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Material didático 2011 / Projeto Imunologia nas Escolas. Atividade 1 - Sistema Imune e Mundo Microscópico
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Projeto Imunologia nas Escolas Instituto de Investigação em Imunologia - Instituto Nacional de Ciência e
Tecnologia
Sistema Imune e Mundo
microscópico
(atividade #1)
São Paulo, 2011
Sumário
Apresentação sobre Sistema Imune
Fichas de discussão
(i) Invenção do microscópio – descoberta da célula –
descoberta de bactérias
(ii) História – febre puerperal – conexão – infecção
(iii) Resposta imune e definições componentes
Roteiro da Aula prática
Roteiro para professor
Sugestões de vídeos
Anexos
O sistema imune no organismo
Questionário de avaliação
O que é um sistema no nosso organismo?
Um conjunto de células e tecidos com função especializada
Sistema respiratório
Sistema nervoso
Sistema digestório
Sistema músculo-esquelético
Sistema circulatório
Sistema urinário
Qual a importância do sistema imune?
Quais são os componentes do sistema imune?
Como acontece a atividade do sistema imune resposta imune?
Sistema Imune?
Sistema Imune: defesa e manutenção do equilíbrio
Câncer
Infecções
Imunologia: ciência que estuda o sistema imune e suas funções
O que éImunidade?
Imunidade: historicamente estado de proteção contra infecções
“imunidade”: do latim immunitas: proteção de processo legal
oferecida aos senadores romanos durante os seus mandatos
Sistema imune: conjunto de órgãos, tecidos, células e
moléculas, que trabalham juntos na defesa do organismo contra
microorganismos e na manutenção do equilíbrio
biológico
Construção de conhecimentos por meio de experimentos
Imunologia é uma Ciência Experimental
Varíola doença viral que causou inúmeras epidemias
Primeiro exemplo desta manipulação vacinação contra varíola (Edward Jenner, 1798)
Observação
Ordenhadoras de vacas nunca contraíam a varíola humana. As vacas tinham pústulas parecidas com as da varíola humana.
Edward Jenner, 1798
Por que??
Teste da hipótese
O contato com as pústulas das vacas protege as ordenhadoras contra a varíola humana
Hipótese
Jenner vacinando James Phipps
Experimento
Inoculou um garoto de 8 anos com pústula de varíola de vaca e depois o desafiou com a pústula humana.
Hipótese e Experimentação
Resultado
o garoto não ficou doente Protegeu
Conclusão Algo nas pústulas das vacas estimula o organismo da pessoa e protege contra a varíola humana
Novo Conhecimento
Vacinas
Vacina: vaccinus, significa vaca em latim
1980- OMS declarou a
erradicação da varíola
O sistema imune na saúde e na doença
Sistema imune em equilíbrio: saúde
Sistema imune deficiente: não dá conta do recado
Sistema imune desequilibrado: ataca os próprios tecidos
Sistema imune hiperreativo ao ambiente: desenvolve alergias
Sistema imune – órgãos linfoides
Importante na defesa e equilíbrio do organismo
linfonodos
baço
Vasos linfáticos
placas de Peyer
apêndice
medula óssea
Órgãos linfoides secundários
Adenoides e tonsilas
timo
Órgãos linfoides primários
Sistema imune – Componentes
De onde vêm e para onde vão as células do sistema imune e as moléculas?
As células são produzidas nos órgãos linfoides primários:medula óssea e timo. As moléculas são produzidas por células do SI
e algumas também por células de outros sistemas
Células migram órgãos linfoides secundários,onde interagem com diversas substâncias que as estimulam as células se ativam proliferam e
produzem outras substâncias com funções específicasResposta imune
• Leucócitos (Linfócitos T e B)• Células NK• Monócitos -- Macrófagos• Células dendríticas
Células Moléculas
• Citocinas• Anticorpos• Perforina e granzimas• Complemento
Desenvolvimento de diferentes linhagens celulares
Célula
hematopoiética
Eritrócitos
Plaquetas
NeutrófilosBasófilos Eosinófilos
Macrófagos
Linhagem
mielóide
Linhagem
linfóide
Linfócitos
Linfócitos B
Medula óssea
Linfócitos T
Timo
Medula óssea
Linfócito T Linfócito B Cél NK
Neutrófilos3000 a 7000/mm3
Eosinófilos100 a 400/mm3
Basófilos20 a 50/mm3
Monócitos100 a 700/mm3
Linfócitos1500 a 3000/mm3
Leucócitos ou Células Brancas
Como acontece a resposta imune ?
