Acciones de los fármacos II. Mecanismos moleculares

Transcripción

1 3 cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres J. lórez l y como se h indicdo en el cpítulo nterior, buen prte de los receptores frmcológicos son los receptores que se encuentrn situdos en ls céluls pr recibir y trnsformr ls señles de los ligndos endógenos que ctún como medidores de l comunicción intercelulr. e cuerdo con el número totl de moléculs medidors que se conocen, existen vrios centenres de receptores diferentes, cd uno de ellos con su estructur moleculr propi. in embrgo, grn número de ellos procede de troncos comunes que hn ido rmificándose en el trnscurso de l evolución biológic, en función de ls mutciones experimentds en sus genes codificdores, por lo que se grupn en estructurs que poseen ptrones similres. omo es lógico, l grupción de receptores en rzón de su estructur condicion su grupción en rzón de l función que vn desempeñr. rente l extens vriedd de receptores contrstn l reltiv prquedd y l constnci de mecnismos moleculres que trducen, medin o convierten l señl recibid en un cción moleculr concret, es decir, los mecnismos moleculres desencdendos por l intercción del ligndo endógeno o exógeno con su receptor en un serie reltivmente pequeñ de secuencis moleculres que se describirán en el presente cpítulo. omo veremos, en lguns de ests secuencis existen, demás, elementos comunes o nálogos de form que, unque l célul está expuest un número muy elevdo de medidores, sus forms de respuest son limitds. os receptores que reciben ls señles de los ligndos endógenos están loclizdos: ) intrcelulrmente y reciben señles de pequeñs moléculs lipófils (esteroides, tiroxin, vitmin y sus derivdos); b) en l superficie celulr o membrn y reciben señles tnto de moléculs hidrófils como lipófils (mins, péptidos, minoácidos y eicosnoides). su vez, los receptores de membrn se clsificn en vris ctegorís (fig. 3-): ) eceptores socidos cnles iónicos: l fijción del ligndo lter l conformción del receptor-cnl y modific el flujo de iones que circuln por él; son utilizdos por mins y minoácidos. b) eceptores socidos proteíns : l fijción del ligndo ctiv un proteín, l cul, su vez, ctiv o inhibe un sistem enzimático que regul l síntesis de segundos mensjeros, o ctú sobre un cnl iónico. on utilizdos por mins, minoácidos, péptidos y eicosnoides. c) eceptores que poseen ctividd enzimátic intrínsec: gunilto-cicls, tirosín-cins, tirosín-fosfts y serín/treonín-cinss; son utilizdos por péptidos y fctores de crecimiento. d) eceptores que crecen de ctividd intrínsec ctlític, pero están socidos tirosín-cinss, de form que, cundo el receptor es ctivdo, interctú con ells y result fosforildo; son utilizdos por citocins, interferones y fctores de crecimiento. os fármcos vn ctur sobre muchos de estos receptores propios de ligndos endógenos, pero sus posibiliddes de intercción con moléculs del orgnismo se extienden otrs de grn importnci entre ls que destcn: ) nles iónicos en membrns celulres e intrcelulres. b) Bombs de trnsporte ctivo de iones y moléculs trnsportdors. c) nzims intrcelulres y extrcelulres. esde un punto de vist estrictmente frmcológico, ests moléculs deben ser considerds uténticos receptores frmcológicos, si bien ls consecuencis moleculres de su intercción con fármcos no tienen que ver con ls de los receptores fisiológicos. efectos didácticos, se nlizrán en el presente cpítulo: ) e form conjunt, ls cciones relcionds con tods ls moléculs que intervienen en el trnsporte: cnles dependientes del voltje y del receptor, bombs iónics, trnsportdores. b) cciones relcionds con l ctivción de proteíns. c) cciones relcionds con receptores que poseen ctividd ctlític propi. d) cciones relcionds con receptores que no poseen ctividd ctlític propi. e) cciones relcionds con l inhibición de enzims. 7

2 8 rmcologí humn igndo igndo itio de fijción on xtrcelulr xtrcelulr ntrcelulr roteín receptor. eceptor socido un cnl ntrcelulr 3',5'-M cíclico i B. eceptor con ctividd enzimátic intrínsec (gunilto-cicls) xtrcelulr igndo ntrcelulr roteín receptor roteín inctiv istem efector inctivo roteín ctivd l sistem efector ctivdo gener segundos mensjeros. eceptor socido proteín y sistem efector igndo igndo HO roteín sustrto fosforild roteín sustrto HO O. eceptor con ctividd enzimátic intrínsec (tirosín-cins) roteín tirosíncins (inctiv). eceptor socido l enzim (tirosín-cins) ig. 3-. rinciples modelos de receptores situdos en l membrn celulr que reciben l influenci de los ligndos nturles (Modificd de odish et l, 995).. O O O MOÉU O uesto que l membrn celulr es esencilmente impermeble l gu y l myor prte de ls moléculs hidrosolubles, como son los iones (H +, +, +, 2+, etc.), l glucos, los minoácidos y los nucleósidos, se necesitn proteíns situds en l membrn pr trnsportrls. d tipo de célul del orgnismo dispone de un juego de proteíns trnsportdors justdo sus necesiddes de intercmbio iónico y metbólico. os tipos más importntes son los siguientes (fig. 3-2): ) roteíns cnles. rnsportn gu e iones específicos fvor de su grdiente de concentrción y de potencil eléctrico (grdiente electroquímico). os cnles iónicos son mcromoléculs proteics que brcn el grosor entero de l membrn, conformndo en su interior l estructur que permite que un grn número de iones pued psr su trvés. mbios pequeños de confor-

3 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres 9 + i errdo bierto xtrcelulr ntrcelulr ) Bomb socid b) nl iónico c) rnsportdor s ( ( iones/seg) ( iones/seg) moléculs) d) Unitrnsportdor e) otrnsportdor f) ntitrnsportdor ig roteíns de membrn que intervienen en el trnsporte iónico. os grdientes están señldos en form de triángulos: l punt indic el espcio con concentrción o potencil eléctrico más bjo. mción de l proteín mntienen bierto o cerrdo el cnl, pero l bertur permite que el pso de iones se msivo (hst 0 8 iones/seg), lo que demuestr su elevdo grdo de eficienci. or este motivo, el número de cnles por célul es más bien limitdo, de unos pocos miles como mucho. b) roteíns trnsportdors. cilitn el movimiento de pequeñs moléculs: iones, minoácidos y zúcres. diferenci de ls proteíns cnles, sólo pueden fijr un o uns pocs moléculs l mismo tiempo; eso hce que l conformción del trnsportdor se modifique y trnsfier l(s) molécul(s) fijd(s) l otro ldo de l membrn, pero esto exige que l velocidd de trnsporte se mucho más lent que l del cnl, uns moléculs por segundo. e hn identificdo tres tipos de trnsportdores: el unitrnsportdor trnsfiere un sol molécul en un determindo tiempo fvor de su grdiente; el cotrnsportdor y el ntitrnsportdor ctlizn el movimiento de un tipo de ion o de molécul contr un grdiente de concentrción, en coplmiento con el movimiento de otro ion o molécul que se mueve fvor de su grdiente de concentrción, es decir, copln un rección energéticmente desfvorble con otr energéticmente fvorble, sin recurrir l utilizción del. i l dirección en que se trnsfieren ls moléculs o iones es l mism, se hbl de cotrnsportdor y si cd uno v en dirección contrri, se hbl de ntitrnsportdor. c) Bombs socids. on ss que utilizn l energí liberd en l hidrólisis del pr trsldr iones trvés de l membrn en contr de su grdiente electroquímico. e origin sí el trnsporte ctivo por el cul un rección desfvorble energéticmente trnsporte de iones en contr del grdiente electroquímico está copld un rección energéticmente fvorble como es l hidrólisis de en y i. rección en su conjunto hidrólisis de y trnsporte de iones contr grdiente result energéticmente fvorble. s sí, por ejemplo, como se consigue mntener bj l concentrción intrcelulr de + y 2+.. ÓO os cnles iónicos permiten el flujo psivo de los iones fvor de su grdiente de concentrción químic, pero l estr crgdos eléctricmente, tmbién deben hcerlo fvor del grdiente eléctrico; el punto en que l fuerz químic de rrstre de un ion se equilibr exctmente con l fuerz eléctric de rrstre de ese ion se llm potencil de ernst. os cnles iónicos se pueden clsificr en función del ion pr el que muestrn permebilidd selectiv ( +, +, etc.) o bien en función de ls circunstncis o elementos que provocn l bertur del cnl. Un cnl puede estr bierto de form permnente, de mner que el grdiente electroquímico es l únic circunstnci que en un momento determindo condicion el pso de su específico ion, pero con extrordinri frecuenci los cnles están cerrdos y son biertos o ctivdos en respuest señles específics, entre ls cules se encuentrn: ) despolrizción o modificción del potencil trnsmembrn (cnles dependientes del voltje); b) ctivción de ligndos extrcelulres que interctún con dominios específicos de l molécul que conform el cnl, l cul se comport como uténtico trnsportdor; c) elementos intrcelulres generdos previmente por l cción de ligndos sobre sus receptores o por el propio metbolismo de l célul, como es el cso de los segundos mensjeros, subuniddes de proteíns,, etc., y d) fuerzs mecánics que tensionn o distienden l molécul que conform el cnl. os cnles, demás, se encuentrn sometidos influencis reguldors que, l modificr su conformción, los mntienen en uno de estos tres estdos: ) cerrdo y disponible pr ser ctivdo (en reposo); b) bierto (ctivo); c) cerrdo, pero sin poder ser ctivdo (inctivdo o refrctrio). l estdo refrctrio se debe distintos procesos, según el tipo de cnl. n el cnl dependiente del receptor, el estdo refrctrio se provoc trs exposición prolongd del receptor l ligndo; el proceso se llm desensibilizción y puede ser ocsiondo por vrios mecnismos, unos dependientes de ls propieddes intrínsecs del cnl y otros debidos procesos de fosforilción sufridos por ls moléculs que componen el cnl. n el cnl dependiente del voltje, el estdo refrctrio se denomin inctivción y puede estr relciondo con cmbios conformcionles controldos por un subunidd o región del cnl distint de l que control el proceso de ctivción (cso de cnles de + y de + ) o con

