Endocitose e exocitose

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Endocitose e Exocitose 
 
São mecanismos que a célula utiliza para captar do meio extracelular soluto, macromoléculas, 
partículas para o seu interior com o objetivo de, por exemplo, obter nutrientes, sais minerais, ou 
até mesmo, em caso de células do sistema imune, capitar elementos patógenos exógenos para 
sua destruição. E em contrapartida, existem mecanismos que as células se valem para expulsar 
componentes do meio intracelular e essa liberação de componentes pode ser por uma via 
secretória, onde tem a liberação de hormônios, por exemplo, na corrente sanguínea ou, 
simplesmente, a liberação de restos do produto da digestão. 
O mecanismo de captação é chamado de endocitose, enquanto o mecanismo de liberação, de 
secreção, é chamado de exocitose. 
 
Endocitose é um mecanismo que internaliza moléculas na 
célula 
 
A endocitose é o mecanismo de internalização moléculas para 
a célula, e esses componentes que são captados podem ser: 
macromoléculas, substâncias particuladas e, em casos 
especializados, em células do sistema imune (macrófago, 
neutrófilo), terá a captação de outra célula, por exemplo, 
fragmentos celulares de uma célula que acabou de morrer ou a 
internalização de um fagocito. 
A endocitose é dividida em fagocitose e pinocitose. 
Fagocitose - tem a formação de estruturas que 
são chamadas de pseudópodes, que são 
prolongamentos da membrana que tem como 
objetivo envolver a partícula que necessita ser 
fagocitada. Quando a estrutura for internalizada e 
separada do citosol por uma vesícula, essa 
estrutura é chamada de fagossomo. 
Pinocitose – são pequenas invaginações na 
membrana com o objetivo de captar fluidos e 
solutos, pequenas partículas. Isso é um processo constituinte da membrana, não existe uma via 
que deflagre a formação dessa pinocitose, mas é muito importante para a captação de uma série 
de macromoléculas presentes no meio extracelular. 
 
Células fagocíticas especializadas podem interagir grandes partículas 
 
Dentro das diferentes células presente no corpo, as mais importantes no sentido de fagocitose 
são as células do sistema imune, principalmente macrófagos e neutrófilos. 
Neutrófilos já é uma célula ativada, é uma célula que fica circulando pelo sistema 
circulatório/sanguíneo, e no momento que existe um processo inflamatório, uma lesão tecidual, 
esse neutrófilo deixa a circulação por diapedese - ele se adere ao epitélio do capilar, sai da 
circulação e vai em direção ao foco da inflamação, do dano tecidual. 
Macrófagos são ativados durante o processo inflamatório, eles são monócitos ainda na forma 
inativada, e aí, quando ele entra no tecido e esse tecido passa por um tipo de anomalia, esse 
monócitos se diferencia no macrófago. 
Ambos, macrófagos e neutrófilos, são conhecidos como fagócitos profissionais, tem a sua 
função proeminente em fagocitar células mortas, em fagocitar patógenos que adentraram ao 
organismo. 
Um fato importante é que esses macrófagos e neutrófilos precisam diferenciar uma célula 
saudável de uma célula morta, por exemplo, eles precisam identificar um patógeno dentro do 
organismo. Como se dá esse processo de reconhecimento? 
Três estratégias são empregadas por estas células para diferenciar uma célula morta de uma 
célula viva. 
- Por exemplo, uma célula viva apresenta uma membrana regular, lisa e uma célula que morreu 
não tem essa característica. Isso funciona como um mecanismo de identificação de célula em 
dano ou célula morta. 
- Um outro ponto importante é que a maioria das células, quase todas, apresenta o revestimento 
de carboidratos (dado por glicoproteínas, glicolipídios, proteoglicanos). Essa capa de 
carboidratos indica que aquela célula é saudável, células que estão morrendo, ou patógenos, 
não apresentam esta capa de carboidratos revestindo a estrutura. Isso serve como um sinal para 
o macrófago fagocitar aquela célula. 
- E, por fim, tem o próprio sistema imunológico produzindo anticorpos. No caso de patógenos, 
são produzidos anticorpos contra um antígeno específico, uma proteína específica, naquele 
patógeno. E esses anticorpos vão se ligar a essas estruturas do patógeno e vão sinalizar para 
macrófagos e neutrófilos fagocitar aquela estrutura, Além disso, o próprio sistema complemento 
também interage com anticorpos e, em conjunto, vão opsonizar este patógeno para destruição. 
Essas estratégias, que são empregados, impedem que macrófagos e neutrófilos 
fagocitem/destruam células que não deveriam ser destruídas. 
 
