BOMBAS, CANAIS E OUTROS
TRANSPORTADORES DE CALCIO
NA FUNÇÃO DO MIOCARDIO
Prof. Rodrigo Cesar C. Freitas
Fisiologia e Bioquimica - UniFOA
OBJETIVOS DA AULA
1- ENTENDER A VISÃO GERAL DO CALCIO NA FUNÇÃO
CELULAR
2 – COMPREENDER O FUNCIONAMENTO E CARACTERIZAR OS
TRÊS TIPOS DE TRANSPORTADORES DE CALCIO
(BOMBA,CANAL E TROCADOR) NOS SISTEMAS CELULARES,
EM ESPECIAL NO MIOCARDIO.
3 – APLICAR OS CONCEITOS APRENDIDOS NA COMPREENSÃO
DO MECANISMO DE AÇÃO DOS DIGITÁLICOS NA CONTRAÇÃO
DO MIOCARDIO.
1 - PARTE DA AULA
VISÃO GERAL DO
CÁLCIO NA FUNÇÃO
CELULAR
O Cálcio é importante para todos os
sistemas biológicos.
Concentração de Cálcio deve ser mantida dento de limites específicios
da tolerância fisiológica em diversos compartimentos
2 mM Ca++
0,00002 mM Ca++
-Potencial de Ação
- Contração Muscular
- Rearranjo do
citoesqueleto
-Motilidade
-Divisão celular
-Secreção
-Modulação de atividade
Enzimática
2 mM Ca++
Compartimentos
intracelulares
Mitocôndrias
Endossomas
Reticulo
endoplasmático
METABOLISMO INTRACELULAR DO CALCIO
MOVIMENTO DO CALCIO NA CÉLULA
Aumento dos níveis de
glutamato no cérebro
Abertura de canais de
Cálcio ativados por
glutamato
Ca++
Ca++
EXCITOTOCICIDADE
Morte neuronal por apoptose
Morte celular Induzida por intensa
entrada de Cálcio nas células
Cálcio
Caspases
Fragmentação de DNA
APOPTOSE
PAPEL DO CÁLCIO NA
LIBERAÇÃO DE
NEUROTRANSMISSORES
(EXOCITOSE)
COMPLEXO SNAREs
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O H2O H2O
H2O
H2O
H2O
FUSÃO DE VESÍCULAS
H2O
H2O
H2O
H2O
Ca++
Formação e fusão das vesículas
sinápticas
Liberação de
Neurotransmissores
Comunicação química das
células nervosas
Neurônios e Neuroglias
VISÃO INTEGRADA DO CALCIO NA SINALIZAÇÃO INTERCELULAR
CONCLUSÃO:
1) O cálcio participa ativamente da sinalização
química intracelular se ligando diretamente em
proteínas alvo (enzimas, receptores, .
2) Os níveis de cálcio intracelular
transitórios e extremamente reguláveis.
são
3) A flutuação dos níveis envolve diretamente a
participação das bombas, canais e outros
transportadores de cálcio.
2 - PARTE DA AULA
OS CAMINHOS DO
CÁLCIO PELA CÉLULA :
Bombas
Canais
Trocador
METABOLISMO INTRACELULAR DO CALCIO
5
2
3
4
4
1
Ca++
MEIO EXTRACELULAR
Ca++
Ca++
Bombas
Ca++ ATPase
Trocador
Na+/ Ca++
Proteínas quelantes de Ca++
(Sequestrinas, etc)
Ca++
Bombas
Ca++ ATPase
Canais de Ca++
( receptor NMDA,etc)
Ca++
++
Ca
Estoques
Canais de Ca++
( receptor de IP3)
MEIO INTRACELULAR
Internos de Ca++
Entrada de Ca++
Saída de Ca++ ou Retenção de Ca++
1 - Canal de Cálcio Dependente voltagem
São vários tipos L,N,P,Q,R (alta voltagem) e T (baixa voltagem).
2 - Canais de Cálcio dependente de ligante
a)
b)
c)
d)
Canais de cálcio dep. de nucleotídeos
Canais de cálcio dep. de cálcio
Receptores de IP3 rianodínicos
Receptores de IP3 não-rianodínicos
CANAIS DE CÁLCIO dependente de voltagem
CANAIS DE
CALCIO DO TIPO
L (lentos)
CORAÇÃO
ENDOCÁRDIO: Camada fina,
interna de endotélio
MIOCÁRDIO: Camada intermédia
de músculo cardíaco
EPICÁRDIO: Membrana externa
fina que cobre o coração
PERICÁRDIO: Membrana dupla com
membrana externa rija e fibrosa que ancora o
coração.
Fluido pericárdico no interior diminui fricção
entre camadas.
CÉLULAS MUSCULARES CARDÍACAS
99% células musculares contrátil
1% células cardíacas especializadas do sistema de condução, apresentam uma
contração menos eficiente mais com despolarização espontânea
MIOCÁRDIO composto por fibras musculares
cardíacas dispostas em espiral.
Células ramificadas e uninucleadas.
Células adjacentes unidas por discos
intercalares.
