Editorial

El intercambiador Na+-Ca++ y su participación en los procesos celulares

Las múltiples actividades celulares en las cuales el calcio participa, de una u otra forma, exigen un estricto control de la concentración intracelular de este. A través de las membranas celulares, el gradiente electroquímico para el calcio está generalmente a favor del influjo de este último en la célula, el cual atraviesa la membrana por canales iónicos de diferente grado de selectividad por este ion, o mediante transportadores de membrana que pueden moverlo pasiva o activamente, solo o en intercambio con otro ion.1

En el citoplasma existen estructuras capaces de almacenar calcio activamente, como las cisternas del retículo endoplasmático (RE), de forma que la célula posee un almacén intracelular de calcio del cual puede disponer para su actividad. Por ejemplo, del retículo sarcoplasmático (RS) de la célula muscular sale calcio cuando ellas son excitadas, y esto es esencial en el desencadenamiento del proceso contráctil.2

Por otra parte, los aumentos intracelulares de calcio pueden ser tamponados por proteínas fijadoras de este, como la calmodulina, la calsecuestrina o la troponina. Estas proteínas, a la vez que sensan los valores de concentración de calcio, contribuyen a desencadenar mecanismos compensatorios que los restablecen. Uno de estos mecanismos puede ser el bombeo activo hacia el líquido extracelular o hacia las vesículas del RE, mediante ATPasas dependientes de calcio,3,4 lo cual en el caso del músculo favorece el proceso de relajación.

En las últimas décadas del pasado siglo, se acumuló un gran volumen de conocimientos acerca de los mecanismos de transporte de calcio. Entre ellos han sido descritos, tanto estructural como funcionalmente, distintos tipos de canales de calcio que difieren en su conductancia, su cinética de activación e inactivación, su dependencia de variaciones del voltaje de la membrana o de determinadas sustancias químicas, así como de su farmacología.

En cuanto al movimiento de calcio mediado por proteínas transportadoras de membrana, el intercambiador Na+-Ca++ ha cobrado gran importancia por cuanto ha sido descrito en diferentes tejidos y células del cuerpo, como epitelios, eritrocitos, células excitables y endocrinas.

Resulta interesante que en eventos celulares, como la generación de potenciales de acción en las células excitables, en las cuales los movimientos iónicos han sido asociados clásicamente al paso de los iones por canales específicos, ahora se incluye la participación del intercambiador Na+-Ca++. Este contratransportador mueve 3 iones Na+ en intercambio con un ión calcio, y por tanto resulta electrogénico y crea una corriente positiva dirigida hacia el compartimento a donde se mueve el Na+.5 Su modo de actuar es generalmente mediante la extracción de calcio de la célula, a la vez que introduce sodio, y ese es el modo directo de acción. Pero también puede actuar en su forma reversa, es decir, sacar Na+ e introducir Ca++.

Durante el potencial de acción ventricular, el intercambiador Na+-Ca++ funciona en modo reverso al comienzo del potencial de acción, al introducir Ca++ y sacar Na+, lo cual es facilitado por el alto grado de despolarización de la membrana en esa etapa y la alta concentración de sodio como consecuencia de su entrada por canales dependientes de voltaje y altamente selectivos a este ion. Al funcionar de esta manera, el intercambiador contribuye a la entrada de calcio necesaria para el acoplamiento excitación-contracción. Hacia la segunda mitad de la meseta del potencial de acción, cuando ya se ha acumulado Ca++ en el interior, como resultado de su entrada por canales tipo L (long lasting), el intercambiador trabaja en su forma directa con la introducción de Na+ y, por tanto, contribuyendo a mantener la despolarización por más tiempo y a alargar la fase de meseta, mientras saca Ca++, lo cual puede contribuir a facilitar el proceso de relajación, aunque en este sentido la mayor contribución es la de las ATPasas dependientes de calcio, tanto de la membrana citoplasmática como de las vesículas de RE.

En las células ß de los islotes pancreáticos, en cambio, la participación del intercambiador Na+-Ca++ en la recuperación de la concentración intracelular de calcio después de la estimulación, puede ser más importante que el bombeo activo hacia el exterior o hacia el retículo endoplasmático, y que la fijación a moléculas de alta afinidad.

Como se puede apreciar, la célula está equipada con una gran variedad de mecanismos que aseguran la homeostasia del calcio y, lo que es más importante, la estabilidad de las funciones (enantiostasia) en las que este ion es requerido. Estas incluyen los procesos de apoptosis celular, que son objeto de estudio de muchos grupos de investigación en la actualidad. El calcio se ha relacionado con el proceso de muerte celular programada en dos sentidos: la dependencia de algunas enzimas degradadoras de macromoléculas de la presencia de este ion y la disminución de la concentración de calcio en el retículo endoplasmático que afecta la síntesis proteica y activa las caspasas, enzimas involucradas en el proceso de apoptosis.6

El trabajo del Dr. Oscar Díaz Horta, "El ión calcio: su regulación y función en la célula ß pancreática", hace una exhaustiva y actualizada revisión de los mecanismos de regulación del calcio intracelular en las células ß del páncreas, y expone los resultados más actuales en relación con el papel del intercambiador Na+-Ca++, tanto en el mecanismo de secreción de insulina como en el proceso apoptótico de estas células. Por la importancia que puede tener el dominio de tales mecanismos para la manipulación de estas células en función de la terapéutica, se considera una revisión de gran utilidad, la cual permitirá al lector interesado conocer el estado actual de este tema.

Dra. Martha Pérez Álvarez
Profesora Titular de la Universidad de La Habana

 

Referencias bibliográficas

1. Clapham DE. Calcium signaling. Cell 1995;80:259-68.
2. Fabiato A. Stimulated calcium current can both cause calcium loading in and trigger calcium release from the sarcoplsmic reticulum of a skinned canine cardiac purkinje cell. J Gen Physiol 1985;85:291-320.
3. Carafoli E. The signaling function of calcium and its regulation. J Hypertens 1994;12:S47-S56.
4. Pozzan T, Rizzuto R, Volpe P, Meldolesi J. Molecular and cellular physiology of intracellular calcium stores. Physiol Rev 1994;74:595-636.
5. Eisner DA, Lederer WJ. Na-Ca exchange: stoichiometry and electrogenicity. Am J Physiol 1985;248:C189-C202.
6. Diaz Horta O, Kamagate A, Herchuelz A, Van Eylen F. Na/Ca exchanger overexpression induces endoplasmic reticulum-related apoptosis and caspase-12 activation in insulin-releasing BRIN-BD11 cells. Diabetes 2002;51:1815-24.