Vacinas - Projeto TICS

Vacinas
Tecnologias de Informação e Comunicação na Educação
Professora Ana Paula Peconick
Tutor Karlos Henrique Martins Kalks
Lavras/MG
2011
1|Página
Ficha catalográfica preparada pela Divisão de Processos
Técnicos da Biblioteca Central da UFLA
Espaço a ser preenchido pela biblioteca
[A ser preenchido posteriormente]
Espaço a ser preenchido pelo CEAD
______________Vacinas______________
Índice
UNIDADE 7 ....................................................................................................... 5
7.1 Introdução.................................................................................................. 6
7.2 Resposta imune a uma vacina ............................................................... 10
7.3 Tipos de vacinas ..................................................................................... 12
7.4 Adjuvantes ............................................................................................... 17
7.5 Conclusão ................................................................................................ 19
7.6 Bibliografia ............................................................................................. 20
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______________Vacinas______________
UNIDADE 7
OBJETIVO: Conhecer o histórico do desenvolvimento das vacinas, os
tipos, importância e mecanismos de ação.
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______________ Vacinas ______________
7.1 Introdução
A muito tempo, o homem possui a noção que
pessoas que sobrevivem a doenças infecciosas graves,
raramente adquirem a enfermidade novamente. Quando
uma praga assolou Atenas, Tucídides observou que
aqueles que cuidavam dos doentes eram indivíduos que já
haviam sofrido da infecção e haviam se recuperado.
Na China e na Índia uma forma primitiva de
imunização já era praticada na idade média. Naquela
época, os chineses tinham a prática de inalar o pó de
pústulas secas de indivíduos acometidos com varíola já no
processo final de cura, como método de imunização. Já os
indianos inoculavam o mesmo material das pústulas sobre
pequenos ferimentos feitos na pele. Essas técnicas eram
utilizadas como forma de prevenir a disseminação da
varíola. O termo variolização (“variolation”) foi então
empregado pelos turcos, para definir o mecanismo de
imunização
utilizando
o
pó
das
pústulas.
Eles
empregavam a técnica realizada pelos indianos, como
forma de prevenir a infecção das mulheres que seriam
vendidas para haréns dos ricos.
A variolização geralmente resultava em uma doença
muito menos grave que infecção natural. Era comum que
após a variolização os indivíduos apresentassem lesões no
local de inoculação com presença de bolhas ao redor e
sintomas como febre, mialgia e letargia. O procedimento
da variolização levava 1 a 2% dos indivíduos imunizados
ao quadro complicado da doença que levava a morte.
Sendo assim, apesar de funcionar, a sociedade médica da
época via a técnica com ressalvas.
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______________ Vacinas ______________
Na Europa, uma mulher foi a responsável pela
difusão da prática da variolização. Seu nome era Lady
Wortley Montague, esposa do embaixador Inglês na
Constantinopla, durante o reinado de George 1º. Ela
inoculou sua própria filha de 6 anos em face aos protestos
de
seu
capelão
que
acreditava que
o
sucesso
do
procedimento só ocorria com os pagãos. No entanto, o
procedimento deu certo fazendo com que no seu retorno
a Londres vários médicos da Royal College acreditassem
na prática, visto que uma terrível epidemia ocorria na
época.
As vacas podem desenvolver uma doença parecida
com a varíola. Ela se manifesta pela presença de lesões
no úbere e nas tetas. Durante as décadas de 1760 e 1770
vários médicos chamaram a atenção para o fato que as
pessoas que ordenhavam as vacas podiam pegar uma
versão amena da varíola bovina, desenvolvendo lesões
nas mãos e dedos, contudo estas pessoas estavam
protegidas da varíola humana. Um fazendeiro chamado
Benjamin Justy inoculou material da varíola bovina em
seus filhos com base nestas observações com o objetivo
de protegê-los contra a varíola. No entanto, foi Edward
Jenner que publicou pela primeira vez o sucesso da
variolização. Ele procedeu vários experimentos nos quais
primeiramente
procedeu-se
com
uma
inoculação
da
varíola bovina em humanos e posteriormente desafiandoos com varíola humana. Jenner primeiramente sofreu
grande oposição da sociedade científica, no entanto o
sucesso de seu procedimento tornou-o respeitável e
reconhecido mundialmente.