fagócitos
complementoNK
barreiras
Resposta Imune na Infecção
Horas Dias
ONDE ocorre: Local da infecção, nos linfonodos e na circulação
Reconhecimento de ANTÍGENOS
Imunidade adaptativa
Humoral
(linfócitos B)
Celular
(linfócitos T)
Linfócito B
Linfócito B produtor de anticorpos
anticorpos
Linfócito T
Linfócito T CD4+
auxiliarLinfócitoT CD8+
citotóxico
Atividades
dos anticorpos:
Neutralização, opsonização,
Auxílio na citotoxicidade
Atividades
das citocinas:
inflamatórias e
anti-inflamatórias,
citotóxicas
Produtoras de citocinas e moléculas citotóxicas
Respostas Imunes
Inata Adaptativa
Tempo de resposta horas dias
Especificidade limitada Altamente diversa;aumenta durante o curso da resposta
Resposta a repetidas infecções
Idêntica à resposta primária
Muito mais rápida do que a resposta primária (Memória)
Principais componentes
Barreiras físicas (pele, mucosas), fagócitos, citocinas
Linfócitos T (CD4+ e CD8+), linfócitos B (produzem anticorpos)
Sistema imune
Manutenção equilíbrio biológico: controle da inflamação, cicatrização, reparação, eliminação de células mortas do organismo.
Distinção entre o próprio e o estranho e reconhecimento de situação de perigo
Defesa contra microorganismosque causam doenças (patógenos)
Controle de célulascancerígenas
Manutenção do feto - Gravidez
Importantes Atividades funcionais
Participantes da resposta Imune
Antígenos: substâncias estranhas ou endógenas capazes de ativar o sistema imune e induzir uma resposta imune
Anticorpos: substâncias solúveis (imunoglobulinas) produzidas pelos plasmócitosque reagem especificamente com um antígeno, estranho ou do próprio organismo. Podem: neutralizar micoorganismos, se ligar a outras células facilitando a fagocitose ou ajudar na atividade citotóxica.
Linfócitos B: (resposta humoral) linfócitos que têm imunoglobulinas na sua superfície e se diferenciam em plasmócitosque produzem anticorpos.
Macrófagos e células dendríticas: fagocitam e apresentam antígenos aos linfócitos. Produzem citocinas que ativam ou inibem a função dos linfócitos.
Linfócitos T citotóxicos:linfócitos com capacidade de matar células com substâncias (perforina e granzimas) que lisama membrana celular de outras células
Linfócitos T Auxiliares: linfócitos com capacidade de produzir substâncias (citocinas) que ativam a diferenciação de outras células que participam da resposta imune, como linfócitos B e linfócitos T citotóxicos.
Citocinas: substâncias solúveis produzidas por diversas células do sistema imune, capazes de ativar ou inibir a ativação de outras células do SI e de outros tecidos.
Células de Memória: geradas de linfócitos T e B que se ativaram após resposta imune. Em segundo contato com antígeno, respondem mais rapidamente (resposta secundária)
Mutações celulares
Equilíbrio do Sistema Imune
SISTEMA IMUNE Controle fino
INFLAMA DESINFLAMA
Doença
Saúde
Bactérias
VírusAlérgenos
Comida
Gravidez
Transplante
vacinas
Parasitas
Insetos
`
A Descoberta do Mundo Microscópico A invenção do microscópio Antes do microscópio, foram inventadas as lentes. Não se sabe ao certo quando, mas antes de Cristo (721 a.c), há relato
de um cristal de rocha recortado com propriedades de ampliação (teria sido uma lente?).
