Introdução
Os canais de iões são proteínas notáveis, presentes na membrana lipídica do bocal das células animais e vegetais e suas organelas, tais como núcleo, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, mitocôndria, cloroplastos, e lisossomas.
Quando pesquisamos no Google a palavra “canal iónico”, surgem cerca de 80.000.000 resultados dentro de 0,45 s. Os cientistas têm trabalhado nestas espantosas proteínas transmembranas desde o início do século passado, o que resultou em três conjuntos de prémios Nobel em 1963, 1991, e 2003.
Sir John Carew Eccles, Alan Lloyd Hodgkin, e Andrew Fielding Huxley em 1963 receberam o Prémio Nobel de Fisiologia e Medicina pelas suas descobertas relativas aos mecanismos iónicos envolvidos na excitação e inibição nas porções periféricas e centrais da membrana da célula nervosa . Da mesma forma, Erwin Neher e Bert Sakmann em 1991 provaram que as membranas celulares têm canais iónicos individuais através dos quais podem passar pequenas correntes, suficientemente grandes para gerar comunicações entre os neurónios pré e pós-sinápticos, convertendo eventos químicos ou mecânicos em sinais eléctricos . O Prémio Nobel da Química de 2003 foi partilhado entre dois cientistas Agre e Roderick MacKinnon, que fizeram descobertas fundamentais sobre a forma como a água e os iões se movem através das membranas celulares.
Neste livro, temos sempre capítulos diversos e informativos, incluindo este capítulo introdutório sobre a importância de ambos os cátions e ânions passarem por estes canais iónicos.
P>Primeiro capítulo é o capítulo introdutório que apresenta brevemente os outros oito capítulos incluídos neste livro, bem como discute a diversidade e classificação dos canais iónicos, a natureza e o número de canais iónicos para estes canais, juntamente com o lançamento de alguma luz sobre as Canelopatias. O segundo capítulo trata dos canais de sódio de tensão na descoberta de medicamentos. Os canais de sódio são os primeiros a serem descobertos quando Hodgkin e Katz estavam a realizar as suas experiências em axónios de lulas, mostrando que não haveria potencial de acção se os iões de sódio não estivessem presentes no fluido extracelular. Neste capítulo, são introduzidas a evolução genética e a distribuição subtipo desta super família de canais de sódio (Nav) em tensão, e há uma discussão sobre como as mudanças na estrutura alteram as suas funções. O terceiro capítulo aborda a modulação do Nav por moléculas pequenas e grandes, juntamente com a discussão sobre os principais desafios para as descobertas de medicamentos com o objectivo de Nav. O quarto capítulo leva-nos a uma viagem surpreendente sobre como as mutações genéticas trazem mudanças nas proteínas dos seus produtos e as perturbações resultantes, tais como a síndrome de Dravet. O gene SCN1A é responsável por esta condição e há uma palavra de prudência para os médicos não prescreverem bloqueadores de canais de sódio para os pacientes epilépticos com esta mutação, pois o medicamento agravará a sua condição. O quinto capítulo trata dos canais de potássio: existem muitos tipos diferentes de canais de potássio (muito mais do que os canais de iões de sódio). Neste capítulo, os autores discutiram o papel de duas junções de proteínas – as proteínas e as panexinas – na manutenção da homeostase dos iões de potássio, tomando a cóclea como exemplo. A mutação no gene da junção de fendas resulta em 50% da surdez pré-lingual e recessiva. Os autores desenvolveram um novo método para a detecção precoce das mutações genéticas para a deficiência do ouvido interno. O sexto capítulo trata da estrutura e função dos canais de cálcio do tipo L e como os canais de cálcio em tensão (VGCCs) gerem a sinalização eléctrica das células, permitindo a difusão selectiva de iões de cálcio em resposta às alterações do potencial da membrana celular. Entre os diferentes VGCCs, os canais de cálcio de longa duração ou do tipo L (LTCCs) são predominantemente expressos numa variedade de células, tais como músculos esqueléticos, miócitos ventriculares, músculos lisos, e células dendríticas e formam a maior família de VGCCs. O seu amplo padrão de expressão e o seu papel significativo em diversos eventos celulares fizeram destes canais os principais alvos para o desenvolvimento de drogas. O sétimo capítulo é sobre a regulação da dor através dos canais de cálcio. Neste capítulo, os autores apresentam um grande corpo de evidências clínicas, bioquímicas, biofísicas, farmacológicas e genéticas que apontam para os canais permeáveis ao cálcio como os principais intervenientes nas condições de dor. O principal objectivo deste capítulo é apresentar uma visão geral das diferentes classes de canais permeáveis ao cálcio e como estes se alteram para modular a sensação de dor em estados agudos e crónicos. Oitavo capítulo com os canais de iões com potencial receptor transitório (TRP), desde a sua distribuição até à sua montagem. A superfamília de canais iónicos TRP é amplamente distribuída dos tecidos neuronais aos não neuronais, servindo como sensores celulares. As subunidades TRP podem formar tanto canais homoméricos como heteroméricos que estão presentes na mesma subfamília ou nas diferentes subfamílias e diversificar as funções dos canais TRP. No nono capítulo são discutidos os tipos de canais aniónicos e clorados presentes nas mitocôndrias. Existem muitos tipos de canais de cloro presentes nas mitocôndrias, mas dois tipos são de grande interesse, ou seja, um que está presente na membrana mitocondrial interna, responsável pelas oscilações do potencial da membrana e o canal de iões intracelulares de cloreto (CLIC) localizado nas membranas mitocondriais cardíacas. Estes canais aniónicos são muito importantes tanto em condições de saúde como de doença. Estes canais são importantes para a regulação do PH e ROS juntamente com a sincronização do potencial das membranas mitocondriais.
Nas páginas seguintes do Capítulo 1, vamos analisar o papel dos canais de iões para a manutenção da fisiologia normal e como qualquer uma destas alterações no canal resulta nas canalizações.
Antes de prosseguirmos, gostaríamos de reconhecer a escultura chamada o nascimento de uma ideia. Trata-se de uma estatueta de 1,5 m de altura do canal de potássio KcsA, constituída por fios e vidro soprado, representando o lúmen do canal. Esta estatueta foi encomendada a Julian Voss-Andreae pelo Prémio Nobel Roderick Mackinnon.
Existem três tipos principais de canais de iões, isto é, canal de ligação por voltagem, canal de ligação extracelular e canal de ligação intracelular, juntamente com dois grupos de canais de iões diversos. Estes canais de iões são responsáveis pela transmissão de sinais entre células nervosas e outros tipos de células electricamente activas através de sinapses e junções de fendas . Alterações no potencial eléctrico dos neurónios pré-sinápticos iniciam a libertação de neurotransmissores a partir das vesículas na fenda sináptica . Estes químicos movem-se em direcção às células pós-sinápticas através da difusão e ocupam os seus locais receptores específicos nas membranas e geram o potencial eléctrico através da abertura de canais iónicos . A remoção dos neurotransmissores da fenda sináptica é essencial para evitar qualquer efeito sobre as células próximas . A sinalização celular por neurotransmissores é muito mais adaptável e versátil em comparação com as junções de fendas .