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Conteúdo principal

Introdução à sinalização celular

Aprenda como as células se comunicam entre si usando diferentes tipos de sinalização de curto e alto alcance em nossos corpos.

Introdução

Você acha que suas células são blocos de construção simples, sem consciência e estáticas como os tijolos de uma parede? Se a resposta for sim, pense melhor! As células podem detectar o que ocorre ao seu redor, e podem responder em tempo real aos sinais enviados de suas vizinhas e do meio exterior. Neste exato momento, suas células estão enviando e recebendo milhões de mensagens na forma de moléculas químicas de sinalização!
Nesse artigo, vamos estudar os princípios básicos de como as células se comunicam umas com as outras. Primeiramente, vamos ver como a sinalização célula-célula funciona e depois, consideraremos diferentes tipos de sinalização de curto e longo alcance que acontecem em nossos corpos.

Visão geral da sinalização celular

As células tipicamente se comunicam utilizando sinais químicos. Estes sinais químicos, que são proteínas ou outras moléculas produzidas por uma célula emissora, são geralmente secretados na célula e liberados no espaço extracelular. Lá eles podem flutuar - como mensagens em uma garrafa - até células vizinhas.
Célula emissora: esta célula secreta um ligante.
Célula-alvo: esta célula tem um receptor que pode se ligar ao ligante. O ligante se liga ao receptor e desencadeia uma cascata de sinalizações no interior da célula, levando a uma resposta.
Célula não alvo: esta célula não tem receptor para o ligante (apesar de poder ter outros tipos de receptores). A célula não percebe o ligante e, portanto, não responde a ele.
Nem todas as células podem "perceber" uma mensagem química em particular. Para poderem detectar um sinal (isto é, serem uma célula alvo), uma célula vizinha deve ter o receptor correto para aquele sinal. Quando uma molécula sinalizadora se liga a seu receptor, altera a forma ou atividade do receptor, acionando uma mudança dentro da célula. Moléculas sinalizadoras são geralmente chamadas de ligantes, um termo geral para moléculas que se ligam especificamente a outras moléculas (como os receptores).
A mensagem carregada por um ligante é geralmente retransmitida por uma cadeia de mensageiros químicos dentro da célula. Em última análise, isso leva a uma mudança na célula, como a alteração da atividade de um gene ou até mesmo a indução de todo um processo inteiro, como a divisão celular. Assim, o sinal intercelular (entre células) original é convertido em sinal intracelular (dentro das células) que aciona uma resposta.
Você pode aprender mais sobre como isso funciona nos artigos sobre ligantes e receptores, retransmissão de sinal e respostas celulares.

Formas de sinalização

A sinalização célula - célula envolve a transmissão de um sinal de uma célula emissora para uma célula receptora. No entanto, nem todas as células emissoras e receptoras são vizinhas próximas, e nem todos os pares de células trocam sinais da mesma forma.
Há quatro categorias básicas de sinalização química encontradas em organismos multicelulares: sinalização parácrina; sinalização autócrina, sinalização endócrina e sinalização por contato direto. A principal diferença entre as diferentes categorias de sinalização é a distancia que o sinal percorre no organismo para alcançar a célula alvo.

Sinalização parácrina

Muitas vezes, as células que estão perto uma da outra se comunicam por meio da liberação de mensageiros químicos (ligantes que podem difundir-se através do espaço entre as células). Esse tipo de sinalização, na qual as células se comunicam em distâncias relativamente curtas, é conhecida como sinalização parácrina.
A sinalização parácrina permite que células coordenem localmente atividades com suas células vizinhas. Embora elas sejam usadas em muitos tecidos e contextos diferentes, sinais parácrinos são especialmente importantes durante o desenvolvimento, quando permitem que um grupo de células comunique a um grupo de células vizinhas, qual identidade devem assumir.

Sinalização sináptica

Um único exemplo de sinalização parácrina é sinalização sináptica, na qual células nervosas transmitem sinais. Este processo é chamado de sinapse, que é a junção entre duas células nervosas, onde ocorre a transmissão de sinal.
Quando o neurônio emissor dispara, um impulso elétrico move-se rapidamente pela célula, viajando por uma fibra de longa extensão chamada axônio. Quando o impulso alcança a sinapse, ele provoca a liberação de ligantes chamados neurotransmissores, os quais rapidamente cruzam o pequeno espaço entre as células nervosas. Quando os neurotransmissores chegam na célula receptora, eles ligam-se a receptores e causam uma alteração química dentro da célula (muitas vezes, abrindo canais iônicos e mudando o potencial elétrico através da membrana).
Sinalização sináptica. O neurotransmissor é liberado de vesículas no final do axônio da célula emissora. Ele se difunde através do pequeno espaço entre os neurônios, emissor e alvo, e se liga aos receptores no neurônio-alvo.
Imagem modificada de "Signaling molecules and cellular receptors: Figure 2," de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).
Os neurotransmissores que são liberados na sinapse química são rapidamente degradados ou retomados pela célula emissora. Isto "reinicia" o sistema, assim, sinapse fica preparada para responder rapidamente ao próximo sinal.
Sinalização parácrina: a célula visa uma célula vizinha (uma que não esteja ligada a ela por junções comunicantes). A imagem mostra uma molécula sinalizadora produzida por uma célula, difundindo-se por uma curta distância até uma célula vizinha.
Sinalização autócrina: a célula visa a si mesma, liberando um sinal que pode se ligar a receptores localizados em sua própria superfície.
Imagem modificada de "Signaling molecules and cellular receptors: Figure 1," de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).

