As células do corpo, como macrófagos e osteoclastos, têm uma capacidade extraordinária de se remodelarem para realizar tarefas básicas. Os macrófagos são células imunológicas que protegem o corpo engolindo microorganismos nocivos ou limpando células mortas, enquanto os osteoclastos são grandes células ósseas que ajudam a manter a saúde óssea ao quebrar o tecido ósseo antigo. O mistério de como essas células mudam de forma tão rapidamente fascina os cientistas há muito tempo. Jiro Takito e Dra. Naoko Nonaka, da Showa Medical University, sugerem que padrões estruturais especiais chamados ondas de actina podem ser a chave. Seu trabalho foi publicado no International Journal of Molecular Sciences.
Takito explica a motivação para este estudo: “Os fagócitos exercem sua função organizando novas estruturas subcelulares. Durante a fagocitose, os macrófagos internalizam e degradam patógenos e células apoptóticas formando copos fagocíticos e fagossomas (Figura A). Os osteoclastos reabsorvem o osso formando zonas de vedação e bordas franzidas no peritônio”. A fagocitose é o processo pelo qual as células engolem e digerem substâncias indesejadas, enquanto as células apoptóticas são simplesmente células mortas das quais o corpo precisa se livrar.
Quando os macrófagos encontram objetos estranhos em um ambiente bidimensional, eles geram ondas móveis feitas de actina, uma proteína estrutural que ajuda a moldar a célula (Figura B). Essas ondas ondulam pela superfície, reorganizando o córtex de actina e remodelando o esqueleto intramembranoso. À medida que as ondas se propagam, elas separam a região interna da superfície celular da borda externa, criando áreas onde novas funções podem ocorrer (Figura C). Em suma, estas ondas esculpem novos dispositivos na superfície da célula que são mais adequados para capturar e digerir as substâncias que a célula precisa de remover.
Os cientistas notaram que as estruturas construídas pelas ondas de actina nos macrófagos apresentam semelhanças impressionantes com aquelas formadas nos osteoclastos durante a renovação óssea. A zona de selamento dos osteoclastos, um anel espesso que permite sua fixação ao osso, é muito semelhante à zona contrátil dos macrófagos. Ambos dependem de pequenas estruturas celulares chamadas podossomos, minúsculos pontos de fixação que ajudam as células a aderir e empurrar contra as superfícies, e em uma rede de actina em constante mudança. Isto sugere que, apesar de desempenharem funções muito diferentes (defesa imunitária vs. remodelação óssea), estes dois tipos de células podem basear-se nos mesmos princípios básicos.
Dr. Takito e Dr. Nonaka discutiram como essas estruturas se unem em camadas a partir de ciclos de actina minúsculos e rápidos que duram apenas alguns segundos (Figura D). Esses ciclos criam ondas maiores que duram vários minutos e eventualmente criam áreas maiores que podem permanecer ativas por horas ou até dias. Este processo de estratificação permite que as células permaneçam flexíveis enquanto formam uma estrutura forte e durável. Como explica o Dr. Takito, “As estruturas dinâmicas formadas por ondas de actina são organizadas por meio da integração fractal de estruturas oscilantes auto-organizadas, e a execução da F-actina promove sua formação e manutenção”. A esteira de F-actina é um processo no qual uma extremidade de um filamento de actina cresce enquanto a outra extremidade se contrai, criando força por meio do acoplamento mecanoquímico.
Takito e Nonaka acreditam que essas descobertas vão muito além das células do sistema imunológico e das células ósseas. Outros tipos de células, como células da pele ou células nervosas, também utilizam ondas de actina quando precisam mudar de forma, mover-se ou compartimentar tarefas dentro de sua estrutura. Para os osteoclastos, isso ajuda a explicar como os ossos são constantemente renovados e saudáveis. Para os macrófagos, revela como as células imunitárias podem adaptar as suas superfícies tão rapidamente para capturar e destruir partículas nocivas.
A maior lição aqui, dizem os especialistas, é que as ondas de actina representam um princípio universal na biologia. As células os utilizam para se organizarem sem exigir instruções externas. A compreensão deste princípio pode ajudar os cientistas a desenvolver tratamentos futuros para doenças nas quais as respostas imunitárias ou o equilíbrio ósseo ficam prejudicados, como infecções ou osteoporose. Ao mostrar como padrões de atividade em pequena escala moldam o comportamento de células maiores, este estudo fornece uma nova clareza sobre como as menores unidades da vida permanecem tão dinâmicas.
Referência do diário
Takito J., Nonaka N. “Formação de domínios de membrana por ondas de actina: um princípio fundamental da geração de estrutura dinâmica em fagócitos.” Revista Internacional de Ciências Moleculares, 2025;26(10):4759. Número digital: https://doi.org/10.3390/ijms26104759
