Fisiología calcio
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FLUJO DE LOS IONES DE CALCIO EN EL CICLO DE CONTRACCIÓN
Y RELAJACIÓN CARDÍACO. Dra. Graciela Cifuentes.
Residente del 1er. Año de Cardiología - HCUAMP.
Repasemos rápidamente…
• Movimientos calcio y acoplamiento excitación- contracción.
• Liberación y captación del calcio por el retículo sarcoplásmico:
a) Receptores de Rianodina.b) Inactivación de la liberación de calcio: Función de la
Calmodulina Cinasa.c) Recaptación del calcio por la SERCA hacia el retículo
sarcoplásmico.
• Control sarcolémico de los iones de calcio y sodio:a) Canales de calcio tipo T y L.b) Canales de sodioc) Intercambiadores y bombas iónicas.
Puntos a tratar…
Movimientos del calcio y acoplamiento excitación- contracción.
1.Despolarización: Poco calcio entra
al citosol.
2.Liberación de mucho calcio desde el RS. Aumenta 10 veces!!!
3.Creciente interacción de calcio con Troponina C = Contracción. Proximidad de
los receptores de Rianodina a CCL (15nm -10 )
Caracterización molecular de los
receptores de Rianodina .
Demostración del control de
este receptor por procesos
diferentes del calcio.
Datos: Relación de la duración del PA con la cantidad de
Calcio liberado
Liberación y Captación del calcio por el Retículo Sarcoplásmico.
Receptores de Rianodina.• Función dual: 1) Contienen los canales de liberación del RS 2) Actúan como proteínas de andamiaje que localizan numerosas proteínas reguladoras
• Es muy grande, 4 receptores se unen para formar un megacomplejo que contiene el canal liberador de calcio.
• Forman grandes matrices de 50 a 300 receptores por unión.
•Proteína estabilizadora (FKBP- 12.6)•Proteína Fosfatasa (PP)•Proteína Cinasa (PKA) + su Proteína de anclaje (AKAP)•Calmodulina Cinasa (CaM/K)
Reacción
Lucha y
huída
FUNCIÓN DE LA RIANODINA EN LA LIBERACIÓN DE CALCIO INDUCIDA POR EL CALCIO
Calmodulina cinasa:
• Función: Inactivación de la liberación del Calcio.
•****** Varias propuestas******
Proteína reguladora Calmodulina + Calcio
Liberación y Captación del calcio por el Retículo Sarcoplásmico.
ACTIVA
Calmodulina Cinasa II
Cierra los canales de calcio tipo L
* Estimulación B- adrenérgica aguda.
FUNCIÓN DE LA CALMODULINA Y SU CINASA EN LA REGULACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN INTRACELULAR DE
IONES DE CALCIO
Recaptación del calcio por la SERCA hacia el Retículo Sarcoplásmico.
Liberación y Captación del calcio por el Retículo Sarcoplásmico.
• El RS capta el calcio mediante la Calcio- ATPasa, que ocupa el 90% del RS• Peso aproximado: 115 kDa.• Cabalgada en la membrana del RS.• Isoforma Cardíaca: SERCA2a.• Por cada mol del ATP se captan 2 iones de Calcio (ATP por Glicólisis)• * Receptor de fosfato (Fosfolambán) favorece la actividad de la SERCA Aumenta la velocidad de relajación.
PKA : activada por AMPcY estimulación B- adrenérgicaCaMKII: activada por iones de calcio y estimulación B-adrenérgica.
• Un aumento del depósito de calcio en RS, aumenta la cantidad de calcio liberada por el receptor de Rianodina despolarización
• La Calcecuestrina: Proteína de almacenamiento de calcio dentro del RS cerca de los Túbulos T. (Reemplaza los iones liberados desde el orificio externo hasta el citosol)• La Calreticulina.• Junctina• Triadina
Recaptación del calcio por la SERCA hacia el Retículo Sarcoplásmico.
Mayor velocidad Mayor fuerza de
contracción
Regulan la actividad del receptor de Rianodina.
MECANISMO DE LA CAPATACIÓN DE CALCIO HACIA EL INTERIOR DEL RETÍCULO SARCOPLÁSMICO POR LA BOMBA DE
CALCIO DE CONSUME ENERGÍA SERCA2a.
