Rang e Dale: Farmacologia
Exocitose
Os íons cálcio desempenham um papel essencial em ambos os casos,
pois uma elevação na [Ca2+]i inicia a exocitose e também é o principal ativador das enzimas responsáveis pela síntese dos mediadores difusíveis.
Além dos mediadores que são liberados pelas células, alguns são
formados a partir de precursores no plasma, e dois exemplos importantes
são as cininas (ver Capítulo 19) e a angiotensina (ver Capítulo 23),
peptídios produzidos pela clivagem das proteínas circulantes.
EXOCITOSE
A exocitose, que ocorre em resposta ao aumento da [Ca2+] i, é o principal
mecanismo de liberação de transmissores (ver Figura 4.11) nos sistemas
nervosos periférico e central, assim como nas células endócrinas e nos
mastócitos. A secreção de enzimas e outras proteínas pelas glândulas
exócrinas e gastrintestinais e pelas células endoteliais é feita de maneira
semelhante. A exocitose (Thorn et al., 2016) envolve a fusão entre a
membrana das vesículas sinápticas e a superfície interna da membrana
plasmática. As vesículas estão preenchidas com transmissores armazenados,
e a liberação é feita em “pacotes” definidos, ou quanta, cada qual
representando o conteúdo de uma única vesícula. As primeiras evidências
desse processo vieram do trabalho de Katz et al. nos anos 1950, que
registraram “potenciais miniaturas de placa terminal” espontâneos em
junção neuromuscular de sapo e mostraram que cada um resultava da
liberação espontânea do “pacote” de um transmissor, a acetilcolina. Também mostraram que a liberação provocada pela estimulação do nervo
ocorria pela liberação sincrônica de várias centenas de quanta, sendo
altamente dependente da presença de Ca2+ na solução do banho. Estudos de
microscopia eletrônica forneceram evidências inequívocas de que os quanta
representavam as vesículas liberando seu conteúdo por exocitose. De
acordo com essa técnica, o tecido era rapidamente congelado durante a
liberação do transmissor, mostrando as vesículas em processo de extrusão.
Além disso, métodos distintos de medição eletrofisiológica mostraram que
a capacitância da membrana (refletindo a área da membrana pré-sináptica)
aumentava progressivamente com a fusão de cada vesícula, retornando
gradualmente ao normal à medida que a membrana da vesícula era
recuperada da superfície. Também existem evidências bioquímicas
mostrando que, além do transmissor, outros constituintes das vesículas são
liberados ao mesmo tempo.
▼ Nos terminais nervosos especializados para transmissão sináptica
rápida, o Ca2+ entra por canais de cálcio controlados por voltagem,
especialmente dos tipos N e P/Q (ver p. 54 e Tabela 4.1), e as vesículas
sinápticas “ancoram” em zonas ativas – regiões especializadas da
membrana pré-sináptica nas quais ocorre a exocitose, situadas nas
proximidades dos canais de cálcio relevantes e em zonas ricas dos
receptores da membrana pós-sináptica. Em locais em que a velocidade
não é tão crítica, o Ca2+ pode ser originário de estoques intracelulares, e
a organização espacial das zonas ativas não é tão bem definida. É
comum que células secretoras, incluindo os neurônios, liberem mais de
um mediador (p. ex., um transmissor “rápido”, como o glutamato, e um
transmissor “lento”, como um neuropeptídio) de diferentes conjuntos de
vesículas (ver Capítulo 13). As vesículas que contêm transmissores
rápidos se situam junto às zonas ativas, enquanto aquelas que contêm
transmissores lentos estão mais distantes. Graças à organização espacial
compacta, a liberação do transmissor rápido ocorre assim que os canais
de cálcio próximos se abrem, antes que o Ca2+ tenha a chance de se
difundir através do terminal, enquanto a liberação do transmissor lento
requer uma difusão mais ampla de Ca2+. Como resultado, a liberação de
transmissores rápidos ocorre a cada impulso, mesmo em baixas
frequências de estimulação, enquanto a liberação de transmissores
lentos só ocorre em resposta às altas frequências de estimulação. Em
consequência, a taxa de liberação de ambos depende criticamente da
frequência e do padrão de disparo do neurônio pré-sináptico (Figura
4.12). Em células não excitáveis (p. ex., a maioria das glândulas
exócrinas e endócrinas), o mecanismo lento predomina, sendo ativado
principalmente pela liberação de Ca2+ dos estoques intracelulares.
O cálcio causa exocitose ao se associar à sinaptotagmina, uma proteína
ligada à vesícula, favorecendo a associação entre uma segunda proteína
ligada à vesícula, a sinaptobrevina, e uma proteína correlata, a
sinaptotaxina, na superfície interna da membrana plasmática. Essa
associação faz com que a membrana da vesícula entre em íntima
aposição com a membrana plasmática, causando a fusão de ambas. Esse
grupo de proteínas, conhecido como SNAREs, é fundamental para a
exocitose.
Após a exocitose, a vesícula vazia7 é recapturada por endocitose,
retornando ao interior do terminal, onde se funde com a membrana
endossômica maior. Do endossomo, “brotam” novas vesículas, que
captam o transmissor do citosol através de proteínas transportadoras
específicas e ancoram novamente na membrana pré-sináptica. Essa
sequência, que, tipicamente, leva vários minutos, é controlada por
diversas proteínas de trânsito associadas à membrana plasmática e às
vesículas, assim como por proteínas do citosol. Por enquanto, existem
poucos fármacos que afetam a liberação dos transmissores por meio da
interação com as proteínas sinápticas, apesar de as neurotoxinas
botulínicas (ver Capítulo 14) produzirem seus efeitos por clivagem
proteolítica das proteínas SNARE.
Figura 4.11 Papel da exocitose, transporte mediado por carregadores e difusão na
liberação de mediadores. O principal mecanismo de liberação dos mediadores monoaminados e peptídicos é a exocitose mediada por Ca2+, mas também ocorre liberação do citosol mediada por carregador. T representa um transmissor amina típico, como norepinefrina ou 5-hidroxitriptamina. O óxido nítrico (NO) e as prostaglandinas (PG) são liberados por difusão assim que são formados, a partir da arginina (Arg) e do ácido araquidônico (AA), respectivamente, pela ação de enzimas ativadas por Ca 2+, a sintase do