A fagocitose é um evento desencadeado por receptores de superfície 
 
Uma estratégia utilizada pelos fagócitos profissionais se dá através da produção de anticorpos 
por células do sistema imune, que vão otimizar essa capacidade de reconhecimento do 
patógeno. 
Apesar de neutrófilos e macrófagos serem 
células fagocíticas, eles apresentam diferentes 
capacidades de fagocitose. O neutrófilo tem 
capacidade de fagocitar até 30 bactérias antes 
de ser inativado e morrer. O macrófago tem uma 
capacidade muito maior de fagocitose, pode 
fagocitar até 100 partículas/bactérias. 
Independente disso ambos podem ser ativados, 
ter a sua capacidade fagocítica ativada, via o 
reconhecimento de anticorpos, que são 
produzidos por linfócitos e esses anticorpos se 
ligam a receptores presentes na membrana do 
patógeno. 
Esse anticorpo é produzido a partir de um antígeno, uma 
proteína, presente na membrana do patógeno. Esse 
anticorpo se liga via cauda Fc ao receptor presente no 
macrófago/neutrófilo, enquanto a estrutura em V (Fab) 
desse anticorpo vai se ligar ao antígeno presente no 
patógeno. Nesse processo de reconhecimento de 
macrófago/neutrófilo com patógeno ligado a anticorpo, 
isso desencadeia uma cascata de sinalização celular 
que culmina em modificações do citoesqueleto que, 
neste caso, é a formação dos falsos pés (pseudópodos) para levar a fagocitose desse patógeno. 
A formação desse pseudópodos depende dos filamentos de actina, depende da 
despolimerização dos filamentos de actina e polimerização, para estender a membrana em 
direção a bactéria. Esse processo de despolimerização e 
polimerização depende das proteínas G monoméricas, 
aqui temos a Rho, que é uma proteína G monomérica 
desencadeando esse processo de polimerização do 
filamento de actina para formar o pseudópodo. Essa 
formação depende do PI(4,5)P2 (fosfatidil de inositol 4, 5 
bifosfato) para formar o pseudópodo. Mas para fechar o 
pseudópodo em volta da bactéria, esse fosfolipídio precisa 
ser fosforilado, e quem desencadeia essa fosforilação é a 
PI3-cinase, que também pode ser ativada pelas GTPases monoméricas. No momento que esse 
componente é fosforilado, forma PI(3,4,5)P3 (fosfatidil de inositol 3,4,5 trifosfato) e esta 
modificação induz o fechamento do pseudópodo em volta do patógeno. Aí tem a formação de 
um fagossomo que, ao ser internalizado, vai se associar com o lisossomos para induzir a 
destruição desse patógeno. A célula então vai captar todos os nutrientes necessários que podem 
ser utilizados (aminoácidos, ácidos graxos, carboidratos) e o que sobra vai ser 
excretado/secretado da célula por uma via de exocitose. 
 
 
Apoptose requer uma fagocitose organizada 
 
Vale lembrar a questão crucial da fosfatidilserina em células que estão sofrendo apoptose. Uma 
célula normal apresenta a fosfatidilserina (fosfolipídio de membrana) presente exclusivamente 
no folheto interno, essa fosfatidilserina apresenta uma carga resultante negativa. 
No momento que a célula entra num processo de apoptose, 
esses fosfolipídios, que antes estavam no folheto interno, são 
translocados para o folheto externo, deixa o folheto interno 
numa célula saudável e vão para o folheto externo no momento 
que essa célula entra em processo de apoptose. 
A translocação de um fosfolipídio, de uma 
camada para outra, é um evento 
energeticamente desfavorável, por si só isso 
demoraria para acontecerjá que a cabeça do 
fosfolipídios é hidrofílica e o interior da bicamada 
lipídica é hidrofóbico devido as longas caudas de 
hidrocarbonetos. Esse processo de translocação 
é catalisada por enzimas específicas, pode ter 
uma flopase ou uma flip-flopase, desencadeando 
esse movimento dos fosfolipídios. 
No momento que a fosfatidilserina passa a ser 
localizada no folheto externo, a carga negativa 
da fosfatidilserina funciona como um sinal que indica para o fagócito profissional que aquela 
célula está morrendo e precisa ser fagocitada. 
E aí tem a projeção dos pseudópodos via remodelagem dos filamentos 
de actina, e englobamento dessa célula que tá morrendo para que o 
conteúdo dela não extravase para células vizinhas que estão saudáveis, 
porque dentro desta célula que tá morrendo eu tenho uma série de 
sinais que estão sendo liberados, via mitocôndria por exemplo, que são 
indutores de morte. Se esses sinais extravasam da célula, podem levar 
a morte células vizinhas saudáveis que não estão em processo de apoptose. Por isso é tão 
importante esse mecanismo de sinalização, para impedir que essa célula que está morrendo 
induza, de maneira errônea, a morte de células saudáveis. 
 
