Fisiologia Oral Série Fundamentos de Odontologia

Figura 3.9

 Esquema de um nucleossomo. Na parte central há quatro tipos de histonas, H2A, H2B, H3 e H4 (duas moléculas de cada). Uma molécula de H1 ou H5

se localiza por fora e em associação com o filamento de DNA.

Nas  células  do  epitélio  bucal  a  cromatina  sexual  aparece  sob  a  forma  de  um  pequeno  grânulo,

geralmente ligado à membrana nuclear, e esfregaços desse epitélio podem ser usados para verificar o

sexo genético. Outro material muito empregado é o esfregaço sanguíneo, no qual a cromatina sexual

aparece como um apêndice em forma de raquete nos núcleos dos leucócitos neutrófilos (Figura 3.11

).

 Histologia aplicada

O estudo da cromatina sexual torna possível a determinação do sexo genético, particularmente útil quando os órgãos

genitais  deixam  dúvida  quanto  ao  sexo,  como  no  hermafroditismo  e  no  pseudo-hermafroditismo.  Auxilia  também  no

estudo de outros casos de doenças decorrentes de anomalias no número de cromossomos sexuais. Por exemplo, na

síndrome  de  Klinefelter,  os  pacientes  têm  lesões  testiculares,  azoospermia  (ausência  de  espermatozoides)  e  outros

sintomas, associados à existência de 2 cromossomos X e 1 Y (XXY) nas suas células.

O  estudo  dos  cromossomos  progrediu  consideravelmente  com  os  métodos  para  induzir  a  divisão

celular,  bloquear  as  mitoses  em  metáfase  e  depois  imergi-las  em  solução  hipotônica  e  achatá-las

entre lâmina e lamínula. A membrana plasmática se rompe, e os cromossomos ficam dispostos em um

mesmo plano, o que facilita seu estudo. Em fotomicrografias se podem ordenar os cromossomos, de

acordo  com  sua  morfologia  e  na  ordem  decrescente  do  tamanho,  em  pares  numerados  de  1  a  22,

acrescidos dos cromossomos sexuais, XX no sexo feminino ou XY no sexo masculino (Figura 3.12 ).

O  estudo  das  faixas  transversais  tornou  possível  reconhecer  com  segurança  cromossomos  muito

parecidos  e  possibilitou  também  o  estudo  mais  preciso  de  certos  fenômenos  genéticos,  como

deleções  e  translocações.  As  faixas  são  evidenciadas  por  técnicas  nas  quais  os  cromossomos  são

tratados com soluções salinas ou enzimáticas e corados com corantes fluorescentes ou com o corante

de Giemsa, que é usado rotineiramente para a coloração das lâminas de sangue.

Figura 3.10

 Este desenho esquemático mostra o grau crescente de complexidade da estrutura do cromossomo. De cima para baixo, aparece, primeiro, a hélice

dupla de DNA, com 2 nm de espessura; em seguida, a associação do DNA com histonas forma nucleossomos em filamentos de 10 nm e de 30 nm. Esses filamentos

se condensam em filamentos mais espessos, com cerca de 300 nm e 700 nm. Finalmente, o último desenho mostra um cromossomo metafásico, no qual o DNA

exibe sua condensação máxima.

Figura 3.11

 Este desenho ilustra a morfologia da cromatina sexual (pessoas do sexo feminino). Nas células do epitélio bucal a cromatina sexual aparece como

uma pequena massa densa aderida à membrana nuclear; no neutrófilo, tem o aspecto de uma raquete saliente e presa a um lobo do núcleo, que é irregular nesse

tipo de célula (ver Capítulo 12).

Figura 3.12

 Cariótipo humano preparado pela técnica que mostra as faixas dos cromossomos. Cada cromossomo tem um padrão típico de faixas, o que facilita

sua identificação e também as relações das faixas com anomalias genéticas. Os cromossomos são agrupados e numerados em pares, de acordo com suas

características morfológicas e seu tamanho.

 Histologia aplicada

Chama-se cariótipo o conjunto dos cromossomos de uma célula, organizados de acordo com a forma e o tamanho

que  apresentam  (Figura  3.12  ).  O  estudo  do  cariótipo  fornece  resultados  de  grande  interesse,  revelando  alterações

cromossômicas observadas em tumores, leucemias e em várias doenças hereditárias.

