Comunicación intercelular en animalesPotencial de acción nervioso

Función marcapaso

Comunicación intercelular en animales

Esencial en sistemas reguladores (Nervioso y Endócrino)

Señal intercelular: - química (NT, hormonas) ó - eléctrica (uniones en hendidura en tej.nervioso y muscular)

A) Señalización química

La señal es un NT o una hormona (caso particular: neurosecreción)

Difieren en la distancia entre las células que comunican (hormonas: autócrina, parácrina o endócrina)

Ejercen su función por la unión a un receptor (como ligandos)

Propiedades generales de la interacción ligando-receptor

- El receptor es una proteína (o glicoproteína).

- Especificidad del receptor por el ligando (el receptor presenta al menos un sitio de unión específico al ligando).

- Ligando y receptor se unen en forma reversible formando un complejo L-R.

Membrana plasmática Membrana plasmática ProteicaProteica (hidrosolubles)(hidrosolubles)

Ambas posibilidadesAmbas posibilidadesDerivadas de la tirosinaDerivadas de la tirosina (hormonas tiroideas y (hormonas tiroideas y

catecolaminas) catecolaminas) (ambas)(ambas)

Membrana nuclear o en Membrana nuclear o en citoplasma citoplasma (libre o unido a organelos)(libre o unido a organelos)

EsteroideasEsteroideas (liposolubles(liposolubles))

Localización del receptor en Localización del receptor en célula dianacélula diana

Naturaleza bioquímicaNaturaleza bioquímica

Receptores hormonales

Acciones genómicas y no-genómicas: no exclusivas de lipo e hidrosolubles respectivamente

B) Señalización eléctrica

Dos grandes elementos que hay que tener en cuenta:

3) Electrodifusión libre4) Propiedades de canales iónicos

Potencial de acción:Es un cambio brusco en el potencial de membrana que se produce por corrientes iónicas pasivas a través de sus canales

Dos tipos: electrotono y potencial de acción

B1) Potencial de acción nervioso “clásico”

Participan canales de sodio y potasio

P

Sensor de voltaje

I II III IV

COOOHNH2

citoplasma

Lazo de “inactivación”

Canal de Na+

Subunidad α

Canal de Na+

∆t, V

Modelo de la “bola con cadena” de Armstrong y Bezanilla

repolarización

Hodgking y Huxley propusieron un modelo para el canal de Na+ con tres compuertas de activación (m) y una de inactivación (h) que funcionan independientemente

INa+ = m3.h. gNa

+ . (Vm – ENa+)

Canal de K

NH2 COOH

Sensor de voltaje

Canal de K+

Hodgking y Huxley propusieron un modelo para el canal de K+ con cuatro compuertas de activación (n) independientes

IK+ = n4. gK

+ . (Vm – EK+)

repolarización

Concepto de umbralLa bomba de Na+ y K+ NO participa en la generación del PA

(Ver simulaciones)

Selectividad de canales

Tamaño K+ > Tamaño Na+ (dificulta pasaje de K+ a través de canal de Na+)

El canal de Na+ permite pasaje de iones hidratados cuyo diámetro de hidratación no superen los 5 A

°

La baja permisividad del canal de K+ para el Na+, se explica (a pesar del tamaño) por presentar un filtro de 3 A, que no puede pasar un ion hidratado (el costo para la deshidratación del Na+ es >> que para el K+).

°

Técnica de fijación de voltaje

(voltage-clamp) (introducida por

Hodgkin y Huxley por los 50’)

En base a los modelos de canales propuestos, Hodgking y Huxley (P. Nobel) calcularon la corriente total a través de la membrana para distintos Vm y calcularon cómo cambiaría el Vm ante un estímulo umbral

Potenciales de acción calculados por HyH

Potenciales de acción registrados

por HyH

INa+ = m3.h. gNa

+ . (Vm – ENa+)IK

+ = n4. gK+ . (Vm – EK

+)

Técnica “del parche” (patch clamp)

Introducida en década de los 70 por Neher y Sakmann (P. Nobel)

Corrientes totales en presencia de

TEA (se elimina la corriente de K+)

Corrientes totales en presencia de

TTX (se elimina la corriente de Na+)

B2) Potencial de acción marcapaso

Función marcapaso: Requiere de una depolarización espontánea que permita alcanzar el umbral

Nodo sinusal humano: Presenta canales de Na+ (If) que se activan con la repolarización. Son canales de apertura lenta,

no se bloquean por TTX y generan la “depolarización espontánea”. (Podría contribuir una corriente de Ca++ tipo T)

(Potenciales “lentos”)

Actividad marcapaso: forma parte de procesos biológicos

cíclicos (ultradianos)