4 20 rmcologí humn modificciones cusds trs el pso del ion (fijción de 2+ l cnl, desfosforilción de l proteín provocd por 2+, etc.). selectividd del cnl implic vrios conceptos: en primer lugr, el tipo de estímulo que lo ctiv (si es un ligndo, un cmbio de voltje, etc.) y dentro de un determindo estímulo, qué tipo de ligndos o qué intensidd de voltje lo bren; y en segundo lugr, el tipo de iones que dej psr su trvés, lo cul dependerá tnto de ls crcterístics del ion (crg eléctric, tmño y grdo de hidrtción) como de ls del cnl (estructur, tmño y composición que condicion l crg eléctric de ls predes del poro).. nles dependientes del voltje os cnles dependientes del voltje constituyen un fmili de cnles que medin l conductnci de +, 2+ y + en respuest un cmbio en el potencil de membrn. irven pr propgr potenciles de cción en céluls eléctricmente excitbles, l tiempo que reguln el potencil de membrn y los cmbios trnsitorios en l concentrción de 2+ intrcelulr de csi tods ls céluls. stos cnles son muy selectivos pr cd ion, si bien un solo cnl ofrece un elevd conductnci (0 7 iones/seg). u ctivción depende muy estrechmente del potencil o, lo que es lo mismo, es muy sensible l nivel de potencil específico pr cd cnl. ctividd de un cnl dependiente del voltje es controld escl de milisegundos por dos procesos seprbles: ) l ctivción, que control l dependenci del tiempo y el potencil bjo l cul está sometid l bertur del cnl iónico en respuest los cmbios del potencil de membrn y b) l inctivción, que control l velocidd y l intensidd con que el cnl se cierr durnte un despolrizción mntenid. stos dos procesos segurn que l ctivción de los cnles iónicos se rápid, pero psjer. ero l ctividd de estos cnles tmbién puede ser reguld, en un escl de tiempo lgo myor, por l ctivción de receptores socidos determinds proteíns que tienen como elemento efector propio l cnl iónico. e trt de un proceso que ocurre estrictmente en l membrn y es independiente de l producción de segundos mensjeros citoplásmicos. or este mecnismo dependiente de proteín pueden ser ctivdos ciertos cnles de +, lgunos cnles de 2+ sensibles dihidropiridins y lgunos cnles de + (v., 2.5). or último, los segundos mensjeros generdos en el citoplsm trs l ctivción de ciertos receptores pueden influir después sobre los cnles dependientes del voltje, como ocurre con lgunos cnles de 2+ que son ctivdos trs l formción de Mc en respuest l ctivción de los b-drenoceptores. xiste grn similitud estructurl entre estos cnles. odos ellos están conformdos por vris uniddes proteics que se socin formndo un complejo que brc xtrcelulr ntrcelulr c cx X b b =sensor de voltje H 5 =poro del cnl + nctivción rápid de tipo -terminl nl iónico b b 2 ig structur de cnles iónicos dependientes del voltje. y b) nl de + compuesto por tres subuniddes:, b, b 2 ; l subunidd form el poro del cnl, como se preci en un sección trnsversl (b). X y cx son los sitios de fijción de l tetrodotoxin y toxin de escorpión. - son puentes disulfuro entre y b 2. indic los sitios de fosforilción posible por proteín-cinss. c) Unidd básic de los cnles de +, 2+ y + (v) dependientes del voltje, que muestr los seis segmentos trnsmembrnles ( - 6 ). 4 muestr su clidd de sensor de voltje (crgs positivs de lisin y rginin). os residuos H 5 conformn el tpiz de l pred del cnl. proteín del cnl de + y l del de 2+ están constituids por cutro uniddes básics repetids que se disponen en form circulr pr conformr el cnl. l cnl de (v), en cmbio, está constituido por cutro uniddes básics que son independientes y tienen que socirse pr formr el cnl. estructur -terminl de l proteín es l región que prticip en l inctivción rápid del cnl, ocluyendo l ví de flujo iónico. todo el grosor de l membrn e incluso protruye por fuer y por dentro de ell (fig. 3-3). n el cso de los cnles de + y de 2+, un de ests subuniddes es l más grnde e importnte, y está dispuest de tl mner que su secuenci de minoácidos trvies l membrn vris veces y conform en su interior el cnl por el cul ps el ion. l ser trnsmembrnl, un prte sustncil de l proteín, de crácter hidrófobo, se encuentr en l membrn en el mbiente de l bicp lipídic; otr porción es extrcelulr y está mplimente glucosild, y otr es citoplásmic, pudiendo sufrir modificciones bioquímics (p. ej., fosforilción por diverss cinss) que vn regulr l ctividd del cnl. Otro elemento de similitud entre estos cnles es el modo precido en que se disponen ls estructurs primri y secundri en l región trnsmembrnl de cier- H 5 + b

5 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres 2 +H 3 ominio O 2 +H 3 +H 3 O 2 +H 3 2 g d xtrcelulr ntrcelulr O 2 O 2 b_ +H 3 O 2 ig nl de 2+ dependiente del voltje. subunidd muestr los cutro dominios o uniddes básics indicds en l figur 3-3. e preci l colocción proximd de ls demás subuniddes 2, b, g y d. ts subuniddes. sí, l subunidd del cnl de + y l del cnl de 2+, que son ls más decisivs, muestrn cutro dominios en los que l secuenci de minoácidos y l colocción globl de los elementos hidrófilos e hidrófobos son enormemente precids (fig. 3-4). d dominio, su vez, tiene seis segmentos hidrófobos trnsmembrnles, - 6, que se disponen en estructur -helicoidl. os cutro dominios están colocdos en l membrn de tl form que lgunos de sus segmentos trnsmembrn mirn hci dentro y conformn l pred del cnl; de este modo, cd dominio port un curto del cnl. os segmentos 5 y 6 de cd dominio están colocdos lrededor del poro como ls tbls o duels de un brril. ntre los segmentos 5 y 6 se encuentr un cden peptídic denomind s o H 5 que se proyect hci el poro del cnl lleno de gu y lo tpiz. os cnles de + dependientes del voltje (v) difieren del modelo nterior. stán compuestos por cutro subuniddes diferentes y seprds; cd un de ells posee un único motivo de seis segmentos trnsmembrn. s cutro subuniddes se ensmbln pr formr el poro centrl en un proceso que determin ls propieddes básics de bertur y cierre, y ls crcterístics de permebilidd de este tipo de cnl. porción -terminl es l región que prticip en el proceso de inctivción rápid del cnl. r que l proteín pued responder ls lterciones del potencil de membrn debe contener dentro de su cmpo eléctrico (es decir, dentro de l membrn) unos residuos de minoácidos que estén crgdos o que se comporten como un dipolo. st región es el sensor de voltje; cundo el potencil cmbi, el cmpo eléctrico cre un fuerz en el sensor que le oblig modificr físicmente su disposición y brir el cnl. l segmento que se comport como sensor de voltje es el trnsmembrn 4 que consiste en un serie de residuos crgdos positivmente (myorí de rginin), seprdos uno de otro por residuos hidrófobos (fig. 3-3). Un vez ctivdo el cnl, l durción de su bertur está controld por l compuert de inctivción situd en l slid citoplásmic del poro. estructur de est compuert, que pertenece l subunidd, difiere según el tipo de cnl; puede ser un pequeño segmento que une los dominios y en el de + o zons -terminles en el de + (fig. 3-3). omo es de suponer, el lto grdo de homologí sugiere que los cnles dependientes del voltje hn ido evolucionndo prtir de un proteín ncestrl común. uesto que los cnles de + son los más sencillos y precen y en levdurs y otros procriots, se los consider los cnles originrios. prtir de ellos surgirán los cnles de 2+, que precen en protozoos más evoluciondos, y los de +, que sólo están presentes en orgnismos multicelulres... nles de + u bertur origin en l membrn celulr l entrd msiv de + y l consiguiente despolrizción en form de potencil de cción o espig. densidd del cnl vrí según el tipo de célul y su ubicción: es de sitios/µ 2 en membrns de fibrs mielínics, mientrs que lleg ser de vrios miles en el nódulo de nvier.

