Iniciando minha odisséia literária rumo à monitoria, nada melhor do que iniciar os estudos com o tecido epitelial. Tecido este que cobre todas as superfícies internas e externas do corpo. A figura acima diz respeito ao tecido epitelial pseudo-estratificado colunar ciliado, mas vocês não precisam saber desses detalhes, né?
terça-feira, 16 de setembro de 2008
Iniciando minha odisséia literária rumo à monitoria, nada melhor do que iniciar os estudos com o tecido epitelial. Tecido este que cobre todas as superfícies internas e externas do corpo. A figura acima diz respeito ao tecido epitelial pseudo-estratificado colunar ciliado, mas vocês não precisam saber desses detalhes, né?
EXOCITOSE
O tráfego vesicular em células eucarióticas é essencial para processos celulares diversos, incluindo a manutenção de compartimentos celulares distintos, secreção de proteínas e hormônios, fertilização do óvulo e liberação de neurotransmissores. O ciclo de vida de uma vesícula geralmente consiste de 3 estágios (figura 1): endocitose ou formação da vesícula a partir de membranas celulares específicas; exocitose ou fusão da vesícula com sua membrana alvo; e reciclagem dos componentes da maquinaria protéica após a exocitose. Esta revisão irá focalizar os recentes estudos estruturais das proteínas chaves responsáveis pela exocitose e a reciclagem.
Figura 1: ciclo de vida de uma vesícula sináptica.
A exocitose vesicular é controlada por uma maquinaria protéica que é conservada em organismos percorrendo de leveduras a humanos. Proteínas SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor [NSF]- attachment protein recceptor) são componentes essenciais desta maquinaria. Em exocitose de vesículas sinápticas, três proteínas SNARE estão envolvidas: As proteínas associadas a membrana plasmática sintaxina e SNAP-25 ( proteína de 25 KDa associada a sinaptossoma) e a proteína vesicular sinaptobrevina também referida como VAMP (vesicle-associated membrane protein).
Outras proteínas conservadas incluem o NSF ATPase e sua adaptadora SNAP, a classe Rab de pequenas proteínas G e seus efetores, a família sinaptotagmina e a família nSec1 ( homólogo neuronal da proteína Sec1 de levedura, também referida como Munc 18). Muitos outros fatores que interagem com SNAREs, como as complexinas, VAP33 ( proteína de membrana associada a vesícula/ proteína ligadora de sinaptobrevina) e sinaptofisina têm sido caracterizados.
Figura 2: Estágios e proteínas chaves envolvidas na fusão de membrana de vesícula. As proteínas estão coloridas de acordo com o código: sinaptobrevina (azul escuro), sinaptofisina (azul claro), sintaxina (vermelho), nSec1 (marrom), SNAP-25 (verde escuro), sinaptotagmina (amarelo), Rab3A (círculo vermelho escuro), rabfilina-3A (verde palha), canal de cálcio (magenta), NSF (rosa) e a –SNAP(azul celeste). Pi, fosfato inorgânico.
A figura dois resume alguns dos estágios chaves envolvidos na fusão de vesículas sinápticas. Inicialmente, sintaxina está ligada a nSec1 e sinaptobrevina está provavelmente ligada a um fator tal qual sinaptofisina. Ambas, sintaxina e sinaptobrevina são proteínas com um domínio transmembrana. No estágio de ancoragem, o complexo sintaxina-nSec1 é dissociado talvez assistido por uma proteína efetora Rab. Sinaptobrevina então se liga a sintaxina e SNAP-25. No estágio de preparação (priming), o sistema se torna competente a sofrer fusão desde que haja um aumento na concentração de cálcio, possivelmente envolvendo uma proteína ligadora de cálcio tal como sinaptotagmina. No estágio de reciclagem, a -SNAP (a soluble NSF-attachment protein) e NSF se ligam ao complexo SNARE e o complexo é então dissociado após hidrólise de ATP.
Antes da ancoragem, as vesículas têm que ser direcionadas para a localização correta no tempo apropriado. Este direcionamento não é nem de longe tão bem entendido como os estágios finais de fusão de vesícula. Entretanto, alguns dos componentes moleculares para o processo de direcionamento estão começando a serem caracterizados. Entre eles estão os complexos sec6/8 em células de mamíferos e o complexo exocist em levedura. Estes são complexos macromoleculares grandes (>700KDa) que poderiam estar envolvidos nos processos de direcionamento antes dos SNAREs estarem envolvidos.
SNAREs
O complexo SNARE pode ser isolado a partir de extratos de células neuronais. Ele podem ser também montado a partir de proteínas recombinantemente expressas e purificada in vitro. As âncoras de membrana não são necessárias para a montagem do complexo SNARE, assim a maioria dos estudos biofísicos e estruturais têm sido realizados com os domínios solúveis dos SNAREs. O complexo SNARE exibe notável estabilidade térmica e química. A proteólise limitada do complexo SNARE sináptico tem revelado um complexo central com propriedades biofísicas similares ao complexo integral. Este complexo central é suficiente para promover fusão de vesícula in vitro.