 Nucléolos

Os 

nucléolos

 são as fábricas para produção de ribossomos. Nas lâminas coradas, aparecem como

formações  intranucleares  arredondadas,  geralmente  basófilas  (Figura  3.13  ),  constituídas

principalmente  por  RNA  ribossomal  (rRNA)  e  proteínas.  Em  humanos,  os  genes  que  codificam  os

rRNA  localizam-se  em  cinco  cromossomos,  e,  por  isso,  as  células  podem  apresentar  vários

nucléolos, mas geralmente há uma fusão, e a maioria das células têm apenas um ou dois nucléolos.

Existe  uma  porção  de  heterocromatina  presa  ao  nucléolo,  que  é  chamada 

cromatina  associada

 

ao

nucléolo

 (Figuras 3.1 e 3.14 ).

Figura 3.13

 Fotomicrografia de dois ovócitos primários. Essas células têm citoplasmas claros e núcleos bem corados. Os nucléolos são bem visíveis, e os

cromossomos que estão um tanto condensados aparecem cortados em pedaços pequenos. Essas células estão em meiose. (Pararrosanilina e azul de toluidina.

Grande aumento.)

Figura 3.14

 Esta micrografia eletrônica de parte de uma célula mostra um nucléolo. Estão visíveis o DNA organizador do nucléolo (NO), a pars fibrosa do nucléolo

(PF), a pars granulosa do nucléolo (PG), a cromatina associada ao nucléolo (NAC), o envelope nuclear (NE) e o citoplasma (C).

 Para saber mais

Microscopia eletrônica dos nucléolos

Ao  microscópio  eletrônico  (Figura  3.14  ),  distinguem-se  três  porções  no  nucléolo:  (1)  a 

região  granular

,  formada

essencialmente  por  grânulos  de  RNA;  (2)  a 

região  fibrilar

,  que  também  é  constituída  por  RNA,  mas  se  admite  que  o

aspecto granular ou fibrilar depende do grau de maturação dos  ribossomos;  e (3)  filamentos de  DNA, dispersos  pelas

outras porções. Esses filamentos de DNA constituem as 

regiões cromossômicas

 

organizadoras do nucléolo

. No interior

do  núcleo  o  RNA  ribossomal  sintetizado  sofre  modificações  complexas  e,  nos  nucléolos,  associa-se  a  proteínas

provenientes do citoplasma, para formar subunidades que vão constituir os ribossomos, durante a síntese de moléculas

proteicas.

As células secretoras de proteínas e as células que estão em intensa atividade mitótica, como as embrionárias e as

células  de  tumores  malignos,  apresentam  nucléolos  muito  grandes,  devido  à  intensa  síntese  de  RNA  ribossomal  e  à

montagem de grande número de subunidades ribossomais.

 Matriz nuclear

A extração bioquímica dos componentes solúveis de núcleos isolados deixa uma estrutura fibrilar

chamada 

matriz  nuclear

,  que  forneceria  um  esqueleto  para  apoiar  os  cromossomos  interfásicos,

determinando  sua  localização  dentro  do  núcleo  celular.  Segundo  os  pesquisadores  que  admitem  a

existência  dessa  matriz,  a  lâmina  nuclear  seria  uma  parte  dela.  Todavia,  não  tendo  sido  possível

isolar  as  moléculas  que  constituiriam  a  matriz,  exceto  as  da  lâmina  nuclear,  muitos  pesquisadores

negam sua existência na célula viva, admitindo que a matriz nuclear vista ao microscópio eletrônico

nos núcleos isolados é uma estrutura artificial, criada pelas técnicas de preparação.

 Para saber mais

Nucleoplasma

O 

nucleoplasma

 é um soluto com muita água, íons, aminoácidos, metabólitos e precursores diversos, enzimas para a

síntese  de  RNA  e  DNA,  receptores  para  hormônios,  moléculas  de  RNA  de  diversos  tipos  e  outros  componentes.  Sua

caracterização ao microscópio eletrônico é impossível, sendo o nucleoplasma definido como o componente granuloso

que  preenche  o  espaço  entre  os  elementos  morfologicamente  bem  caracterizados  no  núcleo,  como  a  cromatina  e  o

nucléolo.

