canais de cálcio do tipo L

os canais de cálcio dependentes de voltagem são essenciais para acoplar a despolarização da membrana ao influxo de cálcio em todas as células excitáveis. O cálcio que flui para as células excitáveis através de canais de cálcio dependentes de voltagem serve uma função dupla, gerando sinais elétricos e químicos. Os eventos intracelulares controlados pelo cálcio são diversos e muitos. As células excitáveis podem selecionar entre várias subunidades de canal Ca2+ funcionalmente distintas, cujas atividades são ajustadas com precisão para suportar tarefas específicas. Estes incluem acoplamento excitação-contração no músculo, Acoplamento excitação-secreção em neurônios, células ciliadas e células endócrinas e regulação da expressão gênica.1-5 dez genes codificam a principal subunidade CaVa1 do complexo do canal de cálcio fechado por tensão em mamíferos.6 comparações de sequência entre os genes CaVa1 de vários genomas revelam três famílias principais, CaV1a1, CaV2a 1 e CaV3a 1.6

mesmo antes da disponibilidade de toxinas seletivas, vários investigadores demonstraram que múltiplas classes funcionalmente distintas de canais de cálcio dependentes de voltagem são expressas em uma variedade de tipos de células, incluindo coração.8-11 esta divisão foi baseada na presença de duas classes distintas de canais de cálcio que diferiram significativamente em sua dependência de tensão de ativação. O conceito de canais de cálcio ativados por baixa tensão e ativados por alta tensão foi estabelecido e, embora simples, essa continua sendo uma maneira útil e informativa de distinguir entre diferentes classes de canais de cálcio.

certas características surgiram de estudos de canais de cálcio dependentes de voltagem no coração e nos neurônios que estabeleceram um conjunto de critérios padrão para definir a presença de um subtipo de canal Ca2+ específico. Canais Ca2 + ativados por baixa tensão, do Tipo T, que contêm subunidades CaV3a1 (A1G, a1H, a1I) ativam-se rapidamente, desativam-se lentamente, exibem inativação pronunciada dependente de tensão e são insensíveis às di-hidropiridinas e várias outras toxinas que inibem os canais neuronais de cálcio. Em estudos de tecido cardíaco, os canais ativados por alta tensão tornaram – se sinônimos de canais contendo L-Type CaV1a1 (A1c, a1D) que se ativam com cinética mais lenta, mas desativam mais rapidamente do que o tipo T. Eles exibem fraca inativação dependente de tensão, mas forte inativação dependente de cálcio, e são sensíveis às diidropiridinas.6,12 nos neurônios, os canais Ca2 + ativados por alta tensão são subdivididos em sensíveis à diidropiridina, do tipo L e insensíveis à diidropiridina, do tipo P/Q, N E R que contêm subunidades CaV2a1 (A1a, A1B, A1E).6,12,13

com baixos limiares de ativação e inativação pronunciada dependente de tensão, os canais Ca2+ do Tipo T são otimizados para contribuir para a despolarização de correntes durante a fase de despolarização diastólica lenta que suporta a pacemaking no nó sinoatrial (SA).8,9,14,15 a presença de genes CaV3a1 no tecido nodal sa do coração suporta essa visão.16 canais Ca2 + do tipo L, por outro lado, até recentemente estavam implicados em fases posteriores da despolarização diastólica à medida que o potencial da membrana despolariza além de cerca de -30 mV. Sua dependência de uma despolarização mais forte para ativação é consistente com a visão de que os canais Ca2+ do tipo L não contribuem para o início do potencial de ação. No entanto, estudos recentes de camundongos knockout CaV1.3α1, incluindo os de Chiamvimonvat e colegas relatados nesta edição da Circulation Research, oferecem evidências convincentes que apoiam um papel para os canais Ca2+ do tipo L na ação iniciação potencial no nó SA.17,18 em ambos os estudos, camundongos sem o gene do tipo L CaV1.3α1 apresentam disfunção significativa do nó SA caracterizada por bradicardia sinusal. Outros investigadores também relatam perda auditiva completa, consistente com a expressão proeminente de CaV1.3α1 nas células ciliadas internas da cóclea.18,19

esses achados são claramente paradoxais às descrições clássicas de canais Ca2+ do tipo L como ativados por alta tensão. A explicação é relativamente simples. CaV1. 3α1 os canais Ca2 + do tipo L não são ativados por alta tensão. Evidências que sustentam esta conclusão são apresentadas nos estudos Striessnig e Chiamvimonvat, comparando propriedades de correntes nativas em camundongos knockout do tipo selvagem e CaV1.3α1.17,18 outros estudos que caracterizam as propriedades funcionais de subunidades CaV1.3α1 recentemente clonadas isoladas de neurônios e células endócrinas fornecem suporte adicional.18,20-22

