domingo, 10 de abril de 2011

Bombas del transporte activo




Bombas
Prieto-Martín, Álvaro






Las bombas pertenecen al transporte activo primario en el que la energía procede directamente de la escisión del trifosfato de adenosina (ATP) o de algún otro compuesto de fosfato de alta energía. Acoplan el transporte de solutos contra gradiente generando energía libre hidrolizando ATP en ADP y fosfato libre, tienen uno o más sitios para fijar el ATP en la cara citosólica de la membrana. Son muy estudiados por la farmacología ya que hay medicamentos que pueden actuar sobre estas bombas inhibiéndolas o aumentando su actividad. Se pueden distinguir cuatro tipos de bombas:
1.      Tipo P
2.      Tipo V (vesiculares)
3.      Tipo F (mitocondriales)
4.      ATPasas de la superfamilia ABC

Dentro de las bombas tipo P encontramos entre otras la bomba sodio-potasio ATPasa y la bomba hidrógeno-potasio dependiente como las más estudiadas.
Son un tipo de proteínas transportadoras que tienen capacidad de escindir estos compuestos ricoenergéticos para transportar sustancias en contra de gradiente de concentración o eléctrico pudiendo transportar una, dos o más sustancias a la vez en uno o dos sentidos a la vez como es la bomba de sodio-potasio que transporta 5 iones, 3 iones sodio y 2 iones potasio en direcciones opuestas con el gasto de una molécula de ATP. Ésta, la bomba sodio-potasio es la más estudiada y la más importante que hay.
Hay multitud de sustancias que se transportan mediante el transporte activo primario como son el sodio, el calcio, el potasio, el hidrógeno, el cloruro y otros iones pero como se ha dicho anteriormente, el mecanismo de transporte activo que se ha estudiado más y con mayor detalle es la bomba sodio-potasio, una bomba de tipo P, que transporta iones sodio hacia el exterior de la membrana celular de todas las células al mismo tiempo que transporta iones potasio hacia el interior de la membrana celular.

Esta bomba se encarga de mantener las diferencias de concentración de sodio y de potasio a través de la membrana celular, así como de establecer un voltaje eléctrico negativo en el interior de las células ya que bombea 3 iones sodio hacia el exterior y tan sólo 2 iones potasio hacia el interior por lo que saca una carga positiva neta de la célula cada vez que actúa produciendo una negatividad en el interior de la célula. Es de suma importancia en las células del sistema nervioso y células musculares (corazón) para poder transmitir impulsos o señales nerviosas y musculares respectivamente.

Otro mecanismo importante de transporte activo primario es la bomba de calcio, una bomba de tipo P, aunque no tan estudiada como la bomba de sodio-potasio o las de protones y de potasio, son también de suma importancia.

Los iones calcio normalmente se mantienen a una concentración muy baja en el citosol intracelular de prácticamente todas las células del cuerpo, a una concentración aproximadamente 10.000 veces menor que en el líquido extracelular. Esto se consigue principalmente mediante dos bombas de calcio que funcionan mediante transporte activo primario.

Una está en la membrana celular y bombea calcio hacia el exterior de la célula. La otra bombea iones calcio hacia uno o más de los orgánulos vesiculares intracelulares de la célula, como el retículo sarcoplásmico en las células musculares y las mitocondrias en todas las células del organismo. En todos estos casos, la proteína transportadora penetra en la membrana y actúa como una enzima ATPasa. Esta proteína tiene un punto de unión muy específico para el calcio.

Esta bomba es muy importante en la contracción muscular por lo que su presencia en las células musculares es de vital importancia ya que se necesita que el calcio se encuentre dentro del retículo sarcoplásmico y no en el citosol para que se produzca una buena contracción muscular (única y fuerte), dado que si el calcio se encontrase en suficiente cantidad en el citosol el músculo no podría relajarse o habría una semicontracción contínua. Es importante su aparición tanto en la membrana del retículo sarcoplásmico como en la membrana celular, la primera para conseguir una contracción muscular eficiente como se ha dicho anteriormente y la segunda para que haya calcio dentro de la célula ya que si esta no existiera, no entraría suficiente calcio en la célula para luego ingresar en el retículo sarcoplasmático y tampoco obtendríamos una correcta contracción muscular, el músculo estaría siempre relajado.

La bomba de iones hidrógeno es una bomba también muy importante en el cuerpo. Hay dos localizaciones del cuerpo en los que esta bomba ejerce su función principal:
1.      Glándulas gástricas del estómago.
2.      Porción distal de los túbulos distales y en los conductos colectores corticales de los riñones.