A pinocitose ocorre através de fossas revestidas por clatrina 
 
Que é um evento mediado por sinalização celular, a pinocitose ocorre de maneira constitutiva. O 
que é isso? Independente de sinais, uma célula que sofre pinocitose, sofre de maneira constante, 
sem nenhum tipo de regulação. E, basicamente todas as células do corpo realizam pinocitose, 
obviamente em taxas diferentes, mas todas elas constantemente estão captando fluídos, 
pequenos de solutos do meio extracelular. 
O macrófago ingere 25% do próprio volume em fluídos a cada hora. 
Fibroblastos, por sua vez, endocitam numa relação mais baixa, 1% por minuto. 
Mas o macrófago e fibroblastos não modificam a área de superfície de membrana, não modificam 
seu volume, porque ao mesmo tempo que há essa pinocitose, que há esse ganho de membranas 
e fluídos, ao mesmo tempo também existe uma perda por exocitose. Desta forma a exocitose 
contra a balança esse ganho de vesículas de volume por pinocitose, porque se não houvesse 
esse balanço, a célula poderia ganhar muito volume e perder membrana. 
A pinocitose ocorre através de vesículas revestidas de clatrina. No momento que ela se torna 
carregada de fluidos e pequenos solutos, ela se desprende da membrana e, no momento que se 
desprende, rapidamente a cobertura de clatrina é perdida, todo processo de estruturação dessa 
vesícula é pedido devido aquelas modificações que ocorrem nos fosfolipídios de inositol presente 
na membrana que, à medida que são modificados, alteram a afinidade de proteínas adaptadoras 
para membrana. 
Estima-se que até 2500 vesículas revestidas de clatrina deixam a membrana de um fibroblasto 
a cada minuto. Então é muito intenso esse processo de pinocitose que ocorrem nessas células 
e muito importante para a própria fisiologia celular. 
 
 
 
 
Fossas revestidas de caveolinas também são responsáveis pela pinocitose 
 
Além das próprias vesículas revestidas 
de clatrina presente na superfície de 
células, uma outra estrutura também é 
responsável por induzir pinocitose, e 
nesse caso tem invaginações que são 
revestidas por uma outra proteína 
chamada de caveolina. E as caveolinas, 
ou cavéolas, se originam de regiões 
onde a fluidez da membrana é reduzida 
(balsas lipídicas). Estas balsas lipídicas 
é uma região da membrana cuja 
espessura é maior quando comparada ao 
entorno, as regiões fora da balsa, porque 
esta balsa apresenta fosfolipídios com 
cadeias muito longas e algumas saturadas, 
isso contribui para redução da fluidez da 
membrana nessa balsa lipídica, além da 
presença obviamente do próprio colesterol 
que está reduzindo também a fluidez da 
membrana. Essas balsas lipídicas também 
apresentam proteínas que estão ancoradas 
a elas por essa alça de GPI (glicosilfosfatidilinositol). E nessa estrutura tem a proteína caveolina, 
que se conecta a membrana por uma alça hidrofóbica e se liga por alça hidrofílica a uma outra 
caveolina, formando então a estrutura revestida que gera essa invaginação, essa cavéolas, que 
é facilmente visível ao microscópio eletrônico de transmissão. A partir de mecanismos, também 
intracelulares dependente de dinamina, ocorre a ruptura desta vesícula recoberta de caveolina 
para o citosol da célula. 
Essa cavéola é um sítio de sinalização celular por ser uma região com baixa fluidez. 
 
 
 