O tratado marco da vacinação (Latin vaccinus, ou de
vacas) de Jenner foi publicado em 1798. Ele levou a
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aceitação generalizada desse método como modo de
indução da imunidade contra doenças infecciosas. A
vacinação continua sendo o método mais eficaz na
prevenção de infecções, o que pode ser comprovado pelo
anúncio da erradicação da varíola, feito pela Organização
Mundial da Saúde em 1980.
Mesmo com o seu sucesso, Jenner não possuía
nenhuma
teoria
de
como
a
variolização
levava
a
imunidade. Dois pesquisadores chamados Luis Pauster e
Robert Koch, foram os responsáveis pelo verdadeiro
estabelecimento
da
causa
etiológica
das
doenças
infecciosas. O primeiro estabeleceu a verdade sobre a
geração espontânea, demonstrando que esta não era
possível; além de ser o responsável pelo estabelecimento
da atenuação de cepas virulentas de bactérias através de
passagens destas em meios de cultivos artificiais, o que
possibilitou sua utilização em estudos de imunização
contra a cólera aviária e antraz em ovelhas; já o segundo
estabeleceu em seus postulados que existe um agente
como causa das doenças.
Pasteur acreditava que somente micróbios vivos
poderiam gerar imunidade. Esta crença foi ultrapassada
com o descobrimento feito por Koch que estabeleceu em
seu estudo que cepas de vibrião colérico morto poderiam
conferir imunidade. Durante parte dos descobrimentos
sobre imunização parecia que tudo o que era necessário
para vencer as doenças transmissíveis era isolar o agente
causador, estabelecer os postulados de Koch, atenuar ou
matar o agente, e imunizar. Contundo esta arrogância nos
estudos fez com que vários experimentos não ocorressem
exatamente como seus proponentes afirmavam.
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Durante
as
décadas
de
1910,
20
e
30
o
desenvolvimento de vacinas de organismos atenuados
tiveram grande importância, dentre elas pode-se citar a
busca pela vacina contra a tuberculose a BCG (Bacilo de
Calmette-Guérin). Os pesquisadores Calmette e Guérin
trabalharam durante 13 anos fazendo 213 subculturas até
a obtenção do bacilo atenuado, o qual foi eficaz na
prevenção da tuberculose em crianças. Já durante a 1ª
guerra mundial, vacinas de organismos mortos tiveram
destaque especialmente aquelas desenhadas contra a
febre tifóide e coqueluche. Outras vacinas utilizavam a
inativação da toxina, como a contra difteria, através do
tratamento desta com formalina. Vacinas baseadas em
vírus mortos também foram desenvolvidas durante as
décadas de 1920 e 30. Estas eram construídas a partir do
cultivo dos vírus em ovos de galinha embrionados.
Os programas de imunização têm permitido a
eliminação e/ou controle de várias doenças infecciosas,
dentre elas, varíola, sarampo, caxumba, rubéola, tétano,
difteria,
coqueluche,
etc.
Estas
vacinas
foram
desenvolvidas principalmente com tecnologias do século
19 e 20, ou seja, através da morte do agente infeccioso
por calor, produtos químicos, irradiação, ou atenuação
por passagens como Jenner executava. No século 21 o
desenvolvimento de vacinas deverá e está ocorrendo por
técnicas
baseadas
nas
novas
tecnologias
(biologia
molecular entre outras) e sobre o entendimento do
mecanismo da resposta imune. Assim, objetivando o
desenvolvimento
de
novas
vacinas
contra
agentes
infecciosos difíceis como o HIV, o citomegalovírus, e
bactérias
como
Pseudomonas
aeruginosa,
Nisseria
gnorrhea, ou protozoários como Plasmodium.
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Neste
século
vacinas
também
estão
sendo
desenvolvidas com o objetivo terapêutico no tratamento
de doenças autoimunes, câncer, hipertensão, doença de
Alzheimer, hábito do fumo, etc. Outro interesse no
desenvolvimento
terrorista
sob
de
a
vacinas
qual
os
baseia-se
países,
na
ameaça
principalmente
os
desenvolvidos, encontram-se em estado de alerta.