O complexo central SNARE (cerne) consiste de um barril de quatro hélices paralelas enquanto o domínio aminoterminal da sintaxina consiste de um barril de três hélices anti-paralelas (figura 3 e 4). O cerne do barril de quatro hélices do complexo SNARE é composto de camadas formadas pela interação das cadeias laterais de cada uma das 4 a -hélices. Estas camadas são altamente conservadas através da família SNARE inteira. No centro do complexo central (cerne) uma conservada camada iônica tem sido encontrada e consiste de um resíduo de arginina e três de glutamina contribuídos de cada uma das 4 a -hélices. Interessantemente, esta camada iônica está selada contra a água por camadas hidrofóbicas adjacentes. Esta configuração um tanto quanto energeticamente desfavorável presumivelmente tem algum papel funcional durante a associação ou dissociação do complexo SNARE.
Figura 3: Estrutura cristalizada conhecida dos componentes do complexo 20S- complexo SNARE, a –SNAP( ou seu homólogo Sec 17 em levedura) NSF-N, NSF-D2 e a localização especulativa em uma micrografia eletrônica de média rotacional do complexo 20S. O acondicionamento (enovelamento) do domínio NSF-D2 na grade P6 cristalográfica forma um hexâmero que se assemelha co as características de anéis em forma de cone da micrografia eletrônica. Como os domínios D1 e D2 possuem seqüências primárias similares, suas estruturas são também provavelmente similares. Isto sugere que os domínios D1 e D2 compreendem os dois anéis. A localização do domínio-N foi sugerida comparando o empacotamento trimérico dos três domínios NSF-N por unidade assimétrica de uma das formas cristalizadas com a micrografia eletrônica.
Mutações nesta e em outras camadas reduzem a estabilidade do complexo e causam defeitos no tráfego de membrana mesmo em SNAREs distantemente relacionadas. Baseado na conservação do cerne do complexo SNARE, as SNAREs foram reclassificadas em Q-SNARE e R-SNARE e propõe-se que complexos SNARE competentes a sofrerem fusão (priming) geralmente consistem de barris de 4 alfa-hélices compostos na razão de 3 (Q-SNARE): 1(R-SNARE). Uma possível exceção à regra 3Q:1R é o sistema de fusão vacuolar homotípico no qual 5 SNARE distintas interagem. Entretanto, estes experimentos foram realizados com extratos de levedura e analisados por imunoprecipitação, portanto não está claro que todas as 5 SNAREs vacuolares interajam quantitativamente em um complexo pentamérico único.
Figura 4: Sumário das estruturas das proteínas envolvidas na exocitose em vesícula sináptica: complexo SNARE (sinaptobrevina-azul escuro; sintaxina-vermelho; SNAP-25-verde); complexo sintaxina-nSec1 (sintaxina-vermelho; nSec1-marrom); Rab3A-rabfilina-3A (Rab3A-círculo vermelho escuro; rabfilina-3A-verde palha).
As SNAREs têm, no mínimo, três estados conformacionais (figura 5): primeiro, a conformação "fechada" da sintaxina dissociada do complexo e a conformação flexível ou não estruturada de sinaptobrevina e SNAP-25 (figura 5a); segundo, o complexo binário da sintaxina e SNAP-25 (figura5b); e terceiro, o complexo ternário da sintaxina, SNAP-25 e o domínio citoplasmático da sinaptobrevina (figura 5c,d). A conformação fechada da sintaxina dissociada do complexo contém um barril de 4 hélices composto do domínio aminoterminal regulatório HAHBHC e aproximadamente metade do domínio do complexo central Hcore (figura 5a). A topologia desta conformação fechada foi deduzida por dados de ressonância magnética nuclear. Uma conformação similar da sintaxina foi recentemente observada na estrutura cristalizada da sintaxina no complexo sintaxina-nSec1 (figura 4), sugerindo que é a conformação fechada da sintaxina que se liga a nSec1.
Sintaxina muda para um estado "aberto" para se ligar a SNAP-25. Neste estado aberto, a ligação a outras SNAREs é mediado pelo domínio Hcore. Mudanças conformacionais no domínio Hcore, mediada pelo domínio N-terminal da sintaxina, representam um mecanismo regulador para a associação do complexo SNARE por afetar a cinética da formação do complexo ternário. A formação de complexos binários ou ternários está associada com uma indução aumentada da estrutura a -hélice nas regiões não estruturadas ou flexíveis. Como a metade N-terminal do domínio Hcore da sintaxina está sempre enovelada (figura 5), estes dados sugerem que a associação do complexo SNARE começa distal às superfícies da membrana e prossegue através delas. Este modelo "zipper" da fusão de vesícula tem sido proposto por experimentos utilizando transferência de energia ressonante fluorescente, microscopia eletrônica e polarização de spin eletrônico de complexos SNARE marcados.
Figura 5: Estados conformacionais e eventos envolvendo as proteínas SNAREs e seus possíveis papéis na fusão de vesícula. As SNAREs possuem no mínimo três estados conformacionais: (a) fechado; (b) binário; (c,d) ternário. Sinaptobrevina-azul; sintaxina-vermelho; SNAP-25-verde. Indeterminado, nenhuma informação disponível sobre a conformação ou conformações da proteína; Flexível, resíduos que estão provavelmente passando por significante mudança em solução e não são parte de um domínio rígido da proteína. C, região carboxi-terminal; N, região amino-terminal.