6 22 rmcologí humn stá formdo por vris subuniddes proteics trnsmembrn, mplimente glucosilds (hst el 30 %), pero según l ubicción del cnl su composición puede ser lgo diferente. subunidd más voluminos y esencil, que form el conducto del cnl propimente dicho, es l (260 k) (fig. 3-3); su conformción y disposición en l membrn hn sido descrits nteriormente, y su porción citoplásmic puede ser fosforild por l proteín-cins. s subuniddes b (36 k) y b 2 (33 k) se encuentrn en los cnles de + obtenidos de cerebro de mmífero, mientrs que los derivdos de músculo esquelético crecen de subunidd b 2 ; l subunidd b posee un solo segmento trnsmembrn. in embrgo, ls funciones de ls proteíns b son menos conocids; de hecho, l inyección de m exclusivo de unidd en ovocitos de Xenopus gener l expresión de un cnl de + norml, lo que signific que ls subuniddes b no son esenciles en sentido estricto pr que el cnl funcione, pero bien pueden tener un ppel moduldor específico según el tejido en que el cnl esté situdo. selectividd del cnl de + se bs en su cpcidd pr discriminr este ion frente los otros. r ello, el cnl se comport, en primer lugr, como si tuvier un filtro o sitio de reconocimiento que seleccionse en función del tmño. n l pred intern del cnl hy residuos de minoácidos polres o crgdos que sustituyen l gu (ácido glutámico, ácido spártico, serin y treonin). l ácido glutámico está situdo en puntos equivlentes de dos de los cutro dominios que constituyen el poro, mientrs que en los otros dos hy moléculs de lisin y lnin. s crgs negtivs de los crboxilos del ácido glutámico, que están loclizds en l boc extern del poro, son el primer escollo en el proceso de selección pr trer ctiones y rechzr niones. demás, no pueden psr ctiones con un diámetro superior 0,3 0,5 nm de diámetro y los que tienen un diámetro menor sólo lo hrán si pierden ls moléculs de gu que los roden. n este sentido, tnto los grupos crboxílicos como los átomos de oxígeno que tpizn el poro se comportn como sustitutos del gu pr hidrtr el ion, pero su eficci vrí según l nturlez del ion. lisin y l lnin tmbién condicionn el pso del + hst el punto de que su sustitución medinte mutción génic convierte el cnl de + en otro de 2+. os cnles de + dependientes del voltje presentn sitios de fijción específic pr determinds toxins de nimles inferiores (sitios lostéricos). u fijción l subunidd suele ser bstnte firme y provoc fenómenos de bloqueo (p. ej., tetrodotoxin y sxitoxin) o de ctivción (p. ej., btrcotoxin, vertridin y conitin) (fig. 3-3 )..2. nles de 2+ os cnles de 2+ dependientes del voltje se encuentrn en l membrn celulr y en membrns intrcelulres de múltiples tejidos: músculo crdíco, músculo esquelético (túbulos trnsversos), músculo liso, céluls endocrins, céluls nervioss y céluls gliles. Medinte técnics diverss, especilmente de ptch-clmp, se hn identificdo cinco subtipos (,,, y ) cuys crcterístics funcionles se explicn en el cpítulo 37. us cinétics de bertur y cierre son distints, como lo es tmbién l selectividd con que permiten l socición de determinds moléculs fármcos y toxins que en su myor prte bloquen el cnl (v. tbl 37-). os y sólo están en neurons, mientrs que los y están en neurons, miocitos crdícos, céluls musculres liss y céluls endocrins. us funciones son tmbién diferentes. or ejemplo, los cnles, y controln l entrd de 2+ en neurons y l liberción de sus neurotrnsmisores; los cnles intervienen en l despolrizción y contrcción de l célul crdíc y l célul musculr lis. l cnl de 2+ de tipo es sensible vrios productos químicos que lo bloquen, entre los que destcn ls dihidropiridins (v. cp. 37). ste cnl, presente en el sistem musculr (entre otros sitios) const de cinco subuniddes:, 2, b, g y d (fig. 3-4). es un proteín glucosild (22 k) que contiene el cnl; present grn homologí con l del cnl de + : cutro dominios (-), cd uno de los cules es homólogo l de los cnles de +, y cd dominio posee igulmente seis segmentos trnsmembrnles ( - 6 ), siendo el 4 el sensor de voltje. subunidd tmbién puede ser fosforild por diverss cinss y fij ls dihidropiridins en el dominio citosólico dycente 6. stá unid l subunidd 2 (43 k) y l d (27 k), mbs tmbién glucosilds, por puentes disulfuro. subunidd b (54 k) ni está glucosild ni tiene dominios hidrófobos, mientrs que l g (30 k) posee mbs crcterístics. xiste similitud entre l subunidd b del cnl de + y l g del cnl de 2+, tnto por su tmño como por su grdo de hidrofobi y de glucosilción. Medinte técnics de reconstitución se h comprobdo que, pr que el cnl funcione, bst el ensmblje de ls subuniddes, b y g; ls otrs pueden servir de reguldors. unque los cnles de 2+ dependientes del voltje son ctivdos por cmbios de potencil, su ctividd es reguld positiv o negtivmente por numerosos medidores (neurotrnsmisores, neuromoduldores, etc.). st cción reguldor ejecutd por un medidor puede llevrse cbo medinte un proteín que interctú directmente con el cnl o bien, de form indirect, medinte l producción intrcelulr de segundos y terceros mensjeros que después opern sobre l porción intrcelulr del cnl (v., 2.5). ero cd vez es más evidente l relción estrech y direct entre ls subuniddes de cierts proteíns y los cnles de 2+, sobre los que ctún de form ctivdor o inhibidor, por lo que es posible que muchos medidores modulen l ctividd de los cnles de 2+ medinte mecnismos dependientes de proteíns (p. ej., B que ctú sobre receptores B B, opioides que ctún sobre receptores k, etc.)..3. nles de + diferenci de lo que ocurre con otros iones, ls corrientes de + vrín extrordinrimente en su cinétic, su dependenci del voltje, su conduct y su modificbilidd por diverss sustncis químics. menudo se encuentrn corrientes distints de + en l mism célul, lo que indic que su diversidd no se bs en ls diferencis existentes entre un célul y otr, y unque existen cnles de + y de 2+ en céluls no excitbles, los de + se crcterizn por existir de form bundnte en csi culquier célul eucriot. diversidd de cnles de + se trduce en l vriedd de sus propieddes de excitción y conductnci. n relción con los cnles de + dependientes del voltje (v), como y se h indicdo nteriormente, poseen un solo dominio en lugr de los cutro de ls subuniddes en los cnles de + y 2+, pero es estructurlmente nálogo uno de los dominios de estos cnles. confluenci de cutro dominios o subuniddes independientes conform el cnl de potsio (fig. 3-5). ig xtrcelulr ntrcelulr nl de + (v) formdo por l confluenci de cutro uniddes básics independientes.

7 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres nles iónicos socidos nucleótidos cíclicos xisten ciertos cnles ctiónicos que son ctivdos directmente por nucleótidos cíclicos; son los fotorreceptores de conos y bstones sensibles l Mc y los receptores de los cilios de neurons olftivs sensibles l Mc, pero en este cso los nucleótidos no ctún medinte mecnismos intermedios, como l fosforilción de proteíns (v., 2), sino de mner direct medinte fijción de l molécul nucleotídic un dominio citoplásmico del cnl. e trt de cnles ctivdos por ligndos y no por voltje; debido su estructur y sus crcterístics son más precidos los cnles dependientes del voltje. n el cso de los fotorreceptores, el cnl es un proteín de 63 k cuys porciones y -terminl son citoplásmics; present seis segmentos hidrófobos trnsmembrn (l igul que un de ls uniddes de los cnles dependientes del voltje) y un séptimo próximo l porción -terminl l cul se fij el Mc. ste último segmento present homologí con los dominios de otrs proteíns que tmbién fijn el Mc (p. ej., l proteín-cins Mc-dependiente). l cnl se cierr en respuest l luz impidiendo el flujo de + y 2+. luz fvorece l ctividd de l gunilcicls, l formción de Mc y su fijción este cnl. 2. nles iónicos socidos receptores on cnles cuy bertur o cierre se soci específic y directmente l intercción de un ligndo con un receptor situdo en l membrn de l célul (fig. 3- ). n l ctulidd se distinguen dos tipos: ) cnles iónicos en los que el receptor y el cnl formn prte de un mism proteín; lógicmente, el «dominio» receptor está situdo en l porción extrcelulr de l molécul, en un lugr de fácil cceso pr el ligndo y b) cnles iónicos en los que el receptor y el cnl formn prte de proteíns diferentes, si bien mbs se encuentrn coplds por diversos elementos trnsductores, entre los cules destcn ls proteíns fijdors de (proteíns, v. más delnte) y los segundos mensjeros citoplásmicos provocdos trs l ctivción por ligndos. n este momento interesn los primeros, mientrs que los segundos serán nlizdos más delnte cundo se estudien ls cciones de los segundos y los terceros mensjeros. os cnles que poseen un receptor en su molécul, cuy ctivción bre o cierr el cnl, muestrn lguns crcterístics comunes, independientemente del ligndo que lo ctive y del ion pr el cul esté especilizdo, por lo que se puede hblr de un superfmili de proteíns. on proteíns grndes compuests por cinco subuniddes que se ensmbln orgnizdmente dentro de l membrn. sts subuniddes, sin embrgo, son muy heterogénes en su composición unque pueden presentr ciert homologí; están presentes en form únic (homoméric) o repetid vris veces (heteroméric). heterogeneidd no se present sólo en función del ligndo que ctiv ese cnl, sino que cnles ctivdos por un mismo ligndo y socidos un mismo ion muestrn combinciones de subuniddes distints en diversos sitios del orgnismo, lo que origin grn diversidd de miembros dentro de l fmili. d un de ls subuniddes es un proteín independiente de longitud divers, pero presentn rsgos comunes. u extremo es extrcelulr y el es intrcelulr. ntre mbos se dispone l cden de minoácidos que d lugr cutro segmentos trnsmembrn (M - M 4 ), de los cules el segmento M 2 l precer form l pred del cnl. s posible que en el cso del receptor glutmtérgico M (v. más delnte) los segmentos trnsmembrn sen tres en lugr de cutro. lgunos de estos cnles se crcterizn, demás, por poseer en sus subuniddes proteics dominios específicos de fijción que, l ser ocupdos por determindos compuestos, moduln l funcionlidd del conjunto; esto ocurre, por ejemplo, con el receptor B y el glutmtérgico M, como después se explicrá. or último, lguns de ls proteíns subuniddes pueden ser fosforilds, lo que modificrá l funcionlidd del cnl (p. ej., inctivción). ebido l estrech relción entre ctivción del receptor y bertur del cnl, l ltenci entre mbs es muy cort (mseg); igulmente, l disocición del ligndo de su receptor provoc el cierre inmedito del cnl, de hí que estos receptores sirvn pr emitir señles que exigen un rápid respuest, especilmente en el sistem nervioso. or último, estos receptores sufren tmbién procesos de rápid desensibilizción cundo permnecen expuestos de form continud su ligndo, lo que limit y, en cierto modo, protege l intensidd de l respuest. ctivción del receptor despolrizrá o hiperpolrizrá l membrn en l que se encuentr, según se el movimiento iónico que genere. on despolrizntes: ) el receptor nicotínico cuy ctivción por l cetilcolin bre el cnl y fcilit l entrd de + (y en menor grdo l de otros iones); b) el receptor 5-H 3 cuy ctivción por l 5-hidroxitriptmin permite l entrd de ctiones monovlentes, y c) los receptores ionotropos del glutmto socidos cnles de + y + (M y kinto), y cnles de + y 2+ (M). l receptor B ctivdo por el ácido g-minobutírico permite el pso del l y será hiperpolriznte o despolriznte según el tipo de trnsferenci del ion. 2.. nl de + : receptor nicotínico s el cnl socido l receptor colinérgico de nturlez nicotínic (v. cps. 3 y 7). n relidd, no es un cnl específico pr el + y que l ctivción provocd por l cetilcolin gener tmbién cmbios en l conductnci de otros ctiones, como el + y el 2+. s corrientes iónics provocds por l bertur del cnl cusn en l membrn postsináptic un potencil de cción limitdo (), de intensidd proporcionl l número de moléculs de cetilcolin liberds; si est despolrizción lcnz el vlor umbrl, produce l despolrizción msiv del potencil de membrn en form de espig, origind por l ctivción y l bertur de los cnles de + dependientes del voltje ntes descritos (v. ilustrción de este fenómeno en l fig. 7-2). l receptor nicotínico es un proteín pentméric trnsmembrnl (unos 280 k). l receptor prototipo del órgno eléctrico de orpedo contiene cutro subuniddes (, b, g y d) de ls que l se encuentr duplicd (fig. 3-6). s cutro subuniddes poseen un secuenci de minoácidos con homologís hst del 40 %, siendo l identidd máxim en ls regiones hidrófobs. sto indic que evolucionron prtir de un gen común, si bien ctulmente cd un es codificd por un gen distinto unque relciondo. ods ells se orgnizn lrededor de l cvidd centrl que configur el cnl iónico. l extremo de l sub-