En las glándulas gástricas, las células parietales que están en las capas profundas tienen el mecanismo activo primario más potente de transporte de iones hidrógeno de todo el cuerpo. Esta es la base para secretar ácido clorhídrico en las secreciones digestivas del estómago. En el extremo secretor de las células parietales de las gándulas gástricas la concentración del ion hidrógeno aumenta hasta un millón de veces y después se libera hacia el estómago junto con iones cloruro para formar ácido clorhídrico.

En los túbulos renales hay células intercaladas especiales en la porción distal de los túbulos distales y en los conductos colectores, que también transportan iones hidrógeno mediante transporte activo primario. En este caso se secretan grandes cantidades de iones hidrógeno desde la sangre hacia la orina con el objetivo de eliminar de los líquidos corporales el exceso de iones hidrógeno. Los iones hidrógeno se pueden secretar hacia la orina contra un gradiente de concentración de aproximadamente 900 veces.

La actuación sobre esta bomba de protones es importante en el tratamiento de úlceras, del reflujo gastroesofágico y otras patologías asociadas a una hipersecreción de jugo gástrico del sistema digestivo. La acción farmacológica más común en estos casos es la inhibición de ésta bomba haciendo que se secrete menor cantidad de jugo gástrico.

El omeprazol, lansoprazol, pantoprazol, rabeprazol y esomeprazol son bases débiles que se unen de forma irreversible a unas proteínas que tiene la bomba, las cisteínas impidiendo de este modo que actúe.
Las bombas ATPasas de tipo V (vesiculares) se encuentran en la membrana de las vesículas sinápticas, del complejo de Golgi, los lisosomas, los gránulos densos de plaquetas y de gránulos cromafines. Se encargan de acidificar el medio interno de estas organelas intracelulares con las consiguientes funciones en dependencia de la organela sobre la que actúan y el tipo de célula a la que pertenece esa organela. Son proteínas sumamente complejas compuestas por varias subunidades, pero en general se compone de dos partes, una parte integral que se encuentra en la membrana lipídica y otra parte periférica que se encuentra anclada a la anterior y contiene los sitios de unión del ATP para que se escinda en ADP y fosfato libre. Estos sitios de unión del ATP están compuestos por 3 subunidades, cada una tiene capacidad catalítica y rotan alternando la hidrólisis del ATP.

Las bombas ATPasas de tipo F (mitocondriales) se encuentran únicamente en mitocondrias y en cloroplastos, este ultimo tan sólo en células vegetales. Su estructura es al igual que la de tipo V, compleja, con una parte integral y otra periférica o Fo y F1 respectivamente en la que la parte F1 tiene la capacidad catalítica del ATP con 3 subunidades con capacidad de hidrólisis del ATP que van rotando como en las anteriores. Generalmente son transportadores de protones.

Por último, las bombas pertenecientes a la superfamilia ABC transportan iones principalmente aunque también pueden transportar otras moléculas, son como todos los transportadores muy específicas al sustrato que transportan y están involucradas en procesos muy variados y de gran importancia como son la captación de nutrientes en el intestino delgado, la transducción de señales, la secreción de proteínas y la presentación de antígenos (presencia en células del sistema inmunitario).

Dentro de esta superfamilia, una bomba ATPasa que se ha estudiado en gran medida como la Glucoproteína G o P-gp la cual se encuentra en las membranas apicales de las células epiteliales hepáticas, renales e intestinales, también está presente en la barrera hematoencefálica, placentaria y testicular.

Referencias

Guyton, A. Hall, J., 2006. Textbook of Medical Physiology. 11. ELSEVIER. Barcelona, España. 49, 54, 55.
Anónimo, sin año. www.ucmfarmaciadatos.netai.net Tema 11. Transportadores y bombas. “en línea”. 05/03/2011. Disponible en: http://ucmfarmaciadatos.netai.net/Tercero/Farmacologia/gupo%20b1/TEMA11.TRANSPORTADORESYBOMBASCOMODIANASFRAMCOLOGICAS.pdf
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García-Villalón, A., sin año. www.uam.es. “en línea”. 05/03/2011. Disponible en: http://www.uam.es/personal_pdi/medicina/algvilla//cyta/fisiologiacyta3.pdf
Pucheta, C., sin año. www.buenastareas.com. “en línea”. 05/03/2011. Disponible en: http://www.buenastareas.com/ensayos/Bomba-De-Calcio/1660856.html

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