O PAPEL DAS SNAREs
Enquanto a função exata dos SNAREs é o tópico de alguns debates, existem várias evidências que eles desempenham um papel fundamental na fusão de membrana. Primeiro, a clivagem sítio específica das SNAREs por neurotoxinas clostridiais inibem a neurotransmissão. Segundo, os SNAREs representam a maquinaria de fusão mínima: SNAREs reconstituídos em lipossomos artificiais podem induzir fusão in vitro. Experimentos em um sistema de células PC12 permeabilizadas também confirmaram a importância dos SNAREs para a fusão in vivo. Terceiro, os domínios solúveis dos SNAREs espontaneamente reúnem-se em um barril de 4 hélices extremamente estável in vitro. A composição a -helical e a alta estabilidade térmica e química do complexo é similar para as proteínas que estão envolvidas na fusão viral, possivelmente indicando um mecanismo ancestral comum para ambos os sistemas de fusão. Quarto, a formação do complexo provavelmente prossegue de uma maneira direcional, iniciando no na extremidade do complexo distal à membrana e prosseguindo para a extremidade proximal à membrana.(figura 5). Este processo de associação direcional pode trazer proximidade às membranas, assim superando a barreira de energia livre para a stalk formation (figura 6).
Figura 6: Estágios da fusão de membrana baseados em estudos biofísicos de fusão de endossomas e um modelo hipotético de como os complexos SNAREs unem as membranas. A formação do estado stalk requer energia livre. As barreiras de energia livre existem entre os estados stalk, o estado de hemifusão e o estado fundido do sistema. A formação do complexo SNARE poderia reduzir o nível de energia livre do estado stalk e poderia reduzir ou aumentar os níveis das barreiras de energia livre em combinação fatores acessórios tais como sinaptotagmina em um modelo dependente de cálcio. A composição lipídica específica das vesículas sinápticas e a membrana plasmática poderia também desempenhar um papel na modulação destas barreiras de energia livre. G, energia livre requerida para justaposicionar as membranas; G‡, barreiras da energia livre que devem ser superadas para completar a fusão da vesícula com a membrana.
O modelo hipotético apresentado na figura 6 assume a existência de um estado parcialmente associado dos SNAREs ancorados entre duas membranas. Embora este estado não seja observado diretamente, há uma evidência indireta para um estado intermediário. Primeiro, os sítios de clivagem de todas as proteases neurotóxicas clostridiais estão localizadas na metade C-terminal (membrana proximal) do complexo central (cerne). Como as SNAREs são protegidas contra proteólise no complexo inteiramente associado, isso sugere que os SNAREs devem existir em estados parcialmente associados ou estados "frouxos" por períodos de tempos significativos. Experimentos recentes apoiam esta hipótese: O C-terminal da sinaptobrevina é sensível a toxinas no estado ancorado, mas o N-terminal não é sensível. Estudos cinéticos de exocitose em células cromoafins revelaram um estado fusão-competente que é sensível ao ataque de neurotoxinas clostridiais. A inibição da montagem do complexo SNARE por ligação de anticorpos afeta diferencialmente os componentes cinéticos da exocitose, sugerindo a existência de estados do complexo SNARE frouxo e compacto.
Análises de fusão de lipossomas artificiais induzida por polietileno glicol (PEG) têm sugerido a existência de 2 estágios intermediários da fusão de vesícula: um estado stalk e um estado de hemifusão (Figura 6). Assumindo que estados similares existam durante a fusão de vesículas celulares com as membranas alvo, pode-se especular que a formação do complexo SNARE poderia diminuir a
barreira de energia livre a fim de alcançar o estado intermediário stalk. Adicionalmente, a formação do complexo SNARE poderia diminuir as barreiras do estado de transição de energia livre entre os estado stalk, o estado de hemifusão e o estado fundido do complexo SNARE. Entretanto é provável que outros fatores (tais como proteínas ou composição lipídica das vesículas sinápticas) estejam envolvidos na regulação destas barreiras de energia livre, especialmente em vista do fato de que a fusão de vesícula neuronal é estreitamente regulada por cálcio e prossegue em uma escala de tempo mais rápida (milissegundos) que pode ser acompanhada por fusão induzida por SNAREs in vitro (minutos).
Estudos in vitro da fusão vacuolar homotípia durante a divisão celular de levedura mostraram que os complexos SNARE podem ser dissociados antes da fusão. Estas observações não necessariamente excluem o papel dos SNAREs para a fusão de membranas. É possível que os complexos SNAREs possam ser dissociados, sem que haja a "desancoragem" das membranas. Caso o sistema já esteja comprometido para a fusão em um estágio irreversível de hemifusão.
As interações SNARE são promíscuas
A conservação da seqüência primária do core estrutural do complexo SNARE lança dúvidas sobre o papel de direcionamento dos SNAREs para o tráfego de vesículas, como foi originalmente proposto pela hipótese SNARE. De fato, muitas das propriedade biofísicas e bioquímicas têm sido obtidas in vitro para complexos consistindo de combinação artificiais de SNAREs que são localizados para diferentes compartimentos celulares in vivo. Além disso, alguns SNAREs podem funcionar em diversos passos de transporte diferentes in vivo. Assim, os SNAREs não podem ser os únicos determinantes para a especificidade de direcionamento das vesículas. Ao invés disso, as localizações observadas de SNARE podem ser importantes para as interações com outros fatores tais como nSec1 que interage com resíduos não conservados de SNARE.