8 24 rmcologí humn ominio hidrófilo M M 2 M 4 H 2 M 3 OOH d g b g M M 4 M 2 M 3 d b B minoácidos M 2 ig Modelo de cnl de + dependiente de receptor (colinérgico nicotínico). ) isposición de ls cinco subuniddes (2, b, g y d) y de los segmentos trnsmembrnles M -M 4. B) egmentos M 2 que constituyen ls predes del cnl, con nillos de minoácidos crgdos negtivmente (lisin y glutmto). (Modificdo de eldmn et l, 997.) unidd contiene el sitio que fij l cetilcolin con grn finidd, de modo que son dos ls moléculs de cetilcolin que tienen que unirse, cd un un sitio de ls subuniddes, pr que el cnl se br eficzmente. os cutro segmentos trnsmembrn de cd subunidd tienen disposición -hélice y el M 2 junto con el bucle que conect M 3 y M 4 formn l superficie intern del cnl. selectividd pr ctiones se bs en los tres nillos de crg negtiv que flnquen l región M 2 (fig. 3-6) y cd nillo está conformdo por 3-4 crgs negtivs proporcionds por minoácidos crgdos negtivmente (principlmente glutmto) de ls diverss subuniddes, hst el punto de que si por mnipulción genétic se cmbin tres minoácidos del segmento M 2 de un subunidd del receptor colinérgico por otros propios del segmento M 2 de l subunidd homólog del receptor B, l selectividd por ctiones se trnsform en selectividd por niones. prte más estrech del cnl corresponde l sección trnsmembrnl, que puede ser de 0,65 nm frente los 2,5 nm de l boc extern del cnl. xisten múltiples vrintes y subvrintes de receptores nicotínicos en función de l composición y el número repetido de subuniddes; se detlln en los cpítulos 3 y nl de l : receptores B y glicin uesto que el grdiente de concentrción de l está dirigido generlmente hci el interior de l célul (l menos en l neuronl), l bertur de este cnl produce un flujo de crgs negtivs hci el interior de l célul, provocndo hiperpolrizción. stos cnles estbilizn el potencil de l célul durnte l ctivción de cnles excitdores o, l producir hiperpolrizción, reducen l despolrizción espontáne y l descrg de ls neurons. Muchos de los procesos de trnsmisión de señles de crácter inhibidor en el sistem nervioso se deben, precismente, l inducción de corrientes en ls que interviene el cnl de l, produciendo inhibición presináptic o postsináptic (v. cp. 24). os neurotrnsmisores responsbles de l ctivción del cnl son los minoácidos g-minobutírico (B) y glicin. l B ctú de mner diferente según el tipo de receptor sobre el cul oper, pues hy dos tipos de receptores B: el, ligdo l cnl de l, y el B, socido cnles de 2+ y de + por proteíns. glicin ctú de dos mners rdiclmente diferentes: medinte intercción direct con su receptor socido cnles de l o como moduldor heterótropo en receptores glutmtérgicos de tipo M (v. 2.3). eceptor B. Muestr un simetrí de cinco elementos, lo que sugiere un estructur pentméric nálog l del receptor nicotínico (fig. 3-7); cd subunidd posee los cutro segmentos trnsmembrn, con el M 2 formndo l pred del cnl. s subuniddes pertenecen cutro fmilis:, b, g y d; cd un de ells tiene vris isoforms: 6 l, 4 l b, 3 l g y l d. ntre ls cinco subuniddes constituyen un complejo en que se encuentr el cnl de l y los sitios los que se fijn diversos compuestos (benzodizepins, brbitúricos y etnol) con cpcidd pr modulr l ctividd del cnl. l complejo es glucosildo y tiene un peso moleculr de 275 k. unque ls posibiliddes de combinción de ls subuniddes y sus isoforms son muy lts, en l relidd l estequiometrí más frecuente es de 2 subuniddes, b y 2 g; y en cunto ls isoforms, ls más frecuentes son ls, b 2 y g 2, pero existen vrintes tnto en l estequiometrí como en ls isoforms utilizds, distribuids por todo el sistem nervioso: hy un mrcd heterogeneidd del receptor B.

9 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres 25 especificidd iónic del cnl h sido determind por medio de experimentos de permebilidd. unque el cnl excluye de modo definitivo ctiones, es permeble otros niones demás del l : bicrbonto, cetto, etc., pero en condiciones fisiológics el cloro es el ion que penetr por el poro cuyo diámetro es de unos 0,5 nm. ntre M 3 y M 4 existe un dominio intrcelulr cuyo tmño y secuenci son específicos pr cd subunidd, y sobre l cul se ejercen los mecnismos reguldores intrcelulres, siendo susceptible de fosforilción por diverss cinss. porción -terminl es tmbién extrcelulr. l B se fij l subunidd b, unque su cción sólo se expres si están presentes ls subuniddes y b, pero lo más crcterístico de este receptor es l existenci en sus subuniddes de sitios los que se pueden fijr diverss moléculs que, l provocr cmbios lostéricos de dichs subuniddes, se convierten en elementos reguldores del estdo del cnl (benzodizepins, brbitúricos, ciertos esteroides, etc.). u mecnismo es explicdo en los correspondientes cpítulos. b b b b xtrcelulr ntrcelulr eceptor glicin. l igul que los demás cnles socidos receptores, el receptor glicinérgico (ly) está formdo por cinco subuniddes que brcn el grosor de l membrn y formn en su centro el cnl, selectivo tmbién pr el l. l pentámero está formdo por subuniddes que son de tres tipos: ls glucoproteíns (48 k) y b (58 k), y l gefirin (93 k) (fig. 3-8). s dos primers poseen un extens porción -terminl extrcitoplásmic, cutro segmentos trnsmembrn y un grn bucle intrcelulr entre M 3 y M 4. e hn isldo vris isoforms y vrintes de l subunidd, debids procesos de corte y emplme. l receptor pentmérico puede estr formdo por subuniddes sols o por subuniddes y b; l gefirin, de ubicción entermente citoplásmic, se une l región citoplásmic de l subunidd b, por un ldo, y l tubulin, por el otro. lo lrgo del desrrollo, efirin ubulin ig Modelo de receptor de glicin (ly) en el dulto. subunidd periféric gefirin segur l fijción del receptor l citosqueleto (tubulin) ig Modelo de receptor B existe un modificción en l nturlez de ls subuniddes que conformn el cnl: de ser homoméric en el período fetl ps ser heteroméric /b en el dulto. nto los minoácidos gonists glicin y b-lnin como el lcloide ntgonist estricnin se fijn l subunidd. l igul que los demás cnles socidos receptores, el ly puede ser desensibilizdo por procesos de fosforilción provocdos por proteín-cinss y tirosín-cinss (v. más delnte) nles socidos l receptor glutmto/sprtto l glutmto, el sprtto y otros minoácidos que contienen zufre se comportn como neurotrnsmisores excitdores en el sistem nervioso centrl. rovocn respuests excitdors merced l ctivción de receptores, de los cules se distinguen vrios tipos en función del comportmiento electrofisiológico y de l respuest ligndos gonists y ntgonists. res de estos tipos son de crácter ionotropo, es decir, incorporn cnles iónicos dentro del complejo moleculr del receptor, y uno es de crácter metbotropo, sí denomindo porque su ctivción se soci l ctivción de un fosfolips medinte un mecnismo socido l proteín (v. ). os receptores de crácter ionotropo se denominn de cuerdo con el nálogo de minoácidos que se comport como gonist más específico: el M (-metil--sprtto), el M (ácido -mino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxizolpropiónico), ntes denomindo cisculto, y el kinto, por fijr ácido kínico. n principio se cept que los tres receptores ionotropos pertenecen l superfmili de receptores/cnles socidos un ligndo, unque existen lguns peculiriddes que conviene señlr. l receptor M es un cnl de ctiones que no discrimin entre + y +, pero lo hce pr el 2+. e conocen hst hor cutro subuniddes denominds lu lu 4, con longitudes de minoácidos. d un de ells present dos vrintes debids procesos de corte y emplme del m, que se diferencin en 38 minoácidos.