Busque maiores informações sobre o uso terapêutico das
vacinas.
Existem variados tipos de vacinas, além daqueles
tradicionais já citados, vacinas de organismos vivos
atenuados ou mortos. Dentre eles podemos destacar as
vacinas de subunidades, DNA e comestiveis. Estas se
destacam
pelo
uso
das
novas
tecnologias
no
seu
desenvolvimento e pela forma como são produzidas.
Muitos novos antígenos são utilizados como imunógeno
através destas novas construções vacinais.
A administração de uma vacina pode ser feita pelas
vias intratraqueal, intravenosa, intrabursal, intraorbital,
intradérmica,
intramuscular,
oral,
subcutânea
e
via
mucosa, sendo que todas demonstraram sucesso na
indução da resposta imune.
7.2 Resposta imune a uma vacina
Para que uma vacina seja considerada eficiente ela
deve proteger o organismo de possíveis infecções através
da estimulação do sistema imunológico. Este por sua vez
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é responsável por identificar o organismo patogênico, e
por ter sido prevenido pela vacinação contra tal agente
infeccioso, deve montar de uma maneira rápida, eficiente
e específica o mecanismo de defesa. Assim, a vacina
precisa procurar imitar os passos de uma a resposta
imune protetora que é desenvolvida durante o desafio
natural. Uma série de estágios compreende estes passos,
os quais são orquestrados pelas células dendríticas,
conduzidos pelas células T e citocinas apropriadas, e
então dirigidos pelas células efetoras e anticorpos.
Em uma infecção natural, como a que ocorre na
exposição do organismo hospedeiro a um patógeno do
ambiente, as células dendríticas na periferia estão em
uma
constante
procura
de
proteínas
imunogênicas,
avaliando o ambiente pelo qual elas circulam. Após sua
ativação,
a
estruturas
moleculares
qual
é
provocada
antigênicas
como
associados
a
pela
os
interação
PAMPs
patógenos)
com
(padrões
estas
células
produzem citocinas, que influenciarão outras células na
efetivação da resposta, além de possuir efeito sobre a
própria
célula
secretora
que
entrará
em
uma
via
metabólica que culminará com seu amadurecimento.
Então, as APCs (células apresentadoras de antígenos –
ex. células dendríticas) migram-se para os linfonodos
onde irão apresentar o antígeno para os linfócitos T. Para
que
ocorra
esta
apresentação
os
antígenos
são
fagocitados e processados intracelularmente tornando-os
passíveis de serem apresentados através do complexo de
hiscompatibilidade da classe II (MHC-II). Assim células T
naïve
(“virgens”)
ou
de
memória
são
ativadas
e
possibilitam a continuidade na formação da resposta
imunológica,
neste
caso
linfócitos
T
CD4+
são
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______________ Vacinas ______________
normalmente
ativados.
processados
e
Antígenos
apresentados
histocompatibilidade
da
classe
intracelulares
via
I
são
complexo
(MHC-I),
de
levam
principalmente a ativação de linfócitos T CD8+. Portanto a
natureza dos sinais promovidos pelas citocinas produzidas
pelas células dendríticas irá determinar qual tipo de
resposta as células T iniciarão, Th1 ou Th2.
A combinação entre respostas mediadas por células
e anticorpos geradas pelo tipo Th1 é necessária para
controlar infecções intracelulares como as provocadas por
vírus, bactérias, parasitas e por fungos. Já uma resposta
Th2 é predominantemente dada pela ação de anticorpos
contra infecções extracelulares.
Reveja os guias de estudo sobre mecanismos efetores da
resposta imune humoral e celular.
7.3 Tipos de vacinas
Todos os variados tipos de vacinas existentes
possuem como principal objetivo proteger os indivíduos
contra os organismos patogênicos. Além deste principal
objetivo, uma vacina deve ter um custo de produção
baixo, possibilitando que o valor da dose seja pequeno.
Ela também deve ser estável facilitando sua distribuição e
manuseio.
