Canal de calcio

Qué es un canal de calcio

Los canales de calcio pertenecen a la familia más amplia de los canales iónicos, estructuras proteicas que forman poros en la membrana plasmática y permiten el tránsito de iones específicos a favor de su gradiente electroquímico. Lo que distingue a los canales de calcio es su selectividad: entre los muchos iones presentes en el medio extracelular, dejan pasar preferentemente el Ca2+, cuya concentración fuera de la célula es unas diez mil veces mayor que en el citoplasma.

Esa diferencia de concentración no es casual. La célula invierte energía en mantener el calcio citoplástico muy bajo (del orden de 100 nanomoles por litro) precisamente para que cualquier apertura de un canal de calcio produzca una señal potente y rápida. Es un mecanismo de amplificación: basta con que entre una cantidad pequeña de Ca2+ para desencadenar cascadas intracelulares que van desde la contracción de una fibra muscular hasta la fusión de vesículas sinápticas con la membrana presináptica.

Tipos principales según su activación

La clasificación más utilizada agrupa los canales de calcio por el estímulo que los abre. Los dependientes de voltaje (VGCC, por sus siglas en inglés) se abren cuando la membrana se despolariza, es decir, cuando cambia su carga eléctrica. Son los más estudiados y los que mayor relevancia tienen en tejidos excitables como el miocardio, el músculo liso vascular y las neuronas.

Dentro de los dependientes de voltaje se han identificado varios subtipos, nombrados con letras según sus propiedades electrofisiológicas. Los canales de tipo L (del inglés long-lasting, porque su corriente se mantiene durante un tiempo prolongado) predominan en el músculo cardíaco, el músculo liso y las células endocrinas. Su apertura durante la meseta del potencial de acción cardíaco es lo que permite la entrada masiva de calcio necesaria para la contracción del miocardio. Los de tipo T (transient) generan corrientes breves y se activan con despolarizaciones pequeñas; tienen un papel relevante en las células marcapasos del nodo sinoauricular. Los de tipo N predominan en las terminaciones nerviosas y regulan la liberación de neurotransmisores. Existen también los subtipos P/Q (descritos inicialmente en células de Purkinje del cerebelo) y los de tipo R (resistentes a las toxinas que bloquean los demás).

Aparte de los dependientes de voltaje, hay canales de calcio operados por ligando (se abren al unirse una molécula señalizadora), canales operados por depleción de los depósitos intracelulares de calcio (los llamados CRAC o SOC, que detectan que el retículo endoplásmico se ha quedado sin reservas de Ca2+ y abren la puerta al calcio extracelular) y canales mecanosensibles. La variedad es notable.

Estructura molecular

Los canales de calcio dependientes de voltaje están formados por una subunidad principal, la subunidad alfa-1, que atraviesa la membrana veinticuatro veces organizándose en cuatro dominios repetidos. Esta subunidad forma el poro iónico y contiene el sensor de voltaje. A ella se asocian subunidades auxiliares (alfa-2/delta, beta, gamma) que modulan la expresión del canal en la membrana, su velocidad de apertura y cierre, y su sensibilidad farmacológica.

Hasta la fecha se han identificado diez genes distintos que codifican subunidades alfa-1, lo que explica la diversidad funcional de estos canales en diferentes tejidos. No todos los subtipos responden igual a los mismos compuestos. Esa selectividad tisular es, en buena medida, lo que ha hecho posible el desarrollo de la familia farmacológica de los bloqueantes de los canales de calcio.

Preguntas frecuentes

¿En qué se diferencia un canal de calcio de un canal iónico genérico?

Un canal de calcio es un tipo particular de canal iónico. Los canales iónicos son una categoría amplia de proteínas transmembrana que dejan pasar iones (sodio, potasio, cloro, calcio). Los de calcio se distinguen por su selectividad para el Ca2+ y por el papel específico que este ion desempeña como segundo mensajero intracelular.

¿Qué papel tienen en el corazón?

Los canales de calcio de tipo L son responsables de la fase de meseta del potencial de acción en los cardiomiocitos. Sin esa entrada sostenida de Ca2+, las fibras musculares del corazón no dispondrían del calcio necesario para activar la maquinaria contráctil, y la contracción sería débil o inexistente.

¿Existen enfermedades causadas por mutaciones en canales de calcio?

Sí. Se conocen varias canalopatías del calcio. La migraña hemipléjica familiar tipo 1, algunas formas de ataxia episódica y ciertos síndromes de arritmia cardíaca se han asociado a mutaciones en genes que codifican subunidades de canales de calcio dependientes de voltaje. Son enfermedades poco frecuentes, pero han aportado información valiosa sobre la función normal de estos canales.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Calcio en la dieta. MedlinePlus.
2. Manual MSD, versión para profesionales. Generación del ritmo cardíaco y electrofisiología.
3. Real Academia Nacional de Medicina de España. Canal de calcio. Diccionario de términos médicos.
4. National Heart, Lung, and Blood Institute. How the Heart Works. NHLBI, NIH.