Definição de citólise
A 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 na célula, excedendo em muito a capacidade da membrana celular de conter o volume extra. Essa é uma preocupação particularmente para as células que não possuem uma parede celular dura para resistir à pressão interna da água.
A água pode se difundir lentamente através da bicamada lipídica da membrana celular, mas o transporte rápido requer a presença de canais transmembranares seletivos chamados aquaporinas. Essas proteínas integrais da membrana permitem o movimento da água, impedindo o acesso a muitos solutos e íons.
As células geralmente têm uma concentração mais alta de sal e íons do que seu ambiente imediato, especialmente em organismos de célula única que vivem em corpos de água doce e isso pode levar ao influxo de água. A maioria das células possui mecanismos internos para lidar com o movimento constitutivo da água. No entanto, 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 explosão.
A imagem mostra o impacto da concentração extracelular de íons na estrutura celular. A citólise é uma causa de morte celular em organismos multicelulares quando seus fluidos corporais se tornam hipotônicos e é visto como um efeito colateral do sofrimento de um derrame. A lise osmótica também é usada por algumas partículas virais replicadas para sair da célula hospedeira e continuar o processo infeccioso.
No entanto, a citólise também tem um papel funcional e é usado pelo sistema imunológico para destruir seletivamente células tumorais ou aquelas infectadas por alguns patógenos.
Tipos de citólise
A citólise pode ser causada por muitos fatores, desde a tonicidade do líquido 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 faz com que ela explode. Por exemplo, os glóbulos vermelhos serão submetidos a hemólise quando colocados em água destilada e isso pode ser medido a partir do aparecimento de hemoglobina na solução. Uma solução contendo 0,9 gm de cloreto de sódio (NaCl, ou sal comum) em 100 ml de água é considerada isotônica ou contendo a mesma concentração de sal que o interior de um glóbulo vermelho. Soluções com concentrações mais baixas de sal farão com que essas células explodem. Portanto, injeções intravenosas de água destilada pura podem ser extremamente prejudiciais, especialmente para as frágeis membranas celulares dos eritrócitos ou glóbulos vermelhos.
Citólise por patógenos
Os vírus são altamente específicos na escolha do host. Além disso, a maioria deles é adaptada para infectar não apenas um organismo específico, mas também um tipo de célula específico no host. Os vírus não podem funcionar fora de seu hospedeiro e precisam seqüestrar a maquinaria celular para passar por metabolismo e iniciar a reprodução. No entanto, após várias rodadas de duplicação, a presença de partículas de virion pode sobrecarregar a célula hospedeira. Nesse ponto, os vírus podem comprometer a membrana celular de uma maneira que leva à entrada de água e à eventual citólise. Depois que a célula sofre lise, os vírus são liberados, permitindo que eles repetam o ciclo infeccioso com novas células hospedeiras no mesmo tecido.
A especificidade dos vírus para seu hospedeiro pode ser potencialmente explorada na terapia do câncer. O fenômeno de vírus que induzia uma remissão do câncer foi observado desde o século XIX. Muitos vírus infectam preferencialmente as células cancerígenas, deixando intactas as células normais porque a malignidade diminui a resposta antiviral de uma célula. Esses vírus podem induzir citólise nas células tumorais e, assim, contribuir para o tratamento. Em 2011, uma partícula de vírus foi relatada como induzindo a citólise nas linhas de células tumorais, as células iniciantes de tumores e o tecido tumoral primário dos pacientes. Em 2015, o FDA dos EUA aprovou a primeira terapia viral de melanoma.
A citólise bacteriana foi observada devido a um crescimento excessivo de lactobacilos na vagina. A vagina de mulheres adultas é normalmente colonizada por Lactobacillus e, em baixo número, essas bactérias protegem contra infecções fúngicas. No entanto, algumas mulheres apresentam sintomas de infecção fúngica resistentes ao tratamento por medicamentos antifúngicos. Nesses casos, as mulheres com alta alta, coceira e nenhuma bactéria patogênica ou fungos em manchas úmidas 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 imunológico
O sistema imunológico usa uma variedade de métodos para induzir citólise – em patógenos, bem 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 liberar proteínas chamadas perforinas que formam canais na membrana celular. Quando a água entra na célula através desses canais, ela passa por lise osmótica. Além disso, as células NK também podem atuar através do sistema imunológico adaptativo, interagindo com células T, bem como os anticorpos liberados pelas células B. Através do sistema de anticorpo e complemento, as células patogênicas podem ser lisadas através da formação de uma estrutura transmembranar semelhante a um anel na membrana celular por proteínas de complemento.
Esse método de citólise pode levar a uma complicação importante quando há histoi -compompatibilidade entre mãe e feto. Quando um tipo específico de anticorpo (IgG) passa pela placenta e reconhece antígenos no sangue fetal, ele pode ativar o sistema de complemento e a imunidade inata, fazendo com que esses glóbulos vermelhos sofram hemólise. A criança nasce com sintomas semelhantes a icterícia.
