Tipos de canales iónicos en el cuerpo

Los canales iónicos son proteínas de membrana, que desempeñan un papel principal en la regulación de la excitabilidad celular. Se encuentran en prácticamente todas las células y tienen una importancia fisiológica crucial. En función del estímulo al que responden, los canales iónicos se dividen en tres superfamilias: canales iónicos activados por voltaje, activados por ligando y mecanosensibles.

Canal de iones. Estructura del canal. Image Credit: Designua /

Canales iónicos cerrados por voltaje

Los canales cerrados por voltaje responden a las perturbaciones del potencial de la membrana celular y son altamente selectivos para un ion específico, es decir, Na+, K+, Ca2+ y Cl-. Se subdividen a su vez en familias basadas en el principal ion permeante.

• Canales de Na+ dependientes del voltaje: estos canales son responsables de la generación de potenciales de acción de larga duración y, por lo tanto, son el objetivo de los anestésicos locales, como la lidocaína y la benzocaína.
• Canales de Ca2+ dependientes del voltaje: regulan las concentraciones intracelulares de Ca2+ y, por lo tanto, son responsables de una amplia gama de procesos bioquímicos dentro de las células. Uno de los procesos más importantes regulados por estos canales es la liberación de neurotransmisores en las sinapsis. Los bloqueadores de los canales de calcio son valiosos en el tratamiento de una serie de afecciones que van desde las enfermedades cardíacas hasta los trastornos de ansiedad.
• Canales de K+ activados por voltaje: constituyen la clase más grande y diversa de canales iónicos activados por voltaje. Son imprescindibles para generar el potencial de membrana en reposo.
• Canales de Cl- activados por voltaje: estos canales están presentes en todos los tipos de neuronas y participan en la regulación de la excitabilidad y el volumen celular. También se sabe que contribuyen al potencial de membrana en reposo.

Canales iónicos activados por ligando (LGIC)

Los LGIC son objetivos de muchos fármacos, como anestésicos, antipsicóticos y antidepresivos. Se denominan en función del ligando al que responden y se dividen en tres familias en función de criterios de biología molecular y estructura proteica.

LGIC de «bucle de cis»

Constituyen la clase más grande de LGIC e incluyen los receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR), los receptores de ácido γ-aminobutírico (GABA), los receptores de 5-hidroxitriptamina-3 (5HT3) y los receptores de glicina. Los nAChR y los 5-HT3R son receptores excitatorios, mientras que los receptores GABA y los receptores de glicina son de naturaleza inhibitoria.

Los nAChR se activan de forma endógena por el neurotransmisor acetilcolina. La acetilcolina desempeña un papel importante en varios procesos cognitivos, como el aprendizaje, la memoria y la atención. También es una importante sustancia química de señalización en la unión neuromuscular.

La activación de los receptores 5-HT3 desempeña un papel importante en una variedad de funciones simpáticas, parasimpáticas y sensoriales. En el sistema nervioso central (SNC), los receptores 5-HT3 están implicados en la emesis, la cognición y la ansiedad. Contribuye a la regulación de diversos sistemas cognitivos, fisiológicos, emocionales y metabólicos. Afecta a procesos fisiológicos, como los patrones de sueño, los ritmos circadianos, el apetito, los niveles de agresividad y la temperatura corporal.

El receptor GABA conduce selectivamente el Cl- a través de su poro, lo que provoca una hiperpolarización y un aumento resultante del umbral de generación del potencial de acción. La reducción de la probabilidad de generación del potencial de acción provoca la inhibición neuronal. El GABA inhibe las regiones que promueven la vigilia y, por tanto, participa en el mantenimiento del sueño. La alteración de la señalización del GABA es también una de las principales causas de los trastornos de ansiedad. Las benzodiacepinas reducen la excitabilidad cerebral no deseada, al aumentar la señalización del GABA en el cerebro, y por ello pueden utilizarse para tratar los trastornos de ansiedad.

Los receptores de glicina median la inhibición sináptica en la médula espinal, el tronco cerebral y otras regiones del sistema nervioso central. Regulan la excitabilidad de las neuronas motoras y sensoriales aferentes, incluidas las fibras del dolor, y también participan en el procesamiento de las señales visuales y auditivas. Por lo tanto, representan un objetivo prometedor para el desarrollo de compuestos terapéuticos.

Receptores ionotrópicos de glutamato

Son activados por el neurotransmisor glutamato y median la mayor parte de la transmisión excitatoria rápida en el SNC. Se subdividen en receptores de ácido α-amino-3-hidroxi-5-metilisoxazol-4-propiónico (AMPA), receptores de kainato y receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA).

Los receptores AMPA median la transmisión sináptica excitatoria rápida en la mayoría de las sinapsis centrales. Los receptores de kainato regulan la excitabilidad neuronal, mientras que los receptores NMDA desempeñan papeles clave en la plasticidad sináptica.

Receptores P2X

Son los canales iónicos de membrana descubiertos más recientemente. Son preferentemente permeables al Na+, K+ y Ca2+ y son activados por el ATP. Los receptores P2X se expresan ampliamente en muchos tejidos y se ha demostrado que desempeñan papeles clave en varios procesos fisiológicos, como la transmisión nerviosa, la sensación de dolor y varias respuestas inflamatorias.

Canales iónicos mecanosensibles

Los canales iónicos que responden a cambios en las fuerzas mecánicas en la membrana celular se denominan canales iónicos mecanosensibles. Estos canales están implicados en la detección y transducción de fuerzas mecánicas externas en señales eléctricas y/o químicas intracelulares.

Los canales iónicos mecanosensibles están implicados en la regulación de la presión sanguínea y el volumen celular, la estimulación del desarrollo muscular y óseo, y los sentidos del oído y el tacto. Los estudios han demostrado que estos canales están implicados en diversas afecciones como las arritmias cardíacas, la distrofia muscular, la degeneración neuronal, la enfermedad renal poliquística y la metástasis tumoral.

Como los canales iónicos son responsables de la regulación de las principales funciones fisiológicas, es importante comprender sus mecanismos a nivel molecular. En la última década se han realizado trabajos pioneros en la elucidación de las estructuras cristalinas de los canales iónicos. Esto, a su vez, ha conducido a una mayor comprensión del funcionamiento de los canales iónicos. La investigación también ha conducido al descubrimiento de diversas mutaciones en los genes de los canales iónicos, que se sabe que causan las diversas canalopatías. La investigación futura en este campo será crucial para descifrar las causas y las curas de una serie de trastornos neurológicos y musculares.

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  NM, Ratan. (2018, 26 de octubre). Tipos de canales iónicos en el cuerpo. News-Medical. Recuperado el 24 de marzo de 2021 de https://www.news-medical.net/health/Types-of-Ion-Channels-in-the-Body.aspx.

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  NM, Ratan. 2018. Tipos de canales iónicos en el cuerpo. News-Medical, consultado el 24 de marzo de 2021, https://www.news-medical.net/health/Types-of-Ion-Channels-in-the-Body.aspx.