Fisiopatologia de canales ionicos

Fisiopatología de los canales iónicos sensibles al voltaje
Alfonso Vega Hernández y Ricardo Félix

Muchos de los avances más trascendentes en medicina molecular en los últimos años han surgido de la investigación en genética molecular. Virtualmente cada mes se clonan y caracterizan genes nuevos ligados a distintos síndromes clínicos. Algunas veces estos hallazgos se relacionan conenfermedades comunes, mientras que en algunas otras con alteraciones poco frecuentes. En cualquier caso, la información obtenida siempre provee pistas muy útiles acerca de los mecanismos que subyacen dichas enfermedades, o proporcionan nuevos medios para entender el funcionamiento de proteínas particulares. Un buen ejemplo de ello lo constituye el campo de la investigación sobre los canales iónicos. Enparalelo con los avances realizados sobre la estructura y función de estas proteínas, la lista de enfermedades genéticas asociadas a ellos ha crecido rápidamente. Hoy en día se ha descrito un número considerable de enfermedades hereditarias de los canales iónicos conocidas en su conjunto como “canalopatías”. Los canales iónicos pertenecen a una familia de proteínas que forman túneles macromolecularesa través de la membrana plasmática y que se encargan de controlar el flujo de partículas cargadas eléctricamente (iones) hacia el interior o el exterior de las células. Estas proteínas tan especializadas conducen los iones de una manera predecible y extremadamente eficiente (hasta 106 iones por segundo). El flujo iónico que se genera por la actividad de los canales crea corrientes eléctricasminúsculas (en el orden de 10-12 a 10-10 amperios por canal) suficientes como para producir cambios rápidos 83

El Dr. Ricardo Félix es investigador titular del Departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias del Cinvestav. El M. en C. Alfonso Vega Hernández es auxiliar de investigación de este departamento. Dirección electrónica: rfelix@fisio.cinvestav.mx Internet:www.fisio.cinvestav.mx/academicos/felix/main.htm

Avance y Perspectiva vol. 20

en el voltaje transmembranal, es decir el potencial eléctrico entre el interior y el exterior celular. En virtud de que los iones de Na+ y Ca2+ se encuentran a concentraciones mayores en el espacio extracelular que en el interior de las células, la apertura de los canales iónicos selectivos a Na+ o Ca2+ causa que estos cationes entren ala célula y despolaricen la membrana plasmática. En contraste, cuando los iones de K+ salen o los de Cl- entran a la célula a través de canales abiertos, el interior celular se vuelve negativo o hiperpolarizado. Los canales iónicos pueden estar abiertos o cerrados. El proceso de transición del estado abierto al estado cerrado (y vice versa) se conoce como gating. Algunos canales se abren o cierranaleatoriamente sin importar el valor del potencial membranal y se dice que su gating es independiente de voltaje. En contraste, otros canales están normalmente cerrados, pero su probabilidad de apertura puede incrementarse de manera sustancial por cambios ocurridos en el potencial de membrana (canales iónicos sensibles a voltaje); por interacciones específicas con ligandos extracelulares ointracelulares (canales activados por ligandos); o por estímulos físicos (mecanorreceptores y canales sensibles al calor). Cuando un canal iónico se abre, los iones permeantes son capaces de moverse a través de él y la dirección en que se mueven, tal y como se mencionó anteriormente, está determinada por el gradiente electroquímico que representa la suma del gradiente químico a través de la membranaplasmática y el campo eléctrico que experimenta el ion. Este artículo se enfoca principalmente en los canales selectivos para cationes (Na+, K+ y Ca2+) y reseña brevemente varios estudios recientes que ligan un número creciente de enfermedades genéticas con mutaciones en los genes de esta familia de proteínas, haciendo especial énfasis en aquellas caracterizadas por alteraciones neurológicas,...