Schimbul de substanţe pe care îl realizează celula cu mediul înconjurător nu este limitat numai

la ioni, molecule mici şi apă. Diferitele macromolecule (proteine, polinucleotide, poliglucide) şi

particule traversează membrana plasmatică prin mecanisme de transport mediate de vezicule.

Se disting două tipuri de transport: exocitoza şi endocitoza. Prin exocitoză macromoleculele

sintetizate în celulă sunt excretate în spaţiul extracelular. Endocitoza este implicată în transportul în

celulă a diverselor molecule, cât şi a fracţiunilor din fluidul interstiţial (pinocitoza).

Deşi decurg după mecanisme diferite, cele două procese de transport menţionate prezintă

unele caracteristici comune: sechestrarea moleculelor şi a particulelor transportate în vezicule;

asigurarea unui transport strict direcţionat; rolul critic al procesului de fuziune membranară.

Materialele ce pătrund în celulă prin endocitoză sunt fie supuse acţiunii enzimelor hidrolitice

lizozomale, fie eliberate din nou în mediul extracelular. De cele mai multe ori macromoleculele de

secreţie sunt eliberate din celulă prin aceeaşi regiune a membranei plasmatice prin care ele au

pătruns.

Există însă situaţii în care macromoleculele traversează spaţiul celular fiind secretate printr-o

altă regiune membranară. Acest ultim tip de transport poartă numele de transcitoză.

Procesul de exocitoză stă la baza desfăşurării secreţiei celulare (fig. 1). Studiul transportului

macromoleculelor din celulă în mediul extracelular sugerează existenţa a două tipuri de exocitoză:

constitutivă şi reglată (fig. 2).

Exocitoza constitutivă este comună tuturor celulelor şi asigură eliminarea continuă a

macromoleculelor sintetizate în spaţiul extracelular. Secreţia celulară de hormoni,

neurotransmiţători şi enzime digestive este realizată prin exocitoză reglată. În acest caz moleculele

sunt împachetate în vezicule de secreţii, iar fuziunea lor cu membrana plasmatică este comandată de

un semnal extracelular, de cele mai multe ori, un mesager chimic.

Fig. 1. Calea clasică de transport a moleculelor de secreţie în spaţiul extracelular

Fig. 2. Prezentarea schematică a exocitozei constitutive şi reglate

Endocitoza defineşte transportul mediat de vezicule din mediul extracelular în celulă al unor

macromolecule, cât şi a substanţelor dizolvate în lichidul interstiţial (fig. 3). În funcţie de mecanismul

procesului de endocitoză distingem: endocitoza mediată de receptori şi pinocitoza.

Endocitoza mediată de receptori, reprezintă un tip de transport specific şi eficient al

macromoleculelor. În urma recunoaşteri şi legării lor la receptori de membrană, macromoleculele

intră în celule sub forma complexului de ligand-receptor, fără a fi însoţite de fluidul extracelular. De

exemplu, colesterolul circulă în sânge legat de o proteină cu care formează complexe numite

lipoproteine cu densitate scăzută (LDL) (fig. 4).

Fig. 3. Calea urmată de particulele ce au pătruns în celulă prin endocitoză

Fig. 4. Endocitoza mediată de receptori pentru LDL

Procesul de endocitoză mediată de receptoriare o semnificaţie biologică foarte largă,

prezentând câteva aspecte particulare deosebit de importante şi anume:

- eliberarea metaboliţilor esenţiali către celule a colesterolului, a complexelor vitaminice B12,

a ionilor de fier, care sunt recunoscuţi de către receptorii de suprafaţă ai celulelor, fiind fixaţi şi

importaţi intracelular;

- modularea răspunsului la mulşi hormoni de natură proteică şi factori de creştere (de ex

insulina, factorul de creştere epidermic, etc). Endocitoza îndepărtează aceşti hormoni din circulaţie şi

fie celula, temporar, mai puţin receptivă la aceştia, prin scăderea numărului de receptori celulari;

- captarea proteinelor ţintite pentru distrugere şi eliberarea acestora către lizozomi(de ex

celulele hepatice captează şi distrug glicoproteinele plasmatice senescente).

Majoritatea receptorilor de pe suprafaţa celulelor care mediază endocitoza sunt glicoproteine

transmembranare.

Aceşti receptori au: un domeniu extracelular; 1-2, helixuri transmembranare; mică regiune

citosolică.

Mulţi dintre aceşti receptori sunt localizaţi în anumite regiuni ale membranei plasmatice, care

ulterior invaginându-se vor forma cavele (coate pita).

Partea citosolică a acestor zone, constituie un strat gros de clatrină (proteină ce va forma o

reţea în jurul veziculelor membranare). Caveolele reprezină 2% din suprafaţa unei celule animale.