Vacinas de patógenos vivos atenuados possuem a
vantagem de gerar boa resposta imunológica, já que esta
contém todas as partes do organismo patogênico. Isso
possibilita a multiplicação do patógeno no hospedeiro o
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______________ Vacinas ______________
que mimetiza uma infecção natural. Por muitos anos e até
hoje este tipo de vacina é utilizado devido a sua
eficiência. Contudo o maior problema relacionado às
vacinas atenuadas consiste na reativação da virulência
das cepas utilizadas na fabricação. Isto pode ocorrer
através de mutações nas bactérias ou vírus que são os
constituintes da formulação. Problemas como o risco de
contaminação por
patógenos
cepas
também
patogênicas ou
devem
ser
por
outros
cuidadosamente
controlados durante o processo de fabricação da vacina
atenuada. Entre as vacinas atenuadas existentes podemse citar a contra poliomielite, rubéola, varíola, raiva, febre
amarela, sarampo, entre outras.
Outro tipo vacinal que também teve destaque na
história foram as vacinas de microrganismos mortos.
Devido ao fato destes microrganismos não se replicarem
no indivíduo vacinado, sua imunogenicidade é menor
quando comparada as vacinas atenuadas. Sendo assim,
para este tipo vacinal é necessária a aplicação de doses
de reforço e o uso de adjuvantes (substâncias capazes de
melhorar a resposta imunológica a um antígeno). As
principais
desvantagens
relacionadas
as
vacinas
de
microrganismos mortos são a necessidade de múltiplas
doses, o que provoca certo desconforto, maior custo e
reações
locais;
estes
fatores
são
principalmente
relevantes quando se trata de animais de produção como
bovinos
e
suínos.
Hepatite
A,
coqueluche,
cólera,
poliomielite, gripe e antraz são tipos de doenças que são
evitadas com programas de vacinação feitos através de
vacinas de microrganismos mortos.
O desenvolvimento de novas tecnologias possibilitou
um melhor entendimento da resposta imunológica a um
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______________ Vacinas ______________
antígeno,
através
da
identificação
das
porções
imunogênicas de um patógeno e do mecanismo pelo qual
estas regiões são processadas e utilizadas na efetivação
da resposta. A biotecnologia, hoje, possibilita a fabricação
de moléculas antigênicas puras as quais podem ser
utilizadas como vacinas de subunidades. Muitas pesquisas
envolvendo este tipo vacinal têm sido desenvolvidas tanto
para a medicina humana como para a veterinária. O
mecanismo básico de construção deste tipo de vacina
consiste
no
isolamento
do
gene
responsável
pela
produção da proteína imunogênica, inserção deste gene
em um vetor de expressão, clonagem do microrganismo
que irá expressar a proteína, cultivo para a expressão da
proteína recombinante e por último a purificação da
vacina. Apesar desta metodologia apresentar vantagens
sobre as construções vacinais já citadas como a não
possibilidade
de
reativação
da
virulência,
menor
possibilidade de contaminação durante o processo de
fabricação e do produto final; vacinas de subunidade
normalmente são pouco imunogênicas. Assim, muitas
vezes é necessário acrescentar a construção vacinal uma
proteína carreadora (conjugada) a qual ajudará estimular
o sistema imunológico. Ainda neste contexto, adjuvantes
são normalmente empregados em conjunto com as
vacinas de subunidades.
Um novo tipo de vacina de subunidade, conhecida
como vacina de DNA, permite a expressão de proteínas
em tecidos animais após a introdução de um plasmídeo
ou um vetor viral, codificando um antígeno protetor
selecionado. Esta construção apresenta como vantagem a
produção do imunógeno de forma endógena, pois o
animal
atua
como
um
biorreator
não
havendo
a
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______________ Vacinas ______________
necessidade
de
purificação
do
processamento
plasmídeo.
da
Outra
vacina
após
vantagem
é
a
a
possibilidade de diferenciar o indivíduo infectado do
vacinado,
utilizando
para
isso
DNA
marcado,
esta
aplicação já foi relatada durante a vacinação contra a
influenza aviária. A imunidade conferida pela vacina de
DNA é considerada duradoura, visto que as células
produzem de forma endógena e constante o antígeno.
Estruturas conhecidas como motivos CpGs, que são
sequências
citosinas
polindrômicas
seguidas
de
específicas
guaninas
compostas
são
muitas
de
vezes
utilizadas nestas construção vacinal como forma de
melhorar sua eficiência, já que estas estruturas são
reconhecidas pelos receptores Toll-like e assim, podem
estimular a resposta imunológica no microambiente onde
a
vacina
foi
injetada.
