segunda-feira, 23 de fevereiro de 2015

Biografia de Camillo Golgi


Camillo Golgi em 1906.
Camillo Golgi. Nasceu em Corteno, a 7 de Julho de 1843, e, faleceu em Pavia, a 21 de Janeiro de 1926. Camillo Golgi foi um médico e histologista italiano. Descobriu três variedades de parasitas da malária e usou o nitrato de prata no estudo do tecido nervoso. Foi agraciado com o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medina em 1906, juntamente com Santiago Ramón y Cajal.


Vida e obra


Filho de um funcionário do departamento médico, estudou medicina na Universidade de Pádua, graduando-se em 1865. Trabalhou algum tempo na clínica psiquiátrica do criminólogo Lombroso, mas depressa se interessou pela histologia. Em 1872 começou a trabalhar no pavilhão de incuráveis de um hospital de Abbiategrasso. Exerceu como professor de Anatomia nas Universidades de Turim e de Siena e foi catedrático de Histologia na de Pavia, da qual chegou a ser diretor da Faculdade de Medicina e reitor. Apesar dos escassos meios com que contava, chegou a importantes resultados com as suas experiências, entre as quais se destaca o método da coloração com o nitrato de prata, que provocou uma revolução no estudo laboratorial dos tecidos nervosos. Empregando este método, identificou uma classe de célula nervosa dotada de extensões (ou dendritos) mediante as quais se ligam entre si outras células nervosas. Esta descoberta permitiu a Wilhelm von Waldeyer-Haltz formular a hipótese de que as células nervosas são as unidades estruturais básicas do sistema nervoso, hipótese que mais tarde demonstraria Santiago Ramón y Cajal. Em 1876, depois do seu regresso à Universidade de Pavia, continuou o estudo das células nervosas, obtendo provas da existência de uma rede irregular de fibrilhas, cavidades e grânulos (a que depois seria dado o nome de Complexo de Golgi), que desempenha um papel essencial em operações celulares como a construção da membrana, o armazenamento de lípidos e proteínas ou o transporte de partículas ao longo da membrana celular. Entre 1885 e 1893 dedicou a sua investigação ao estudo do paludismo, chegando a resultados tão importantes como a distinção entre a malária terçã e quartã, enquanto patologias provocadas por duas espécies diferentes de um mesmo parasita protozoário chamado Plasmodium, assim como a identificação do acesso febril como sendo originado pela libertação por parte desse organismo de esporos no fluxo sanguíneo. Em 1906, Golgi recebeu o Nobel de Fisiologia ou Medicina conjuntamente com Santiago Ramón y Cajal, pelos seus estudos sobre a estrutura do sistema nervoso.



Complexo de Golgi


Micrografia do Complexo de Golgi.
(Imagem: Louisa Howard).
Em biologia celular, aparelho de Golgi, complexo de Golgi, dictiossoma, golgiossomo ou complexo golgiense é uma organela encontrada em quase todas as células eucarióticas. O nome é uma homenagem ao italiano Camilo Golgi, que foi o seu descobridor. É constituído por dobras de membranas e vesículas, e sua função primordial é o processamento de proteínas ribossomáticas e a sua distribuição por entre essas vesículas. Funciona, portanto, como uma espécie de sistema central de distribuição na célula, atuando como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e remessa de substâncias. O complexo Golgiense é responsável também pela formação dos lisossomos, da lamela média dos vegetais e do acrossomo do espermatozoide, do glicocalix e está ligado à síntese de polissacarídeos. Acredita-se, ainda, que a organela seja responsável por alguns processos pós-traducionais, tais como adicionar sinalizadores às proteínas, que as direcionam para os locais da célula onde atuarão. A maior parte das vesículas transportadoras que saem do retículo endoplasmático, e em particular do retículo endoplasmático rugoso, são transportadas até o complexo de Golgi, onde são modificadas, ordenadas e enviadas na direção dos seus destinos finais. A organela está presente na maior parte das células eucarióticas, mas tende a ser mais proeminente nas células de órgãos responsáveis pela secreção de certas substâncias, tais como o pâncreas, a hipófise e a tireoide.