Interações de sintaxina com nSec1.
O estado parcialmente estruturado "fechado" da sintaxina interage com nSec1 (fig.4). A conformação da sintaxina encontrada na estrutura cristalográfica deste complexo é dramaticamente diferente da conformação da sintaxina encontrada no complexo SNARE ternário. Os resíduos carboxi-terminal da sintaxina que não são estruturados ou são flexíveis em solução adotam uma sequência de pequenos fragmentos a -hélice conectados por curtas loops quando está ligada a nSec1 formando um complexo. No complexo SNARE ternário esses resíduos formam uma a -hélice contínua.
As regiões flexíveis da sintaxina antes de formar o complexo SNARE poderiam ter estrutura local semelhante à estrutura da sintaxina no complexo nSec1-sintaxina (fig.4). É provável que nSec1 atue estabilizando uma das conformações da sintaxina antes de formar o complexo SNARE. A transição conformacional da sintaxina é um exemplo surpreendente do papel da flexibilidade conformacional na função biológica.
Experimentos em leveduras sugerem uma interação entre Sec1 e o complexo SNARE associado a membrana plasmática. Isto é um contraste com os achados em neurônios, em que interações entre sintaxina e nSec1 e entre sintaxina, SNAP-25 e sinaptotabrevina, são mutuamente exclusivas. Se as conclusões tiradas dos experimentos em leveduras e neurônios são corretas poder-se-ia especular que o homólogo de nSec1 em leveduras tem uma estrutura diferente, que duas conformações distintas existem para a família de proteínas Sec1, ou que uma interação transiente existe entre nSec1 e o complexo SNARE parcialmente associado.
SINAPTOTAGMINA
É uma proteína associada a membrana que interage com SNAREs, fosfolipideos de membrana, canais de Ca2+ e proteínas envolvidas na endocitose. Na porção citosólica dessa proteína um ligante (linker) de sete aminoácidos flexíveis une dois domínios homólogos C2, C2A e C2B (fig.4). O domínio C2A se liga a fosfolípideos aniônicos e a outras proteínas acessórias, tal como a sintaxina, de maneira dependente de Ca2+. Nenhuma mudança conformacional é observada após a ligação do Ca2+, exceto para mudanças rotaméricas de resíduos de ácido aspártico coordenados por Ca2+. O domínio C2B promove a ligação de outros domínios C2B, bem como a ligação de proteínas acessórias independentemente de Ca2+. Interessantemente, proteínas neuronais como a rabfilina e Doc2 também possuem múltiplos domínios C2 similares aos da sinptotagmina. A estrutura do domínio C2B da rabfilina é muito similar para o domínio C2B de sinaptotagmina III.
Sinaptotagmina e o complexo SNARE interagem independentemente de Ca2+, embora a interação seja acentuada pela adição de Ca2+. Os domínios de ligação ao Ca2+ provavelmente interagem com a membrana plasmática, enquanto as regiões poli-básicas poderiam interagir com o cerne do complexo SNARE.
Rab 3
Membros da família Rab de pequenas proteínas G regulam o tráfego vesicular de membranas em todas as células eucarióticas. Rab3A localiza-se predominantemente em vesículas sinápticas e desempenha um importante papel na regulação da liberação de neurotransmissores. Proteínas Rab eram suspeitas de serem determinantes da especificidade do direcionamento vesicular, pois isoformas distintas exibem localizações celulares únicas. Entretanto, estudos de proteínas Rab quiméricas sugerem que Rabs podem funcionar em dois passos de transporte distintos – o transporte vesicular do RE para Golgi e a fusão de vesículas secretórias pós-Golgi com a membrana plasmática – sugerindo que Rabs não podem ser os únicos determinantes do direcionamento. Como outras pequenas proteínas G, os membros da família Rab podem funcionar como chaves (switches) moleculares ou cronômetros, variando entre a forma inativa, ligada a GDP, e a forma ativa ligada a GTP e regulando suas proteínas efetoras e seus alvos downstream.
No citosol, proteínas Rab são mantidas no estado inativo, ligado a GDP pela Rab GDI (inibidor da dissociação de GDP), impedindo-as de se ligar inespecificamente às membranas. Quando Rab se liga a um compartimento doador específico ou vesícula, GDI é deslocado pelo fator de deslocamento de GDI (GDF). A troca de GDP por GTP é então catalisada pelas GEFs (fator de troca de guanina), ativando a proteína Rab e tornando-a resistente a remoção da membrana pela Rab GDI. GTP é hidrolizado pela atividade intrínseca da proteína Rab. A barreira do estado de transição da reação de hidrólise é diminuída pelas proteínas ativadoras de GTPase (GAPs). Uma vez que a fusão da vesícula tenha ocorrido, GDI pode liberar a forma ligada a GDP de Rab para o citoplasma e o ciclo começa novamente.
O knockout do gene Rab3A dificulta a regulação da liberação do neurotransmissor. A forma ligada ao GTP de Rab3A interage com, no mínimo, duas proteínas efetoras, rabfilina 3A e rim, que podem interagir com, , alvos downstream ainda desconhecidos. Rab3A ativada reversivelmente recruta rabfilina-3A para vesículas sinápticas. Rim tem similaridade de seqüência a rabfilina-3A, mas localiza-se na zona ativa da membrana pré-sináptica ao invés de nas vesículas sinápticas.