 
As células importam moléculas por mecanismos dependentes de receptor 
 
Foi visto até o momento, uma endocitose dependente da formação 
de pseudópodos via fagocitose, uma endocitose de fluídos e 
pequenas partículas via pinocitose, e agora veremos uma 
endocitose dependente de receptor, também é uma via constitutiva, 
mas a partícula que está sendo captada depende da ligação dessa 
partícula com seu respectivo receptor. 
Isso acontece na importação de LDL, que é uma lipoproteína (uma 
estrutura vesicular circulante na circulação sanguínea responsável 
pelo transporte de lipídios) tem diferentes lipoproteínas, HDL, LDL, 
VLDL, IDL, e no exemplo, que é dependente desses mecanismos de endocitose via receptor, 
tem LDL (lipoproteína de densidade leve), essa lipoproteína é uma vesícula formada por 
apolipoproteínas (estruturas proteicas), fosfolipídios e colesterol. Dentro dela existe uma grande 
quantidade de lipídios e, no caso do LDL, de ésteres de colesterol (colesterol no estado 
extremamente hidrofóbico). Essa partícula de LDL precisa ser captada por células que utilizam 
como matéria-prima o colesterol, então tem células esterotogênicas que vão sintetizar 
hormônios, por exemplo, ou células hepáticas que vão captar esse LDL para utilizar o colesterol 
na síntese de ácidos biliares. 
Para que essas células utilizem esse 
LDL, elas necessitam do receptor de 
LDL que vai induzir então uma 
endocitose mediada por receptor. O 
receptor de LDL apresenta um sítio 
de ligação para partículas de LDL no 
meio extracelular e, no meio intracelular, existe um sítio de ligação para proteínas adaptadores, 
que também se conectam a clatrina para formar fossa revestida de clatrina. No momento que 
existe um carregamento abundante de LDL, a fossa ela se desprende da membrana formando a 
vesícula revestida de clatrina. Esse revestimento é perdido e o LDL vai ser utilizado para as vias 
necessárias biossintéticas. 
 
Entretanto, o receptor é novamente inserido na 
membrana por uma vida de reciclagem. 
 Essa Imagem mostra que a estrutura presente na 
partícula de LDL, que é reconhecida pelo receptor, é a 
apoproteína B-100. Então a apoproteína B-100 se liga 
o receptor, toda a estrutura é internalizada. 
Internamente tem a separação do LDL do seu receptor, 
que entra numa via de reciclagem, para ser novamente 
colocada na membrana. O LDL vai ser entregue para 
os lisossomos para ser degradado e liberar o colesterol. O colesterol então, pode entrar na 
síntese de hormônios ou na síntese de ácidos biliares. Excesso de colesterol inibe a síntese de 
colesterol, já que nós temos capacidade de sintetizar colesterol, e esse excesso estimula também 
a estocagem do colesterol como inibe a síntese do próprio LDL. Existem mecanismos 
regulatórios onde o próprio colesterol vai inibir a síntese do receptor de LDL. 
E existem indivíduos que apresentam receptores defectivos, ou seja, receptores não funcionais, 
o receptor desse indivíduo pode, por exemplo, não reconhecer a partícula de LDL, ou o receptor 
pode não se ligar as proteínas adaptadoras. 
Existem casos que o indivíduo não 
expressa o receptor e, por 
consequência, esses indivíduos 
apresentam altos níveis de LDL na 
circulação sanguínea e apresentam 
grandes chances de desenvolver 
algum tipo de problema cardiovascular, placas de aterosclerose por exemplo, que vão dificultar 
o fluxosanguíneo. Pode ter uma placa de aterosclerose que vai se romper e cair num pequeno 
vaso, no coração pode levar um infarto, no cérebro pode levar um derrame, enfim, é 
extremamente danoso, indivíduos que sofrem dessas anomalias normalmente morrem cedo 
devido a esses problemas cardiovasculares. Esses indivíduos se valem de alguns medicamentos 
para combater excesso do colesterol como, por exemplo, os fármacos da classe das estatinas, 
sinvastatina é um componente que inibe a síntese de colesterol interna, então se inibe a síntese 
de colesterol, ao reduzir os níveis de colesterol, a célula passa novamente a sintetizar LDL, 
aumentando os níveis do receptor de LDL na membrana, e quanto mais receptores de LDL na 
membrana maior é a chance de captar partículas de LDL da circulação, o que diminui o risco de 
desenvolver problemas cardiovasculares. 
Os materiais endocitados que não são retirados dos endossomos terminam nos 
lisossomos 
 O material que não é levado 
para reciclagem, que foi um 
endocitados, ele termina nos 
lisossomos. 
Inicialmente essas vesículas que 
são endocitadas por pinocitose, 
via clatrina ou caveolina, vão 
parar no chamado endossomo 
inicial. E desse endossomo 
inicial, esse componente é 
enviado para o endossomo 
tardio, que já apresentam uma 
acidez alta, o que leva o início da degradação dos componentes. Que termina quando eles 
formam os lisossomos, que é um ambiente extremamente ácido. 
Os restos serão eliminados por exocitose. 
 
