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CANALES IÓNICOS
Historia
El concepto de canal iónico fue propuesto en la década de los 50’s por Alan Hodgkin y Andrew Huxley en sus estudios clásicos sobre la naturaleza del impulso nervioso en el axón gigante del calamar. En su modelo cuantitativo propusieron que las corrientes de Na+ y K+ estaban localizadas en sitios particulares en la membrana a los cuales les llamaron “parches activos”.Actualmente sabemos que estos parches activos son los canales de Na+ y K+ activados por voltaje. A partir de entonces y en los últimos 50 años, se ha incrementado enormemente el conocimiento de los canales iónicos a nivel molecular. Un gran avance en el conocimiento de los canales iónicos se dio también con el desarrollo de la técnica del “patch clamp” por Erwin Neher y Bert Sakmann. Estos dosinvestigadores usaron un microelectrodo de vidrio con su punta pulida y lo aplicaron a la superficie de una célula, de manera que se pudiera aislar un parche pequeño de membrana. El voltaje a través de este parche se mantuvo estable por un amplificador de retroalimentación y de esta manera pudieron medir las corrientes que fluían a través de los canales presentes en él. Esta técnica que valió elpremio Nobel a sus creadores, revolucionó el estudio de los canales iónicos ya que permitió reducir el “ruido” o interferencia y registrar la actividad de un sólo canal y actualmente cada año se reportan miles de trabajos realizados con esta técnica. Recientemente se realizó un otro gran avance en el estudio de los canales iónicos que le valió el premio Nobel a sus autores. El grupo de RoderickMacKinnon logró cristalizar por primera vez un canal iónico y estudiarlo con difracción de rayos X obteniendo imágenes con una resolución de 3.2 Å.
Los canales iónicos son proteínas transmembrana que contienen poros acuosos que cuando se abren permiten el paso selectivo de iones específicos a través de las membranas celulares. Así, los canales iónicos son proteínas que controlan el paso de iones, y portanto el gradiente electroquímico, a través de la membrana de toda célula viva. Estos canales actúan como compuertas que se abren o se cierran en función de los estímulos externos, aunque algunas sustancias tóxicas pueden desactivar su función natural. En los mamíferos, los canales iónicos determinan importantes procesos como: la excitación del nervio y del músculo, la secreción de hormonas yneurotransmisores, la transducción sensorial, el control del equilibrio hídrico y electrolítico, la regulación de la presión sanguínea, la proliferación celular y los procesos de aprendizaje y memoria.
Los canales iónicos son “poros” o “túneles” formados por una o varias proteínas transmembrana. En general, son de tipo multipaso, con un interior hidrofilico. Existen canales iónicos en todas lascélulas, tanto en la membrana plasmática como en las membranas de los organoides. Son altamente selectivos, porque cada canal sólo puede transportar un tipo de ion (K+, Na+, etc.). Los iones se mueven a través del canal a una velocidad muy elevada (108 iones por segundo).
El transporte de un ion es impulsado por el gradiente electroquímico. O sea que un ion puede difundir de un lado a otro de lamembrana, gracias a la diferencia de concentración como a la diferencia de carga eléctrica a ambos lados de la membrana.
La mayoría de los canales no permanecen abiertos permanentemente, sino que se abren en respuesta a estímulos. Estos estímulos pueden ser tanto la presencia de una sustancia inductora como una modificación de la carga eléctrica de la membrana (modificación del potencial eléctrico).Los canales que se abren o cierran en presencia de sustancias inductoras (ligandos) son llamados dependientes de ligando y los otros, dependientes de voltaje.
Canales de sodio (Na+)
La fase de la rápida despolarización del potencial de acción de las células nerviosas y musculares (esqueléticas, lisas y cardíacas) y, en general, de las células excitables, depende de la entrada de Na+ a través...