FAGOCITOSE: ETAPAS E FUNÇÕES - BIOLOGIA - 2024

A fagocitose é o processo pelo qual as células "capturam" moléculas e várias substâncias do meio circundante devido à formação de invaginações da membrana plasmática, formando vesículas intracelulares conhecidas como endossomos. A fagocitose, juntamente com a pinocitose e a endocitose mediada por receptor, somam-se aos três tipos de endocitose

A pinocitose envolve a ingestão de fluido e pequenas moléculas, enquanto a endocitose mediada por receptor envolve a ligação de moléculas específicas a proteínas receptoras de membrana. A fagocitose é considerada uma forma de alimento, pois está relacionada à ingestão de grandes moléculas, outras células ou “restos” de outras células.

Fagocitose de uma bactéria (Fonte: GrahamColm na Wikipédia em inglês via Wikimedia Commons)

Em organismos multicelulares como plantas, animais e fungos, nem todas as células têm a capacidade de englobar elementos externos, o que significa que existem algumas células especializadas para esse fim, que são conhecidas como “células fagocíticas”.

As células fagocíticas são distribuídas por todos os tecidos do corpo e desempenham diferentes funções. Os macrófagos são um bom exemplo de células fagocíticas pertencentes ao sistema imunológico, cuja função é nos defender dos microorganismos que entram em nosso corpo.

Fagocitose / foto recuperada de fagocitose77.blogspot.com

O processo de fagocitose não faria sentido nas células eucarióticas sem a existência de um tipo de organela intracelular denominada lisossoma, pois é nela que os nutrientes do material que as células fagocitam são “processados” ou “digeridos”.

A fagocitose também é conhecida como "heterofagia" (ingestão de compostos extracelulares), pois difere da "autofagia", que é o processo normal que ocorre nos lisossomas de praticamente todas as células eucarióticas.

Estágios

Uma vez que o macrófago envolve um vírus (1-3), ele o quebra em pedaços com enzimas lisossomais (4,5) que são então liberadas da célula como resíduos inofensivos (6). Foto obtida em: askabiologist.asu.edu.

Em organismos eucarióticos superiores, as principais células fagocíticas são derivadas de um precursor comum originado na medula óssea. Essas células são conhecidas como "células brancas do sangue" e são leucócitos polimorfonucleares (neutrófilos), monócitos e macrófagos.

O processo de fagocitose pode ser analisado como uma série de etapas ou etapas sequenciais, que consistem em (1) o reconhecimento do material que é fagocitado, (2) na formação do fagossomo, que é uma espécie de vesícula intracelular, e (3)) na formação do fagolisossomo, evento que termina com a “digestão”.

Estágio de reconhecimento

A fagocitose não é um processo simples. Entre muitas outras coisas, envolve o reconhecimento de sinais específicos e a ligação de partículas ou organismos a receptores específicos localizados na face externa da membrana plasmática das células fagocíticas.

Esse processo inicial pode ser considerado uma espécie de "neutralização", principalmente quando se trata de fagocitose mediada por certas células do sistema imunológico, responsáveis ​​pela eliminação de células invasoras.

Assim, a superfície da membrana plasmática das células fagocíticas (ou de organismos unicelulares que fagocitam) é dotada de uma bateria de receptores capazes de reconhecer moléculas específicas (ligantes) encontradas na superfície das células invasoras ou que são típicos de partículas de alimentos.

Esses receptores, que geralmente são proteínas integrais de membrana com extensões extracelulares, se ligam a seus ligantes, desencadeando uma série de eventos de sinalização interna que enviam uma mensagem que se traduz como "há comida fora".

Estágio de formação de fagossoma

Uma vez que a célula que está engolfando uma partícula de alimento ou outra célula "estranha" recebe a mensagem enviada da superfície, ocorre uma invaginação na membrana plasmática, o que significa que a célula "engolfa" o material a ser fagocitado, envolvendo-o com sua própria membrana..

Nesta fase, observa-se como a membrana se espalha sobre a outra célula e essa extensão às vezes é conhecida como "pseudópode". Quando as extremidades do pseudópode se juntam, envolvendo o elemento estranho, forma-se uma "vesícula" interna chamada fagossomo.

Formação de fagolisossomos e estágio de digestão

Os fagossomas que contêm os elementos fagocitados são vesículas intracelulares cobertas por uma membrana. Eles têm a capacidade de se fundir com outras organelas intracelulares: lisossomos.

