A Comunicação e Sinalização Celular

...

Na maioria dos casos, entretanto, as moléculas-sinal são secreta das para o fluido extracelular e podem ser levadas para longe, agindo em alvos distantes, ou podem agir como mediadores locais, afetando somente as células que estão muito próximas da célula sinalizadora. Este último processo é chamado de sinalização parácrina (Figura 15-4B). Geralmente, nessa sinalização, as células sinalizadoras e as células-alvo são de tipos celulares diferentes, mas também podem produzir sinais aos quais elas mesmas respondem: a isso se denomina sinalização autócrina. As células cancerosas, por exemplo, freqüentemente usam essa estratégia para estimular sua própria sobrevivência e proliferação. Para que os sinais parácrinos atuem apenas localmente, as moléculas secreta das devem ter sua difusão restrita; por isso, elas com freqüência são captadas rapidamente pelas células-alvo das vizinhanças, destruídas por enzimas extracelulares ou imobilizadas pela matriz extracelular.

Os organismos grandes, complexos e multicelulares requerem mecanismos de sinalização de longo alcance para coordenar o comportamento de células em partes distantes do corpo. Assim, desenvolveram tipos celulares especializados na comunicação intercelular a grandes distâncias. Os mais sofisticados são as células nervosas, ou neurônios, que estendem longos prolongamentos (axônios) que lhes permitem entrar em contato com células-alvo distantes, onde os prolongamentos terminam em sítios de transmissão de sinais especializados conhecidos como sinapses químicas. Quando ativados por estímulos do meio ou de outras células nervosas, o neurônio envia impulsos elétricos (potenciais de ação) ao longo do seu axônio; quando um impulso desse tipo alcança a sinapse na extremidade do axônio, desencadeia a secreção de um sinal químico que atua como neurotransrnissor. A estrutura firmemente organizada da sinapse assegura que o neurotransmissor seja liberado especificamente aos receptores na célula-alvo pós-sináptica (Figura 15-4C).

Uma estratégia bem diferente de sinalização a Ionga distância faz uso das células endócrinas. Essas células secretam suas moléculas-sinal, chamadas de hormônios, na corrente sanguínea, que se encarrega de transportá-las por todo o corpo, permitindo que atuem sobre as células-alvo que podem estar em qualquer lugar do corpo (Figura 15-4D).

Os mecanismos que permitem às células endócrinas e aos neurônios coordenar a longa distância o comportamento celular nos animais são comparados na Figura 15-5. A sinalização endócrina é relativamente lenta, pois depende da difusão e do fluxo sanguíneo. A sinalização sináptica, ao contrário, é muito mais rápida e precisa.

As células nervosas podem transmitir informações a Iongas distâncias, por impulsos elétricos que viajam a velocidades de até 100 m por segundo; uma vez liberado pelo terminal nervoso, o neurotransmissor precisa difundir menos de 100 nm para alcançar a célula-alvo, o que é conseguido em menos de um milissegundo. Outra diferença entre a sinalização endócrina e a nervosa é que, enquanto os hormônios são diluídos na corrente sanguínea e no líquido intersticial, e, assim, devem ser capazes de atuar em concentrações muito baixas « 10-8 M), os neurotransmissores são muito menos diluídos e podem alcançar altas concentrações locais. De modo correspondente, os receptores dos neurotransmissores têm uma afinidade relativamente baixa por seus ligantes, o que significa que podem se dissociar rapidamente do receptor, para extinguir a resposta. Além disso, após sua liberação do terminal nervoso, o neurotransmissor é removido rapidamente da fenda sináptica pela

ação de enzimas hidrolíticas específicas que o destroem, ou por proteínas transportadoras específicas de membrana que o bombeiam de volta para o terminal nervoso, ou para as células gliais vizinhas. Assim, a sinalização sináptica é muito mais precisa do que a endócrina, tanto temporal como espacialmente.

A velocidade da resposta a um sinal extracelular não depende somente do mecanismo de liberação do sinal, mas também da natureza da resposta da célula-alvo. Quando as respostas envolve somente mudanças em proteínas já existentes na célula, ela pode ocorrer muito rapidamente: por exemplo, uma mudança alostérica em um canal iônico controlado por neurotransmissor pode alterar, em milissegundos, o potencial elétrico da membrana plasmática, e as respostas que dependem somente de fosforilação de proteínas podem ocorrer

em segundos. Contudo, quando a resposta envolve mudanças na expressão gênica e na síntese de novas proteínas, ela normalmente demora muitos minutos ou horas, não importando o mecanismo de liberação do sínal (Figura 15-6).

[pic 2]

Figura 1 5-4 Quatro formas de sinalização intercelular. (A) A sinalização dependente de contato requer que as células estejam em contato direto membrana-membrana. (B) A sinalização parácrina depende de sinais liberados no espaço extracelular e atua localmente sobre as células próximas. (C) A sinalização sináptica é realizada por neurônios que transmitem sinais elétricos ao longo de seus axônios e liberam neurotransmissores nas sinapses, que frequentemente estão localizadas longe do corpo celular neuronal. (D) A sinalização endócrina depende das células endócrinas que secretam hormônios para a corrente sanguínea, de onde são distribuídos para todo o corpo. Muitas moléculas sinalizadoras de um mesmo tipo participam nas sinalizações parácrina,sináptica e endócrina: as diferenças básicas estão na velocidade e na seletividade com que os sinais são enviados para seus alvos.

[pic 3]

Figura 1 5-5 Comparação entre as estratégias endócrina e neuronal na sinalização de longo alcance. Nos animais complexos, as células endócrinas e as células nervosas atuam juntas na coordenação das atividades de células em partes distantes do corpo. Enquanto as diferentes células endócrinas devem utilizar diferentes hormônios para se comunicar especificamente com suas células-alvo, diferentes células nervosas podem usar o mesmo neurotransmissor e, ainda assim, comunicam-se de uma forma altamente específica. (A) As células endócrinas secretam os hormônios para o sangue, e estes atuam somente naquelas células-alvo que possuem os receptores apropriados: os receptores ligam os hormônios específicos, que são "captados" do fluido extra celular pelas células-alvo.(B) Em contraste, na sinalização sináptica a especificidade provém de contatos sinápticos entre a célula nervosa e suas células-alvo específicas. Geralmente,