponível em:
https://projetos.inf.ufsc.br/arquivos_projetos/projeto_144/Resumo%20-
%20Princ%edpios%20de%20um%20Sistema%20Imunol%f3gico%20Computacional. doc
(MACHADO, 2005), disponível em:
http://www.inf.ufsc.br/~bosco/grupo/MestradoRenato.pdf
C.1 Propriedades do sistema imunológico biológico
Para garantir uma defesa eficaz o sistema imunológico biológico conta com quatro propriedades: detecção, diversidade, aprendizado e tolerância. Estas propriedades foram definidas em (HOFMEYR; FORREST, 1999).
a) Detecção
O processo de reconhecimento de padrões é realizado por meio do estabelecimento de ligações químicas e físicas entre os receptores das células imunológicas e os epítopos
localizados na superfície dos agentes patogênicos (TIMMIS, 2000). A força de ligação ou qualidade de reconhecimento entre um receptor e um epítopo é conceituada como afinidade. Essa característica torna o receptor específico por poder ligar-se a poucos epítopos. Da mesma forma, os linfócitos são específicos para determinados tipos de epítopos, pois possuem receptores idênticos; o que é classificado como monoespecificidade. Por outro lado, as patogenias possuem distintos e múltiplos epítopos e, por conseguinte diferentes linfócitos podem ser específicos para a mesma patogenia (MACHADO, 2005).
A ativação dos linfócitos é efetivada quando os receptores conectados excedem um montante e caso sua afinidade seja compatível com a patogenia (MACHADO, 2005).
b) Diversidade
A detecção no sistema imunológico biológico está relacionada com os elementos não- próprios, de forma que o sistema imunológico biológico deve ter diversidade suficiente de linfócitos receptores para assegurar a reação aos elementos patogênicos. Essa geração de elementos diversos é um problema porque o corpo humano não gera tantas proteínas quanto os possíveis agentes patogênicos. Como solução para essa questão, o sistema imunológico biológico promove uma renovação constante de linfócitos. Com isso gera-se uma proteção dinâmica, onde os novos linfócitos possuem uma memória imunológica que torna mais rápida e eficaz a proteção contra os elementos não-próprios (MACHADO, 2005; SOMAYAJI et al., 1997).
c) Aprendizado
O crescimento exponencial das patogenias exige que o sistema imunológico biológico seja capaz de detectar e eliminar rapidamente esses intrusos. O sistema imunológico biológico possui características (HOFMEYR, 2000) que permitem a aprendizagem dos linfócitos (HOFMEYR; FORREST, 1999), sua adaptação a estruturas estrangeiras específicas e capacidade para lembrar esses padrões rapidamente. Esses preceitos são executados pelas células B (HOFMEYR; FORREST, 1999), que quando ativadas sofrem um processo de clonagem associado a uma possível mutação para gerar novas células B que possuam receptores distintos da célula original e, por conseguinte, diferentes afinidades. Quanto maior essa afinidade, mais semelhante é o clone e mais eficiente é o linfócito na eliminação da infecção. Esse aspecto ganha ênfase quando há uma concorrência entre a reprodução da patogenia e das células B, de forma que o sistema vencedor é aquele onde as células B
proliferam mais rápido que os patógenos. A retenção da informação codificada nas células B constitui a memória imunológica, possibilitando uma reação mais rápida da segunda vez que a mesma patogenia ou outra similar seja encontrada (MACHADO, 2005; SOMAYAJI et al., 1997).
d) Tolerância
As moléculas que assinalam uma célula como própria são codificadas em seções do cromossoma MHC, diversidade conhecida como polimorfismo. Essas moléculas determinam a qual antígeno um organismo é capaz de reagir e com qual intensidade. Essa propriedade permite que as células imunológicas se reconheçam mutuamente e comuniquem-se (HOFMEYR, 2000; MACHADO, 2005).
C.2 Princípios da organização do sistema imunológico biológico
Alguns estudos de conceitos imunológicos permitiram definir um conjunto de propriedade que proporcionam uma inspiração em aplicações em outras áreas do conhecimento (SOMAYAJI et al., 1997; ABBAS; LICHTMAN, 2007).
