Post on 28-Nov-2015
Schimbul de substanţe pe care îl realizează celula cu mediul înconjurător nu este limitat numai
la ioni, molecule mici şi apă. Diferitele macromolecule (proteine, polinucleotide, poliglucide) şi
particule traversează membrana plasmatică prin mecanisme de transport mediate de vezicule.
Se disting două tipuri de transport: exocitoza şi endocitoza. Prin exocitoză macromoleculele
sintetizate în celulă sunt excretate în spaţiul extracelular. Endocitoza este implicată în transportul în
celulă a diverselor molecule, cât şi a fracţiunilor din fluidul interstiţial (pinocitoza).
Deşi decurg după mecanisme diferite, cele două procese de transport menţionate prezintă
unele caracteristici comune: sechestrarea moleculelor şi a particulelor transportate în vezicule;
asigurarea unui transport strict direcţionat; rolul critic al procesului de fuziune membranară.
Materialele ce pătrund în celulă prin endocitoză sunt fie supuse acţiunii enzimelor hidrolitice
lizozomale, fie eliberate din nou în mediul extracelular. De cele mai multe ori macromoleculele de
secreţie sunt eliberate din celulă prin aceeaşi regiune a membranei plasmatice prin care ele au
pătruns.
Există însă situaţii în care macromoleculele traversează spaţiul celular fiind secretate printr-o
altă regiune membranară. Acest ultim tip de transport poartă numele de transcitoză.
Procesul de exocitoză stă la baza desfăşurării secreţiei celulare (fig. 1). Studiul transportului
macromoleculelor din celulă în mediul extracelular sugerează existenţa a două tipuri de exocitoză:
constitutivă şi reglată (fig. 2).
Exocitoza constitutivă este comună tuturor celulelor şi asigură eliminarea continuă a
macromoleculelor sintetizate în spaţiul extracelular. Secreţia celulară de hormoni,
neurotransmiţători şi enzime digestive este realizată prin exocitoză reglată. În acest caz moleculele
sunt împachetate în vezicule de secreţii, iar fuziunea lor cu membrana plasmatică este comandată de
un semnal extracelular, de cele mai multe ori, un mesager chimic.
Fig. 1. Calea clasică de transport a moleculelor de secreţie în spaţiul extracelular
Fig. 2. Prezentarea schematică a exocitozei constitutive şi reglate
Endocitoza defineşte transportul mediat de vezicule din mediul extracelular în celulă al unor
macromolecule, cât şi a substanţelor dizolvate în lichidul interstiţial (fig. 3). În funcţie de mecanismul
procesului de endocitoză distingem: endocitoza mediată de receptori şi pinocitoza.
Endocitoza mediată de receptori, reprezintă un tip de transport specific şi eficient al
macromoleculelor. În urma recunoaşteri şi legării lor la receptori de membrană, macromoleculele
intră în celule sub forma complexului de ligand-receptor, fără a fi însoţite de fluidul extracelular. De
exemplu, colesterolul circulă în sânge legat de o proteină cu care formează complexe numite
lipoproteine cu densitate scăzută (LDL) (fig. 4).
Fig. 3. Calea urmată de particulele ce au pătruns în celulă prin endocitoză
Fig. 4. Endocitoza mediată de receptori pentru LDL
Procesul de endocitoză mediată de receptoriare o semnificaţie biologică foarte largă,
prezentând câteva aspecte particulare deosebit de importante şi anume:
- eliberarea metaboliţilor esenţiali către celule a colesterolului, a complexelor vitaminice B12,
a ionilor de fier, care sunt recunoscuţi de către receptorii de suprafaţă ai celulelor, fiind fixaţi şi
importaţi intracelular;
- modularea răspunsului la mulşi hormoni de natură proteică şi factori de creştere (de ex
insulina, factorul de creştere epidermic, etc). Endocitoza îndepărtează aceşti hormoni din circulaţie şi
fie celula, temporar, mai puţin receptivă la aceştia, prin scăderea numărului de receptori celulari;
- captarea proteinelor ţintite pentru distrugere şi eliberarea acestora către lizozomi(de ex
celulele hepatice captează şi distrug glicoproteinele plasmatice senescente).
Majoritatea receptorilor de pe suprafaţa celulelor care mediază endocitoza sunt glicoproteine
transmembranare.
Aceşti receptori au: un domeniu extracelular; 1-2, helixuri transmembranare; mică regiune
citosolică.
Mulţi dintre aceşti receptori sunt localizaţi în anumite regiuni ale membranei plasmatice, care
ulterior invaginându-se vor forma cavele (coate pita).
Partea citosolică a acestor zone, constituie un strat gros de clatrină (proteină ce va forma o
reţea în jurul veziculelor membranare). Caveolele reprezină 2% din suprafaţa unei celule animale.