 Divisão celular

A  divisão  celular  é  observável  ao  microscópio  óptico  no  processo  denominado 

mitose

  (Figura

3.15 ), durante o qual uma célula (célula-mãe) se divide em duas (Figuras 3.16 e 3.17 ), recebendo

cada  nova  célula  (célula-filha)  um  jogo  cromossômico  igual  ao  da  célula-mãe.  Esse  processo

consiste,  essencialmente,  na  duplicação  dos  cromossomos  e  na  sua  distribuição  para  as  células-

filhas. Quando não está em mitose, a célula está na 

intérfase

. A mitose é um processo contínuo que é

dividido em fases por motivos didáticos (Figura 3.15 ).

A 

prófase

  caracteriza-se  pela  condensação  gradual  da  cromatina  (o  DNA  foi  duplicado  na

intérfase), que irá constituir os 

cromossomos mitóticos

. O envoltório nuclear se fragmenta no final

da prófase em virtude da fosforilação (adição de PO

4

3–

) da lâmina nuclear, originando vesículas que

permanecem no citoplasma e reconstituem o envelope nuclear no final da mitose. Os 

centrossomos

 e

seus 

centríolos

,  que  se  duplicaram  na  intérfase,  separam-se,  migrando  um  par  para  cada  polo  da

célula. Começam a aparecer microtúbulos entre os dois pares de centríolos, iniciando-se a formação

do fuso mitótico. Durante a prófase o nucléolo se desintegra.

Na 

metáfase

  os  cromossomos  migram  graças  à  participação  dos  microtúbulos  e  se  dispõem  no

plano equatorial da célula (Figuras  3.18  e  3.19  ).  Cada  cromossomo,  cujo  DNA  já  está  duplicado,

divide-se longitudinalmente em duas 

cromátides

, que se prendem aos microtúbulos do fuso mitótico

por meio de uma região especial, o 

cinetocoro

 localizado próximo ao 

centrômero

.

Na 

anáfase

,  por  um  processo  complexo,  os  cromossomos-filhos  separam-se  e  migram  para  os

polos da célula, seguindo a direção dos microtúbulos do fuso. Nesse deslocamento os centrômeros

seguem na frente e são acompanhados pelo restante do cromossomo. O centrômero é uma região mais

estreita (constrição) do cromossomo, que mantém as cromátides juntas até o início da anáfase.

Figura 3.15

 Fases da mitose.

A 

telófase

  caracteriza-se  pela  reconstrução  dos  envoltórios  nucleares  das  células-filhas,  em

consequência da desfosforilação (remoção dos radicais PO

4

3–

) dos filamentos da lâmina nuclear e da

fusão das vesículas originadas do envoltório nuclear no final da prófase. Os cromossomos se tornam

gradualmente  menos  condensados,  o  que  leva  ao  reaparecimento  da  cromatina.  À  medida  que  o

núcleo interfásico se refaz, os nucléolos se reconstituem.

A  divisão  do  material  nuclear  é  acompanhada  pela  divisão  do  citoplasma  por  um  processo

denominado 

citocinese

, que se inicia na anáfase e termina após a telófase. A citocinese consiste no

aparecimento  de  um  anel  que  contém  actina  e  miosina,  abaixo  da  membrana  celular,  na  zona

equatorial da célula. A diminuição gradual do diâmetro desse anel acaba dividindo o citoplasma em

duas partes iguais, cada uma com um núcleo novo, originando as duas células-filhas.

A maioria dos tecidos está em constante renovação celular, por divisão mitótica para substituição

das  células  que  morrem.  Essa  renovação  é  muito  variável  de  um  tecido  para  outro.  Todavia,  há

exceções, como o tecido nervoso e o músculo do coração, cujas células perderam a capacidade de

realizar a mitose. Uma vez destruídos, esses tecidos não se regeneram.

 Ciclo celular

Sendo  a  mitose  a  manifestação  visível  da  divisão  celular,  existem  outros  processos  que  não  são

facilmente  evidenciáveis  ao  microscópio  e  que  têm  um  papel  fundamental  na  multiplicação  das

células, como a duplicação do DNA e dos centríolos, que têm lugar na intérfase.