Muitos
são
os
trabalhos
desenvolvidos para a utilização das vacinas de DNA e
estes
com
várias
finalidades.
Esta
metodologia
demonstrou sucesso para várias doenças causadas por
vírus, bactérias, protozoários, como também para a
terapia oncogênica na medicina veterinária e humana. Na
medicina veterinária praticamente todas as espécies são
contempladas com esta prática. A principal desvantagem
relacionada ao uso da vacina de DNA consiste na
incerteza sobre a sua segurança, pelo fato de poderem
causar uma mutagenese insertiva que pode levar a
ativação
da
oncogênese
ou
inativação
de
genes
supressores de tumores.
Outra
alternativa
para
produção
de
antígenos
vacinais de forma recombinante consiste no cultivo de
vegetais transgênicos comestíveis. As chamadas “vacinas
comestíveis” estão entre as mais novas metodologias de
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______________ Vacinas ______________
administração de antígenos.
Esta construção vacinal
possui um imenso potencial médico e pode revolucionar a
forma
como
vantagens
o
na
antígeno
utilização
é
entregue.
das
As
vacinas
principais
comestíveis
consistem na não necessidade de pessoal treinado para
administração, na facilidade de armazenagem e estoque
da vacina, visto que não é necessária refrigeração; e na
dispensa do uso de agulhas e seringas o que evita
problemas com contaminação e desconforto. As vacinas
produzidas em vegetais comestíveis também se destacam
por poderem ser administradas na forma “in natura”, ou
seja, não são necessários procedimentos de purificação
do antígeno já que o vegetal é dado como alimentação.
Em comparação com outras construções vacinais esta
construção é muito mais segura, já que não se constitui
de microrganismos atenuados, mortos e não são passíveis
de provocar alterações no DNA do organismo imunizado.
Uma preocupação com as vacinas comestíveis consiste na
degradação dos componentes protéicos no estômago
(devido ao baixo pH – potencial hidrogeniônico, e enzimas
gástricas) e no intestino antes delas poderem elicitar
respostas imunes. Sendo assim, guardar o antígeno
contra a degradação requer que uma grande quantidade
do imunógeno seja administrada, favorecendo dessa
maneira a possível presença deste nos locais de geração
da resposta. Outra forma seria a proteção do antígeno da
ação
das
enzimas
e
do
baixo
pH
no
estômago.
Recentemente tem sido desenvolvida uma variedade de
sistemas
de
entrega
de
antígenos
nas
superfícies
mucosas, os quais possibilitam os antígenos persistir em e
sobreviver aos hostis ambientes gástricos e entéricos.
Outro problema relacionado as vacinas comestíveis é
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______________ Vacinas ______________
relacionado
a
dificuldade
do
cálculo
da
dose
do
imunógeno a ser entregue.
Uma preocupação pertinente quando se desenvolve
uma
vacina
envolvendo
plantas
transgênicas
é
relacionada à biossegurança. Sendo assim, os riscos
inerentes a utilização dos organismos geneticamente
modificados, como um potencial método de imunização,
são
controlados
através
de
medidas
apropriadas em todos os estágios de
regulatórias
produção de
distribuição.
Faça uma tabela com as principais vacinas utilizadas
atualmente em medicina humana e veterinária. Não se
esqueça de determinar qual o tipo da vacina.
7.4 Adjuvantes
Adjuvantes
são
moléculas,
componentes
ou
complexos macromoleculares, que intensificam a ativação
das células T promovendo o acúmulo e a ativação de
outros leucócitos, chamados de células acessórias, em um
local de exposição do antígeno, tudo isso provocando um
mínimo
efeito
tóxico.
Os
adjuvantes
aumentam
a
expressão da célula acessória, de co-estimuladores e
citocinas que ativam a célula T e também podem
prolongar a expressão dos complexos MHC-peptídeos na
superfície das células apresentadoras de antígenos.
