Endocitose: um tipo especial de assimilação celular

por Gladis Franck da Cunha

As endocitoses compreendem o transporte através de vesículas, que constituem os processos pelos quais a célula adquire do meio externo algumas partículas grandes ou macromoléculas, que não seriam absorvidas pelos outros mecanismos de transporte de moléculas da membrana plasmática. Distinguem-se dois tipos de endocitose: Fagocitose e Pinocitose.

FAGOCITOSE (ato da célula comer):

Nesse processo, a célula engloba partículas sólidas relativamente grandes. A célula, entrando em contato com a partícula, emite pseudópodes (falsos pés) que a capturam, formando um vacúolo alimentar o fagossomo.

Esquema da formação do fagossomo pela emissão de pseudópodes.

A fagocitose é observada principalmente em células isoladas como amebas e glóbulos brancos.

No caso da ameba, trata-se de um processo nutritivo, enquanto no caso dos glóbulos brancos, é um processo de defesa contra as bactérias que invadem o organismo.

A fagocitose em grandes amebas já vem sendo observada desde o final do século XIX. Observa-se que fragmentos de tecidos ou bactérias são capturados em fagossomos, os quais se fundem aos lisossomos, formando os lisossomos secundários, onde ocorre a digestão intracelular.

Verifica-se que as amebas utilizam duas estratégias diferentes quando formam fagossomos. Ao capturar bactérias vivas os fagossomos são maiores, impedindo que os movimentos da bactéria possam danificar a membrana do fagossomo. Já quando fagocitam materiais inertes, elas produzem fagossomos menores, como é mostrado no vídeo abaixo.

Nos organismos multicelulares a fagocitose é realizada, apenas, por alguns tipos de células de defesa, tais como macrófagos, neutrófilos, células dendríticas e mastócitos. Este é um importante mecanismo de defesa contra bactérias.

As células fagocitárias patrulham o corpo em busca de agentes patogênicos, sendo atraídos pelas toxinas produzidas por agentes como bactérias, fungos e protozoários. Da mesma forma como ocorre com os protozoários, sempre que um agente patogênico for ‘engolido’ por uma célula fagocitária, ele é aprisionado em uma vesícula intracelular chamada fagossoma, o qual subsequentemente se funde com uma organela chamada lisossomo para formar um fagolisossomo.

O agente patogênico é morto pela atividade de enzimas digestivas ou após a liberação de radicais livres no fagolisossomo. Assim, embora a fagocitose tenha evoluído de um meio de aquisição de nutrientes, esse papel foi ampliado como mecanismo de defesa em organismos multicelulares, desse modo, especula-se que a fagocitose represente a forma mais antiga de defesa, já que células fagocitárias foram observadas tanto em vertebrados como invertebrados.

Neutrófilos e macrófagos viajam ao longo de todo o corpo em busca de patógenos invasores.  Os neutrófilos são o tipo mais abundante de glóbulos brancos do sangue, representando 50% a 60% do total de leucócitos circulantes. Durante a fase aguda de uma inflamação resultante de uma infecção bacteriana, os neutrófilos migram para o local da inflamação num processo chamado de quimiotaxia, e são geralmente as primeiras células a chegar ao local da infecção.

Os macrófagos são células versáteis que residem nos tecidos e atuando como faxineiros, eliminando os restos celulares originados pela morte de células do tecido circundante (apoptose) e outros detritos, e atuam também como células apresentadoras de antígenos que ativam o sistema imunológico adaptativo.

As células dendríticas (DC) realizam fagocitose em tecidos que estão em contato com o ambiente externo, estando localizadas, principalmente, na pele, nariz, pulmões, estômago e intestinos. Além disso, estas células fazem uma ligação entre os tecidos do corpo e os sistemas imunológicos inato e adaptativo, uma vez que apresentam antígeno às células T, um dos tipos de células da resposta adaptativa (O sistema imunológico e as células dendríticas) 

O vídeo abaixo mostra a fagocitose numa cultura de tecido obtida pela mistura de uma gota de sangue da gengiva com saliva. As imagens estão numa velocidade acelerada 5X e mostram um neutrófilo fagocitando uma bactéria por entre as hemácias.

PINOCITOSE (ato da célula beber):

Partículas líquidas muito pequenas são capturadas por esse processo. Este é um processo utilizados para protozoários ciliados se alimentarem, assim como pela maioria das células dos organismos multicelulares. 

As amebas também utilizam a pinocitose, além da fagocitose para obterem nutrientes, assim como os macrófagos e outras células fagocitárias, utilizam a pinocitose para assimilarem nutrientes dos líquidos circundantes. 