Descoberta


Devido ao seu tamanho relativamente grande, o complexo de Golgi foi uma das primeiras organelas celulares a ser descrita e observada em detalhes. A estrutura foi descoberta em 1898 pelo médico italiano Camillo Golgi, durante uma investigação sobre o sistema nervoso. Inicialmente, logo após observar a estrutura em seu microscópio, ele a chamou de aparelho reticular interno. A organela foi então rebatizada em sua homenagem não muito tempo após o anúncio de sua descoberta em 1898. No entanto, algumas dúvidas sobre essa primeira descrição foram levantadas, argumentando-se que a aparência da estrutura era, na verdade, apenas uma ilusão de ótica criada pela técnica de observação utilizada por Golgi. Com o desenvolvimento de microscópios modernos no século XX, a descoberta foi confirmada, mas, também foi descoberto que o complexo de Golgi também serve para ajudar o espermatozoide penetrar no óvulo.


Estrutura


Sistema de endomembranas celular. O "Complexo de Golgi" está representado como dobras de membrana na cor verde. (Imagem: Mariana Ruiz LadyofHats).
Encontrado no interior do citoplasma de células vegetais e animais, o complexo de Golgi é composto de pilhas de dobras de membranas interligadas formando estruturas conhecidas como cisternas. Uma pilha individual é muitas vezes chamada de dictiossomo, especialmente em células vegetais. Uma célula de um mamífero contém tipicamente 40 a 100 pilhas desse tipo. Entre seis a vinte cisternas são normalmente presentes em uma pilha, no entanto, em alguns protistas esse número pode chegar a sessenta. Cada cisterna compreende um disco de membrana plana, fechada, que inclui enzimas especiais que modificam ou ajudam a modificar proteínas que são transportadas através da estrutura. A pilha de cisternas tem quatro regiões funcionais: a rede cis-Golgi, medial-Golgi, endo-Golgi e trans-Golgi. A face trans é a face côncava, que libera vesículas para a membrana plasmática, enquanto a face cis é convexa, recebendo vesículas transportadoras provenientes de outras organelas intracelulares. Cada região contém enzimas diferentes que seletivamente modificam o conteúdo, dependendo de onde eles residem. As cisternas também carregam proteínas estruturais importantes para a manutenção do formato da organela: membranas achatadas que se sobrepõem umas sobre as outras.


Funções


As células sintetizam um grande número de diferentes macromoléculas. O complexo de Golgi é parte integrante na modificação, classificação e empacotamento dessas macromoléculas para que possam ser devidamente secretadas, num processo conhecido como exocitose, ou então para que sejam usada dentro da célula. Ele modifica principalmente proteínas vindas do retículo endoplasmático rugoso, mas também está envolvido no transporte de lipídios pela célula e na formação de lisossomos. Dessa forma, o complexo de Golgi pode ser comparado a uma central de correios, na qual os "pacotes" são enviados a diferentes destinos no interior da célula. As enzimas dentro das cisternas são capazes de modificar as proteínas por adição de hidratos de carbono (glicosilação) e fosfatos (fosforilação). Para realizar esta tarefa, o complexo de Golgi "importa" substâncias, tais como açúcares de nucleotídeos a partir do citosol. Estas modificações podem também formar um sequência de sinal que determina o destino final da proteína. Por exemplo, o aparelho de Golgi adiciona uma marcador de manose-6-fosfato para proteínas destinadas aos lisossomos. O complexo de Golgi desempenha ainda um importante papel na síntese de proteoglicanos, que são moléculas presentes na matriz extracelular dos animais. Também é o local principal da síntese de carboidratos. Isto inclui a produção de glicosaminoglicanos, polissacarídeos de cadeias longas não-ramificadas que a organela liga em seguida a uma proteína sintetizada no retículo endoplasmático para formar os proteoglicanos.