Sinalização autócrina

Na sinalização autócrina, um sinal celular por sí só, liberando um ligante que se liga a receptores em sua própria superfície (ou, dependendo do tipo de sinal, em receptores dentro da célula). Isto pode parecer uma coisa estranha para a célula fazer, mas a sinalização autócrina tem papel importante em muitos processos.
Por exemplo, a sinalização autócrina é importante durante o desenvolvimento, ajudando as células a assumir e reforçar suas identidades corretas. Do ponto de vista médico, a sinalização autócrina é importante no câncer e acredita-se que tenha papel chave na metástase (a difusão do câncer do seu local de origem para outras partes do corpo)start superscript, 6, end superscript. Em muitos casos, um sinal pode ter tanto efeitos autócrinos quanto parácrinos, ligando-se à célula que envia o sinal bem como a outras células semelhantes na região.

Sinalização endócrina

Quando células precisam transmitir sinais por longas distâncias, elas muitas vezes usam o sistema circulatório como uma rede de distribuição para as mensagens que elas enviam. Na sinalização endócrina de longa distância, os sinais são produzidos por células especializadas e liberados na corrente sanguínea, que transporta estes sinais para as células alvo em partes distantes do corpo. Sinais que são produzidos em uma parte do corpo e viajam através da circulação para atingir alvos distantes, são conhecidos como hormônios.
Em humanos, glândulas endócrinas que liberam hormônios incluem a tireóide, o hipotálamo, e a pituitária, assim como as gônadas (testículos e ovários) e o pâncreas. Cada glândula endócrina libera um ou mais tipos de hormônios, muitos dos quais são reguladores principais do desenvolvimento e da fisiologia.
Por exemplo, a hipófise libera hormônio do crescimento (GH), que promove crescimento, particularmente do esqueleto e da cartilagem. Como a maioria dos hormônios, o GH afeta muitos tipos diferentes de células por todo o corpo. No entanto, as células cartilaginosas são um exemplo de como o GH funciona: ele se liga aos receptores na superfície dessas células estimulando-as a se dividiremstart superscript, 7, end superscript.
Sinalização endócrina: a célula visa uma célula distante através da corrente sanguínea. Uma molécula sinalizadora é liberada pela célula, e depois, ela percorre a corrente sanguínea até os receptores em uma célula-alvo distante, localizada em outra parte do corpo.
Imagem modificada de "Signaling molecules and cellular receptors: Figure 2," de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).

Sinalização por meio do contato entre células

Junções comunicantes em animais e plasmodesmas em plantas são pequenos canais que conectam diretamente células vizinhas. Estes canais cheios de água permitem que pequenas moléculas sinalizadoras, chamadas mediadores intracelulares, se difundam entre as duas células. Pequenas moléculas e íons são capazes de se mover entre as células, mas grandes moléculas como proteínas e DNA não cabem nestes canais e para atravessá-los precisam de assistência especial.
A transferência de moléculas sinalizadoras transmite o estado atual de uma célula à sua célula vizinha. Isso permite que um grupo de células coordene a sua resposta a um sinal que somente uma delas possa ter recebido. Em plantas, há plasmodesma entre quase todas as células, tornando a planta inteira em uma rede gigante.
Sinalização através de junções comunicantes. A célula visa a célula vizinha conectada por meio das junções comunicantes. Os sinais vão de uma célula a outra passando pelas junções comunicantes.
Imagem modificada de "Signaling molecules and cellular receptors: Figure 1," de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).
Em outra forma de sinalização direta, duas células podem se ligar uma à outra porque carregam proteínas complementares em suas superfícies. Quando as proteínas se ligam umas às outras, esta interação muda a forma de uma ou de ambas as proteínas, transmitindo o sinal. Este tipo de sinalização é especialmente importante no sistema imune, onde células do sistema imune usam marcadores de superfície celular para reconhecerem células "próprias" (as células do próprio corpo) e células infectadas por patógenosstart superscript, 9, end superscript.
_Imagem adaptada de "Adaptive immune response: Figure 7," por OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)._

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