A  síntese  de  DNA  tem  sido  estudada  com  precursores  radioativos  (timidina-H

3

)  e  métodos

bioquímicos e radioautográficos. Verificou-se, então, que a duplicação do DNA ocorre na 

intérfase

,

período  em  que  não  são  observados  fenômenos  visíveis  da  divisão  celular.  Intérfase  e  mitose

constituem  as  duas  fases  do 

ciclo  celular

,  que  é  o  conjunto  de  modificações  por  que  passa  uma

célula,  desde  seu  aparecimento  até  sua  própria  duplicação  (Figuras  3.20  e  3.21  ).  A  intérfase  se

subdivide  em  três  fases  chamadas  G

1

,  S  e  G

2

.  A  fase  G

1

  é  a  que  vem  logo  depois  da  mitose.  Nela

ocorre a síntese de RNA e de proteínas, com recuperação do volume da célula, que foi reduzido à

metade na mitose. Nos tecidos de renovação rápida, a fase G

1

 é curta. As células dos tecidos que não

se renovam saem do ciclo celular na fase G

1

 e  entram na chamada  fase 

G-zero

  (Figura  3.21  ).  Na

fase G

1

 localiza-se o 

ponto de restrição

, que impede a passagem de células com DNA danificado ou

então que ainda não acumularam uma quantidade crítica de proteínas importantes para a continuação

do ciclo. Durante a fase S ocorre a síntese do DNA e a duplicação dos centrossomos e centríolos. Na

fase  G

2

  as  células  acumulam  energia  para  ser  usada  durante  a  mitose  e  sintetizam  tubulina  para

formar os microtúbulos do fuso mitótico.

Figura 3.16

 Estas fotomicrografias de células cultivadas mostram várias fases da mitose. A. 

Núcleos em intérfase.

 Observe a cromatina e os nucléolos. B.

Prófase.

 Ausência de nucléolos, cromossomos condensados. C. 

Metáfase.

 Os cromossomos, muito condensados, formam uma placa no equador da célula. D.

Anáfase

 (próximo a seu fim). Os cromossomos se localizam nos polos celulares, o que distribui o DNA igualmente entre as duas novas células. (Coloração pelo

picrosirius-hematoxilina. Grande aumento.)

Figura 3.17

 Células cultivadas e fotografadas em microscópio confocal de varredura a laser. Em vermelho, DNA. Em azul, microtúbulos, indicando o citoplasma. A.

Intérfase.

 Célula que não está em divisão mitótica. B. 

Prófase.

 A estrutura azul sobre o núcleo é o centrossomo. Os cromossomos estão tornando-se visíveis,

devido à sua condensação. O citoplasma está tomando a forma globosa, típica da célula em mitose. C. 

Metáfase.

 Nessa fase os cromossomos se organizam

constituindo uma placa na região do equador da célula. D. 

Anáfase.

 Graças principalmente à atividade dos microtúbulos, os cromossomos começam a se deslocar

para os polos da célula. E. 

Telófase

 (inicial). Os dois conjuntos de cromossomos já atingiram os polos da célula original, para formar as duas células-filhas, cada

uma com um conjunto de cromossomos igual ao da célula-mãe. F. 

Telófase

 (mais adiantada). O citoplasma está se dividindo (citocinese) para formar as duas

células-filhas, que serão menores do que a célula-mãe. Logo as células-filhas entrarão em crescimento, até alcançarem o mesmo tamanho da célula-mãe.

(Cortesia de R. Manelli-Oliveira, R. Cabado e G. M. Machado-Santelli.)

Figura 3.18

 Micrografia eletrônica de uma célula em metáfase. A micrografia mostra os pares de centríolos nos polos da célula, o fuso mitótico constituído por

microtúbulos e os cromossomos no equador da célula. As setas indicam a inserção dos microtúbulos nos centrômeros. (Redução de 19.000×. Cortesia de R.

McIntosh.)

Figura 3.19

 Micrografia eletrônica de uma célula humana cultivada, em metáfase. As setas apontam a inserção dos microtúbulos nos centrômeros dos

cromossomos, que aparecem escuros. (Redução de 50.000×. Cortesia de R. McIntosh.)

