Citólise Definição
Citólise, também conhecida como lise osmótica, ocorre quando uma célula explode e libera seu conteúdo no ambiente extracelular devido a um grande influxo de água para a célula, excedendo em muito a capacidade da membrana celular de conter o volume extra. Esta é uma preocupação particularmente para as células que não têm uma parede celular resistente para resistir à pressão interna da água.
A água pode lentamente difundir-se através da camada lipídica da membrana celular, mas o transporte rápido requer a presença de canais transmembranares selectivos chamados aquaporins. Estas proteínas de membrana integral permitem o movimento da água enquanto impedem o acesso a muitos solutos e iões.
As células têm normalmente uma concentração de sal e iões mais elevada do que o seu ambiente imediato, especialmente em organismos unicelulares que vivem em corpos de água doce e isto pode levar ao influxo de água. A maioria das células tem mecanismos internos para lidar com o movimento constitutivo da água. Entretanto, quando há uma mudança repentina na tonicidade do ambiente extracelular, ou uma mudança na estrutura da membrana, a água pode inundar a célula e causar sua ruptura.
A imagem mostra o impacto da concentração de íons extracelulares na estrutura celular. A citólise é uma causa de morte celular em organismos multicelulares quando seus fluidos corporais se tornam hipotônicos e é vista como um efeito colateral de sofrer de um derrame. A lise osmótica também é usada por algumas partículas virais replicadas para sair de sua célula hospedeira e continuar o processo infeccioso.
No entanto, a citólise também tem um papel funcional e é usada pelo sistema imunológico para destruir seletivamente as células tumorais ou aquelas infectadas por alguns patógenos.
Tipos de Citólise
Citólise pode ser causada por muitos fatores, desde a tonicidade do fluido extracelular até a atividade de outras células que afetam a estrutura da membrana celular.
Citólise por Ambiente Hipotônico
Quando as células são colocadas em um ambiente de água pura, a água inunda a célula e a faz explodir. Por exemplo, os glóbulos vermelhos são submetidos a hemólise quando colocados em água destilada e isto pode ser medido a partir do aparecimento de hemoglobina na solução. Uma solução contendo 0,9 gms de cloreto de sódio (NaCl, ou sal comum) em 100 ml de água é considerada isotónica, ou contendo a mesma concentração de sal que o interior de um glóbulo vermelho. Soluções com menores concentrações de sal provocarão a explosão destas células. Portanto, injeções intravenosas de água destilada pura podem ser extremamente prejudiciais, especialmente para as frágeis membranas celulares de eritrócitos ou glóbulos vermelhos.
Citólise por Pathogens
Vírus são altamente específicos na escolha do hospedeiro. Além disso, a maioria deles são adaptados para infectar não apenas um organismo em particular, mas um tipo específico de célula dentro do hospedeiro. Os vírus não podem funcionar fora de seu hospedeiro e precisam seqüestrar a maquinaria celular para se submeterem ao metabolismo e iniciarem a reprodução. No entanto, após múltiplas rondas de duplicação, a presença de partículas de virião pode sobrecarregar a célula hospedeira. Neste ponto, os vírus podem comprometer a membrana celular de uma forma que leva à entrada de água e eventual citólise. Uma vez a célula submetida a lise, os vírus são libertados, permitindo-lhes repetir o ciclo infeccioso com novas células hospedeiras no mesmo tecido.
A especificidade dos vírus para o seu hospedeiro pode ser potencialmente explorada na terapia do cancro. O fenômeno dos vírus que induzem uma remissão do câncer tem sido observado desde 1800. Muitos vírus infectam preferencialmente as células cancerosas, deixando as células normais intactas porque a malignidade amortece a resposta antiviral de uma célula. Estes vírus podem induzir citólise nas células tumorais e assim contribuir para o tratamento. Em 2011, uma partícula de vírus foi relatada como indutora de citólise em linhas de células tumorais, células iniciadoras do tumor, bem como tecido tumoral primário de pacientes. Em 2015, a FDA americana aprovou a primeira terapia de melanoma viral.
Citólise bacteriana foi observada devido a um crescimento excessivo de lactobacilos na vagina. A vagina de mulheres adultas é normalmente colonizada por lactobacilos e, em números baixos, estas bactérias protegem contra infecções fúngicas. No entanto, algumas mulheres apresentam sintomas de infecção fúngica que é resistente ao tratamento por antifúngicos. Nesses casos, as mulheres que têm corrimento pesado, prurido e nenhuma bactéria ou fungo patogênico em esfregaços úmidos também mostram uma abundância aumentada de lactobacilos. A descarga é causada pela citólise das células epiteliais vaginais devido à infecção bacteriana por lactobacilos.
Citólise pelo Sistema Imune
O sistema imunológico usa uma variedade de métodos para induzir a citólise – tanto em patógenos como em células infectadas ou cancerígenas no corpo. Entre os mediadores mais potentes da citólise no sistema imunológico estão as células T e as células assassinas naturais (NK). Ambas as células podem induzir uma célula a sofrer apoptose ou libertar proteínas chamadas perforinas que formam canais na membrana celular. Quando a água entra na célula através desses canais, ela é submetida a lise osmótica. Além disso, as células NK também podem agir através do sistema imunitário adaptativo, interagindo com as células T, bem como com os anticorpos libertados a partir das células B. Através do sistema de anticorpos e complemento, as células patogênicas podem ser lisadas através da formação de uma estrutura transmembrana tipo anel na membrana celular por proteínas complementares.