Um número relativamente grande de proteínas Rab e seus efetores estão presentes em células eucariótas. Uma base estrutural para o pareamento específico entre essas proteínas tem sido recentemente proposta baseada na estrutura de Rab3A-GTP-Mg2+ ligada ao domínio efetor de rabfilina-3A (fig.4). Rabfilina-3A contacta Rab3A primariamente em duas áreas distintas; poucas mudanças conformacionais são observadas após a formação do complexo. Baseado na estrutura cristalizada do complexo Rab3A-rabfilina-3A, foi proposto que pequenas proteínas G geralmente podem ter diversas áreas de superfície para o reconhecimento do efetor.
NSF
De acordo com um modelo atual, NSF e SNAP atuam juntas para dissociar os complexos SNARE ante e após a fusão. Proteínas SNARE podem formar ambos complexos cis (mesma membrana) e trans (membranas opostas) que são substratos para SNAPs e NSF. Como discutido acima, os complexos SNARE trans são importantes para a fusão de membranas. Fusão de membranas opostas resulta na formação de complexos SNARE cis que são dissociados para reciclagem e reativação pela ação conjunta de SNAP e NSF.
NSF é um hexâmero e pertence a família de proteínas AAA (ATPases associadas com as atividades celulares). Cada NSF contém três domínios: um domínio amino-terminal requerido para ligação SNAP-SNARE e dois domínios ATPase, chamados D1 e D2. A ligação de ATP e hidrólise por D1 é necessária para a que ocorra a reação de dissociação de SNARE e a ligação de ATP, mas não a hidrólise, por D2 é necessária para a formação do hexâmero. SNAP e NSF ligam-se sequenciamente a complexos SNARE, formando os assim chamados particulas 20S, assim chamado devido ao comportamento de sedimentação do super complexo. (fig.3).
a -SNAP
Interações entre a -SNAP (Sec17), o homólogo de levedura de a -SNAP e SNAREs têm sido parcialmente mapeadas usando mutações e estudos de ligação in vitro. A região da SNAP que interage como complexo SNARE sobrepõe com suas regiões formadoras de complexo central. Isso, em conjunto com a estrutura do complexo central sináptico e a promiscuidade observada das interações SNAP-SNARE, sugerem que SNAPs reconhecem características gerais da superfície do barril de quatro hélices paralelas (forma ou distribuição de carga eletrostática). De fato, a curvatura dos sulcos do barril de quatro hélices do complexo SNARE é similar à curvatura da folha torcida de Sec17 (fig3). A microscopia eletrônica e estudos de mutagênese de complexos SNAP-SNARE sugerem que SNAP reveste o complexo SNARE ao longo da maior parte do seu comprimento.
CONCLUSÕES
Progressos significativos têm sido obtidos na elucidação das estruturas de proteínas envolvidas na exocitose vesicular. Uma das mais intrigantes propriedades da maquinaria de fusão vesicular é a natureza altamente dinâmica de interações proteína-proteína: parceiros de ligação freqüentemente mudam e proteínas sofrem mudanças conformacionais dramáticas (fig.4). Estruturas cristalizadas podem apenas fornecer relances da maquinaria da proteína. Ainda permanece um desafio conectar esses fatos a fim de se obter um "filme" da maquinaria de fusão vesicular e dos próprios processos de fusão.
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O homem, na tentativa de se relacionar com o ambiente, adquiriu hábitos impróprios, corrigindo-se ao longo das gerações. Conviver com animais ou em ambientes insalubres sem a mínima condição de saúde possibilitou aos microrganismos não-próprios, isto é, da flora natural, habitarem outros organismos e provocar doenças. A tuberculose é uma doença dos seres humanos que acomete os pulmões - acredita-se ter sido introduzida através da cadeia alimentar e nas grandes invasões à natureza - que está apresentando perfil de resistência a medicamentos. A Organização Mundial de Saúde alerta para os perigos da doença.
Há cerca de 80 diferentes espécies de micobactérias “germe em forma de bacilo”, como demonstrado por Robert Koch em 1882, batizando-se como bacilo de Koch em homenagem ao cientista, Prémio Nobel de Medicina em 1905. As características diferenciais nos grupos de micobactérias são determinadas pelo metabolismo, classificando-se em altamente patogênica, patogênica e não patogênica.
Distribuído amplamente pelo ambiente, no solo, na água e parasitando alguns animais intracelularmente, albergam e provocam doenças nos seres humanos. Em continentes pobres, a questão da fome emerge, fazendo muitas vítimas também. Ao consumir água não tratada, carne de animais não vacinados e sem avaliação dos órgãos de saúde responsáveis por análises dos alimentos, podem adquirir o bacilo e vir desenvolver a doença.
O confinamento dos animais é um fator de fácil instalação da doença. Ferver o leite e cozinhar os derivados da carne antes do consumo é uma das formas de não adquirir a tuberculose, uma doença milenar conhecida como tísica consuptiva e peste branca.
 Tuberculose bovina |
O M.bovis “bacilo bovino” é altamente patogênico no homem e está classificado dentro do Complexo M.tuberculosis “bacilo humano”, que está resistindo a mais de três antibióticos.
