Tuberculose: estudo da formação de padrões na eliminação, contenção e disseminação do bacilo de Koch

Abstract

A tuberculose é uma doença endêmica causada por uma bactéria aeróbica denominada Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Ela é responsável pela infecção de um terço da popula ção mundial e causa 2,2 milhões de mortes anualmente. A infecção mais comum causada pela Mtb ocorre pela inalação dos microorganismos para os pulmões, onde eles infectam principalmente os macrófagos alveolares. Macrófagos infectados liberam citocinas que ativam a resposta imunológica específica que resulta no desenvolvimento de uma estrutura granulomatosa formada pelas células do sistema imune (macrófagos, células T e B) no sítio de infecção. Apesar de todos os esforços e estudos realizados até o presente, buscando entender a dinâmica de formação de granulomas, ainda não se conhece os mecanismos responsáveis pelo seu crescimento e estabilidade. Neste trabalho de tese nós introduzimos um modelo matemático, baseado na aproxima ção de autômatos celulares, para descrever a formação do granuloma como resposta imunológica a Mtb e as diferentes dinâmicas observadas na natureza para este processo. O modelo leva em conta as principais células envolvidas na resposta imune para a Mtb, bem como a ativação e/ou migração celular devido a sinalização de quimiocinas e citocinas. Dependendo da região do espaço de parâmetros, o modelo reproduz pelo menos um dos três tipos de dinâmicas observadas nos modelos animais: eliminação, contenção e disseminação. O modelo reproduz também resultados experimentais obtidos em experimentos realizados com camundongos: a evolução temporal da contagem de células T e de bactérias durante a dinâmica de contenção. Nesta tese também analisamos as características de uma rede complexa obtida em estudos anteriores, realizados por membros do nosso grupo, sobre o processo endêmico da tuberculose. Dois tipos de rede foram obtidos do estudo da correlação espaço-temporal entre os novos casos anuais de TB ocorridos em Olinda, uma cidade da região Nordeste do Brasil, durante dois períodos de cinco anos consecutivos: redes topológicas onde acontecem os processos endêmicos durante cada período e redes complexas com pesos, nas quais os pesos são atribuídos aos nodos e correspondem ao número de casos que ocorrem em cada nodo durante os cinco anos analisados. Do estudo do comportamento das quantidades usuais definidas para redes complexas, nós mostramos que as redes topológicas extraídas a partir dos processos endêmicos exibem as propriedades de redes mundo pequeno . Contudo quando nós associamos pesos aos nodos das redes, estas exibem propriedades de redes livres de escala