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Você sabia que vírus, ácidos nucleicos e até mitocôndrias inteiras podem ser transmitidos entre células?
No mundo microscópico da biologia, existe uma estrutura incrível chamada "Nanotubos de Tunelamento" (TNTs). Essas conexões intercelulares não apenas permitem a transmissão de informações, mas podem até transportar componentes celulares importantes, como ácidos nucleicos e mitocôndrias. Essa forma avançada de comunicação entre células tem implicações importantes para nossa compreensão de como as células interagem umas com as outras.
Os nanotubos de canal variam em diâmetro de 0,05 micrômetro a 1,5 micrômetro, podem se estender por um comprimento de vários diâmetros de célula e podem ser divididos em dois tipos: abertos e fechados.
Essas pequenas estruturas não só existem entre certas células animais, mas também exibem funções poderosas. Esses canais permitem que as células se conectem em distâncias de até 100 micrômetros e são capazes de transferir seções da membrana celular entre duas células, formando contatos diretos entre células. Além da comunicação básica entre células, eles também são capazes de transferir ácidos nucleicos, como mRNA e miRNA, bem como transmitir patógenos, como HIV e príons.
História dos nanotubos de canal
O conceito de nanotubos de canal foi proposto pela primeira vez em 1999, quando o objetivo do estudo era explorar o desenvolvimento morfológico das asas em larvas de mosca-das-frutas (Drosophila melanogaster). À medida que a pesquisa continuou a se aprofundar, um artigo de 2004 descreveu melhor as estruturas de conexão formadas entre as células PC12 e chamou essas estruturas de "nanotubos de canal" pela primeira vez. Esses estudos preliminares mostraram que a formação de nanotubos está intimamente relacionada à translocação de membranas celulares e organelas.
Formação de nanotubos
O mecanismo de formação dos nanotubos de canal ainda está sob investigação, e há duas hipóteses principais. Uma delas é que o contato direto entre as células permite que as saliências citoplasmáticas se estendam em direção a outra célula e, eventualmente, se fundam com a membrana da célula-alvo. Outra possibilidade é que, quando duas células conectadas se separam, os nanotubos restantes atuam como pontes, mantendo a conexão entre elas.
O estudo descobriu que, em resposta a estímulos como bactérias ou ação mecânica, certas células dendríticas e monócitos THP-1 se conectaram através dos nanotubos do canal e mostraram evidências de fluxo de cálcio.
Transferência de substâncias entre células
Transferência de mitocôndrias
Os nanotubos de canal demonstraram ser um mecanismo capaz de transferir mitocôndrias inteiras entre células. Em alguns estudos, descobriu-se que células cancerígenas são capazes de roubar mitocôndrias de células imunes por meio desses nanotubos. Quando as células são danificadas, as mitocôndrias danificadas liberam espécies reativas de oxigênio, ativando células-tronco mesenquimais próximas para fornecer mitocôndrias saudáveis por meio dos nanotubos, um processo que auxilia no reparo do coração.
Propagação do potencial de açãoEstudos recentes mostraram que nanotubos de canal podem propagar potenciais de ação através de suas extensões no retículo endoplasmático. Esse processo promove a entrada de íons de cálcio em outras células por meio de difusão ativa, facilitando assim a sinalização entre as células.
Propagação de patógenos
Não apenas as mitocôndrias podem ser transferidas através de nanotubos de canal, mas muitos vírus também podem usar essas estruturas para se espalhar. Por exemplo, estudos mostraram que o vírus SARS-CoV-2 é capaz de construir nanotubos de canal para se espalhar das células nasais para outras partes do corpo. Além disso, a disseminação do HIV entre células dendríticas também depende da presença desses nanotubos.
Em comparação com pacientes com progressão de longo prazo sem HIV, suas células dendríticas são defeituosas na capacidade de formar nanotubos de canal, o que pode explicar a rota de transmissão do vírus.
Aplicações em Nanomedicina
Nanotubos de canal mostram potencial para aplicação em nanomedicina. Por um lado, os pesquisadores podem considerar o bloqueio da formação de nanotubos para reduzir a toxicidade dos métodos de tratamento; por outro lado, promover a formação de nanotubos pode aumentar o efeito terapêutico.
ConclusãoOs nanotubos de canal fornecem uma maneira única para as células se comunicarem, demonstrando como as células podem interagir através de distâncias. Este campo emergente de pesquisa não apenas nos fornece uma compreensão mais profunda da biologia celular, mas também fornece novas perspectivas para futuras tecnologias médicas. Que potencial desconhecido está escondido em um mundo tão microscópico?