Este método de citólise pode levar a uma grande complicação quando há histoincompatibilidade entre a mãe e o feto. Quando um determinado tipo de anticorpo (IgG) passa pela placenta e reconhece antígenos no sangue fetal, ele pode ativar o sistema complemento, bem como a imunidade inata, fazendo com que esses glóbulos vermelhos sejam submetidos a hemólise. A criança nasce com sintomas semelhantes aos da icterícia.
As células assassinas naturais também são cruciais para o mecanismo de defesa do corpo contra a formação de tumores. Quando as células cancerosas desregulam a expressão dos antígenos de superfície, as células poderosas do sistema imunitário adaptativo não conseguem reconhecer estas células ou montar uma resposta imunitária contra elas. As células NK podem ativar uma resposta inflamatória, atrair outras células citotóxicas e juntos induzir lise osmótica ou apoptose nas células precursoras do tumor.
Funções da citólise
Citólise é frequentemente usada como uma ferramenta de sobrevivência por várias células. Enquanto organismos unicelulares e patógenos a usam para repelir ataques ou ganhar acesso a novos hospedeiros, organismos multicelulares usam a citólise durante uma resposta imunológica ou para remover células danificadas e perigosas do seu corpo.
Prevenção da Citólise
Apesar dos seus muitos usos, é importante para um organismo controlar quando e como a citólise ocorre. As plantas têm um mecanismo natural de defesa contra a citólise porque contêm uma parede celular resistente. Quando uma célula vegetal é colocada em um ambiente hipotônico e a água corre para dentro, a parede celular exerce uma pressão oposta sobre a membrana celular, impedindo que esta se expanda ou se rompa. Em um ambiente hipertônico, a célula sofre perda de água, também conhecida como plasmólise. Em uma solução isotônica, há uma quantidade igual de água entrando e saindo da célula, deixando seu volume total intacto. Em soluções hipotônicas, quando a água entra na célula, o vacúolo absorve grande parte do excesso de água, protegendo o citoplasma da diluição.
A parede celular também cria uma pressão inversa, fazendo com que a água saia da célula, mantendo a turgidez ideal. Esta turgidez permite que as plantas permaneçam eretas na ausência de um sistema esquelético interno.
Protistas únicos de células como a ameba e o paramécio contêm uma organela chamada vacúolo contrátil que está envolvida na prevenção da citólise. É uma estrutura pulsante que passa por ciclos repetidos de diástole (água que entra no vacúolo) e sístole (água que é bombeada para fora da célula). O mecanismo exato dessas contrações não é conhecido, mas essas organelas parecem estar funcionando mesmo quando as células são colocadas em uma solução com alta concentração de sal.
Os organismos multicelulares geralmente têm um mecanismo sofisticado para garantir que todas as suas células sejam banhadas em uma solução isotônica. Em humanos e outros mamíferos, este é o sistema de órgãos excretores formado pelas unidades funcionais de nefrónios no rim. Como o sangue é filtrado no rim, sais, íons, resíduos, amônia e excesso de água são removidos e expelidos a intervalos regulares, permitindo que o organismo mantenha a homeostase. Se houver um aumento na ingestão de água, há um aumento concomitante na remoção de água através do sistema excretor. Este sistema está sob a regulação de uma elaborada rede de hormônios e outras respostas fisiológicas e garante que todas as células do corpo sejam expostas principalmente a um fluido isotônico extracelular. As células presentes na interface com o mundo exterior – seja na pele ou no revestimento do sistema digestivo – são protegidas da citólise através de uma camada hidrofóbica feita de óleos ou ceras.
Ocasionalmente, o sistema excretor fica sobrecarregado quando um organismo absorve subitamente uma grande quantidade de água em relação às reservas de sal do corpo. Isto é chamado de intoxicação por água e os sintomas surgem do efeito da citólise nas células do cérebro.
- Sistema Imunológico Adaptativo – Um subconjunto do sistema imunológico em vertebrados que é capaz de memória imunológica. Segunda e subsequentes exposições a um determinado patógeno evocam respostas rápidas e especializadas.
- Crenação – Contracção de uma célula após exposição a uma solução hipertónica.
- Tonicidade – Uma medida da concentração relativa de solutos em duas soluções separadas por uma membrana semi-permeável. Tonicidade determina a direção e extensão da difusão através da membrana.
- Pressão de turgor – Pressão da água empurrando a membrana celular contra a parede celular de uma célula vegetal.
Quiz
1. Qual destas soluções irá causar citólise nos glóbulos vermelhos?
A. 0,9% NaCl
B. 1,5% NaCl
C. 0,4% NaCl
D. Água do mar
2. Qual destes NÃO induz a citólise?
A. Colocando células em um ambiente hipertônico
B. Acção das perfurações nas membranas celulares
C. Actividade do complexo de ataque de membranas por proteínas complementares
D. Perturbação da estrutura da membrana por vírus
3. Qual destes métodos é usado pela ameba para prevenir a citólise?
A. Parede celular
B. Sistema de órgãos excretores
C. Vacuole contractile
D. Todos os anteriores
