Canais Iônicos

INTRODUÇÃO

A maioria das proteínas de canal presentes na membrana plasmática das células que conectam o meio intracelular ao meio extracelular possui poros estreitos fortemente seletivos, que podem abrir e fechar e são envolvidos de modo específico com o transporte de íons inorgânicos. A essas proteínas dá-se o nome de canais iônicos.

Os canais iônicos formam poros aquosos através da bicamada lipídica e permitem que íons inorgânicos, de tamanho e carga apropriados, cruzem a membrana a favor de seus gradientes eletroquímicos. Os canais são controlados e geralmente abrem temporariamente em resposta a uma perturbação específica na membrana, como uma mudança no potencial de membrana ou uma ligação de um neurotransmissor.

O ligante pode ser tanto um mediador extracelular (neurotransmissor), ou um mediador intracelular, como um íon ou um nucleotídeo. Talvez os canais iônicos mais comuns sejam aqueles permeáveis a K+, que são encontrados na membrana plasmática.

CANAIS IÔNICOS

Os canais iônicos são formados por proteínas integrais e estão presentes nas membranas plasmáticas das células. Formam poros responsáveis pelo transporte de nutrientes entre o meio extracelular e intracelular, os íons, a água e pequenas moléculas podem atravessar a bicamada lipídica das membranas celulares, graças a estes poros formados por proteínas transmembranares. As quais mantêm o funcionamento perfeito da vida celular e conseqüentemente da homeostasia no corpo humano.

Os canais iônicos regulados por ligantes são também conhecidos como receptores ionotrópicos. Trata-se de proteínas da membrana com estrutura semelhante à de outros canais iônicos, mas que incorporam um sítio de ligação (receptor) de ligante, geralmente no domínio extracelular. Tipicamente, são os receptores sobre os quais atuam os neurotransmissores rápidos. Os exemplos incluem o receptor nicotínico de acetilcolina, o receptor GABAA e os receptores de glutamato dos tipos NMDA (N-metil-D-aspartato), AMPA (a-amino-3-hidroxi-5-metil4-isooxazolpropionato) e cainato.

Alguns canais incorporam um receptor e só se abrem quando este estiver ocupado por um agonista. Outros são regulados por diferentes mecanismos, sendo os canais iônicos regulados por voltagem particularmente importantes. Em geral, os fármacos podem afetar a função dos canais iônicos ao interagirem com o sítio receptor dos canais regulados por ligantes ou com outras partes da molécula do canal.

PROPRIEDADES DOS CANAIS IÔNICOS

1. Condução iônica

2. Seletividade

3. Capacidade de abrir e fechar

Condução iônica

Permitem a passagem de grande quantidade de íon em curto intervalo de tempo (até 100.000.000 de íons por segundo). Sendo muito rápido com escala de tempo em milissegundos (1-2 ms). Esta elevada condutância é que permite gerar os potenciais de ação.

Seletividade

Os canais iônicos formam poros estreitos fortemente seletivos, sendo assim, existem canais específicos para determinados íons (sódio, potássio, magnésio, cálcio, entre outros). Desta forma os canais iônios atuam como filtros de passagem seletiva para os íons.

A seletividade desses canais depende basicamente do diâmetro do poro e das cargas elétricas presentes no interior do canal, estas cargas são provenientes dos aminoácidos que compõem as subunidades protéicas do canal. A presença de aminoácidos polares no interior do canal permite a liberação do íon das moléculas de água e liberam a passagem pelo canal.

Capacidade de abrir e fechar

Estes canais abrem e fecham de acordo com estímulos, físicos, químicos, eletromagnéticos, mecânicos, entre outros. E são envolvidos de modo específico com o transporte de íons inorgânicos permitindo aos íons de tamanho e carga apropriados, que cruzem a membrana a favor de seus gradientes eletroquímicos. Os canais que permitem a passagem contínua de íons são os “canais abertos”. Os canais que dependem de estímulos são os chamados “canais controlados por comportas”. Estes últimos são altamente específicos: existem canais para o Sódio (Na+), Potássio (K+) etc. Também podem abrir mediante alterações da voltagem da membrana, os chamados “dependentes de voltagem”. Ou então os canais podem abrir por substâncias específicas, os neurotransmissores. Neste caso são chamados “dependentes de ligantes”.

Alguns destes canais podem se apresentar internalizados e posteriormente externalizados mediante estímulos específicos. A nomenclatura dos canais iônicos está associada, na maioria das vezes, ao tipo de íon transportado através do canal. Por exemplo: canais de sódio, canais de potássio, canais de cálcio, entre outros. Existem muitos subtipos já descritos na literatura especializada, sendo assim, a nomenclatura pode ser bem variável no que diz respeito aos subtipos destes canais.

Podemos citar os canais de sódio operados por voltagem como um exemplo clássico de canais de comporta ativados por voltagem, esse tipo de canal apresenta duas comportas; uma externa e outra interna, quando estão no seu estado de repouso (-90 mV nos neurônios) a comporta externa permanece fechada, diferentemente do canal de potássio, que apresenta uma comporta e consequentemente apenas dois estados distintos (repouso e ativado).

MECANISMO DE COMPORTAS

CANAIS REGULADOS POR VOLTAGEM

Os canais regulados por voltagem abrem-se, em sua maioria, quando a membrana celular é despolarizada. Formam um grupo muito importante, visto que constituem a base do mecanismo de excitabilidade da membrana. Os canais mais importantes desse grupo são os canais seletivos de sódio, potássio ou cálcio.

Em geral, a abertura (ativação) do canal, induzida pela despolarização da membrana, é de curta duração, mesmo quando a despolarização é mantida. Isso se deve ao fato de que, em alguns canais, a ativação inicial do canal é seguida de um processo mais lento de inativação.

Canais de k+ controlados por voltagem

Os canais de potássio tem notável sensibilidade iônica. O canal é composto de quatro subunidades transmembrana idênticas