Muitos adjuvantes têm sido usados desde 1925,
quando RAMON (1925) demonstrou a possibilidade de se
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______________ Vacinas ______________
aumentar
artificialmente
a
resposta
imune
contra
antígenos específicos, ao conseguir elevar artificialmente
os níveis das antitoxinas diftéricas e tetânicas adicionando
substâncias como ágar, sais metálicos, lecitinina ou
saponina.
Os adjuvantes podem ser classificados de acordo
com suas características físico químicas ou mecanismos
de ação. Aqueles considerados imunoestimulantes atuam
diretamente sobre o sistema imunológico provocando um
aumento da resposta imunológica. Citocinas, saponinas,
exotoxinas bacterianas são alguns exemplos.
adjuvantes
ditos
veículos,
são
responsáveis
Já
os
pela
apresentação do antígeno ao sistema imunológico através
de sistemas de liberação e/ou depósito do antígeno. Sais
minerais,
emulsões,
microesferas
de
polímero
biodegradável são exemplos desta categoria.
Os adjuvantes são importantes para a eficácia das
vacinas à medida que os antígenos tornam-se mais
purificados, pois muitos destes provaram ser pobremente
imunogênicos.
Faça um estudo detalhado sobre os tipos de adjuvantes mais
utilizados em medicina humana e veterinária. Não se esqueça
de demonstrar as vias imunológicas nas quais cada um age.
Trabalhe em equipe.
18 | P á g i n a
______________ Vacinas ______________
7.5 Conclusão
A muito tempo o homem procura maneiras de evitar
as infecções e desta forma busca uma melhor qualidade
de vida. O interesse pelo entendimento do mecanismo de
controle
das
infecções
realizado
pelo
organismo
possibilitou conhecimento da causa das infecções e este
por
sua
vez,
o
desenvolvimento
de
metodologias
“artificiais” de proteção. As vacinas vêm então sendo alvo
de
muito
estudo.
Estes
estudos
possibilitaram
o
desenvolvimento de variadas formulações vacinais como
as vacinas de microrganismos vivos atenuados, vacinas
de microrganismos mortos, vacinas de subunidades,
vacinas de DNA e vacinas comestíveis. Cada uma destas
formulações
exploram
compartilhadas
no
características
desenvolvimento
específicas
da
e
resposta
imunológica. A biologia molecular e a imunobiologia têm
possibilitado o desenvolvimento de novos antígenos além
de tornar a produção das vacinas mais seguras, potentes,
fáceis de administrar e mais baratas. Estes fatores aliados
aos programas de vacinação realizados por vários países
têm contribuído para uma melhor qualidade de vida tanto
de humanos quanto animais.
19 | P á g i n a
______________ Vacinas ______________
7.6 Bibliografia
ABBAS, A. K.; LICHTMANA, A. H.; PILLAI, S. Celular and
Molecular
Immunology.
Philadelphia:
Saunders,
6ed.
2007.
DOAN, T.; MELVOLD, R.; VISELL, S.; WALTENBAUGH, C.
Lippincott's
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Reviews:
Immunology.
Washington, DC: Lippincott Williams & Wilkins, 1ed. 2007.
GOLDSBY, R. T.; KINDT, J.; OSBORNE, B. A.; KUBY, J.
Kuby Immunology. W. H. Freeman & Company, 6 ed.
2006.
KUMAR, V.; ABBAS, A. K.; FAUSTO, N.; ASTER, J. C.
Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease. Saunders
Elsevier, 8ed. 2010.
PLOTKIN, S. A. et al. History of Vaccine Development.
New York: Springer.
REED, S. G.; BERTHOLET, S.; COLER, R. N.; FRIEDE. M.
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New
horizons
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ROITT, I. M.; DELVES, P. J. Roitt’s Essential Immunology.
Massachusetts, USA: Blackwell Science, 10ed. 2001.
ROSENTHAL, K. S.; ZIMMERMAN, D. H. 2006. Vaccines:
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Clinical
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SHAMS, H. 2005. Recent developments in veterinary
vaccinology. The Veterinary Journal. 170: 289-299p.
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BERKOWER, I. J.; BERZOFSKY, J. A.; BIDÈRE, N.;
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Immunology. Washington, DC: Lippincott Williams &
Wilkins, 6 ed. 2008.
21 | P á g i n a