10 26 rmcologí humn olimin Zn 2+ Un de ells (flip) es desensibilizd por los gonists más lentmente. s posible que este receptor, en lugr de ls cutro regiones trnsmembrn crcterístics de est superfmili, sólo teng tres y l M 2 se encuentre totlmente fuer de l membrn en l región citoplásmic o forme un pequeñ s prcilmente introducid en l membrn. l receptor es reguldo por mecnismos de fosforilción provocd por diverss cinss. l ácido kínico provoc corrientes no desensibilizntes cundo ctiv los receptores M, pero se fij tmbién otros receptores cerebrles en los que provoc corrientes que rápidmente se desensibilizn: éstos son los denomindos receptores kinto, selectivos tmbién pr + y +. e hn isldo cinco subuniddes (lu 5, lu 6, lu 7, k y k 2 ), con longitudes de 884 minoácidos, que tmbién pueden ser fosforilds. l receptor M (ctivdo selectivmente por el -metil--sprtto) está socido un cnl que, demás de permitir el flujo de + y +, tmbién es permeble pr el 2+, por lo que su ctivción desencdenrá demás respuests derivds del incremento de clcio intrcelulr (v. más delnte). ste receptor muestr vris singulriddes (fig. 3-9). s ltmente sensible l Mg 2+ : en situción de reposo, los receptores M son escsmente fectdos por los gonists si existen concentrciones submilimolres de Mg 2+, pero cundo l membrn es despolrizd, el bloqueo por Mg 2+ dej de ser ctivo y el cnl se bre en respuest l gonist. sto signific que el Mg 2+ muestr finidd por un sitio que se encuentr situdo en l profundidd del cnl; est finidd disminuye conforme l membrn se despolriz, lo cul signific que pr que un receptor M pued ser ctivdo por un gonist, l célul h de ser previmente despolrizd (p. ej., por ctivción previ de un receptor no-m). demás, el receptor M contiene vrios sitios de regulción. Uno de ellos h de ser ocupdo obligdmente por l glicin pr que el receptor pued ser ctivdo por un gonist, comportándose sí como un cogonist; l -serin muestr similr ctividd. l segundo sitio de regulción fij determindos compuestos (fenciclidin o, ketmin, dizocilpin o M80) que ntgonizn selectiv, pero no competitivmente, l ctivción producid por M. u utilizción es uso-dependiente, lo que signific que estos compuestos sólo son ctivos si el receptor h comenzdo estr estimuldo. os otros sitios de regulción son pr el Zn 2+ que bloque el cnl con independenci de su estdo de ctividd y pr polimins (espermin y espermidin) que fcilitn l ctivción del cnl. l clonje de receptores M h crcterizdo l fmili del receptor con subunidd M o (del que existen l menos 9 isoforms) y otr fmili de cutro subuniddes ( 2-2 ), con escs homologí entre mbs fmilis. s posible que los receptores ntivos M consten de un combinción de subuniddes pertenecientes M y M 2. omo consecuenci de tods ests peculiriddes del cnl receptor M, su cinétic es más complej. e bren y se cierrn más lentmente en respuest l ctivción por glutmto y de hecho contribuyen l potencil postsináptico excitdor en fses trdís, umentndo su respuest conforme l célul es más despolrizd, y que entonces suprime l cción bloquente del Mg 2+. Un vez ctivdo el cnl y ddo que permite l entrd de 2+, se ctivrán muchos mecnismos dependientes de 2+ intrcelulres, que mplificrán y complicrán l respuest trvés de segundos y terceros mensjeros (v. cp. 24). os receptores metbotropos están socidos proteíns y trvés de ells grn número de sistems efectores los que ctivn o inhiben según se l nturlez del mecnismo medidor. on denomindos mlu mlu 8 y, en función de l homologí de su estructur (típic, simismo, del receptor socido proteín que se nliz posteriormente), se grupn en tres grupos fundmentles (-). lgunos de los sistems efectores influyen sobre l ctividd de diversos cnles iónicos, especilmente de + y de 2+ (v. cp. 24) nl ctiónico socido l receptor 5-H 3 ntre los múltiples subtipos de receptores sensibles l 5-hidroxitriptmin (5-H, v. cp. 9), el 5-H 3 es el único cuy estimulción produce l ctivción direct de cnles ctiónicos que originn despolrizción. omo el receptor se encuentr mplimente representdo en membrns neuronles, tnto pre como postsináptics, su estimulción provoc l ctivción neuronl con generción de potenciles y liberción de neurotrnsmisores. e los dtos conocidos, su estructur se semej l de los demás receptores socidos cnles iónicos: ensmbldo pentmérico, con ls subuniddes dispuests simétricmente lrededor de un cvidd centrl. xiste grn heterogeneidd de forms dependiendo de l loclizción del receptor y de l especie niml en que se encuentr. lutmto + licin 3. Otros cnles iónicos in ánimo de gotr l descripción de todos los cnles iónicos que existen en el orgnismo, por su importnci frmcológic destcn lgunos que es preciso señlr. xtrcelulr ntrcelulr Mg ig eceptor glutmtérgico M y sitios de reconocimiento pr diversos elementos (v. el texto). 3.. nles epiteliles de + () stán situdos en ls membrns picles o externs de múltiples epitelios que poseen l propiedd de fcilitr el movimiento de + trvés de ests membrns, como primer pso en el proceso de trnsporte trnsepitelil de este ion. e encuentrn en l piel de nfibios, en ls céluls principles del tubo colector renl en su porción corticl, vejig urinri, tubo digestivo (p. ej., el colon), glánduls sudoríprs y slivles, endotelio de ls vís respirtoris y otrs estructurs. osiblemente se trte de un fmili con vrios miembros. l primero que fue clondo pertenecí l epitelio de colon de rt, hbiéndose identificdo un cnl de +

11 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres 27 con tres subuniddes homólogs denominds, b y g-r. s crcterístic de este cnl su sensibilidd l milorid, compuesto que lo bloque selectivmente (v. cp. 47). osteriormente se hn clondo en otrs especies, incluid l humn, y se hn identificdo otrs subuniddes. ctividd de lgunos de los cnles pertenecientes est fmili es estimuld por l ldosteron, lo que explic l cción fcilitdor de est hormon sobre el trnsporte de + en el túbulo renl. rstornos genéticos que producen mutciones en o b- originn el seudohipoprtiroidismo de tipo o enfermedd de iddle. xiste otr enfermedd en que tmbién desempeñ cierto ppel el : l fibrosis quístic, en l que hy un modificción genétic del trnsportdor (v. más delnte). s posible que l mutción origind en est proteín reguldor deprim l regulción del cnl de + y ello derive en un exceso de ctividd con rebsorción excesiv de + y gu. Ést es l rzón del empleo de milorid como codyuvnte l trtmiento de l fibrosis quístic (v. cpítulo 43) nles de + rectificdores de entrd (ir) diferenci de los cnles v, ntes expuestos, existen otros cnles de + crcterizdos por generr corrientes rectificdors de entrd (ir); determinn potenciles trnsmembrn en reposo de l myorí de ls céluls porque se encuentrn biertos en situción de equilibrio. ctún en neurons, céluls crdícs durnte l fse de repolrizción, céluls musculres, etc. us moléculs hn sido clonds y se conocen l menos seis subfmilis, cd un de ls cules tiene vrios miembros. l igul que los v, están formdos por tetrámeros, pero ls subuniddes son más sencills: crecen de los segmentos - 4, de form que ls dos restntes roden el poro formdo por el segmento H 5 y formn el cnl. entro de este grupo de cnles destcn dos: el cnl de + sensible ( ) y el socido l receptor muscrínico de l cetilcolin ( h ). l está compuesto por un complejo multimérico de subuniddes que conformn un ir de l subfmili ir 6 (ir 6.2 ) y un proteín que se comport como receptor sensible ls sulfonilures (U ). mbos elementos se expresn por genes distintos situdos en el cromosom p.5.. l cnl en su conjunto es ctivdo por el intrcelulr y es inhibido por los fármcos sulfonilures, sustncis que fcilitn l liberción de insulin en ls céluls b del páncres, precismente como consecuenci de este cierre del cnl (v. explicción en el cp. 54). Otros fármcos, en cmbio, bren este cnl situdo en el músculo liso vsculr, como son el dizóxido, el pincidil, etc.; l hiperpolrizr l célul, reducen l ctividd del cnl de 2+ y reljn el músculo, reduciendo sí el tono vsculr (v. cp. 39). l cnl h es un complejo multimérico formdo por dos subuniddes: ir 3. y ir 3.4 ( y 4 de l nomencltur ntigu). ste cnl es ctivdo trs l estimulción de un receptor colinérgico muscrínico situdo en el corzón, receptor socido un proteín (v. más delnte); lo peculir es que, diferenci de otros muchos csos, el complejo formdo por ls subuniddes bg, y no por l, estimul directmente el cnl. B. M OO O on sistems que copln el trnsporte de un ion fvor de su grdiente electroquímico con el movimiento de otr u otrs sustncis (iones, glucos, etc.) que vn en contr de su propio grdiente. i el trnsporte de mbs sustncis v en l mism dirección, se hbl de cotrnsporte y si lo hcen en sentido contrrio, se denomin ntitrnsporte. mportntes nutrientes y sustncis (minoácidos y glucos) son trnsportdos por mecnismos de cotrnsporte con + en diversos epitelios: mucos digestiv y túbulo renl. ero pr que el + fluy fvor de su grdiente electroquímico, es preciso que en l célul epitelil hy otros mecnismos celulres que lo promuevn. uelen ser bombs de + (ss, como se expondrá más delnte) que se encuentrn ubicds en otrs prtes de l membrn celulr; por ejemplo, si el cotrnsporte tiene lugr en l membrn luminl del epitelio (l que d l exterior), l bomb de + puede estr en l membrn bsolterl. esde el punto de vist de l posible cción frmcológic, existen destcdos mecnismos de cotrnsporte. n ls céluls de l nefron, demás del cotrnsporte + -glucos y + -minoácidos del túbulo proximl, funcion en el epitelio grueso de l rm scendente del s de Henle el cotrnsporte + -l -2 +, y en el túbulo contornedo distl, el cotrnsporte + -l ; estos dos cotrnsportes son selectivmente inhibidos por distints fmilis de fármcos que se comportrán como diuréticos (v. cp. 47). xisten, demás, otros procesos de cotrnsporte ubicdos lo lrgo de l nefron, como son el + -i y el + -HO 3. n el sistem nervioso deben señlrse sistems de cotrnsporte de extrordinri importnci fisiológic y frmcológic. n l membrn de ls terminciones nervioss de sistems de monomins y minoácidos (nordrenlin, dopmin, serotonin, B y colin) existe un cotrnsporte de + -l -neurotrnsmisor merced l cul el neurotrnsmisor es cptdo por l membrn desde el espcio sináptico y es introducido en l terminción nervios en contr de su grdiente (fig. 3-). energí es proporciond l sistem por bombs de n cmbio, en los gránulos de ls vricosiddes presentes en ls terminciones monominérgics y en ls céluls cromfines, existe un sistem de ntitrnsporte, por el que ls monomins quedn lmcends.

12 membrn vesiculr dispone de ss que trnsfieren protones (H + ) desde el citoplsm hst el interior de l vesícul, generndo un grdiente de ph trvés de l membrn (5,5 intrgrnulr y 7 extrgrnulr) junto con un grdiente eléctrico. l sistem de ntitrnsporte H + -monomin consigue introducir l monomin en el gránulo contr su grdiente de concentrción en intercmbio con un H + que sle del gránulo l citoplsm. mportntes fármcos serán cpces de interferir en mbos procesos: el de cotrnsporte en l membrn de l terminción nervios y el de ntitrnsporte en l grnulr (v. cps. 3, 5, 6, 32 y 33). Otros ejemplos son el sistem de ntitrnsporte en l célul crdíc, merced l cul el clcio es expulsdo en contr de su grdiente de concentrción (v. cp. 35), y el de ntitrnsporte de niones l -HO 3 en l célul prietl de l mucos gástric que, en estrech relción con l s-h +/ +, contribuye l formción y secreción de Hl (v. cp. 45). odos estos sistems de cotrnsporte y ntitrnsporte son relizdos medinte l cción de proteíns trnsportdors. lguns de ells hn sido clonds y crcterizds, dndo origen vris fmilis específics de proteíns trnsportdors. lguns de ells son glucoproteíns que contienen un secuenci superior los mil minoácidos y se despliegn en l membrn celulr formndo 2 segmentos trnsmembrn, con ls terminciones y situds dentro del citoplsm (fig. 3-0); poseen vrios sitios pr l fosforilción por diverss cinss (,, M-; v. más delnte). s trnsportdors de glutmto (-, -, -), en cmbio, son más pequeñs y poseen sólo de 6 0 segmentos trnsmembrn.. M ZMÁO O O l trnsporte ctivo requiere el suministro copldo de energí libre. ste trnsporte se reliz medinte bombs cuy energí es proporciond fundmentlmente por el. s denominds bombs de protones intervienen en numerosos procesos de trnsporte ctivo, tnto trvés 28 rmcologí humn H H H H H H H H H H H H M M M M M M M M M M M M M M H 2 OOH M- xtrcelulr ntrcelulr ig structur de l proteín trnsportdor de dopmin en l especie humn. n negro se señln los minoácidos que difieren de l trnsportdor en l rt. e muestrn los sitios de fosforilción pr diverss cinss.