As células assassinas naturais também são cruciais para o mecanismo de defesa do corpo contra a formação de tumores. Quando as células cancerígenas regulam a expressão de antígenos da superfície, células poderosas do sistema imunológico adaptativo não podem reconhecer essas células ou montar uma resposta imune contra elas. As células NK podem ativar uma resposta inflamatória, atrair outras células citotóxicas e juntas induzem lise osmótica ou apoptose nas células precursoras do tumor.
Funções de citólise
A citólise é frequentemente usada como uma ferramenta de sobrevivência por várias células. Enquanto organismos e patógenos de célula única o usam para repelir o ataque ou obter acesso a novos hospedeiros, os organismos multicelulares usam citólise durante uma resposta imune ou para remover células danificadas e perigosas de dentro de seu corpo.
Prevenção da citólise
Apesar de seus muitos usos, é importante para um organismo controlar quando e como ocorre a citólise. As plantas têm um mecanismo de defesa natural contra a citólise porque contêm uma parede celular resistente. Quando uma célula vegetal é colocada em um ambiente hipotônico e a água entra, a parede celular exerce uma pressão oposta na membrana celular, impedindo que ela se expanda ou se rompe. 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 intacto seu volume geral. Nas soluções hipotônicas, à medida que a água entra na célula, o vacúolo ocupa grande parte do excesso de água, protegendo o citoplasma da diluição.
A parede celular também cria uma pressão reversa, fazendo com que a água saia da célula, mantendo a turgidez ideal. Essa turgidez permite que as plantas permaneçam na vertical na ausência de um sistema esquelético interno.
Protistas de célula única como Ameba e Paramecium contêm uma organela chamada vacúolo contrátil que está envolvido na prevenção da citólise. É uma estrutura pulsante que passa por ciclos repetidos de diástole (água que entra no vacúolo) e sístole (água sendo 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 dos néfrons no rim. À medida que o sangue é filtrado no rim, sais, íons, resíduos, amônia e excesso de água é removido e expulso em 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 líquido extracelular isotônico. 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 é sobrecarregado quando um organismo de repente absorve uma grande quantidade de água em relação às reservas de sal do corpo. Isso é chamado de intoxicação por água e os sintomas surgem do efeito da citólise nas células do cérebro.
Termos de biologia relacionados
- Sistema imunológico adaptável – um subconjunto do sistema imunológico em vertebrados que são capazes de memória imunológica. Segunda e as exposições subsequentes a um patógeno específico evocam respostas rápidas e especializadas.
- Crenação – Contração de uma célula após a exposição a uma solução hipertônica.
- Tonicidade-uma medida da concentração relativa de solutos em duas soluções separadas por uma membrana semi-permeável. A tonicidade determina a direção e a extensão da difusão através da membrana.
- Pressão do turgor – pressão da água empurrando a membrana celular contra a parede celular de uma célula vegetal.
Questionário
1. Quais dessas soluções causarão citólise nos glóbulos vermelhos? A. 0,9% NaCl B. 1,5% NaCl C. 0,4% NaCl D. água do mar
Resposta à pergunta nº 1
C está correto. A presença de 0,9 gm de NaCl em 100 ml de água, ou uma solução a 0,9% de NaCl é considerada isotônica do sangue e é ideal para a manutenção da estrutura celular. Para induzir citólise, a solução deve ser de menor concentração de sal, ou hipotônica em comparação com esta solução. Portanto, apenas 0,4% de NaCl induzirá citólise. A água do mar tem concentrações variáveis de sal, dependendo da localização geográfica e até da profundidade e da presença de outros organismos vivos. No entanto, em regra, geralmente possui uma concentração de soluto muito maior do que qualquer célula viva e apenas induz a perda de água da célula.
2. Qual deles não induz citólise? A. Colocando células em um ambiente hipertônico B. Ação de perforinas nas membranas celulares C. Atividade do complexo de ataque de membrana por proteínas do complemento D. Disrupção da estrutura da membrana por vírus
Resposta à pergunta nº 2
A está correto. As células usam os outros três mecanismos para causar lise osmótica. Os perfurinos são liberados pelas células NK e células T para causar citólise em patógenos e células tumorais. As proteínas do complemento formam um complexo de ataque de membrana para criar poros nas membranas celulares e fornecer canais para entrada de água rápida. Os vírus usam a interrupção da membrana para explodir de uma célula e continuar seus ciclos infecciosos. No entanto, colocar uma célula em um ambiente de sal hipertônico ou alto faz com que ela perca a água, em vez de induzir a citólise.
3. Qual desses métodos é usado pela Ameba para prevenir a citólise? A. Parede celular B. Sistema de órgãos excretores C. Vacuolo contrátil D. todos os itens acima
Resposta à pergunta nº 3
C está correto. Amoeba, Paramecium e muitos outros protistas não possuem parede celular e, como organismos unicelulares, não possuem um elaborado sistema de órgãos excretores. Eles usam a atividade de pulsação regular de seus vacúolos contráteis para isolar e expulsar periodicamente a água que flui neles de um ambiente hipotônico.
Última atualização em 19 de agosto de 2022