Tipi di canali ionici nel corpo

Canali ionici collegati alla tensione

I canali collegati alla tensione rispondono alle perturbazioni del potenziale della membrana cellulare e sono altamente selettivi per uno ione specifico, cioè Na+, K+, Ca2+ e Cl-. Sono ulteriormente suddivisi in famiglie basate sul principale ione permeante.

• Canale Na+ in tensione – Questi canali sono responsabili della generazione di potenziali d’azione di lunga durata, e quindi sono obiettivi di anestetici locali, come la lidocaina e la benzocaina.
• Canali Ca2+ in tensione – Regolano le concentrazioni intracellulari di Ca2+, e quindi sono responsabili di una vasta gamma di processi biochimici all’interno delle cellule. Uno dei processi più importanti regolati da questi canali è il rilascio di neurotrasmettitori alle sinapsi. I bloccanti dei canali del calcio sono preziosi nel trattamento di una varietà di condizioni che vanno dalle malattie cardiache ai disturbi d’ansia.
• Canali K+ voltaggio-gettati – Costituiscono la più grande e la più diversa classe di canali ionici voltaggio-gettati. Sono imperativi nella generazione del potenziale di membrana a riposo.
• Canali Cl-Gated – Questi canali sono presenti in ogni tipo di neurone e sono coinvolti nella regolazione dell’eccitabilità e del volume cellulare. Sono anche noti per contribuire al potenziale di membrana a riposo.

Canali ionici legati al ligando (LGIC)

LGIC sono obiettivi di molti farmaci, come anestetici, antipsicotici e antidepressivi. Sono nominati secondo il ligando a cui rispondono e sono divisi in tre famiglie basate su criteri di biologia molecolare e struttura proteica.

LGIC “Cys-Loop”

Costituiscono la più grande classe di LGIC e includono i recettori nicotinici dell’acetilcolina (nAChR), i recettori dell’acido γ-aminobutirrico (GABA), i recettori 5-idrossitriptamina-3 (5HT3) e i recettori della glicina. Il nAChR e il 5-HT3R sono recettori eccitatori, mentre i recettori GABA e i recettori della glicina sono di natura inibitoria.

I nAChR sono attivati endogenamente dal neurotrasmettitore acetilcolina. L’acetilcolina gioca un ruolo importante in vari processi cognitivi, come l’apprendimento, la memoria e l’attenzione. È anche un’importante sostanza chimica di segnalazione alla giunzione neuromuscolare.

L’attivazione dei recettori 5-HT3 gioca un ruolo importante in una varietà di funzioni simpatiche, parasimpatiche e sensoriali. Nel sistema nervoso centrale (SNC), i recettori 5-HT3 sono coinvolti nell’emesi, nella cognizione e nell’ansia. Aiuta nella regolazione di vari sistemi cognitivi, fisiologici, emotivi e metabolici. Influenza i processi fisiologici, come i modelli di sonno, i ritmi circadiani, l’appetito, i livelli di aggressività e la temperatura corporea.

Il recettore GABA conduce selettivamente Cl- attraverso il suo poro, che provoca l’iperpolarizzazione e un conseguente aumento della soglia per la generazione del potenziale d’azione. Una riduzione della probabilità di generazione del potenziale d’azione causa l’inibizione neuronale. GABA inibisce le regioni che promuovono la veglia e quindi è coinvolto nel sostenere il sonno. L’alterazione della segnalazione del GABA è anche una delle ragioni principali dei disturbi d’ansia. Le benzodiazepine riducono l’eccitabilità cerebrale indesiderata, aumentando la segnalazione GABA nel cervello, e quindi possono essere usate per trattare i disturbi d’ansia.

I recettori della glicina mediano l’inibizione sinaptica nel midollo spinale, nel tronco encefalico e in altre regioni del sistema nervoso centrale. Regolano l’eccitabilità dei neuroni motori e sensoriali afferenti, comprese le fibre del dolore, e sono anche coinvolti nell’elaborazione dei segnali visivi e uditivi. Quindi, rappresentano un bersaglio promettente per lo sviluppo di composti terapeuticamente utili.

Recettori glutammato ionotropi

Sono attivati dal neurotrasmettitore glutammato e mediano la maggior parte della trasmissione eccitatoria veloce nel SNC. Sono suddivisi in recettori α-amino-3-idrossi-5-metilisossazolo-4-propionico (AMPA), recettori kainati e recettori N-metil-D-aspartato (NMDA).

I recettoriAMPA mediano la trasmissione sinaptica eccitatoria veloce nella maggior parte delle sinapsi centrali. I recettori Kainato regolano l’eccitabilità neuronale, mentre i recettori NMDA giocano ruoli chiave nella plasticità sinaptica.

Recettori P2X

Sono i canali ionici di membrana scoperti più recentemente. Sono preferibilmente permeabili a Na+, K+ e Ca2+ e sono attivati da ATP. I recettori P2X sono ampiamente espressi in molti tessuti e hanno dimostrato di svolgere ruoli chiave in vari processi fisiologici, come la trasmissione nervosa, la sensazione di dolore e varie risposte infiammatorie.

Canali ionici meccano-sensibili

I canali ionici che rispondono ai cambiamenti delle forze meccaniche sulla membrana cellulare sono chiamati canali ionici meccano-sensibili. Questi canali sono coinvolti nel rilevamento e nella trasduzione di forze meccaniche esterne in segnali intracellulari elettrici e/o chimici.

I canali ionici meccano-sensibili sono coinvolti nella regolazione della pressione sanguigna e del volume cellulare, nella stimolazione dello sviluppo dei muscoli e delle ossa e nei sensi dell’udito e del tatto. Gli studi hanno dimostrato che questi canali sono coinvolti in varie condizioni come aritmie cardiache, distrofia muscolare, degenerazione neuronale, malattia policistica del rene e metastasi tumorali.

Poiché i canali ionici sono responsabili della regolazione delle principali funzioni fisiologiche, la comprensione dei loro meccanismi a livello molecolare è importante. L’ultimo decennio ha osservato un lavoro pionieristico nell’elucidazione delle strutture cristalline dei canali ionici. Questo ha, a sua volta, portato a una maggiore comprensione del funzionamento dei canali ionici. La ricerca ha anche portato alla scoperta di una varietà di mutazioni nei geni dei canali ionici, che sono noti per causare le varie canalopatie. La ricerca futura in questo campo sarà cruciale per decifrare le cause e le cure di una serie di disturbi neurologici e muscolari.

Altre letture

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