Cristal da rocha, lente de Lanyard Microscópio em 1600. Microscópio de uma lente, 1700 Microscópio projeção, 1742 Microscópio c/ espelhos, 1840 Microscópio eletrônico
Com a invenção dos óculos, na Itália, (+/- ano 1280), as lentes ficaram mais conhecidas e foram mais utilizadas. Logo em
seguida, começaram experiências com combinação de lentes e foi criado o primeiro microscópio (com duas ou mais
lentes). Acredita-se que o primeiro microscópio tenha sido inventado por volta do ano 1595, pelo holandês Zacharias
Jansen. No século XVII houve grande interesse pelos microscópios. Mas, ainda havia dúvidas sobre a importância do
instrumento para a ciência. O aumento dos objetos, em torno de nove vezes, não permitia observar coisas realmente
novas. Ainda não se suspeitava que uma estrutura presente em todos os tecidos vivos logo estaria ao alcance dos nossos
olhos, com a ajuda dos microscópios: a célula. No fim do século XVII, o cientista alemão Antonie Van Leeuwenhoek fez
descobertas importantes, usando microscópio com uma lente. Ele produziu instrumentos com aumento entre 50 e 200
vezes.
O século XVIII foi uma época de melhorias nas lentes e microscópios e, por volta do ano de 1742, os microscópios que
projetavam imagens fizeram grande sucesso. Por volta de 1880, os chamados microscópios ópticos atingiram a resolução
de 0,2 micrômetros, limite que permanece até os dias de hoje. Atualmente, os microscópios e as técnicas de observação
do mundo microscópico estão muito avançados. O microscópio eletrônico foi inventado no início dos anos 30, pelo alemão
Ernest Ruska. Eles usam feixes de elétrons e lentes eletromagnéticas, no lugar da luz e das lentes de vidro, permitindo
aumento de até um milhão de vezes. Os novos microscópios eletrônicos (aumento de centenas de milhares de vezes)
permitem a observação até no nível atômico. Há 3 tipos básicos de microscópio eletrônico: transmissão (para observação
de cortes ultrafinos), varredura (para observação de superfícies) e tunelamento (para visualização de átomos).
Células da cortiça Esquema de célula animal Esquema de célula vegetal Bactérias – E. Coli
A descoberta da célula Em 1663, o cientista inglês Robert Hooke (1635-1703), querendo descobrir por que a cortiça era tão leve e flutuante,
cortou-a em fatias finas para observar ao microscópio. Observou muitas cavidades preenchidas com ar. Após dois anos, ele
publicou um trabalho denominando as estruturas ocas de "células". Com os avanços das pesquisas, na segunda década do século
XVIII, já havia um consenso de que as plantas eram formadas por “espaços microscópicos”. Mas, não se pensava que as células
constituíam uma estrutura básica única, partilhada por todos os vegetais. Somente em 1805 foi possível isolar as células,
confirmando-se sua individualidade. Em 1673, Antonie van Leeuwenhoeck (1632-1723) observou as primeiras células
animais: os glóbulos vermelhos do sangue. Inicialmente, os cientistas não os consideraram células, pois não esperavam
encontrar estruturas básicas em comum para animais e vegetais. Também não se suspeitava que os tecidos fossem formados
por células. A partir de 1744, os cientistas pesquisaram uma substância viscosa encontrada no interior de várias
microestruturas animais, e apenas quatorze anos depois, ela foi também reconhecida nas microestruturas vegetais,
reafirmando a similaridade entre as células animais e vegetais. Em 1860, esta substância recebeu o nome de protoplasma (hoje
chamado de citoplasma), e suspeitou-se que ela estaria presente nas células de todos os seres vivos. O núcleo da célula, já
observado por Leewenhoeck, em 1700, passou a ser considerado parte das células no fim do século XVIII. O exame mais
detalhado do núcleo levou à descoberta, em 1781, de outra estrutura em seu interior, mais tarde denominada nucléolo. Em
1836, os cientistas reconheceram a presença do núcleo em todas as células do tecido humano, com exceção das hemácias. Em
1839, o zoólogo alemão Theodor Schwann publicou a Teoria Celular, postulando: todos os tecidos animais e vegetais são
formados por células.