13 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres 29 de l membrn celulr como trvés de ls membrns intrcelulres que conformn vcuols, vesículs, cisterns, retículos, etc. l elemento intermedirio común de lt energí es l fuerz protomotriz y ls enzims que intervienen son ls denominds protón-ss. e conocen bien tres clses, denominds, y, y h cobrdo últimmente importnci un curt, l llmd proteín de multitrnsporte de fármcos (multidrug-trnsport protein). s ss poseen uno o más sitios pr fijr el en l cr citosólic de l membrn. unque se ls denomin ss, el sistem se encuentr copldo firmemente de tl form que no se puede disipr l energí lmcend en el enlce fosfonhídrido del ; es decir, el no es hidrolizdo en y i menos que se trnsporten iones. proteín recoge l energí liberd durnte l hidrólisis del y l utiliz pr trsldr el ion en contr de un grdiente de concentrción o de potencil.. ss de tipo Opern trvés de un estdo intermedio de fosforilción en el residuo sprtto. myorí de ells son bombs iónics compuests por un subunidd principl de unos 00 k, que se encuentrn en l membrn celulr. ntre ells destcn l s- + / +, l s-h + / + y l s- 2+. s- + / + está constituid por dos tipos de subuniddes, l (2 k), de l que se conocen hst hor tres isoforms, y l b (40 k), de l que se conocen dos. s isoforms se expresn de mner distint en los diversos tejidos y presentn cierts propieddes diferentes. subunidd posee 8-0 segmentos trnsmembrnles y fij el en el ldo citosólico; l subunidd b posee de 4 segmentos trnsmembrnles y llev tres cdens de oligoscáridos. omo es bien sbido, por cd hidrolizdo se intercmbin 3 + hci fuer por 2 + hci dentro de l célul, de hí que l bomb genere corriente y se electrógen, y teng importnci pr explicr el potencil de membrn de ls céluls excitbles y los movimientos iónicos de muy diverss céluls endoteliles y epiteliles (túbulo renl, epitelio intestinl, líquido ceflorrquídeo y mucos bronquil), sí como en el músculo crdíco y los hemtíes. demás de influir en el trsiego iónico y en su correspondiente nivel de potencil, est s proporcion l energí necesri pr que puedn operr otros sistems de trnsporte, como los de cotrnsporte ntes estudidos. xisten fármcos como los glucósidos digitálicos que se fijn de mner específic l subunidd en su cr extern, provocndo l inhibición de l desfosforilción de l y, consiguientemente, deprimiendo su ctividd (v. cp. 35). ógicmente, l inhibición de este sistem conllevrá l inhibición secundri de los demás sistems de cotrnsporte él socidos. s-h + / + de l pred gástric es esencil pr l formción del ácido gástrico. stá estrechmente relciond con l s- + / +, con l cul present bundnte homologí y de l que probblemente h evoluciondo, cmbindo el sitio de fijción del + por el H +. os protones son bombedos los cnlículos, proceso en que son esenciles l slid de + y l entrd de l. l mecnismo es mplimente explicdo en el cpítulo 45, l exponer el modo de inhibir frmcológicmente l ctividd de l enzim. s- 2+ es un bomb de clcio presente en bundnci en l membrn celulr y en l del retículo srcoplásmico (v. cps. 35 y 37). s un proteín de 0 k con secuenci similr l de l subunidd de l s- + / + ; por cd hidrolizdo se trnsportn dos 2+. lt finidd de l s por el ) permite su bombeo desde el citosol hst el interior del retículo srcoplásmico o hst el exterior de l célul contr su grdiente electroquímico. 2. ss de tipo e loclizn en ls membrns citoplásmics e intervienen en procesos del tipo de l endocitosis y l exocitosis. u función consiste en generr un fuerz protomotriz expenss del y producir un cidificción limitd l espcio interno de diverss orgnels del sistem vcuolr: vesículs sináptics, gránulos cromfines, complejo de olgi, lisosoms, crosoms y gránulos densos de plquets. unque l enzim se l mism en tods ests estructurs, su ctividd reflejd en l intensidd de l fuerz protomotriz vrí según l orgnel. u estructur es mucho más complej que l de ls ss de tipo ; contiene tres tipos de subuniddes proteics trnsmembrnles (-c) y no menos de cinco clses de polipéptidos extrínsecos que constituyen el dominio citosólico (-e). ntre otros fctores, el grdiente de ph ( ph) generdo por est fuerz depende en buen prte de l existenci de un cnl de l ; si éste existe, l conducción de l que compñ l bombeo de protones reduce el potencil de membrn y ument el grdiente de protones en l fuerz protomotriz. s decir, ls orgnels que mntienen un ph interno muy bjo, tienen un conducto de l ctivo, de form que un mism enzim puede conseguir un ph de 0,5 uniddes en uns orgnels y de 2,0 en otrs. n ls neurons monominérgics, est - s es l responsble de proporcionr l energí dependiente del ph, necesri pr mntener lmcendos los neurotrnsmisores en sus respectivos gránulos. r ello, y como se h explicdo en l sección, B, l ctividd de l s se soci l de un cotrnsportdor específico que permite l cptción de ctecolmins, serotonin, etc. (v. figs. 3- y 5-2). 3. ss de tipo e encuentrn en mitocondris y cloroplstos, y su función es sintetizr expenss de l fuerz protomotriz generd por ls cdens de trnsporte de electrones. u estructur es más precid l s de tipo que l de tipo. 4. roteín 70 y proteín de multitrnsporte de fármcos o 70 (por su peso moleculr de ; tiene.280 minoácidos) es un glucoproteín de membrn que se crcteriz por utilizr l energí derivd de l hidrólisis del pr extrer de l célul todo un conjunto de fármcos los que l célul hbí sido expuest nteriormente y que hbín penetrdo en su interior. or ello, l célul dquiere o se vuelve resistente l cción intrcelulr de estos fármcos que deberín ctur intrcelulrmente. stos fármcos son muy distintos químicmente entre sí, teniendo en común sólo l propiedd de ser hidrófobos y, por lo tnto, ser cpces de difundir psivmente desde el exterior hst el interior de l célul; muchos de ellos tienen ctividd nticnceros (dunorubicin, vimblstin y colchicin) (v. cps 6 y 62). 70 se encuentr en céluls del hígdo, riñón e intestino, y es posible que su función nturl se l de extrer sustncis tóxics pr verterls l exterior. ero l 70 es, demás, un cnl de l cuy ctividd depende del ; pero, como el cloro se mueve fvor de su grdiente de concentrción, no es probble que el trnsporte de l requier l hidrólisis previ del. n relción estructurl y funcionl con l 70 está l proteín reguldor del trnsporte en l fibrosis quístic (: cystic fibrosis trnsport regultor) (fig. 3-). st proteín, que contiene.850 minoácidos, es tmbién un cnl de l cuy ctividd se ve fvorecid por el y el Mc. l cnl de l es ctivdo cundo uno de sus dominios recibe l y cundo el dominio reguldor es fosforildo en residuos tirosin por l. prece que regul tmbién l bsorción de + por un cnl, como se h explicdo en B, 3.. l gen de l puede ser mutdo, hbiéndose identificdo hst 450 mutciones. deleción de fenillnin en posición 508 es responsble de más del 70 % de los csos de fibrosis quístic que está socid insuficienci pncreátic y enfermedd pulmonr (v. cp. 43). n est

14 30 rmcologí humn enfermedd existe un defecto clve en l función de los cnles de l de ls membrns picles de ls céluls epiteliles del pulmón, glánduls sudoríprs, páncres, etc. n el cpítulo 76 se mencionn los intentos de terpi génic relizdos hst hor.. xtrcelulr ntrcelulr 2 M M 6 M 7 M i B B 2 ominio reguldor O O O Ó OÍ. Mecnismos generles umerosos ligndos endógenos ejercen su cción celulr medinte l intercción con receptores de membrn que están socidos diversos tipos de proteíns fijdors de, que se denominn proteíns (fig. 3- ). omo consecuenci de est intercción y en función del tipo de proteín l cul está copldo y del sistem efector l cul, su vez, está copld l proteín, se producirá un determind respuest efector que siempre represent un modificción en un o vris proteíns determinds, sen de crácter enzimático, de crácter estructurl, de función trnsportdor, etc. l sistem formdo por l secuenci «receptor-proteín -sistem efector» es enormemente flexible y versátil. n efecto, se conoce más de un centenr de receptores que utilizn este sistem, cuy clonción sigue un mrch scendente que permite l identificción estructurl y el mrcje de su identidd génic. l número de i ig. 3-. roteín reguldor del trnsporte en l fibrosis quístic (), socid un cnl de l. miembros de ls diverss fmilis de proteíns, de cuerdo con ls subuniddes identificds, super y l veinten (v. más delnte). iversos receptores pueden utilizr l mism proteín y un receptor puede utilizr distints proteíns. e l mism mner, un proteín puede ctivr diversos sistems efectores y diverss proteíns pueden ctivr un mismo sistem efector. st doble coincidenci de cminos de señles convergentes y divergentes hce l sistem, en su conjunto, prticulrmente flexible, dentro de unos límites. esde el punto de vist frmcológico, los receptores interesn porque son «sitios» lógicos sobre los cules los fármcos pueden ctur como gonists o como ntgonists. os sistems efectores generdores de segundos y terceros mensjeros, ctivdos por l medición de su correspondiente proteín, serán, en definitiv, quienes constituyn l cción finl del fármco. os principles son los sistems de l denililcicls (que ctliz l formción de Mc), l fosfolips (que ctliz l hidrólisis del fosftidilinositol), l fosfolips 2 (que ctliz l hidrólisis por l que se liber el ácido rquidónico), l fosfolips, l fosfodiesters (en céluls retinins) y ciertos cnles iónicos... Moléculs receptors os numerosos ligndos nturles son cpces de ctivr el sistem medinte receptores específicos con l prticulridd de que un mismo ligndo puede hcerlo por vrios subtipos de receptores. or definición, cd receptor es un molécul o unidd diferente. relidd indic, sin embrgo, que el lto grdo de homologí moleculr existente entre los receptores socidos proteíns, por distint que se l nturlez químic del ligndo, permite hblr de un fmili de receptores. s técnics de clonción moleculr hn fcilitdo l identificción de l estructur de estos receptores pr l cetilcolin (receptores muscrínicos, v. cp. 3), tods ls ctecolmins (v. cp. 5), histmin y serotonin (v. cp. 9) excepto el 5-H 3 socido un cnl (v.,, 4), vrios eicosnoides (v. cp. 20), el glutmto metbotropo (v. cp. 24), el B B (v. cps. 24 y 30), los cnnbinoides (v. cp. 33) y los de todos los neuropéptidos conocidos (opioides, hipotálmo-hipofisrios, etc.; v. cp. 24). odos estos receptores muestrn un ptrón común y similr l de ls opsins, un grupo de proteíns retinins socids tmbién proteíns que son ctivds por l luz. l ptrón consiste en un secuenci de minoácidos que contiene siete segmentos de unos residuos hidrófobos que trviesn l membrn de prte prte con estructur -hélice. terminción es extrcelulr y l es intrcelulr (fig. 3-2); l porción extrcelulr suele estr glucosild y en l porción intrcelulr existen minoácidos que son fosforildos por diverss proteín-cinss. st fosforilción con frecuenci implic un modificción en el estdo funcionl del receptor, por