Vesículas de transporte


As vesículas originadas no retículo endoplasmático liso formam, através da união entre elas, agregados túbulo-vesiculares, os quais são transportados até a região cis do complexo de Golgi por proteínas motoras guiadas por microtúbulos onde se fundem com a membrana deste, esvaziando seu conteúdo no interior do lúmen. Uma vez dentro, as moléculas são modificadas, marcadas e direcionadas até seu destino final. O aparelho de Golgi tende a ser maior e mais numeroso nas células que sintetizam e secretam continuamente macromoléculas, como é o caso dos linfócitos B ativados, que são células secretoras de anticorpos. Aquelas proteínas destinadas a zonas mais distais do aparelho de Golgi são deslocadas para a região trans, interiorizando-se em uma complexa rede de membranas e vesículas associadas denominadas região trans-Golgi. É nesta região que muitas proteínas são marcadas e enviadas para seus devidos destinos por meio de algum dos três tipos de diferentes de vesículas, de acordo com o marcador que apresentam:



Tipo
Descrição
Exemplo
Vesículas de exocitose
(constitutivas)
Este tipo de vesícula contém proteínas que devem ser liberadas para o meio extracelular. Depois de internalizar as proteínas, a vesícula se fecha e se dirige imediatamente para a membrana plasmática, com a qual se funde, liberando assim seu conteúdo no meio extracelular. Este processo é denominado secreção constitutiva.
Os anticorpos liberados por linfócitos B ativados.
Vesículas de secreção
(reguladas)
Este tipo de vesícula contém também proteínas destinadas a ser liberadas no meio extracelular. No entanto, neste caso, a formação das vesículas se dá seguida de seu armazenamento na célula, onde permanecerá à espera de um sinal para então ativar-se. Quando isto ocorre, elas se dirigem para a membrana plasmática e liberam seu conteúdo de forma semelhante às vesículas de exocitose. Este processo é denominado secreção regulada.
Liberação de neurotransmissores pelos neurônios.
Vesículas lisossomais
Este tipo de vesícula transporta proteínas destinadas aos lisossomos, pequenas organelas com funções digestivas que possuem em seu interior muita enzimas. Estas proteínas podem ser tanto enzimas digestivas como proteínas de membrana. A vesícula se funde com um endossomo tardio e transfere seu conteúdo para o lisossomo por mecanismo ainda desconhecidos.
Proteases digestivas destinadas aos lisossomos.

 

Mecanismos de transporte


O mecanismo de transporte através do qual as proteínas se "movimentam" através do aparelho de Golgi ainda não está claro, no entanto, existe atualmente uma série de hipóteses para tentar explicar este processo. Até recentemente, o mecanismo de transporte vesicular era o mais aceito, mas novas evidências estão vindo à tona para apoiar a maturação cisternal. Os dois modelos propostos podem funcionar em conjunto, e, portanto, não são mutuamente exclusivos. Essa hipótese é conhecida como o "modelo combinado".

  • Modelo de maturação cisternal: as cisternas se movimentam no complexo de Golgi sendo construídas na face cis e destruídas na face trans. As vesículas originadas do retículo endoplasmático se fundem entre si para formar uma cisterna na face cis, por consequência, esta cisterna recém-formada parece mover-se através da pilha de Golgi quando um novo cisterna é formada na face cis. Este modelo é apoiado pelo fato de que estruturas maiores do que as vesículas de transporte, tais como fibras de colágeno, foram observadas ao microscópio para progredir através do aparelho de Golgi. Esta era uma hipótese bastante aceita inicialmente, mas perdeu força na década de 1980. Recentemente ela ganhou nova força, através de pesquisas em laboratórios da Universidade de Chicago e da Universidade de Tóquio. A evidência adicional vem do fato de que o movimento de determinadas vesículas na direção retrógrada, transportando proteínas de volta para o retículo endoplasmático.