Descoberta das bactérias Estima-se que a espécie homo sapiens sapiens tenha aproximadamente 200 mil anos. As bactérias são os organismos mais
antigos na terra, encontradas em fósseis de 3,8 bilhões de anos. Porém, temos consciência da sua existência há menos de 400
anos. As bactérias foram descobertas por Antonie van Leeuwenhoek em 1683. Analisando resíduos retirados de seus
próprios dentes, ao microscópio, ele observou seres minúsculos em forma de bastonetes e denominou esses seres
microscópicos de "animálculos", que significa pequenos animais. Muito mais tarde, em 1828, foi introduzida a palavra
bacterium (do grego, significa pequeno bastão) pelo microbiologista alemão C.G. Ehrenberg. Porém, foi apenas no fim do século
XIX que as bactérias despertaram maior interesse dos cientistas, quando Louis Pasteur e Robert Koch descreveram o seu
papel como vetores de várias doenças. A ideia de que as bactérias podiam causar doenças foi sendo lentamente aceita, com a
demonstração da origem bacteriana de diversas doenças humanas, como a gonorréia, tifo, lepra, tuberculose, etc. Hoje, sabe-
se que apenas uma minoria de bactérias causa doença. Para se dar uma noção, uma pessoa sadia tem no seu nosso organismo 10
vezes mais bactérias do que células humanas e essas bactérias ajudam o nosso organismo em inúmeras funções.
Fontes: http://www.invivo.fiocruz.br/celula/index.htm, http://www.ted.com/talks/bonnie_bassler_on_how_bacteria_communicate.html
`
Mundo Microscópico – A conexão entre os Microorganismos e
Doenças
História do Jaleco Você sabia que o uso da cor branca e o jaleco são recentes na história da medicina? No livro “A Vida e Obra
de Semmelweis”, escrito pelo francês Louis Ferdinand, é contado sobre como os jalecos eram de cor escura
e quanto mais manchado de sangue fosse o avental, mais respeitado era o profissional pela comunidade,
indicando muitos feitos na profissão.
A Complexa descoberta da simplicidade: assepsia das mãos na prática médica. Semmelweis (1818-1865) foi um médico húngaro famoso por descobrir métodos eficazes contra a doença
chamada de febre puerperal, que ocorre no período após o parto. Esta doença matou milhares de mulheres
e crianças no início do século XIX. Naquela época houve uma epidemia desta doença que praticamente só
ocorria nos partos feitos em hospital. Nas fases mais intensas da epidemia, todas as mulheres que
entravam no hospital saíam mortas. Por quê?
Observe uma frase do diário de Semmelweis sobre algumas hipóteses para o problema:
“Dezembro de 1846. Por que é que tantas mulheres morrem com esta febre, depois de partos sem quaisquer problemas? Durante séculos, a ciência disse-nos que se trata de uma epidemia invisível que mata as mães. As causas podem ser a alteração do ar, alguma influência extraterrestre, ou algum movimento da própria Terra, como um tremor de terra.”
Semmelweis observou a morte de seu amigo, com os mesmos sintomas da febre puerperal, logo após um
pequeno acidente com o bisturi que dessecava cadáveres, com observação afiada, concluiu que a febre
puerperal poderia ser transmitida pelo contato. Semmelweis propôs a lavagem das mãos entre
procedimentos, consequentemente houve grande redução de mortes.
Sabemos, hoje, que na febre puerperal as mulheres eram infectadas por bactérias presentes nas mãos
sujas dos médicos e seus instrumentos cirúrgicos, pois antes de examiná-las eles faziam autópsias.
Com úteros feridos logo após o parto, tornava-se fácil ocorrer uma infecção. Isto parece uma conclusão
óbvia, porém, na época, mesmo havendo microscópio e sabendo-se da existência de microorganismos, pouco
se sabia sobre a conexão entre microorganismos e infecções.
Com essas observaçãoes, ficou decidido: “A partir de hoje, 15 de maio de 1847, todo estudante ou médico é obrigado, antes de entrar nas salas da clínica obstétrica, a lavar as mãos, com uma solução de ácido clórico, na bacia colocada na entrada. Esta disposição vigorará para todos, sem exceção”. Ao obrigar os médicos e estudantes de
medicina a lavar as mãos, Semmelweis foi expulso do hospital e obrigado a deixar Viena. Magoado pela indiferença
dos colegas escreveu cartas aos obstetras denunciando as irresponsabilidades e culpando-os pelos assassinatos. Foi
chamado de louco, e morreu depois de ser internado em um hospital psiquiátrico.
As técnicas de anti-sepsia e assepsia foram, finalmente, aceitas como parte da rotina cirúrgica em meados de 1890. Como consequência, o uso de luvas, máscaras, aventais e
gorros cirúrgicos evoluiu naturalmente.