Mecanismul endocitozei
Endocitoza începe cu invaginarea unei asemenea regiuni din membrana plasmatică, cu
formarea unei caveole; clatrina formează o reţea în jurul acesteia pe care apoi o închide rezultând în
final o veziculă cu manta de clatrină(diametrul de 800Aº). Vezicule prinde rapid clatrina şi devine
endozom (receptozom). Endozomii fuzionează şi formează vezicule mai mari cu diametrul de 2000-
6000Aº (în circa 20 de secunde).Caracteristic pentru endozomi este pH-ul acid care determină
disocierea celor mai multe complexe receptor – proteine; rezultă deci că soarta substratului este
decisivă la acest nivel.
Eliberarea clatrinei din vezicule reprezintă un moment cheie în endocitoză deoarece prezenţa
acestei mantale proteice în jurul veziculei ar împiedica transmiterea proteinelor importate şi a
receptorilor către destinaţiile lor. Clatrina este reciclată de către o enzimă activată de ATP. Acidifierea
endozomilor prin acţiunilor unor pompe protonice (activate de ATP) duce la disocierea complexelor
receptor-proteine, etapă absolut necesară pentru sortarea proteinelor şi dirijarea lor către destinaţii
specifice.
În raport cu mărimea şi complexitatea particulelor endocitate, se disting două variante
particulare ale endocitozei şi anume: fagocitoza: endocitoza macromoleculelor sau a particulelor
mici, corpusculare (virusuri, bacterii, fragmente de celule eucariote sau chiar celule întregi);
pinocitoza: endocitarea moleculelor solubile (toxinele bacteriene).
Fagocitoza (gr. fagiere=a mânca) este un proces de transport mediat de vezicule prin care
celulele sunt capabile să ingere diverse particule din spaţiul extracelular. Dacă la organismele
unicelulare fagocitoza reprezintă principala cale de nutriţie, la mamifere procesul joacă un rol
important în apărarea organismului. Celule specializate numite fagocite sunt capabile să înglobeze şi
să distrugă substanţe străine, microorganisme, celule îmbătrânite şi maligne, resturi celulare etc.
În organismele animale se disting două tipuri de celule sanguine ce acţionează ca fagocite:
monocitele (ce migrează în ţesuturi dând naştere macrofagelor şi ele celule cu funcţie fagocitară) şi
neutrofilele.
Legarea particulelor de fagocit - prima etapă a fagocitozei - implică participarea receptorilor de
membrană ce recunosc specific liganzii aflaţi pe suprafaţa particulei ţintă. Pentru a putea fi
fagocitate, bacteriile sunt supuse unui proces de opsonizare (gr. opsonein=a pregăti pentru mâncare)
ce constă în acoperirea suprafeţei bacteriene cu anticorpi şi/sau componente ale complementului.
Anticorpii se ataşează pe suprafaţa bacteriilor în aşa fel încât regiunea prin care aceştia se leagă la
receptori, numită regiune Fc, este expusă spre exterior. Receptorul Fc din membrana plasmatică a
fagocitelor interacţionează cu anticorpii legând cele două suprafeţe membranare printr-un mecanism
tip fermoar (membrane-zippering-mechanism) ce face posibilă fagocitoza (fig. 21).
Există posibilitatea stabilirii unor legături încrucişate între anticorpii ataşaţi pe suprafaţa
celulei ţintă cu formarea unor aglomerări (clusterii), proces numit patching. După un scurt timp de la
formarea cluster-ilor, anticorpii se deplasează spre un pol al celulei-ţintă generând o structură de tip
calotă ce împiedică fagocitarea celulei ţintă (fig. 5). Procesul de calotare (capping) este energo-
dependent necesitând prezenţa moleculelor de ATP.
Activarea receptorilor specifici de către anticorpi, componente ale complementului sau
diverse oligozaharide de pe suprafaţa microorganismelor, prin formarea complexului ligand -
receptor, generează un semnal intracelular ce declanşează ingestia.
Fig. 5. Fagocitoza se realizează printr-un mecanism „membrane-zipper”: A – distribuirea
uniformă a anticorpilor pe suprafaţa celulei - ţintă face posibilă fagocitarea acesteia ; B – procesul de
„capping” împiedică fagocitarea celulei-ţintă
Pinocitoza este un fenomen observat la macrofage şi reprezentat de invaginarea unei părţi a
membranei celulare, sub influenţa unor particule mici, solubile (picături),cu formarea în final a unor
vezicule citoplasmatice (cu dimensiuni de 1-2μm).
Această veziculă migrează de la membrana celulară spre regiunea perinucleară, unde
fuzionează cu lizozomii, conţinutul veziculei fiind hidrolizat.
Transcitoza defineşte un tip de transport specific transcelular, al diferitelor microelemente.
Procesul este întâlnit în celule (epiteliale) ale căror membrane plasmatice sunt împărţite în domenii
distincte (apical şi latero-bazal) datorită pronunţatei asimetriei în distribuţia elementelor lipidice şi
proteice componente. Un exemplu de transcitoză îl reprezintă transportul din stomac în circuitul
sanguin al anticorpilor la nou-născut, anticorpi primiţi odată cu laptele matern.