Figura 3.20

 Fases do ciclo celular. A duração da fase G

1

 (pré-síntese) varia muito dependendo de diversos fatores, como a duração do total do ciclo. No tecido

ósseo em formação, G

1

dura 25 h. A fase S (síntese de DNA) dura aproximadamente 8 h e G

2

, cerca de 2,5 a 3 h. (Os tempos indicados são cortesia de R.W. Young.)

Figura 3.21

 As quatro fases sucessivas do ciclo de divisão de uma célula eucariótica típica. No início da fase G

1

, em resposta a sinais externos, a célula “decide”

se continua em ciclo ou se assume um estado quiescente chamado G

0

, cuja duração é extremamente variável. Desse estado, ela pode voltar ao ciclo mediante

estímulo. Certas células cultivadas, por exemplo, se estimuladas, podem voltar ao ciclo, entrando novamente na fase G

1

 e começando a sintetizar DNA 12 h depois.

No final de G

1

, existe um importante ponto de controle do ciclo, chamado ponto de restrição (R), que impede a progressão do ciclo em condições desfavoráveis ou

insatisfatórias. Quando o ponto R é ultrapassado, a célula passa pelas demais fases do ciclo celular até que duas células-filhas idênticas sejam formadas ao final

da mitose (M).

Figura 3.22

 Corte de um tumor maligno (epitelioma) originado do tecido epitelial, mostrando aumento no número de mitoses e grande diversidade no

tamanho e na estrutura dos núcleos celulares. (Hematoxilina-eosina. Médio aumento.)

 Histologia aplicada

O  organismo  tem  complexos  sistemas  para  estimular  ou  inibir  a  proliferação  celular.  Foi  demonstrado  que  a

proliferação  e  a  diferenciação  normal  das  células  são  influenciadas  por  um  grupo  de  genes  denominados 

proto-

oncogenes

. Essa denominação decorre da descoberta de que esses mesmos genes, quando ativados incorretamente e

fora do momento certo, dão origem a vários tipos de câncer (

onco

, câncer) passando a ser chamados de 

oncogenes

.

Os  defeitos  no  funcionamento  dos  proto-oncogenes  podem  ser  induzidos  por  modificação  acidental  na  sequência  de

bases  do  DNA  (mutação),  aumento  do  número  desses  genes  (amplificação  gênica)  ou  por  alteração  na  sua  posição,

quando eles passam para a proximidade de um 

gene

 

promotor

 ativo. Foi demonstrado também que certos vírus contêm

proto-oncogenes, provavelmente derivados de células, e são capazes de introduzir esses proto-oncogenes virais no DNA

das  células  por  eles  invadidas.  Na  gênese  do  câncer  intervêm  outros  fatores  além  dos  mencionados  aqui,  mas  a

participação dos proto-oncogenes foi demonstrada na origem de diversos tipos de câncer e de leucemias.

Foram  identificadas  diversas  substâncias  proteicas  (

fatores  de  crescimento

)  que  estimulam  a  multiplicação  de

determinados  tipos  celulares,  como  o 

fator neuronal

 

de crescimento

,  o 

fator  de  crescimento  epitelial

  e  a 

eritropoetina

,

que estimula a formação de hemácias.

As proliferações celulares anormais, que não obedecem aos mecanismos de controle, originam tumores. A expressão

tumor

 foi inicialmente usada para designar qualquer aumento de volume localizado, independentemente de sua causa.

Mas,  atualmente,  tumor  geralmente  significa 

neoplasia

,  isto  é,  massa  de  tecido  originada  pela  proliferação  celular

descontrolada  (neoplasma).  As  neoplasias  podem  ser 

benignas

  ou 

malignas

.  As  benignas  têm  crescimento  lento  e

permanecem  localizadas.  As  neoplasias  malignas  (Figura  3.22  )  crescem  rapidamente  e  se  espalham  para  outros

tecidos e órgãos, às vezes distantes, gerando as 

metástases

. Entre os extremos de benignidade e de alta malignidade

há  muitas  neoplasias  com  características  intermediárias. 

Câncer

  é  o  termo  geralmente  utilizado  para  designar  as

neoplasias malignas.

 Apoptose

A  multiplicação  mitótica  para  o  crescimento  e  a  renovação  dos  tecidos  é  um  processo  de

significado fisiológico evidente; porém o processo de 

apoptose

, que é rápido e não deixa vestígios,

também tem grande importância para as funções normais do organismo, como mostram os exemplos a

seguir, em Histologia aplicada.