Destinos das proteínas receptoras transmembrana que foram endocitadas 
 
O receptor que foi endocitado junto com a estrutura de 
interesse, tem alguns destinos: 
- Esse receptor pode ser colocado novamente na 
membrana pelo mecanismo de reciclagem; 
- Entretanto, esse mesmo receptor que foi internalizado 
pode ser colocado na membrana, mas num local diferente 
de onde foi retirado, esse mecanismo é chamado de 
transcitose. Essa transcitose se dá pela inserção desse 
receptor numa região distinta da que ele foi retirado; 
- Tem alguns receptores que podem ir para uma via de 
degradação. 
 
 
 
As proteínas específicas são removidas dos endossomos iniciais e devolvidas para a 
membrana plasmática 
A via de reciclagem de receptor LDL. 
O LDL é internalizado via o seu receptor no 
complexo revestido de clatrina, ocorre a 
perda do revestimento e ele levado para o 
endossomo inicial, e daqui ocorre a 
separação do LDL do seu receptor, que é 
levado então para a membrana novamente, 
numa via de reciclagem, em quanto que o 
LDL vai ser destruído em lisossomos. 
 
 
Isso também acontece no transporte de ferro. O ferro é um íon extremamente importante para 
uma série de questões fisiológicas, a própria transferência de elétrons da cadeia transportadora 
de elétrons é rica em ferro, muitas enzimas apresentam ferro, o transporte de transporte de 
oxigênio já que é hemoglobina do grupamento M apresenta ferro, então ferro é importante e esse 
ferro precisa ser captado pelas células. Só que o ferro ele não é transportado livremente pelo 
sangue, ele é transportado ligado a uma proteína chamada de transferrina. A transferrina, ligada 
ao ferro, é endocitada, via vesículas revestidas 
de clatrina, por um receptor que está presente 
nessa fossa revestida de clatrina. No momento 
que a vesícula é formada e perde-se o 
revestimento, essa estrutura é enviada até o 
endossomo. Dentro do endossomo tem um pH 
mais ácido quando comparado ao pH da 
vesícula. Esse pH ácido induz a dissociação do 
ferro da transferrina. No momento que esse 
ferro deixa a transferrina, ela passa a se 
chamar apotransferrina e, o complexo 
apotransferrina e receptor continua unido. E toda a estrutura elevada para uma via de reciclagem, 
para ser novamente colocado na membrana. Como pH do fluido extracelular é mais básico isso 
induz a dissociação da apotransferrina do receptor, para que ela possa novamente se ligar um 
ferro e iniciar todo o ciclo de endocitose. 
A transcitose transfere macromoléculas através de camadas de células epiteliais 
 
O processo de transcitose é 
relacionado com a transferência de 
um receptor de uma região celular 
para uma outra região, para uma 
região oposta. 
 Isso acontece, por exemplo, na 
captação de anticorpos provenientes 
do leite materno. O anticorpo, ao 
chegar no intestino, se liga receptores 
de Fc localizados na parte apical do 
enterócito. O complexo receptor-
anticorpo é internalizado e 
direcionado para o endossomo inicial. 
Do endossomo inicial, esse complexo 
é direcionado por um endossomo 
intermediário chamado de endossomo de reciclagem. E, do endossomo de reciclagem, parte 
vesículas contendo complexo receptor-anticorpo que são destinados então para a região 
basolateral. Quando esse complexo chega, por apresentar um pH básico, diferente do lúmen do 
intestino, que vem do estômago, e por essa forma tem um pH mais ácido, esse anticorpo é 
liberado no interstício e depois cai na corrente sanguínea. 
Constantemente existem vias de reciclagem mandando vesículas novamente para região apical, 
justamente para não alterar a superfície celular. Já que a superfície está perdendo a vesícula, é 
preciso ter uma via secretória de exocitose, que joga esses componentes novamente para 
membrana. 
Existem endossomos de reciclagem especializados. Como que acontece na sinalização da 
insulina. A insulina é um hormônio liberado pelas células beta-pancreáticas, que tem como 
finalidade aumentar a captação de glicose por células especializadas, como adipócitos e células 
musculares. Esse aumento da capacidade de captação de glicose ocorre porque quando a 
insulina se liga ao seu receptor ela ativa uma via de sinalização que leva um aumento da 
expressão de transportadores de glicose na membrana. Esses transportadores se encontram 
estocados nos endossomos de reciclagem. No momento que o sinal é deflagrado, vesículas 
contendo esses transportadores são colocadas na membrana, aumentando a quantidade dos 
transportadores de glicose na membrana, aumentando a sua captação. No momento que o sinal 
da insulina é perdido, esses transportadores são retirados da membrana novamente ficando com 
a quantidade inicial. 
Isso então mostra a importância da transcitose, a importância desses endossomos de 
reciclagem, em diferentes contextos celulares, demonstrando o quanto endocitose e exocitose 
são importantes para célula.