Striessnig e colegas registraram a partir de células ciliadas internas da cóclea de cav1.3α1−/− camundongos e mostraram perda seletiva de uma corrente Ca2+ ativadora de baixo limiar. A partir disso, eles inferiram a presença de uma corrente semelhante nas células do nó SA para explicar as anormalidades observadas na pacemaking nos mesmos camundongos.18 Chiamvimonvat e colegas agora testam essa hipótese diretamente registrando do nó SA e de células isoladas de camundongos do tipo selvagem e CaV1.3α1 -/−.17 Conforme relatado neste problema de Circulação de Pesquisa, a ausência de CaV1.3α1 é associado com uma taxa reduzida de SA nó de disparo, a despolarização diastólica taxa de desaceleração relativamente hyperpolarized tensões (-45 -40 e mV), e a perda de cálcio atual isolado SA nó de células que ativa um nível relativamente hyperpolarized potenciais de membrana.17 esses novos estudos oferecem um forte apoio ao CaV1.Ablação 3α1, disfunção do nó SA e perda de uma corrente Ca2+ ativadora de baixo limiar nas células do nó SA estão intimamente ligadas.

todos os canais Ca2+ do tipo L que contêm subunidade CaV1.3α1 são ativados em tensões hiperpolarizadas? A resposta é provavelmente sim, com base em análises funcionais recentes de canais CaV1.3α1 recombinantes.20-22 a figura compara as relações de tensão de corrente de pico dos canais do tipo L CaV1.3α1 com os canais do tipo L cav1.2α1 ativados por alta tensão e com os canais do Tipo T CaV3.1α1 ativados por baixa tensão. A grande diferença na dependência de tensão da ativação entre os dois canais Ca2+ do tipo L é tão impressionante quanto a semelhança nos limites de ativação dos canais do tipo L CaV1.3α1 e do Tipo T CaV3.1α1.20,23 embora as propriedades dos canais de cálcio sejam influenciadas por vários fatores, incluindo associação com subunidades auxiliares específicas,as características semelhantes das subunidades CaV1.3α1 clonadas de diferentes tecidos,20-22 combinadas com dois estudos de ablação gênica em camundongos,17, 18 favorecem a conclusão de que a ativação dependente de baixa tensão é uma característica intrínseca3α1-contendo canais Ca2+ do tipo L. Claramente, existem diferenças funcionais significativas entre os genes do tipo L Cav1a1.

Se CaV1.3α1 contendo L canais de ativar a hyperpolarized potenciais de membrana, é bastante surpreendente que esse recurso não tenha sido destacado em estudos anteriores do clonados e heterologously expressa canais. Embora outros fatores quase certamente influenciem as propriedades do canal, a concentração de cátion divalente extracelular tem grandes efeitos na dependência de tensão da ativação como resultado da triagem de carga e é um fator que difere significativamente entre os estudos. Por razões desconhecidas, alcançar altos níveis de expressão dos clones CaV1.3α1 tem sido até recentemente problemático. Para compensar as baixas densidades de corrente, foram utilizadas concentrações de cálcio extracelular e bário de até 40 mmol/l.17,24 como sugerido por Zhang et al, 17 Isso provavelmente contribui para a discrepância entre as propriedades dos canais CaV1.3α1 recombinantes e a faixa de ativação esperada a partir de análises funcionais de correntes nativas em células de nó SA. O uso de altas concentrações de cátions divalentes extracelulares em estudos anteriores de canais clonados provavelmente obscureceu a faixa de ativação excepcionalmente hiperpolarizada de canais Cav1.3α1 l. É notável que o Cav1.A relação Corrente-tensão do tipo L 3α1 é deslocada em direção a tensões ≈20 mV mais despolarizada e na faixa de um canal do tipo L ativado por alta tensão Quando 40 mmol/l bário é usado.20

serão necessários estudos futuros para abordar a importância relativa dos canais Ca2+ contendo CaV1.3α1 do tipo L na pacemaking no coração. Embora o mRNA CaV1.3α1 esteja presente nos miócitos atriais,25 estudos recentes sugerem que os níveis são muito baixos no nó SA, particularmente quando comparados com o mRNA do Tipo T CaV3.1α1.16 a disponibilidade de um inibidor seletivo da CaV1.3α1-contendo L canais provaria uma ferramenta útil para determinar a contribuição relativa deste canal para a função de nó SA. Os bloqueadores de canais clássicos do tipo L Ca2 + não são úteis a esse respeito. Estudos recentes de canais recombinantes do tipo L de CaV1.3α1 sugerem uma sensibilidade relativamente baixa ao bloqueio por diidropiridinas em comparação com canais do tipo L de CaV1.2α1.20,21 será de interesse estabelecer se uma isoforma de emenda única de CaV1.3α1 é expressa no nó SA. Há evidências de algum nível de splicing atrial específico de CaV1.RNA 3α1 no vinculador S3-S4 do domínio IV do canal.25 a emenda neste local altera a dependência de tensão da ativação em < 10 mV e não parece influenciar a ligação à diidropiridina.20 finalmente, dada a ênfase colocada nas semelhanças entre CaV1.3α1 L-type E T-type Ca2+ canais em termos de seus limites de ativação, vale a pena notar características que distinguem esses canais. Enquanto os canais Ca2+ do Tipo T sofrem inativação proeminente dependente de tensão, os canais Ca2 + do tipo L CaV1.3α1 mostram inativação fraca dependente de tensão, mas forte dependente de cálcio. Além disso, os canais Ca2+ do tipo L CaV1.3α1 desativam-se rapidamente em comparação com os subtipos de canais Ca2+ do Tipo T que dominam o coração.As opiniões expressas neste editorial não são necessariamente as dos editores ou da American Heart Association.

notas de rodapé