CANALES DE CALCIO Y SODIO:• Poros en la bicapa lipídica con paso muy selectivo.
• Tienen dos propiedades fundamentales: 1. Activación2. Permeación
Control Sarcolémico de los iones de calcio y sodio.
ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS CANALES DE CALCIO TIPO L:
• Subunidad α mayor con 4 subunidades o dominios transmembrana, c/u con 6 hélices (sus dominios S5 y S6 forman el PORO)• Subunidad β. • Probabilidad de Apertura del canal.
CANALES DE CALCIO TIPO L
• Activación Canales de Calcio tipo L (long- lasting): Despolarización.• Desactivación CCL: 1) Aumento del voltaje durante la despolarización hasta un
potencial mas positivo que para la activación.2) Aumento de la concentración de iones de calcio internos.• Regulación: • Estimulación B-adrenérgica: + AMPc intracelular, ATP Fosfatos
a la Subunidad alpha 1 Cambio conformacional en los poros
• Parte de la vía protectora cardíaca celular: Hipertrofiafisilógica y protección frente a lalesión por isquemia- reperfusión. (IGF-1 y fosfatidilinositol- 3- cinasa y Akt)
Control Sarcolémico de los iones de calcio y sodio.
Aumenta la probabilidad de apertura de los CCL
• Canales de calcio tipo T:
1. Transitorios2. Se abren con un voltaje mas negativo.3. * Responsable de la fase mas temprana de apertura de los CC (en
el nodo SA = inicio del latido cardíaco)4. No se encuentran en los túbulos T5. Presentes en aurículas (¿ventriculares? )
Control Sarcolémico de los iones de calcio y sodio.
• Canales de SODIO:
Función de la Calmodulina Cinasa.
• Activación: despolarización entrada rápida de sodio (+PA).• Ina (corriente de sodio tardía) activación y reactivación ultralenta
voltaje independientes.• La CaMKII importante en el mantenimiento de Ina en :
Sobrecarga de calcio. Isquemia IC Exceso de radicales libres.
Control Sarcolémico de los iones de calcio y sodio.
• Equilibrio: Calcio entra- Calcio sale. Intercambio de calcio por sodio. Bomba de calcio consumidora de ATP.
Intercambiador de Sodio- Calcio:• Relajación:
La bomba de captación de calcio del RS y el intercambiador sodio-calcio compiten por la extracción de calcio citosólico.
• La restitución del equilibrio del calcio esta dada por varios intercambiadores transarcolémicos. *Potencial de inversión.• Principal factor: Concentración iónica calcio- sodio a ambos lados del sarcolema.
Intercambiadores y bombas iónicos.
Intercambiador de Sodio- Calcio:• De todo el calcio que entra por los CCL, el 25% sale al exterior por este intercambiador .
• Existe un Intercambio en modo inverso, que produce una disminución rápida de la corriente transitoria de calcio, lo que puede explicar la relajación diastólica tardía.
• La prolongación del PA, también provoca intercambio en modo inverso con riesgo de arritmias ventriculares.
• Fosfolambán, fosforilado por el PKA, limita el intercambiador Na/K en Insuficiencia cardíaca. • Esta inhibición podría retener calcio en el miocito y exagerar la sobrecarga diastólica de calcio en la Insuficiencia cardíaca.
Intercambiadores y bombas iónicos.
Intercambiador de Sodio- Calcio y la Frecuencia Cardíaca:
• Fenómeno de Escalera o de Bowditch:Relación fuerza- frecuencia.Por la Hipótesis de retraso de la bomba de sodio:
La acumulación rápida de iones de calcio, durante la estimulación rápida del miocardio supera la capacidad del inytercambiador Na/K y de la Bomba de sodio de conseguir la normalidad iónica.
Intercambiadores y bombas iónicos.
Se acumula el calcio en el RS y hay mayor fuerza de
contracción.
Bomba de Sodio: (Na+/K+ ATPasa)• Se utiliza 1 molécula de ATP por cada ciclo de transporte.• La corriente que mantiene la actividad sostenida de la bomba puede contribuir con aprox. -10mV al potencial en reposo.
Intercambiadores y bombas iónicos.
PROTAGONISTA: EL CALCIO
Fuente Bibliográfica:
Braunwald’s Heart Disease9th. Edition.
Gracias…