Por exemplo, um macrófago ingere, por pinocitose, até 25% do seu volume corporal a cada hora, os fibroblastos também realizam pinocitose, mas em taxas menos elevadas. Esse processo é, portanto geral, enquanto a fagocitose se restringe a alguns tipos de células.

A pinocitose se dá pela invaginação da membrana plasmática na região de contato com as partículas nutritivas. Neste processo, a membrana plasmática se invagina, aprofundando-se no interior do citoplasma e formando um canal para captura das gotículas. Por fim, a gotícula envolvida por um pedaço de membrana se solta, formando uma vesícula de pinocitose ou pinossomo.

À direita fotomicrografia de célula epitelial com várias vesículas de pinocitose simples, representada à esquerda.

A pinocitose pode ser simples ou mediada por receptores de membrana. O tipo simples é indiscriminado, ou seja, quaisquer moléculas que estejam dissolvidas na gotícula serão conduzidas para o interior da célula.

A animação abaixo representa a pinocitose simples, que ocorre sem a presença de mediadores de membrana.

Já a pinocitose mediada por receptores é um processo seletivo, pois a vesícula pinocítica somente se forma a partir da ligação entre certo tipo de molécula e seu receptor na membrana plasmática.

Desse modo, cada tipo celular vai assimilar substâncias específicas, através da pinocitose mediada por receptores, aumentando a eficiência de assimilação de moléculas específicas em até mil vezes, de forma que mesmo substâncias em baixas concentrações no fluido extracelular podem ser capturadas em grandes quantidades. Por tal motivo, este tipo de pinocitose é o mais observado nas células animais, pois cada tipo celular tem necessidades particulares para realização das suas funções vitais.

À direita fotomicrografia de formação de vesícula revestida por clatrinas, conforme esquema à esquerda.

Além da especificidade pelas moléculas, a pinocitose mediada por receptores evita que a célula precise ingerir grandes quantidades de líquidos extracelulares para obter as substâncias de que necessita. Os receptores específicos são expostos em regiões da membrana ricos em proteínas do tipo clatrinas, que aceleram a formação dos pinossomos.

Um exemplo de pinocitose mediada por receptores é a captação do colesterol necessário para síntese de novas membranas. Por ser um tipo de lipídio, o colesterol é bastante insolúvel em água, por isso ele transportado em partículas chamadas de ‘lipoproteínas de baixa densidade’ (LDL – low-density lipoproteins). O LDL se liga a proteínas específicas da membrana plasmática, formando complexos que são ingeridos por pinocitose.

Dentro do pinossomo, como o ambiente é ácido, o LDL se dissocia dos receptores, os quais são retornam para a membrana plasmática. O pinossomo se funde, então com um lisossomo, formando um lisossomo secundário (pinolisossomo), onde há várias enzimas hidrolíticas que quebram o LDL e liberam o colesterol para o citoplasma.

A animação abaixo explica a assimilação do LDL que se liga a receptores específicos da membrana e ativam a formação de um pinossomo por clatrinas. Antes de se fundir ao lisossomo, o pinossomo formado libera os receptores que retornam à membrana, onde serão reutilizados.

A pinocitose mediada por receptores também é usada para captação de ferro e vitamina B12 pelas células formadoras de hemoglobina. Infelizmente, alguns vírus como o da influenza e o HIV utilizam alguns receptores de membrana usados na pinocitose mediada para infectarem suas respectivas células hospedeiras.

Em resumo, tanto na fagocitose como na pinocitose, as vesículas ou vacúolos produzidos devem receber enzimas digestivas para degradar os micro-organismos ou macromoléculas englobados, para isso a presença de lisossomos é essencial.

O lisossomo secundário, além das enzimas digestivas, possui poros específicos em sua membrana, de forma que liberam para o citoplasma somente os produtos finais da digestão. Entretanto, a maior parte dos receptores de membrana, não são digeridos pelos lisossomos e são liberados ainda no pinossomo, voltando para a membrana plasmática, onde serão reutilizados para pinocitose mediada.

Curiosidade: Nas células de defesa, além das enzimas lisossômicas é usado o recurso de injetar radicais livres no fagossomo como H₂O₂, para isso as células aumentam sua taxa de respiração mitocondrial.

Leitura e Vídeos Complementares:

1- Fagocitose, pinocitose e movimento em amebas e ciliados.

Referências e links:

1- ALBERTS, Bruce et al. Fundamentos da Biologia Celular. Porto Alegre, ARTMED, 1999.

2- Biology Exams 4U. Membranetransport for macromolecules - imagens.   

3- ICB-UFMG. Tráfego de proteínas: endocitose por receptor. 

4-INFOESCOLA – Endocitose. 

5- Nicolle Rager Fuller, National Science Foundation - imagem   

6- Só BIOLOGIA. Endocitose e Exocitose. 

7- The New York Times – imagem.