 Histologia aplicada

A maioria dos linfócitos T produzidos no timo são capazes de atacar e destruir componentes dos tecidos do corpo e

causariam  grandes  danos  se  entrassem  na  circulação  sanguínea.  Em  contrapartida,  esses  linfócitos  recebem  sinais

moleculares que ativam o programa apoptótico codificado em seus cromossomos e são destruídos por apoptose, antes

de  saírem do  timo carregados  pelo  sangue circulante  (Capítulo  14). Outro  exemplo são  as  modificações que  ocorrem

nas glândulas mamárias em cada ciclo menstrual. Há um discreto crescimento dessas glândulas, e as células que se

formam são destruídas por apoptose. Na glândula mamária pós-lactação  existe  apoptose  muito  mais  intensa,  porque,

durante a gestação, as células da glândula proliferaram-se, preparando a glândula para a secreção de leite. Terminada a

amamentação, as células excedentes acionam o programa apoptótico (Figura 3.23 ) e morrem, sem causar inflamação

nas glândulas mamárias.

Qualquer célula pode ativar seu programa de autodestruição quando acontecem grandes modificações em seu DNA,

como ocorre durante o surgimento de um câncer. O câncer se origina do clone de uma única célula que se multiplica e

vai acumulando mutações, até tornar-se maligna. Assim, para formar o clone maligno, a célula pré-cancerosa tem de,

além de outros obstáculos, vencer seu programa apoptótico. Muitas vezes elas conseguem isso desativando os genes

que controlam a apoptose, mas outras vezes não conseguem, e o processo apoptótico impede que se forme o clone

canceroso. Não é somente na destruição de células cancerosas que a apoptose atua como mecanismo de defesa. As

células  que  são  invadidas  por  vírus,  que  são  parasitas  intracelulares,  também  muitas  vezes  entram  em  apoptose.  O

ácido  nucleico  do  vírus  é  o  fator  que  põe  em  andamento  o  processo  apoptótico.  Como  os  vírus  só  se  multiplicam  no

meio intracelular, a morte da célula significa a destruição dos vírus que a invadiram.

A  apoptose  foi  descoberta  durante  estudos  sobre  o  desenvolvimento  embrionário,  no  qual  sua  importância  para  a

formação dos órgãos é muito clara. Posteriormente, foi observado que também no adulto saudável típico a apoptose é

um fenômeno muito frequente.

Na apoptose, a célula e seu núcleo se tornam compactos, diminuindo de tamanho. Nesta fase, a célula apoptótica é

facilmente identificada ao microscópio óptico, porque apresenta o núcleo com a cromatina muito condensada e corando-

se  fortemente  (

núcleo  picnótico

).  Em  seguida,  a  cromatina  é  cortada  em  pedaços  por  endonucleases  do  DNA.  O

microscópio eletrônico mostra que o citoplasma da célula em apoptose forma saliências que se separam da superfície

celular  (Figura  3.24  ).  Os  fragmentos  que  se  destacam  dessa  maneira  estão  envolvidos  por  membrana  plasmática

modificada  e são  rapidamente  fagocitados pelos  macrófagos  (ver  Capítulo 5).  Todavia,  os fragmentos  apoptóticos  não

induzem os macrófagos a produzir as moléculas sinalizadoras que desencadeiam a resposta inflamatória nos tecidos

adjacentes.

A  morte  acidental  de  células,  um  processo  patológico,  chama-se 

necrose

.  Pode  ser  causado  por  microrganismos,

vírus,  agentes  químicos  e  outros.  As  células  necróticas  incham,  suas  organelas  também  aumentam  de  volume  e,

finalmente, a célula se rompe, lançando seu conteúdo no espaço extracelular. Na apoptose, ao contrário, os fragmentos

celulares estão sempre envoltos por membrana plasmática. O conteúdo das células que morrem por necrose também é

fagocitado  pelos  macrófagos,  mas  nesse  caso  os  macrófagos  secretam  moléculas  que  vão  ativar  outras  células  de

defesa,  que  promovem  a  inflamação.  Por  isso,  a  necrose,  processo  patológico,  é  seguida  de  inflamação,  o  que  não

ocorre na apoptose.

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