Mecanismul endocitozei

Endocitoza începe cu invaginarea unei asemenea regiuni din membrana plasmatică, cu

formarea unei caveole; clatrina formează o reţea în jurul acesteia pe care apoi o închide rezultând în

final o veziculă cu manta de clatrină(diametrul de 800Aº). Vezicule prinde rapid clatrina şi devine

endozom (receptozom). Endozomii fuzionează şi formează vezicule mai mari cu diametrul de 2000-

6000Aº (în circa 20 de secunde).Caracteristic pentru endozomi este pH-ul acid care determină

disocierea celor mai multe complexe receptor – proteine; rezultă deci că soarta substratului este

decisivă la acest nivel.

Eliberarea clatrinei din vezicule reprezintă un moment cheie în endocitoză deoarece prezenţa

acestei mantale proteice în jurul veziculei ar împiedica transmiterea proteinelor importate şi a

receptorilor către destinaţiile lor. Clatrina este reciclată de către o enzimă activată de ATP. Acidifierea

endozomilor prin acţiunilor unor pompe protonice (activate de ATP) duce la disocierea complexelor

receptor-proteine, etapă absolut necesară pentru sortarea proteinelor şi dirijarea lor către destinaţii

specifice.

În raport cu mărimea şi complexitatea particulelor endocitate, se disting două variante

particulare ale endocitozei şi anume: fagocitoza: endocitoza macromoleculelor sau a particulelor

mici, corpusculare (virusuri, bacterii, fragmente de celule eucariote sau chiar celule întregi);

pinocitoza: endocitarea moleculelor solubile (toxinele bacteriene).

Fagocitoza (gr. fagiere=a mânca) este un proces de transport mediat de vezicule prin care

celulele sunt capabile să ingere diverse particule din spaţiul extracelular. Dacă la organismele

unicelulare fagocitoza reprezintă principala cale de nutriţie, la mamifere procesul joacă un rol

important în apărarea organismului. Celule specializate numite fagocite sunt capabile să înglobeze şi

să distrugă substanţe străine, microorganisme, celule îmbătrânite şi maligne, resturi celulare etc.

În organismele animale se disting două tipuri de celule sanguine ce acţionează ca fagocite:

monocitele (ce migrează în ţesuturi dând naştere macrofagelor şi ele celule cu funcţie fagocitară) şi

neutrofilele.

Legarea particulelor de fagocit - prima etapă a fagocitozei - implică participarea receptorilor de

membrană ce recunosc specific liganzii aflaţi pe suprafaţa particulei ţintă. Pentru a putea fi

fagocitate, bacteriile sunt supuse unui proces de opsonizare (gr. opsonein=a pregăti pentru mâncare)

ce constă în acoperirea suprafeţei bacteriene cu anticorpi şi/sau componente ale complementului.

Anticorpii se ataşează pe suprafaţa bacteriilor în aşa fel încât regiunea prin care aceştia se leagă la

receptori, numită regiune Fc, este expusă spre exterior. Receptorul Fc din membrana plasmatică a

fagocitelor interacţionează cu anticorpii legând cele două suprafeţe membranare printr-un mecanism

tip fermoar (membrane-zippering-mechanism) ce face posibilă fagocitoza (fig. 21).

Există posibilitatea stabilirii unor legături încrucişate între anticorpii ataşaţi pe suprafaţa

celulei ţintă cu formarea unor aglomerări (clusterii), proces numit patching. După un scurt timp de la

formarea cluster-ilor, anticorpii se deplasează spre un pol al celulei-ţintă generând o structură de tip

calotă ce împiedică fagocitarea celulei ţintă (fig. 5). Procesul de calotare (capping) este energo-

dependent necesitând prezenţa moleculelor de ATP.

Activarea receptorilor specifici de către anticorpi, componente ale complementului sau

diverse oligozaharide de pe suprafaţa microorganismelor, prin formarea complexului ligand -

receptor, generează un semnal intracelular ce declanşează ingestia.

Fig. 5. Fagocitoza se realizează printr-un mecanism „membrane-zipper”: A – distribuirea

uniformă a anticorpilor pe suprafaţa celulei - ţintă face posibilă fagocitarea acesteia ; B – procesul de

„capping” împiedică fagocitarea celulei-ţintă

Pinocitoza este un fenomen observat la macrofage şi reprezentat de invaginarea unei părţi a

membranei celulare, sub influenţa unor particule mici, solubile (picături),cu formarea în final a unor

vezicule citoplasmatice (cu dimensiuni de 1-2μm).

Această veziculă migrează de la membrana celulară spre regiunea perinucleară, unde

fuzionează cu lizozomii, conţinutul veziculei fiind hidrolizat.

Transcitoza defineşte un tip de transport specific transcelular, al diferitelor microelemente.

Procesul este întâlnit în celule (epiteliale) ale căror membrane plasmatice sunt împărţite în domenii

distincte (apical şi latero-bazal) datorită pronunţatei asimetriei în distribuţia elementelor lipidice şi

proteice componente. Un exemplu de transcitoză îl reprezintă transportul din stomac în circuitul

sanguin al anticorpilor la nou-născut, anticorpi primiţi odată cu laptele matern.