Características das membranas que realizam transporte epitelial

Todas as células apresentam suas membranas celulares. Elas se constituem de dupla camada fosfolípidica com apenas 7,5 a 10 nm de espessura, constituída por lipídeos intercalados com proteínas que se comportam segundo o Modelo do Mosaico Fluído (SINGER; NICOLSON, 1972). Elas funcionam como barreiras de permeabilidade que permite à célula manter um meio químico apropriado para os seus processos metabólicos, regular o volume citoplasmático e transferir informação sob a forma de sinais químicos e elétricos. A difusão direta através da bicamada fosfolipídica pela membrana é denominada de difusão simples. A lei de Difusão de Fick foi postulada para qualquer sistema onde haja difusão, no entanto, ela pode ser reorganizada para os processos de difusão através das membranas.

Segundo a Lei de Difusão de Fick, a taxa de difusão é controlada pelas características no núcleo hidrofóbico das membranas, que atuam como barreira, impedindo a passagem livre de substâncias hidrofílicas, além disso, ela é diretamente proporcional à área de superfície da membrana e inversamente proporcional a sua espessura (SILVERTHORN, 2010). Os mesmos princípios aplicam-se ao movimento de substâncias através das membranas plasmáticas com uma diferença: a substituição, na Lei de Fick, do coeficiente de difusão pelo Coeficiente de Permeabilidade membranar, uma vez que a espessura da membrana celular pode ser considerada uma constante:

27 A maior limitação para a permeabilidade das moléculas é a sua lipossolubilidade frente a membrana. As moléculas lipofilicas sem carga podem atravessar livremente a membrana pela bicamada fosfolipídica, como acontece com o oxigênio, o dióxido de carbono, os ácidos graxos e hormônios esteróides. Moléculas apolares como o oxigénio, dióxido de carbono, ácidos graxos e hormonios esteróides difundem rapidamente pela porção lipídica da membrana. As moléculas polares de pequenas dimensões e sem carga, como a uréia e o glicerol, atravessam a bicamada lipídica rapidamente. Moléculas polares ionizadas difundem muito lentamente ou não atravessam a membrana pela sua parte lipídica. Os íons como o Na+, o K+, o Cl- e o Ca+2 difundem através da membrana plasmática muito mais rapidamente do que seria previsível pela sua reduzida lipossolubilidade, o que se explica pela presença de canais iónicos. Estes canais apresentam seletividade iónica, quer pelo diâmetro quer pela carga. Moléculas polares com carga, como os carboidratos e os aminoácidos, não podem atravessar a membrana celular por difusão simples. Fazem-no por intermédio de proteínas transportadoras. As substâncias hidrofílicas necessitam de proteínas especiais para poderem transpor a membrana. São exemplo a glicose e os íons. O tamanho e a solubilidade em lipídeos são as principais propriedades que influenciam o movimento das moléculas pelas membranas (SILVERTHORN, 2010).

O transporte membranar que ocorre em células epiteliais apresenta algumas particularidades, já que a substâncias devem atravessar completamente uma camada de células e não somente uma membrana celular. As células dos epitélios são unidas através de junções oclusivas, que são responsáveis por delimitar duas regiões bem definidas nas células: a região apical ou luminal, aquela voltada para o lúmem, onde as substâncias a serem transportadas estão em maior concentração (Figura 12). Nesta região situa-se as envaginações, que formam as vilosidades e microvilosidades, permitindo o aumento da área de superfície para o transporte. Abaixo das junções oclusivas e em contato com o liquido extracelular, se encontra a região basolateral.

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Figura 12 – Esquema do transporte de glicose através de célula epitelial do intestino delgado

e presença das junções oclusivas (tight junctions), que estabelecem uma barreira a passagem de macromoléculas entre as células, bem como as mantem unidas entre si.(Fonte: Disponível em http://www.sobiologia.com.br/figuras/Histologia/juncoes

2.jpg. Acesso em:10 de janeiro de 2015.

As células epiteliais são ditas polarizadas, pois as regiões apical e basolateral apresentam características muito diferentes. Enquanto certas proteínas de transporte, como o transportador simporte Na+-glicose SGLT estão localizados apenas na membrana apical, proteínas de transporte como a Na+-K+- ATPase se encontram apenas na membrana basolateral. Esta distribuição diferenciada de transportadores permite o movimento das moléculas em um único sentido através do epitélio (MANDARA; TRIER, 1994).

No que tange ao epitélio intestinal, a permeação ou permeabilidade dos compostos bioativos através das membranas é um processo que envolve um complexo mecanismo, influenciado por diversos fatores. Pode-se destacar alguns deles, tais como sua característica de solubilidade, que impacta na dissolução, composição e pH dos líquidos fisiológicos do trato gastrointestinal (TGI) (suco gástrico, sais biliares, pancreatina), degradação química ou bacteriana, metabolismo na parede do epitélio intestinal e diferentes rotas de absorção. Genericamente, define-se absorção como a transferência de substâncias do local de administração e entrada na corrente sanguínea. Já o fenômeno de transporte através de membranas celulares, que atuam como barreiras seletivas de substâncias do meio celular para o meio externo e vice e versa, é o que chamamos de permeabilidade.

Como a permeabilidade é uma etapa crítica no processo de absorção, uma variedade de técnicas tem sido desenvolvida e empregada para este estudo. O sucesso do modelo está relacionado ao quanto ele é capaz de simular as características das barreiras biológicas in

vitro. Diversos modelos já são empregados, no entanto nenhum deles ainda é capaz de

incorporar todos os mecanismos envolvidos. (BALIMANE; CHONG, 2005; GONÇALVES, 2009).

29 Além disso, os enterócitos apresentam em sua membrana apical sistemas enzimáticos como a glicoproteína P e o a CYP3A que são responsáveis pelo efluxo das substâncias para a fora da célula e por sua metabolização, respectivamente.