Anti-sepsia: desinfecção. Assepsia: conjunto das medidas adotadas para evitar a chegada dos germes a local que não os contenha.
Sistema Imune – Resposta Imune
Como as células interagem na
resposta imune? O que fazem?
Interações na Resposta Imune
Anticorpos – substâncias solúveis
(imunoglobulinas) produzidas pelos plasmócitos que reagem especificamente com um antígeno, estranho ou do
próprio organismo. Podem: neutralizar micoorganismos, se ligar a outras células facilitando a
fagocitose ou ajudar na atividade citotóxica.
Linfócitos T citotóxicos: linfócitos com capacidade de matar células com substâncias (perforina e granzimas) que
lisam a membrana celular de outras células
Linfócitos T Auxiliares: linfócitos com capacidade de produzir substâncias (citocinas) que ativam a diferenciação de outras células que participam da resposta imune, como linfócitos B e linfócitos
T citotóxicos
Linfócitos B: linfócitos que têm imunoglobulinas na sua superfície que podem se ligar a antpigenos solúveis. Diferenciam-se em plasmócitos que produzem anticorpos.
Macrófagos: fagocitam e
apresentam antígenos aos linfócitos. Produzem citocinas
que ativam ou suprimem a
função dos linfócitos.
Antígenos: substâncias estranhas ou endógenas capazes de ativar o sistema imune e induzir uma resposta imune
Células de Memória: geradas
de linfócitos T e B que se ativaram após resposta imune. Em Segundo contato com antígeno, respondem mais rapidamente (resposta
secundária).
Citocinas: substâncias solúveis
produzidas por diversas células do sistema imune, capazes de ativar ou inibir a ativação de outras
células do SI e de outros tecidos.
“Projeto Imunologia nas escolas”
Aula prática de microscopia
Hoje, mostraremos a importância da microscopia para o desenvolvimento da
imunologia e da ciência. Trabalharemos com a demonstração de diferentes escalas
microscópicas e com lâminas contendo célula do Sistema Imune.
1. Dividiremos os alunos em quatro grupos.
2. Assista atentamente ao vídeo que mostra diferentes escalas
microscópicas.
3. Você receberá duas letras impressas em tamanhos diferentes. Observe-as
no microscópio. Como você as enxergou?
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4. Observe as lâminas de esfregaço de sangue que foram coradas com
Giemsa, que é um método de coloração das células do sangue que permite
visualizá-las e observar suas características. O núcleo das células do
sistema imune está corado de roxo. Há diferença entre as células
observadas?
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5. MUITO IMPORTANTE! Cuidado ao manipular os microscópios. Sempre
peça a ajuda de um professor.
Sugestão de vídeos interessantes
Atividade #1 – Sistema Imune e Mundo microscópico
1) Fagocitose – desenho ilustrativo (tirar o som)
http://www.youtube.com/watch?v=7VQU28itVVw&feature=related
Macrófagos migram para o local da infecção onde estão as bactérias,
atraídos por substâncias químicas liberados pelos microorganismos. Os
macrófagos (ou outros fagócitos) têm moléculas na superfície de sua
membrana plasmática que se ligam às bactérias, facilitando (opsonização) a
fagocitose da bactéria para seu interior. A bactéria é englobada dentro de
uma chamada de fagossomo. Há vesículas (lisossomos) dentro do citoplasma
do macrófago com substâncias chamadas de enzimas (proteases e lisozimas)
que vão se juntam com o fagossomo (a estrutura de fagossomo + lisossomo =
fagolisossomo). Lá, as bactérias são mortas e digeridas. Os produtos da
digestão da bactéria são eliminados por exocitose.
2) Fagocitose de bactéria (in vitro)
http://www.youtube.com/watch?v=T5W6VpKPt1Y&feature=related
3) Resposta imune contra vírus
http://www.ciencianews.com.br/filmes-cien/filmes-cien-index.htm
1
Projeto Imunologia nas Escolas
Atividade #1 - Sistema Imune e Mundo microscópico
Roteiro do professor
Estratégia pedagógica: desenvolver atividades de forma dialógica, estimulando o debate e, sempre, procurando saber o que os alunos pensam e sabem sobre o assunto. Procurar sempre que possível conectar com a vida real, com exemplos. Explorar a opinião dos alunos sobre algum comentário de outro aluno. Voltar aos conceitos estruturantes sempre que possível.
