Tipos de Canais de Iões no Corpo

Os canais de iões são proteínas de membrana, que desempenham um papel principal na regulação da excitabilidade celular. Encontram-se em praticamente todas as células, e são de importância fisiológica crucial. Com base no estímulo a que respondem, os canais iónicos são divididos em três superfamílias: canais iónicos sensíveis à tensão, ligado-agregado e mecano-sensível.

Canal de iões. Estrutura do canal. Crédito de imagem: Designua /

Canais de iões com porta de tensão

Canais com porta de tensão respondem a perturbações no potencial da membrana celular, e são altamente selectivos para um ião específico, ou seja, Na+, K+, Ca2+, e Cl-. Estão ainda subdivididos em famílias baseadas no ião permeante principal.

• Canal de Na+ em tensão – Estes canais são responsáveis pela geração de potenciais de acção de longa duração, sendo assim alvos de anestésicos locais, tais como lidocaína e benzocaína.
• Canais de Ca2+ em tensão – Eles regulam as concentrações intracelulares de Ca2+, sendo assim responsáveis por uma vasta gama de processos bioquímicos dentro das células. Um dos processos mais importantes regulados por estes canais é a libertação de neurotransmissores nas sinapses. Os bloqueadores dos canais de cálcio são valiosos no tratamento de uma variedade de condições que vão desde doenças cardíacas a distúrbios de ansiedade.
• Canais K+ em tensão – Constituem a maior e mais diversificada classe de canais de iões em tensão. São imperativos na geração do potencial de membrana de repouso.
• Canais Cl- em tensão – Estes canais estão presentes em cada tipo de neurónio e estão envolvidos na regulação da excitabilidade e do volume celular. São também conhecidos por contribuir para o potencial de membrana de repouso.

Canais de iões com cobertura de luz (LGIC)

LGIC são alvos de muitos medicamentos, tais como anestésicos, antipsicóticos, e antidepressivos. São nomeados de acordo com o ligante ao qual respondem e são divididos em três famílias baseadas em biologia molecular e critérios de estrutura proteica.

“Cys-Loop” LGIC

Constituem a maior classe de LGIC e incluem receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR), γ- receptores de ácidoaminobutírico (GABA), receptores de 5-hidroxitriptamina-3 (5HT3), e receptores de glicina. Os receptores nAChR e 5-HT3R são receptores excitatórios, enquanto os receptores GABA e os receptores de glicina são inibidores por natureza.

Os nAChR são activados endogenamente pelo neurotransmissor acetilcolina. A acetilcolina desempenha um papel importante em vários processos cognitivos, tais como a aprendizagem, a memória e a atenção. É também um importante químico de sinalização na junção neuromuscular.

Ativação dos receptores 5-HT3 desempenha um papel importante numa variedade de funções simpáticas, parassimpáticas e sensoriais. No sistema nervoso central (SNC), os receptores de 5-HT3 estão envolvidos na emese, cognição e ansiedade. Ajuda na regulação de vários sistemas cognitivos, fisiológicos, emocionais e metabólicos. Afecta processos fisiológicos, tais como padrões de sono, ritmos circadianos, apetite, níveis de agressão e temperatura corporal.

O receptor GABA conduz selectivamente Cl- através do seu poro, o que causa hiperpolarização e um consequente aumento do limiar de geração de potencial de acção. Uma redução na probabilidade de geração de potencial de acção causa inibição neuronal. GABA inibe as regiões de vigília e, por conseguinte, está envolvido no apoio ao sono. A deficiência na sinalização GABA é também uma das principais razões para as perturbações da ansiedade. As benzodiazepinas reduzem a excitabilidade cerebral indesejada, aumentando a sinalização GABA no cérebro, e portanto podem ser usadas para tratar distúrbios de ansiedade.

Receptores de glicina medeiam a inibição sináptica na medula espinal, tronco cerebral, e outras regiões do sistema nervoso central. Eles regulam a excitabilidade dos neurónios sensoriais motores e aferentes, incluindo as fibras da dor, e estão também envolvidos no processamento de sinais visuais e auditivos. Assim, representam um alvo promissor para o desenvolvimento de compostos terapêuticos úteis.

Receptores de glutamato ionotrópicos

São activados pelo neurotransmissor glutamato e mediam a transmissão excitatória mais rápida no SNC. Estão subdivididos em α-amino-3-hidroxi-5-metilisoxazol-4-ácido propiónico (AMPA) receptores, receptores de kainato e receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA).

receptores AMPA medeiam a transmissão sináptica excitatória mais rápida na maioria das sinapses centrais. Os receptores de Kainate regulam a excitabilidade neuronal, enquanto que os receptores NMDA desempenham papéis-chave na plasticidade sináptica.

P2X Receptores

São os canais de iões de membrana mais recentemente descobertos. São de preferência permeáveis a Na+, K+ e Ca2+ e são activados por ATP. Os receptores P2X são largamente expressos em muitos tecidos e demonstram desempenhar papéis-chave em vários processos fisiológicos, tais como transmissão nervosa, sensação de dor, e várias respostas inflamatórias.

Canais de iões mecânicos sensíveis

Canais de iões que respondem a mudanças nas forças mecânicas na membrana celular são denominados canais de iões mecânicos sensíveis. Estes canais estão envolvidos na detecção e transdução de forças mecânicas externas em sinais eléctricos e/ou químicos intracelulares.

Canais iónicos mecano-sensíveis estão envolvidos na regulação da pressão sanguínea e volume celular, estimulação do desenvolvimento muscular e ósseo, e os sentidos da audição e do tacto. Estudos demonstraram que estes canais estão envolvidos em várias condições como arritmias cardíacas, distrofia muscular, degeneração neuronal, doença renal policística, e metástases tumorais.

As canais iónicos são responsáveis pela regulação das principais funções fisiológicas, uma compreensão dos seus mecanismos a nível molecular é importante. A última década tem observado um trabalho pioneiro na elucidação das estruturas cristalinas dos canais de iões. Isto, por sua vez, levou a uma maior compreensão de como funcionam os canais de iões. A investigação também levou à descoberta de uma variedade de mutações nos genes dos canais de iões, que são conhecidos por causar as várias canalizações. A investigação futura neste campo será crucial para decifrar as causas e curas de uma série de perturbações neurológicas e musculares.

Outras Leituras

• Todo o Conteúdo do Canal de Iões
• Importância dos Canais de Iões no Corpo

Citações