Potenciais de ação nas diferentes regiões do coração de
mamíferos
Kasper et al., 2006
Potencial “pacemaker”
POTENCIAL “MARCAPASSO”
(Despolarização lenta)
Diminuição de
permeabilidade aos íons
K+
Permeabilidade a íons Na+
inalterada
(essa permeabilidade é
normalmente mais alta)
Abertura de canais
de Ca2+ transientes
P K+
Ca2+ in
PCa 2+,L
POTENCIAL DE AÇÃO
Fase ascendente - abertura de canais
de Cálcio de longa duração
Fase descendente – abertura de canais
de Potássio
Pk+ ,
PNa+
K+ out
CONTRAÇÃO DO MÚSCULO CARDÍACO
A entrada de cálcio durante o platô é
importante para desencadear a
contração dos sarcomêros no
cardiomiócito, pois essa célula não
possuem grande reservas internas de
cálcio
POTENCIAL DE AÇÃO no Cardiomiócito
- Potencial de repouso: -90mV
- Despolarização rápida para +30mV
- Aumento da permeabilidade a íons Na+
Fase Plateau (potencial de membrana
mantido em valores positivos por
centenas de milisegundos)
- INFLUXO LENTO DE CÁLCIO
- Diminuição de permeabilidade a íons
K+ (impede repolarização rápida)
- REPOLARIZAÇÃO RÁPIDA
Inativação de canais de Cálcio
Ativação de canais de Potássio
RECEPTOR de IP3 RIANODÍNICO
Porque a HIPERESTIMULAÇÃO SIMPÁTICA pode
CAUSAR ARRITMIA?
Excesso de catecolaminas na corrente sanguínea
Hiperfosforilação da PKA
Promove inativação da Calstabina
Abertura excessiva dos receptores de Rianodina
Depletam as reservas de calcio do RE
Prejuízo na contração do coração
Levando a insuficiência cárdica e arritmia ventricular
Harrison 17 ed
1 – Bombas de Cálcio
Ca++
ATPases de Cálcio
ATP2 A1
ATP2 A2
SERCA 2A
SERCA 2B
ATP2 B1
ATP2 B2
ADP
ATP
Ca++
APÓS A AÇÃO DA VIT D EM RECEPTORES INTRACELULAR DO ENTERÓCITO HÁ ESSAS
MODIFICAÇÕES NA TRANSPORTE ATIVO DO CÁLCIO
Dentro do Enterócito o Ca++ captado ativamente se liga a CALBINDINA
Cálcio
BOMBA de Cálcio
Funciona como um transportador
intracelular do íon Ca++ e também como
um quelante.
calbindinas
Protegendo as células intestinais do
aumento efusivo e constante de
Cálcio no meio intracelular
calbindinas
BOMBA de Cálcio
3
www.edoc.hu-berlin.de
TROCADOR DE CÁLCIO/SÓDIO
Ca++
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
Na+
Ca++
ATP
Na+
Na+
Na+
ADP
K+ K+
BOMBA DE SÓDIO/POTÁSSIO
Na+
ACOPLAMENTO EXCITAÇÃO-CONTRAÇÃO
ACOPLAMENTO EXCITAÇÃO-CONTRAÇÃO
Ca liga-se ao complexo troponina-tropomiosina tornando a contração possível
Quantidade de Ca no citosol determina força da contração
CONCLUSÃO
1 – Os canais de cálcio dependente de voltagem são peças vitais
para a excitação e inicio da contração do músculo cardíaco.
2- Os receptores de Rianodina e IP3 permitem a saída de calcio do
reticulo endoplasmático e são importante para manter a contração
do músculo cardíaco e outros.
3- As bombas de calcio (ATPases) estão localizadas em diferentes
membranas celulares e são essenciais para remover as altas
concentrações de calcio do citoplasma das células musculares
sua ação é ininterrupta e depende da hidrolise de ATP
3 - PARTE DA AULA
MECANISMO DE AÇÃO
DOS DIGITÁLICOS:
CARDIOTÔNICOS
5
www.edoc.hu-berlin.de
5
FARMACO que pode ser usado no
tratamento da IC
5
5
5
INDICAÇÕES CLINICAS PARA USO DE DIGITÁLICOS:
Usado em PACIENTE com IC classe 3 e 4 da NYHA que
mantiveram sintomas mesmo recebendo terapia
padrão ( IECA e -block )
PACIENTE COM DISFUNÇÃO SINTOMÁTICA DO
VENTRICULO ESQUERDO
FIBRILAÇÃO ATRIAL CONCOMITANTE
CONCLUSÃO
Conhecer os caminhos do cálcio dentro das
células permite entender a fisiopatologia de
várias doenças além da ação, efeito de
vários fármacos utilizados para tratá-las.
BIBLIOGRAFIA INDICADA
FISIOLOGIA HUMANA – Stuart Ira Fox
FISIOLOGIA HUMANA – Guyton e Hall
FUNÇÃO DO MIOCARDIO
Clinica médica - Harrison
Estudo da Insuficiência
cardiaca (IC) e tratamentos
BIOLOGIA CELULAR E
MOLECULAR “The Cell” - Albert
et al.
ESTUDO DOS CONCEITOS BÁSICOS DE
TRANSPORTE DE MEMBRANA e Sinalização celular
FARMACOLOGIA
Rang e Dale
Goodman e Gilman
Ação e efeito dos digitálicos
Artigos científicos sobre
esses assuntos
Disponíveis no Portal Acadêmico
e/ou com os representantes da
turma