Distribuição: Os linfócitos são capazes de determinar o local da presença de infecções sem a necessidade de uma coordenação centralizada. Essa característica indica a inexistência de um ponto central de falha, garantindo maior robustez. Adicionalmente, o sistema imunológico biológico age em diferentes localidades paralelamente, constituindo assim uma arquitetura distribuída (MACHADO, 2005; SOMAYAJI et al., 1997);
Multicamadas: A segurança do sistema imunológico biológico é obtida por meio de um sistema integrado de defesa composto por um grande número de células e moléculas que atuam cooperativamente. Cada uma dessas camadas possui uma especialidade (MACHADO, 2005; SOMAYAJI et al., 1997);
Diversidade: O sistema imunológico biológico é diversificado, isto é, não existem dois organismos com o mesmo sistema imunológico. Essa característica propicia robustez à população, pois os indivíduos de uma população não são vulneráveis às mesmas patogenias. Como o sistema imunológico é individual e os componentes são diferentes, é possível oferecer diversos modelos de reconhecimento para uma variedade de patogenias (MACHADO, 2005; SOMAYAJI et al., 1997);
Robustez e Tolerância a Falhas: Nenhuma célula isolada do sistema imunológico biológico é essencial e por isso pode ser substituída, caso seja infectada ou morta, sem comprometer o funcionamento do sistema. Esse princípio é possível em função da disponibilidade das células imunológicas e pela ausência de um controle hierárquico centralizado. Essas características tornam o sistema imunológico biológico robusto e tolerante a falhas (MACHADO, 2005; ABBAS; LICHTMAN, 2007);
Autonomia: O sistema imunológico biológico, de forma geral, não requer gerenciamento ou manutenção externa e possui a capacidade para autonomamente detectar, classificar e eliminar os agentes patogênicos, assim como efetuar a remoção e substituição de células danificadas (MACHADO, 2005; SOMAYAJI et al., 1997);
Adaptabilidade e Memória Imunológica: Este princípio revela a capacidade que o sistema imunológico biológico possui para aprender durante a detecção de novos patógenos. O conhecimento sobre o invasor é armazenando em uma memória, denominada memória imunológica, que está presente nas células B (ABBAS; LICHTMAN, 2007; SOMAYAJI et al., 1997);
Autoproteção: Qualquer célula do corpo pode ser atacada por um agente patogênico, incluindo as próprias células do sistema imunológico. Entretanto, como os linfócitos também são células, que podem proteger o organismo contra outros linfócitos comprometidos por patógenos (MACHADO, 2005; ABBAS; LICHTMAN, 2007);
Mudanças Dinâmicas: visando maximizar a capacidade de detecção, o sistema imunológico biológico mantém uma amostra aleatória de detectores que circulam pelo corpo. Essa amostra é constantemente renovada por meio da morte de células e da produção de novas células (MACHADO, 2005; ABBAS; LICHTMAN, 2007; SOMAYAJI et al., 1997);
Identidade por meio do Ambiente: A identificação das células imunológicas é obtida por intermédio de sua exposição a peptídeos ou proteínas fragmentadas, uma vez que as proteínas podem passar através do corpo e os peptídeos servem como identificadores do ambiente (MACHADO, 2005; ABBAS; LICHTMAN, 2007; SOMAYAJI et al., 1997);
Detecção por Anomalia: O sistema imunológico biológico aplica diversos mecanismos que permitem a detecção de uma variedade de patogenias por meio da
identificação de atividades não usuais anômalas. Essa característica torna possível a detecção de intrusões e violações desconhecidas (MACHADO, 2005; ABBAS; LICHTMAN, 2007; SOMAYAJI et al., 1997);
Especificação de Política Implícita: A definição de próprio pelo sistema imunológico biológico é empiricamente definida. Os componentes desse conjunto são determinados pelo monitoramento das proteínas que estão atualmente no corpo. A vantagem dessa abordagem é que o conjunto próprio são os componentes disponíveis atualmente, sem a preocupação com os elementos que deveriam estar disponíveis (MACHADO, 2005; ABBAS; LICHTMAN, 2007; SOMAYAJI et al., 1997);
Flexibilidade: O sistema imunológico biológico flexibiliza a alocação de recursos para a proteção do corpo em função da severidade da infecção. Para isso há um aumento da geração de componentes (MACHADO, 2005; ABBAS; LICHTMAN, 2007; SOMAYAJI et al., 1997);
Crescimento: A perspectiva de processamento distribuído presente no sistema imunológico biológico permite sua expansão. A comunicação e interação entre todos os componentes são localizadas, e o aumento dos componentes ocorre somente em locais onde existe infecção, de maneira que a sobrecarga no sistema seja pequena (MACHADO, 2005; ABBAS; LICHTMAN, 2007; SOMAYAJI et al., 1997).