15 H 2 Zon de fijción del ligndo 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres 3.2. roteíns xtrcelulr ntrcelulr Zon de fijción l proteín OOH ig Modelo generl de secuencis de minoácidos en los receptores que se encuentrn socidos proteíns y contienen siete segmentos trnsmembrn. lo que se convierte en uno de los mecnismos de regulción del receptor (v. más delnte). ógicmente, l secuenci de minoácidos es específic pr cd subtipo de receptor y ell condicion: ) el tipo de ligndo que v reconocer; en efecto, los segmentos trnsmembrn que vn reconocer un ligndo y su ubicción dentro de l molécul vrín de un receptor otro (consúltense los respectivos cpítulos) y b) l clse de proteín con que v interctur; generlmente, el bucle entre ls -hélices 5 y 6, y el segmento -terminl son elementos importntes que intervienen en est intercción. os receptores opern en coplmiento con un miembro de un fmili de proteíns de membrn llmds proteíns porque su ctividd se encuentr reguld, en prte, por l socición con y con. proteín posee ctividd s. proteín medi l cción entre el receptor y el sistem efector. n diversos sistems sensoriles desempeñ un ppel precido, l trnsducir o trnsformr los estímulos sensoriles de l visión, el olfto y el gusto. ods ls proteíns poseen un estructur precid que consiste en tres subuniddes proteics llmds, b y g (fig. 3-3). subunidd es l myor (39-52 k), contiene el sitio l que se fij el, posee l ctividd s y desempeñ un ppel decisivo en l especificidd de todo el complejo. e conocen l menos 20 forms distints de subuniddes que se grupn en cutro subfmilis de cuerdo con l homologí de secuencis de minoácidos (tbl 3-): s, i/o, q y 2 ; hy tmbién no menos de seis subuniddes b diferentes (35 k) y de 0 subuniddes g (5-0 k). s proteíns se denominn de cuerdo con l subunidd que contengn: s o s, q o q, etc. s proteíns s y i ctivn e inhiben, respectivmente, l denililcicls; otro miembro de l subfmili s, l olf que es específic de neurons olftoris, tmbién estimul l denililcicls. q estimul l fosfolips ; l t o trnsducin ctiv l Mc-fosfodiesters en conos y bstones de l retin, y l o influye de diverso modo sobre cnles iónicos. roteín efector eceptor g b i s gonist roteín efector roteín efector eceptor g b Mg 2+ eceptor g b ig Mecnismo de coplmiento entre el receptor socido proteín, l proteín y el sistem efector (enzim o cnl). ése explicción en texto.

16 32 rmcologí humn bl 3-. milis de subuniddes de ls proteíns y sus funciones mili/subtipo ensibilidd toxins xpresión roteíns efectors mili óler enerlizd denililcicls: ctivción 2 óler enerlizd olf óler pitelio olftorio denililcicls: ctivción mili i i ertussis denililcicls: inhibición i2 ertussis enerlizd osfolips 2 i3 ertussis osfolips : ctivción o ertussis nl de + : ctivción erebro o ertussis nl de 2+ : inhibición t óler etin (bstones) osfodiesters de Mc: ctivción y pertussis t2 etin (conos) osfodiesters de Mc: ctivción gust? pils gusttivs? z ingun erebro y plquets denililcicls: inhibición mili q q ingun enerlizd ingun enerlizd 4 ingun enerlizd 5 ingun éluls hemtopoyétics osfolips -b: ctivción mili 2 2 ingun enerlizd? 3 ingun enerlizd ntercmbidor + /H + n l figur 3-3 se muestr el mecnismo por el cul ctú un proteín. n su form inctiv, ls tres subuniddes están junts formndo un heterotrímero y el sitio de fijción del gunilnucleótido está ocupdo por el. fijción del ligndo l receptor hce que el complejo ligndo-receptor se socie l proteín y l ctive: el es desplzdo de por un mecnismo dependiente de Mg 2+ y su lugr es ocupdo por ; el complejo - se disoci del complejo bg y se une l proteín del sistem efector y lo ctiv, pero est ctivción es muy breve porque el es hidrolizdo por l s pr convertirlo en, con lo que pierde su cpcidd de socirse y ctur sobre el sistem efector, y vuelve regruprse con el complejo bg. i experimentlmente se sustituye el por un nálogo no hidrolizble que se funcionl, el complejo permnece ctivo durnte mucho más tiempo. interconversión entre y influye tmbién en l finidd del ligndo por su receptor: l existenci de ument l finidd mientrs que l l disminuye. n l ctulidd sbemos que ls proteíns pertenecen, en relidd, l superfmili de proteíns ss l cul pertenecen tmbién otrs proteíns en ls que existe igulmente el intercmbio /. on miembros eminentes de est superfmili ls proteíns s, que desempeñn un ppel importntísimo pr trducir ls señles producids por hormons y fctores de crecimiento sobre receptores tirosín-cinss (v. más delnte), con influenci en el crecimiento y l diferencición celulr, y ls proteíns b que reguln l fusión de vesículs dentro de ls céluls. n tods ells existe un estdo ctivo (on) provocdo por l fijción del y un estdo inctivo (off) provocdo por l hidrólisis cusd por l s; l cción de l s exige l fcilitción medid por otr proteín: proteín ctivdor de l s (: se ctivting protein). n el estdo ctivo, l proteín ument su finidd por sus dins efectors. subunidd puede fijr tmbién rdicles ribosildos. toxin coléric producid por. cholere es un heterodímero, un de cuys subuniddes es un enzim que ctliz l dición covlente de -ribos ( prtir de + ) l rginin situd en posición 74 de l molécul s, próxim l sitio de fijción de. omo consecuenci se pierde l cpcidd de hidrolizr el sin que se pierd l de ctivr el sistem efector denilcicls. toxin coléric ctiv por el mismo mecnismo t y olf. toxin pertussis es producid por Bordetell pertussis; -ribosil i/o y t en un sitio diferente l de l toxin coléric, y como consecuenci impide que se libere el de su unión y, por lo tnto, que se intercmbie con el ; en consecuenci, l proteín permnecerá en estdo inctivo. urnte mucho tiempo se pensó que l únic unidd ctiv del complejo er l subunidd y que l función de bg er inctivr dich subunidd y estbilizrl en l membrn. iertmente, bg funcion como un monómero indisocible, estbiliz, ument su finidd

17 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres 33 por y fcilit l fijción los receptores selectivos l umentr su finidd. ero bg es considerdo ctulmente un medidor fisiológico en ciertos sistems. l mejor estudido es l ctivción de un cnl rectificdor de, el h, provocd por el receptor muscrínico M 2 de l cetilcolin y por otros ligndos (somtosttin, opioides y gonists drenérgicos 2 ); su constitución se explic en,, 3.2. n l tbl 3-2 se exponen ls diverss fmilis de proteíns coplds los principles receptores. bl 3-2. eceptores los que se encuentrn copldos ls diverss fmilis de proteíns eceptores roteín eceptores roteín cetilcolin M, M 3, M 5 M 2, M 4 denosin, 3 2, 2B //U drenoceptores, B, 2, 2B, 2 b, b 2 b 3 ngiotensin 2 Bombesin BB, BB 2 Brdicinin B, B 2 nnbinoides B, B 2 hemocins - 5 hemocins X, X 2 olecistocinin/ gstrin, B orticoliberin, 2, 2b opmin, ndotelin, B B B B lutmto (metbotropo) mglu, mglu 5 mglu 2 -mglu 4 y mglu 6 -mglu 8 q/ i/o i/o s q/ q/ i/o s s ( i/o ) q/, i/o i/o q/ q/ i/o i/o i/o q/ s s i/o q/ i/o q/ i/o Histmin H H 2 5-Hidroxitriptmin 5-H -5-H 5-H 2-5-H 2 5-H 4 5-H 5-5-H 7 eucotrienos B 4, 4, 4 Meltonin M, M B européptido - 6 eurotensin Opioides m, k, d, O éptido relciondo con el gen de clcitonin éptido intestinl vsoctivo, 2, rostnoides,, 2, 4 3 rotes (trombin) omtosttin sst -sst 5 quicinins - 3 sopresin/oxitocin, B 2 O q/ s i/o q/ s s q/ i/o i/o i/o i/o q/ s s s q/ q/ s q/, i/o, s q/, i/o i/o q/ q/ s q/ 2. istems efectores ctivción del receptor y l de su correspondiente sistem efector lterrán l concentrción intrcelulr de compuestos fisiológicmente muy ctivos que se llmn segundos mensjeros. stos segundos mensjeros ctivrán de modo crcterístico proteín-cinss que ctlizn l fosforilción de sustrtos proteicos muy vridos en estructur, función y ubicción. rección consiste básicmente en l trnsferenci de grupos fosfto O 4 2 desde el hst uno o más grupos hidroxilo (OH) presentes en minoácidos (serin, treonin y tirosin) de l cden proteic. dición de estos grupos fosfto crgdos eléctricmente lter l conformción de l proteín fectd y, consiguientemente, su ctividd biológic: umento o disminución de l ctividd ctlític si se trt de un enzim, cmbio conformcionl o posicionl, cpcidd pr socirse otrs proteíns, etc., es decir, cmbios que conllevn respuests fisiológics, que formn prte de l ctividd de l célul y que se mnifestrán de form inmedit (ctivción o cierre de cnles y cmbios metbólicos múltiples) o de form trdí si los procesos de fosforilción fectn l ctividd del núcleo y hn de expresrse en form de síntesis de nuevs moléculs (fctores de trnscripción, receptores, enzims, etc.). 2.. denililcicls: sistems de ctivción e inhibición umerosos medidores endógenos ejercen su cción celulr medinte l ctivción ( s ) o inhibición ( i ) de l enzim denililcicls, encrgd de generr M cíclico (Mc) prtir del si hy Mg 2+ (fig. 3-4). denililcicls, en relidd, es un fmili de enzims de estructur glucoproteic que se loclizn en membrns; se hn identificdo hst ocho isoforms que se grupn en tres subfmilis; tods ells comprten un estructur básic similr: dos porciones, cd un de ls cules posee seis segmentos trnsmembrn y dos segmentos citoplásmicos que son los más conservdos y menos hidrófobos en los que puede residir su ctividd ctlític (fig. 3-5). or lo demás, ls distints denililciclss se loclizn vridmente por el orgnismo y responden de mner diferente elementos reguldores como son el 2+, ls subuniddes bg de ls proteíns o ls proteíncinss, en form de estimulción, inhibición o no respuest. cción del Mc concluye medinte hidrólisis pr formr 5'-denosín-monofosfto (5'-M), por cción de l Mc-fosfodiesters de l que tmbién se conocen vris fmilis, pero sólo un, l, es específic pr el Mc (fig. 3-4). cción del Mc consiste en l ctivción de un proteín-cins específic llmd proteín-cins dependiente de Mc o. s un tetrámero que contiene dos subuniddes reguldors () y otrs dos ctlítics (). d subunidd contiene dos sitios de fijción pr