A fusão entre fagossomos e lisossomas dá origem aos fagolisossomos, que correspondem às organelas compostas onde ocorre a "digestão" ou "desintegração" dos compostos fagocitados (sejam células inteiras, partes delas ou outras moléculas extracelulares).

Uma vez que os lisossomos são as organelas responsáveis ​​pela degradação de material intracelular deficiente ou residual, eles são dotados de diferentes enzimas hidrolíticas e proteolíticas que lhes dão a capacidade de desintegrar (em fragmentos menores) as partículas contidas nos fagossomas com os quais fundir.

O material resultante desta degradação fagolisossômica pode ser eliminado permanentemente como material residual de células fagocíticas ou pode ser usado como um "bloco de construção" para a síntese de novos compostos intracelulares.

Recursos

A fagocitose tem muitas funções importantes em organismos eucarióticos. Em protozoários e outros seres unicelulares, por exemplo, esse processo é essencial para a nutrição, uma vez que a maior parte dos alimentos é ingerida dessa forma.

Fagocitose em uma ameba (Fonte: Miklos via Wikimedia Commons)

Em muitos organismos multicelulares, por outro lado, a fagocitose é essencial para defesa específica e inespecífica, ou seja, para imunidade inata e imunidade adaptativa.

Tem funções primárias na "destruição" de microorganismos patogênicos invasores, como bactérias, parasitas, etc., e também está envolvida no restabelecimento das condições normais em locais onde ocorreu infecção ou inflamação, ou seja, é importante para o reparo de feridas.

Ainda no contexto imunológico, a fagocitose é essencial para os processos de apresentação de antígenos e ativação de linfócitos específicos do sistema imunológico (células B e células T), que participam da defesa do organismo contra agentes estranhos ou estranhos.

A fagocitose também está envolvida na eliminação e "reciclagem" de células do corpo que passam por eventos apoptóticos, para que seus componentes possam ser reutilizados ou direcionados para a formação de novas moléculas intracelulares ou organelas.

Curiosamente, os macrófagos do corpo humano são responsáveis ​​pela ingestão diária de mais de 100 milhões de eritrócitos que se desgastam ou funcionam mal na corrente sanguínea.

Células do sistema imunológico que realizam fagocitose

As células do sistema imunológico que realizam a fagocitose também podem usar muitos mecanismos para destruir os patógenos, como:

Radicais de oxigênio

Eles são moléculas altamente reativas que reagem com proteínas, lipídios e outras moléculas biológicas. Durante o estresse fisiológico, a quantidade de radicais de oxigênio em uma célula pode aumentar dramaticamente, causando estresse oxidativo, que pode destruir estruturas celulares.

Óxido nítrico

É uma substância reativa, semelhante aos radicais de oxigênio, que reage com o superóxido para criar outras moléculas que danificam várias moléculas biológicas.

Proteínas antimicrobianas

São proteínas que danificam ou matam bactérias especificamente. Exemplos de proteínas antimicrobianas incluem proteases, que matam várias bactérias ao destruir proteínas essenciais, e lisozima, que ataca as paredes celulares de bactérias gram positivas.

Peptídeos Antimicrobianos

Os peptídeos antimicrobianos são semelhantes às proteínas antimicrobianas, pois atacam e matam as bactérias. Alguns peptídeos antimicrobianos, como as defensinas, atacam as membranas celulares bacterianas.

Proteínas de ligação

As proteínas de ligação costumam ser importantes no sistema imunológico inato porque se ligam competitivamente a proteínas ou íons que, de outra forma, seriam benéficos para as bactérias ou para a replicação viral.

Referências

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Essential Cell Biology. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Brown, E. (1995). Fagocitose. BioEssays, 17 (2), 109-117.
3. Garrett, WS, & Mellman, I. (2001). Estudos de endocitose. In Dendritic Cells (Second, pp. 213-cp1). Academic Press.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5a ed.). Freeman, WH & Company.
5. Platt, N., & Fineran, P. (2015). Medir a atividade fagocítica das células. Methods in Cell Biology, 126, 287-304.
6. Rosales, C., & Uribe-Querol, E. (2017). Fagocitose: Um Processo Fundamental na Imunidade. BioMed Research International, 1-18.
7. Sbarra, AJ e Karnovskyi, ML (1959). A base bioquímica da fagocitose. Journal of Biological Chemistry, 234 (6), 1355-1362.
8. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biology (5ª ed.). Filadélfia, Pensilvânia: Saunders College Publishing.
9. Stuart, LM e Ezekowitz, RAB (2005). Fagocitose: complexidade elegante. Immunity, 22 (5), 539–550.