No escarro de pessoas doentes são encontrados “os bacilos” e a transmissão ocorre ao falar, ao tossir, pelas microgotículas que são arremessadas, e podem instalar-se em lugares úmidos e ao abrigo do sol. A boa higienização do ambiente é a melhor maneira de prevenir a transmissão da tuberculose, doença do trato respiratório que ocorre nos seres humanos, podendo se disseminar através do sangue para outros órgãos.
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O bacilo de Koch é fagocitado pelos macrófagos, células de defesa do sistema imunológico que foram sinalizadas da presença de substância química proveniente de organismo invasor e empreenderão combate para conter a disseminação infecciosa, incorporando os bacilos intracelularmente e permanecendo em estado de dormência, podendo tornar-se infecciosos em um momento da vida do indivíduo quando o sistema circulatório entrar em falência.
Os médicos infectologistas são as pessoas capacitadas para tratar os doentes de tuberculose, analisando os sintomas clínicos demonstrados como tosse persistente, inapetência, febre constante e sudorese noturna e os sinais obtidos pelo laboratório de referência em investigação epidemiológica, diagnosticando a origem da infecção. O cadastramento do paciente é muito importante, pois irá direcionar a Campanha de Busca Ativa de casos de tuberculose pelo Centro de Vigilância Epidemiológica - CVE, que tem como objetivo alertar a população para os sintomas da doença, alertar os profissionais de saúde para “pensar” em tuberculose e aumentar a descoberta de casos.
O Instituto Adolfo Lutz, laboratório de referência da Agência de Controle e Promoção de Saúde da Secretaria do Estado da Saúde, irá processar as amostras de acordo como preconiza o Programa de Controle da Tuberculose.
 Fator corda |
A partir do cultivo bacteriano e dos testes clínicos enzimáticos e metabólicos “in vitro”, confirma-se à origem da infecção. Dentre alguns testes presuntivos para triar o grupo patogênico, destacam-se as observações fenotípicas: a morfologia das colônias em meio de cultura e na lâmina de microscópio corado pelo método Zieh-Nielsen, a demonstração do “fator corda” – bacilos compactados seguidos formando uma corda de navio (1). Os testes clássicos, que irão acompanhar a identificação até o final, são eles: produção de niacina, redução de nitrato, suscetibilidade ao ácido p-nitrobenzóico PNB, resistência à hidrazida do ácido 2-tiofenocarboxilico TCH e sucessibilidade das drogas antituberculose.
Para as MNT – Micobactérias Não Tuberculose, oportunistas encontradas no mesmo foco infeccioso em 412 amostras processadas, 362 (88,7%) do Complexo M. avium-intracelulare, M. kansasii, M. fortuitum, M. gordone, M. chelonae, 50 (12,1%) M. celatum, M. szulgai, M. nonchromogenicum, M. triviali, Mycobacterim sp, provocando infecções respiratórias e até mesmo infecções cutâneas, traçou-se o comportamento dos melhores dentre os 24 testes descritos em literatura para a identificação, a sensibilidade a drogas, tendo o custo efetivo resultados satisfatórios nas pesquisas desenvolvidas pelo Instituto Adolfo Lutz de São Paulo, propondo novos métodos de detecção e esquemas de tratamentos diferenciado (1).
A capacidade da M. tuberculosis de desenvolver mutações e tornar-se mais resistentes às drogas foi constatada em projeto de pesquisa da Faculdade de Ciências Farmacêuticas/UNESP de Araraquara, em ação conjunta com o Hospital Sanatório Nestor Goulart Reis, demonstrando resistência a até três drogas e traçando o perfil de resistência da M.tuberculosis de um grupo de pacientes proveniente dos Estados do Brasil internados em regime de isolamento.
O método utilizado foi das proporções, por demonstrar a concentração de droga capaz de inibir o desenvolvimento de germes sensíveis e não dos resistentes. A seguinte porcentagem de resistência foi encontrada em 51 pacientes: a três ou mais drogas 21,56%, a duas drogas 11,76% e a uma droga 41,17%, sendo de 25,49% sensíveis a todas as drogas (2).
A mutagênese bacilar produz uma proteína conhecida como DnaE2, fruto da reprodução defeituosa do DNA da micobactérias, apontada como a vilã deste problema (3), fazendo parte no foco bacilar e provocando a resistência micobacteriana no hospedeiro, isto é, infecção primo resistente.
A resistência medicamentosa surge no momento em que o paciente abandona o tratamento por maus hábitos ou acha que já se curou. A melhor maneira em controlar os abandonos de tratamentos foi operar o sistema DOTS - Directly Observed Treatment Short -, que consiste em acompanhar todo o tratamento até o termino por intermédio do programa da família. O Sistema Único de Saúde, utilizando os seus tributos, ampara com indenizações e assistências, indivíduos acamados pelas doenças infecciosas.