18 34 rmcologí humn eceptor estimuldor eceptor inhibidor g b s s i i b g Mc 5'-M iclo y ctivción de fosfoinosítidos. umerosos medidores endógenos de nturlez muy divers e incluso estímulos de crácter fótico y olftorio ejercen sus ccio- denililcicls roteíncins ig stimulción e inhibición del sistem denililcicls. : fosfodiesters. xtrcelulr inctiv denililcicls ntrcelulr Mc Mc+i Mc roteín Mc Mc ctiv ig structur de l denililcicls y de su cción sobre l proteín-cins dependiente de Mc (). : unidd ctlític de l ; : dominio ctlítico de l denililcicls; : unidd reguldor de l. el Mc; l unión del Mc ls subuniddes reduce su finidd por ls, ls cules quedn libres pr expresr su ctividd trnsferidor de rdicl fosfto. os sustrtos de est fosforilción son un grupo numeroso de proteíns, lguns de ls cules se indicn en l tbl 3-3. Uns son de crácter enzimático y su fosforilción signific, según los csos, el pso un estdo de ctividd o de inhibición. Otrs son de crácter estructurl y su fosforilción provoc modificciones funcionles de ctividd. distribución de ests proteíns en l célul es enormemente vrible de cuerdo con l nturlez y especilidd de l célul en cuestión. or ello, ls consecuencis de su fosforilción son múltiples y se mnifiestn de modo diverso: ) Modificciones de cnles iónicos, que originn trsiego iónico y fenómenos de despolrizción o hiperpolrizción, y otros fenómenos consiguientes l incremento en l concentrción de un determindo ion (p. ej., 2+ ). b) ctivción o desctivción de enzims reguldors del metbolismo de los principios inmeditos. c) mbios en el estdo fisicoquímico de proteíns tisulres fibrilres que, en cooperción con el movimiento del 2+, configurn su estdo de contrcción o reljción. d) lterción en l síntesis de determindos neurotrnsmisores. e) Modificciones en los movimientos del 2+ intrcelulr, con l consiguiente repercusión sobre muchos otros procesos celulres, como l exocitosis, l trnsmisión, l contrcción, etc. f) Modificciones sobre l expresión de genes, nivel postrnscripcionl o postrslcionl. undo los ligndos interctún con i inhiben l producción de Mc. proteín i contiene ls misms subuniddes bg que l s, pero un diferente subunidd ( i ) de l que se hn identificdo diverss vrintes (fig. 3-4). i fij tmbién y. n respuest l ligndo inhibidor, l i liber y fij, se disoci entonces el complejo bg y l i - inhibe l denililcicls, pero es posible que tmbién el complejo bg inhib lguns isoforms de denililcicls. ecuérdese que l i no es sensible l -ribosilción por toxin coléric, pero lo es l ribosilción por toxin pertussis istem de fosfoinosítidos y movilizción de 2+

19 3. cciones de los fármcos. Mecnismos moleculres 35 bl 3-3. rinciples proteíns fosforilds por nucleótidos cíclicos (Mc y Mc) y por sistems 2+ -dependientes. nzims metbólics osforils-cins lucógeno-sintets riglicérido-lips licerofosfto-ciltrnsfers olesterol-esters cetil-o-crboxils 6-osfofructo-2-cins iruvto-cins ructos-,6-difosfts iruvto-deshidrogens enillnin-deshidrogens 2. nzims relcionds con l biosíntesis de neurotrnsmisores irosín-hidroxils riptófno-hidroxils 3. eceptores de neurotrnsmisores eceptores colinérgicos nicotínico y muscrínico eceptor glutmto 2 y b-drenoceptores eceptor B (B-modulin) 4. nles iónicos nles dependientes del voltje nles socidos ligndos nl de + dependiente de nzims y proteíns implicds en l regulción de segundos mensjeros denililcicls unilcicls osfodiesters de nucleótidos cíclicos osfolipss roteíns eceptor 3 6. roteín-cinss utofosforilds roteín-cins Mc-dependiente roteín-cins Mc-dependiente roteín-cinss 2+ /clmodulín-dependientes ( y ) roteín-cins 2+ /fosfolípido-dependiente (proteín-cins ) roteín-cinss tirosin-específics odopsín-cins 7. roteíns relcionds con l regulción de l trnscripción y l trnslción -polimers opoisomers Histons roteíns nucleres no histons roteín ribosoml 6 ctores de inicición (e) y elongción (e) 8. roteíns del citoesqueleto celulr roteín-cins de l cden liger de miosin den liger de miosin ctin ubulin eurofilmentos inpsins y roteíns socids microtúbulos roponin osfolmbno 9. roteíns especiles detectds en el sistem nervioso inpsin roteín M-2-32 ltrin inptofisin inptobrevin nes fisiológics medinte sistems de segundos mensjeros en los que el complejo «receptor-proteín -sistem efector» estimul el metbolismo y el recmbio de fosfoinosítidos, unos fosfolípidos de membrn que contienen inositol. proteín es un q, insensible ls toxins coléric y pertussis, y el sistem efector es un fosfolips () (isozim b ), enzim que hidroliz el enlce éster-fosfto de los fosfolípidos (fig. 3-6); en este cso, el fosfolípido sustrto es el fosftidilinositol-4,5-bifosfto ( 2 ) y los productos resultntes de l hidrólisis en l membrn son el inositol-,4,5-trifosfto ( 3 ) y el dicilglicerol () (fig. 3-7). d uno de ellos ejerce un función distint como segundo mensjero. xiste l isozim g de l que es ctivd por otro sistem receptoril, el de l tirosín-cins. or su fuerte crg eléctric, el 3 bndon l membrn celulr y emigr l citoplsm donde ctiv un receptor específico situdo en l membrn del retículo endoplásmico, receptor que funcion como cnl de 2+ úmero del átomo de crbono 2 3 O O H 2 O O H osfolips 2 osfolips osfolips osfolips O H 2 O O X OH ig structur de un fosfolípido y sitio de cción de ls diverss fosfolipss. l ácido rquidónico ocup con frecuenci l posición 2. X puede ser colin, etnolmin, inositol, serin o hidrógeno.

20 36 rmcologí humn xtrcelulr OH ntrcelulr OH OH OH OH OH osfolips roteín q icilglicerol roteíncins 2 Ácido fosftídico M ns(,4) [ 2+ ] M nositol i + ns(4) ns(,4,5) 3 [ 3] ns(,3,4,5) 4 ns(3,4) 2 eceptor 3 i + ns(,3,4) ns(,3,4,6) 4 2+ etículo endoplásmico ig iclo del fosftidilinositol y su ppel como segundo mensjero. que se bre y permite l slid msiv de este ion l citoplsm, con lo que ument fuertemente su concentrción (fig. 3-7). l 2+ cturá entonces como tercer mensjero, uniéndose l clmodulin (v. más delnte); y demás su liberción intrcelulr puede promover l penetrción secundrimente desde el espcio extrcelulr hst el interior de l célul trvés de los cnles de 2+. st liberción intrcelulr de 2+ promueve, secundrimente, l penetrción de 2+ desde el espcio extrcelulr hst el intrcelulr trvés de sus cnles, pero l cción movilizdor del 3 es potencid por l existenci de su metbolito tetrfosforildo ns(,3,4,5) 4 o ( 4 ), e incluso en lguns céluls l entrd posterior de 2+ desde el exterior sólo se reliz si hy 4. ero, su vez, el 4 no es ctivo si no es en presenci de su precursor. mbos, pues, pueden considerrse segundos mensjeros con cción sinérgic en un mism dirección. n membrns de retículo se hn detectdo receptores específicos pr cd uno de los dos inositoles. l otro producto resultnte que ctú como segundo mensjero es el dicilglicerol que permnece en l membrn, donde estimul l ctividd de l proteín-cins (). represent un fmili de enzims fosforilntes ctivds por ciertos lípidos de membrn. lguns de sus isozims (, b y g) son tmbién dependientes de 2+. ntes de su ctivción, l se encuentr en el citoplsm en form inctiv, pero cundo ument l concentrción intrcelulr de 2+ por el efecto movilizdor del 3, ntes explicdo, l es trnsferid l membrn celulr. llí es ctivd l fijrse los fosfolípidos, fijción que es reforzd o estimuld por el, rzón por l cul se le consider indispensble pr l plen ctivción de l enzim. Hy, pues, un cción sinérgic entre 3 / 2+ y, rsgo peculir de este sistem de segundos mensjeros. os sustrtos de l son proteíns muy diverss: cnles iónicos, receptores de diversos medidores, enzims, l neuromodulin -43, etc. l resultdo es enormemente mplio y brc fenómenos relciondos con l secreción celulr, ctivción de plquets, regulción de l expresión de genes, crecimiento celulr, diferencición, metbolismo, potencición de l trnsmisión nervios, etc. tmbién puede fosforilr el fctor de trnscripción B en el núcleo y de ese modo inicir l trnscripción de un gen (v. más delnte). ctividd de l termin por metbolismo del 3 y posterior resíntesis del 2. in embrgo, l puede ser ctivd de modo persistente por un grupo de compuestos llmdos ésteres de forbol, que imitn los efectos del con myor intensidd y con un velocidd de metbolizción más lent. os fosfoinosítidos se encuentrn sometidos un ciclo metbólico. l 2 se form por fosforilción sucesiv