1) Apresentação sobre Sistema Imune + discussão – (30 minutos)
Conceitos estruturantes:
(i) o que são sistemas biológicos
(ii) Imunologia – ciência Experimentalista
Metodologia da pesquisa científica – Observação pergunta hipótese
experimento resultado conclusão (novo conhecimento)
(iii) O que é o sistema imune – principais componentes
(iv) Funções do sistema imune – o que acontece com o indivíduo se o sistema imune
está deficiente? Desequilibrado? Hiperreativo?
(v) resposta inata e adaptativa
(vi) resposta celular/ anticorpos
(vii) noção – equilíbrio – homeostase – INFLAMA/DESINFLAMA
3) Discussão de fichas (30 minutos)
(i) Invenção do microscópio – descoberta da célula – descoberta de bactérias
(ii) História – febre puerperal – conexão – infecção
(iii) resposta imune e definições componentes (deixar com alunos)
6) Aula prática (1 hora)
(i) Roteiro
(ii) Vídeo escalas mundo micro
(iii) Microscópio: letras escalas, microscópio- esfregaço e células do sistema imune.
7) Vídeos – fagocitose e resposta imune
8) Comentários dos alunos - ficha avaliação
Sistema imuneno organismo
Projeto Imunologia nas escolas
QUESTIONÁRIO SOBRE A ATIVIDADE #1 – SISTEMA IMUNE”
Nome:
_____________________________
Data: Turma:
_____________________________
1. O que você achou da aula prática?
a. muito legal
b. legal
c. normal
d. chata
e. muito chata
2. A duração da aula prática foi:
a. Adequada
b. Inadequada
3. O material utilizado para aula
prática era:
a. muito bom
b. bom
c. ruim
d. muito ruim
4. Os textos abordados nas
discussões em grupo foram:
a. muito interessantes
b. interessantes
c. pouco interessantes
d. entediantes
e. difíceis
5. A duração da discussão em grupo:
a. longa
b. curta
6. A aula teórica foi:
a. interessante
b. superficial
c. adequada
d. incompreensível
e. muito chata
7. A duração da aula teórica foi:
a. Adequada
b. Inadequada
8. Dê um exemplo de alguma coisa nova que
você aprendeu e achou interessante.
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
____
9. Cite alguma coisa que você achou difícil
compreender.
________________________________
________________________________
________________________________
________________________________
10. Você tem alguma sugestão para que as
próximas aulas sejam mais legais?
Lembre-se: sua opinião é muito
importante para construirmos juntos
este projeto.
“Projeto Imunologia nas Escolas”
Plataforma de Ensino e Interação com a Sociedade iii-INCT
Jorge Kalil
Coordenador do Instituto de Investigação em Imunologia – iii-INCT
Verônica Coelho
Coordenadora da Plataforma de Ensino e Interação com a Sociedade do iii-INCT
Coordenadores do “Projeto Imunologia nas Escolas”
Verônica Coelho
Paulo Cunha
Sandra Moraes
Silvia Sampaio
Equipe do “Projeto Imunologia nas Escolas”
Ana Carolina Moutatlet
Carla Sá
Carlo de Oliveira Martins
Carolina Lavini Ramos
Carol Yuri
Graziele Manin
Karine Marafigo de Amicis
Luiz Fernando Ferraz da Silva
Maria Lúcia Carnevale Marin
Matheus Costa
Nathália Moreira Santos
Tárcio Braga
Vinícius Santana
Wesley Brandão
Colaboradores do “Projeto Imunologia nas Escolas”
Aluísio Segurado
Edecio Cunha Neto
Esper Kallas
Nélio Bizzo
Paulo Hilário Nascimento
Parceiros do “Projeto Imunologia nas Escolas” na Escola Estadual Romeu de
Moraes
Rosângela Valim
Francisco Cardoso
Denise Ribeiro
Flávia Cheloni
Orlando Giarletti
Sílvia Alencar
Fernanda Palma Russiano
Maria Alice N. Souto
Jornalistas Responsáveis
Cristiane Paião
Márcio Derbli