Come definire esocitosi e endocitosi
Si tratta di due processi cellulari che si studiano già alle medie in modo generale, su cui molto si può capire già solo traducendo il nome. Eso- e endo- significano rispettivamente fuori e dentro, mentre cito si usa per riferirsi alle cellule (deriva dal greco κύτος, cavità).
Entrambi questi processi si classificano tra i meccanismi cellulari di trasporto, come la diffusione semplice, la diffusione facilitata e le forme di trasporto attivo. A differenza di questi però prevedono l’intervento di vescicole, ovvero strutture delimitate da membrana che contengono le molecole da trasportare.
Il traffico vescicolare dentro e fuori dalla cellula
Per analizzare le differenze fra esocitosi e endocitosi possiamo partire da quella più ovvia, ossia la direzione verso cui si muovono le vescicole. Il primo dei due meccanismi ha infatti la funzione di rilasciare il loro contenuto verso l’ambiente extracellulare.
La sostanza da riversare all’esterno della membrana plasmatica prima di tutto viene sintetizzata a livello del reticolo endoplasmatico (RE). Da qui arriva all’apparato del Golgi che la immagazzina all’interno di una vescicola, che a sua volta poi si dirige verso il confine della membrana cellulare. Qui la membrana vescicolare si fonde con quella plasmatica e il contenuto finisce nell’ambiente extracellulare.
Nel caso dell’endocitosi invece abbiamo delle sostanze proveniente dall’esterno che penetrano all’interno del citosol della cellula. Può trattarsi di ioni, macromolecole e materiale solido o liquido, a seconda dei casi. In tutti però il plasmalemma forma un’invaginazione per circondare le sostanze da prelevare e genera un vacuolo cellulare. Questa struttura può entrare nella cellula senza ostacoli.
Esocitosi ed endocitosi dei virus
Nelle patologie mediate da virus questi due meccanismi hanno un ruolo fondamentale, almeno quando si tratta dei ceppi “rivestiti”, ossia virus dotati di pericapside. Si tratta di un involucro composto da un doppio strato fosfolipidico con glicoproteine emergenti, che deriva solitamente dai residui della membrana plasmatica di cellule infettate in precedenza.
L’acquisizione del pericapside è dovuta a un meccanismo di esocitosi dove le particelle virali conservano il plasmalemma che li avvolge prima di rilasciarle. In questo modo possono eludere il sistema immunitario dell’organismo, che riconosce i recettori presenti sul pericapside come innocui perché identici a quelli delle cellule sane.
Ma abbiamo detto che esocitosi e endocitosi hanno entrambe un ruolo. La seconda infatti rappresenta uno dei sistemi che i virus utilizzano per infettare le cellule ospiti. Possiamo citare per esempio il poliovirus, per cui si ipotizza da tempo questo meccanismo di accesso. Si tratterebbe di un’endocitosi mediata dai recettori presenti sul plasmalemma, che indurrebbero la membrana a circondare il capside e creare una vescicola di ingresso per il virus. Un altro ceppo virale per cui si ipotizza questo meccanismo di infezione è quello dell’epatite C.
Fagocitosi e pinocitosi
Dopo aver parlato di esocitosi e endocitosi insieme concentriamoci un attimo sulla seconda. Possiamo evidenziarne due tipologie diverse in base alla natura della sostanza che penetra all’interno della cellula: fagocitosi e pinocitosi. Nel primo caso si tratta di particelle solide di diametro superiore a 1-2 μm. U, nel secondo di gocce di liquido.
La fagocitosi è un meccanismo di trasporto intracellulare utilizzata dai fagociti per inglobare virus, batteri o materiale pericoloso per l’organismo e digerirlo al proprio interno. Richiede il consumo di ATP e si tratta di un processo selettivo, mediato dai recettori. Una volta che la membrana plasmatica si richiude formando il vacuolo intracellulare questi si fonde con dei lisosomi presenti nel citosol, che sciolgono il suo contenuto.
La differenza fra questi due meccanismi è sostanziale come quella fra esocitosi e endocitosi. La pinocitosi richiede come la fagocitosi un dispendio energetico, ma non è un processo limitato all’attività di cellule specializzate. Lo possono effettuare tutte le tipologie di cellule dell’organismo. Nonostante riguardi gocce di liquido l’acqua non entra nella cellula per pinocitosi, ma diffonde attraverso la membrana plasmatica dato che ha una molecola polare di piccole dimensioni.
Infatti lo scopo della pinocitosi è introdurre soluti disciolti nei fluidi extracellulari, ma non lo si può definire un processo selettivo. Risulta al contrario molto generico in quanto non è richiesto dalle sostanze un’interazione specifica con i recettori del plasmalemma. In pratica tutte le gocce di liquido in prossimità della membrana cellulare possono entrare con questo meccanismo. Basandoci sul diametro delle vescicole possiamo parlare di micropinocitosi (< 65 nm) o macropinocitosi (>200 nm).
Le tipologie di esocitosi
- Esocitosi costitutiva. In questo caso il meccanismo di secrezione da parte della cellula è continuo nel tempo e non richiede stimoli che la inducano. Per esempio la produzione della matrice extracellulare o la sintesi del plasmalemma quando questa risulta danneggiata. Appena le vescicole secretorie gemmano dal Golgi le si rilascia subito.
- Esocitosi regolata. In questo caso si verifica un accumulo delle vescicole che contengono le sostanze sintetizzate dal RE, ma non avviene subito il rilascio del loro contenuto a livello di membrana. Per questo serve uno stimolo specifico di attivazione, come per la secrezione di glucagone o insulina.
Esocitosi e endocitosi nell’omeostasi cellulare
Pur se contrapposte a livello di scopo e direzione è indubbio che per mantenere stabile l’ambiente intracellulare siano essenziali entrambe. Una caratteristica che condividono anche con tutti gli altri sistemi di trasporto cellulare.
L’endocitosi per esempio permette di assorbire nutrienti che non sono in grado di attraversare la membrana plasmatica né per diffusione né attraverso canali specifici. In più consente di far entrare nei globuli bianchi gli agenti patogeni per digerirli ed evitare che infettino le altre cellule.
L’esocitosi invece svolge la funzione opposta, ovvero permette di rilasciare all’esterno del plasmalemma gli scarti del metabolismo cellulare e sostanze tossiche che potrebbero rivelarsi pericolose per il funzionamento della cellula.
Tra esocitosi e endocitosi deve esserci un rapporto di equilibrio o si rischia che si accumulino sostanze di scarto all’interno della cellula o che si vada in carenza di un nutriente essenziale.