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No Brasil, o governo paulista, através da FAPESP - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, tem investido em projetos como o do professor pós-doutorando em Imunologia e Biologia Molecular Célio Lopes Silva, da Universidade de São Paulo - USP, na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, interior de São Paulo, autor da primeira vacina gênica brasileira para tuberculose e fundador do Laboratório de Vacinas Gênicas do Brasil: “Graças a esses recursos, todos os trabalhos com o bacilo da tuberculose são realizados em cabines de seguranças biológicas classe III. Elas permitem manipulação de culturas de células infectadas e de material clínico contaminado, cultura de microrganismos, operações de animais, cultivo de tecidos ou fluidos infectados de animais e necropsia.” (4)
Vantagens da vacina gênica:
- prevenir contra o estabelecimento da infecção e da doença;
- eliminar a infecção causada pelo bacilo da tuberculose;
- curar casos crônicos e doença disseminada;
- resolver casos de tuberculose causada por bactérias altamente resistentes aos medicamentos usados no combate à doença;
- impedir a reativação da doença quando os animais são submetidos a uma imunodepressão pelo tratamento com drogas imunossupressoras;
- permitir que o período de tratamento efetivo contra a tuberculose seja encurtado de oito para dois meses pela administração concomitante de medicamentos e aplicação da vacina.
O Brasil contém vasto conhecimento no combate às doenças responsáveis pelas pandemias que mais matam no mundo, graças à dedicação e amor dos seus cientistas pesquisadores, agentes de saúde e atendentes pela promoção da vida.
Notas
1) Métodos para diagnosticar M.tuberculosis e Micobactérias Não Turberculose - Instituto Adolfo Lutz.
2) Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Araraquara/UNESP, Isolamento, Identificação e Perfil de resistência a drogas, das cepas de Micobacterium tuberculosis provenientes de pacientes internados no Hospital Sanatório Nestour Goulart Reis - Américo Brasiliense. 1998.
3) Universidade de Witwatersand em Johannesburgo - Africa do Sul e Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos.
4) Notícias-FAPESP, n°43.
Referência bibliográfica
CALMETTE, A. L'infection bacillaire et la tuberculose chez l'homme et chez les animaux. Paris, Masson et Cie, Editeurs Libraires de l'Académie de Mêdicine, 1936, VI.
* Paulo Henrique Monteiro é biólogo-micobacteriologista, técnico de laboratório do Instituto Adolfo Lutz
Exocitose
Vesículas de transporte que se destinam a membrana plasmática normalemente deixam a rede deGolgi trans em um fluxo constante. A proteínas de membrana e os lipídeos, nessa vesículas, fornecem novos componentes para a membrana plasmática, enquanto as proteínas solúveis dentro das vesículas são secretadas para o espaço extracelular.A fusão das vesículas com a membrana plasmática é denominada exocitose. Desta forma, as células pode produzir e secretar por exemplo muitas das proteoglicanas e as glicoproteínas da matriz extracelular.
Todas as células necessitam desta via receptora constitutiva. Entretanto, células secretoras especializadas possuem uma segunda via secretora na qual proteínas solúveis e outras substâncias são armazenadas inicialmente em vesículas secretoras, para serem liberadas mais tarde. Esta é a via secretora regulada, que é encontrada principalmente em células que são especializadas na secreção de produtos com os hormônios, os neurotransmissores e enzimas digestivas, de uma forma rápida, de acordo com a sua demanda.
Nas vias reguladas, as moléculas são armazenadas em vesículas que não se fundem com membrana plasmática para liberar seu conteúdo até que um sinal extracelular seja recebido. Uma condensação seletiva das proteínas direcionadas para as vesículas secretoras acompanha seu empacotamento, nestas vesículas na rede de Golgi trans. As vesículas sinápticas são confinadas às células nervosas e algumas células endócrinas; elas são formadas a partir dos endossomos e são responsáveis pela secreção regulada de moléculas pequenas de neurotransmissores. Enquanto as vias reguladas operam apenas em células secretoras especializadas, uma via constitutiva opera em todas as células, mediadas pelo contínuo transporte por vesículas a partir da rede de Golgi trans, para a membrana plasmática.
Ilustração de exocitoses reguladas e não reguladas.
As proteínas produzidas no RE são automaticamente encaminhadas a rede de Golgi trans e depois para a membrana plasmática pela via constitutiva ou de default, a menos que sejam desviadas para outras vias ou sejam retidas por sinais de seleção específicos. Entretanto, em células polarizadas, as vias de transporte, a partir da rede de Golgi trans para a membrana plasmática, devem operar seletivamente para garantir que conjuntos diferentes de proteínas de membrana, proteínas secretadas e lipídeos sejam levados aos domínios apropriados da membrana plasmática.
Fonte: www.hurnp.uel.br
EXOCITOSE
Exocitose é o processo pelo qual uma célula eucariótica viva liberta substâncias para o fluido extracelular, seja o fluido que envolve as células dum tecido, nos organismos multicelulares, seja para o ambiente aquático, por modificação da membrana celular, ou seja, sem ser por difusão. É o oposto de endocitose.
As substâncias a serem libertadas pela célula podem ser produtos de excreção, secreções, tais como toxinas ou hormonas, ou neurotransmissores (nas sinapses dos nervos).
Neste processo, uma vesícula com as substâncias a serem libertadas funde-se com a membrana celular e, a seguir, realizam-se três acções:
A superfície total da membrana celular aumenta, uma vez que agrega a si a membrana da vesícula. Esta é uma das formas de crescimento das células; As substâncias que se encontravam dentro da vesícula são libertadas para o exterior; e As proteínas da membrana vesicular encontram-se agora do lado de fora da membrana celular, proporcionando um mecanismo de regulação dos receptores e transportadores transmembrana.
