Rang e Dale: Farmacologia

Humphrey P. Rang · Capítulo 58 de 751

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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