 

Complexo de Golgi - Alterações Genéticas - Amelogênese Imperfeita


O complexo de Golgi, como já foi dito anteriormente, é constituído de diversas vesículas, cuja função é a separação e endereçamento de moléculas sintetizadas nas células, processamento de lipídeos e proteínas e faz parte da Via Biossintética Secretora. No entanto, se ocorrer alguma mutação genética, por exemplo, o funcionamento do Golgi ficará prejudicado, ocasionando a Amelogênese Imperfeita. A Amelogênese Imperfeita é uma anomalia hereditária que afeta exclusivamente o esmalte, pode ser autossômica dominante, autossômica recessiva ou ligada ao cromossomo X; é resultado da deposição inadequada dos cristais de hidroxiapatita, podendo ter retenção excessiva de matéria orgânica, onde o processo da maturação será interrompido, afetando o esmalte das dentições decídua e permanente.


Formação do Esmalte:

  • O esmalte é uma estrutura que recobre a coroa dos dentes, sendo o tecido mais mineralizado do organismo;
  • As células do epitélio interno do órgão do esmalte sofrem diferenciação, formando os pré-ameloblastos, o que caracteriza a fase de diferenciação;
  • Com a formação da primeira camada de matriz orgânica da dentina, ocorre o término da diferenciação de pré – ameloblastos em ameloblastos;
  • Nesse estágio, há uma intensa proliferação das organelas citoplasmáticas, principalmente do complexo de golgi, caracterizando os ameloblastos, finalmente, como células secretoras de proteínas;
  • A partir daí, ocorre a secreção e deposição da matriz orgânica do esmalte, formada principalmente por amelogeninas e enamelinas.



Devido à mutação no cromossomo 4q21, há uma alteração na função dos ameloblastos e os grânulos de secreção provenientes do Complexo de Golgi não são liberados de forma correta, ocasionando uma deposição inadequada da matriz orgânica do esmalte, consequentemente, o que irá provocar o desenvolvimento da amelogênese imperfeita, já que o acúmulo de proteínas pode acarretar o estresse celular e, posteriormente, à necrose.



Principais publicações


  • Sulla fina anatomia degli organi centrali del sistema nervoso: studi di Camillo Golgi. Reggio: Tip. di Stefano Calderini e figlio, 1884.
  • Sulla fina anatomia degli organi centrali del sistema nervoso: studi di Camillo Golgi. Milano, 1886.
  • Sunti delle lezioni di istologia generale del prof. C. Golgi; raccolti dagli studenti G. Marenghi e L. Villa. Pavia, 1891-92.
  • Ancora una nota a contribuzione delle conoscenze sull'anatomia patologica della rabbia sperimentale. Pavia: Stab. Tip. Succ. Bizzoni, 1892.
  • Di nuovo sulla struttura delle cellule nervose dei gangli spinali: Comunicazione fatta alla società medico- chirurgica di Pavia nella Seduta del 20 gennaio 1899. Pavia: Tip. Fratelli Fusi, 1899.
  • Intorno alla struttura delle cellule nervose. Pavia: Tip. Fratelli Fusi, 1898.
  • Sulla struttura delle cellule nervose nel midollo spinale: Comunicazione fatta alla società medico-chirurgica di Pavia il Giorno 14 Luglio 1900. Pavia: Tip. Fratelli Fusi, 1900.
  • Istologia normale, 1870-1883. Milano: Hoepli, 1903.
  • Istologia normale, 1883-1902. Milano: Hoepli, 1903.
  • Patologia generale e isto-patologia, 1868-1894. Milano: Hoepli, 1903.
  • Opera omnia. Milano: Hoepli, 1903-1929. 4 vols.

 

Bibliografia


  • Mazzarello, Paolo. The Hidden Structure: A scientific biography of Camillo Golgi. Oxford: Oxford University Press, 1999. ISBN 0-19-852444-7.
  • Mazzarello, Paolo. "Golgis's Scientific Biography". Journal of the History of the Neurosciences. 8,2(1999)121-131.

 

Referências:





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