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Conhecendo a membrana plasmática Neste capítulo você vai conhecer a membrana plasmática, suas funções e estrutura. | ||||
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| A membrana plasmática é uma estrura celular de grande importância. Ela é responsável não apenas por determinar os limites de uma célula, mas também, porque regula a entrada e saída de substâncias da mesma. Basicamente a membrana plasmática é constituída de moléculas de proteína e lipídios, segundo o modelo mais aceito hoje em dia (Modelo do Mosaico Fluido de Singer e Nicholson). É a membrana plasmática responsável pelos processos de transporte de substâncias. (que estudaremos em outra aula) Esse controle só é possível pois a membrana plasmática possui uma característica denominada permeabilidade seletiva. Veja abaixo uma ilustração desta estrutura
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terça-feira, 2 de setembro de 2008
Entenda a polêmica envolvendo as células-tronco
A importância das células-tronco deriva de seu potencial para se transformar em qualquer célula ou tecido de um organismo, o que é especialmente promissor para o tratamento de doenças degenerativas.As células tronco são capazes de se dividir e transformar em qualquer outro tipo de célula, um verdadeiro "coringa" do organismo.
Há dois tipos de células-troncos encontrados naturalmente: as células-tronco embrionárias, que como o próprio nome diz, vêm do embrião; e as adultas, encontradas principalmente na medula óssea e no cordão umbilical.
As células-tronco embrionárias são derivadas da massa de células internas do embrião quando ele está no estágio conhecido como blastocisto, de quatro a cinco dias após a fecundação. Essas células são chamadas de pluripotentes, o que significa que elas são capazes de se transformar em qualquer tipo de célula adulta, de neurônios a pele.
Elas estão presentes apenas nos primeiros estágios da formação de um organismo. Veja a evolução do óvulo fertilizado até a origem do embrião:
As células-tronco adultas são encontradas no organismo já desenvolvido, e podem se dividir e gerar tanto uma nova célula idêntica quanto outra mais diferenciada, usada para regenerar tecidos danificados e células mortas. Menos versáteis que as células-tronco embrionárias, elas, no entanto, não causam polêmica porque sua obtenção não depende de embriões. É possível encontrar esse tipo de célula na medula óssea e no sangue do cordão umbilical.
Menos versáteis que as células embrionárias, elas, no entanto, já estão sendo aplicadas na medicina para o tratamento de diversas doenças. O mais comum é o tratamento da leucemia, através do transplante de medula óssea. Cientistas estão dando os primeiros passos para tratar também a esclerose múltipla e a esclerose lateral amiotrófica.
Em novembro de 2007, dois grupos separados de cientistas anunciaram a "fabricação" de células-troncos a partir da pele humana. Com a ajuda de quatro genes injetados por vírus, os pesquisadores conseguiram fazer células da pele (ou fibroblastos) reverterem para o estágio de células-tronco. Na teoria, essas células poderiam, no futuro, substituir as embrionárias. Seria uma promessa para o fim da polêmica emvolvendo as células embrionárias, no entanto, até agora, os cientistas não sabem fabricá-las sem o uso de vírus, o que inviabiliza a aplicação em humanos. Pelo menos, por enquanto, elas servirão apenas para testes de remédios. Cientistas pedem mais estudos com as embrionárias, para poder desenvolver melhor esta técnica.APLICAÇÕES
No cérebro - Regeneração de neurônios perdidos pelo mal de Parkinson e o mal de Alzheimer, entre outros problemas neurológicos.
Nos ossos - Cicatrização de fraturas e tratamento da osteoporose.
No pâncreas - Recuperação da produção adequada de insulina, curando o diabetes.
Na coluna - Tratamento de lesões, recuperando pacientes paraplégicos, e também da esclerose múltipla e da esclerose lateral amiotrópica.
Nos órgãos sexuais - Tratamento contra a infertilidade para casais que não conseguem engravidar.
No coração - Recuperação de áreas infartadas e tratamentos de insuficiência cardíaca.
Nos olhos - Recuperação da visão em idosos e pessoas com problemas de retina.
O estudo e a manipulação tecnógica de células-tronco poderão dar origem a terapias para o tratamento de diversas doenças, para a recuperação de pessoas paralisadas em acidentes e, até, para a criação de tecidos para transplante.
A maioria dos cientistas concorda que a forma mais promissora das células-tronco para o estudo e o desenvolvimento de terapias é a embrionária.
No entato, a extração dessas células leva à destruição de um embrião humano. Muitas pessoas acreditam que o embrião já tem o mesm direito à vida que um ser humano desenvolvido, e deve ser preservado. E aí, reside a polêmica.
As células são retiradas de embriões em estágio anterior a 14 dias e, portanto, o sistema neural ainda não começou a ser formado. A formação do sistema neural é considerada importante porque é a partir daí que o novo ser começa a ter a capacidade de sentir ou desenvolver consciência. Já os críticos das pesquisas afirmam que o desenvolvimento humano é um processo contínuo desencadeado a partir da conepção, e não pode ser interrompido em momento algum.
Em 2005, as pesquisas foram autorizadas no Brasil pela Lei de Biossegurança, mas restritas a embriões sobressalentes produzidos in vitro e congelados há mais de três anos. Hà a resistência: o STF (Superior Tribunal Federal) está avaliando uma ação direta de insconstitucionalidade movida com base no argumento de que a vida começa na concepção.
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