Canali del calcio

I canali del calcio sono proteine integrali di membrana presenti non solo nella membrana cellulare ma anche nelle membrane che circondano gli organelli all’interno della cellula che formano canali ionici mostrando una permeabilità selettiva nei confronti dello ione calcio.

Le cellule eccitabili, ovvero cellule in grado di modulare il potenziale di membrana in risposta agli stimoli ambientali quali neuroni, cellule muscolari e cellule neuroendocrine conducono ioni calcio che funzionano nella contrazione muscolare, oltre a rilasciare ormoni e neurotrasmettitori.

I canali del calcio sono ampiamente distribuiti in molti tipi di tessuto e sono stati caratterizzati nei miociti cardiaci, nel muscolo liscio e scheletrico, nel tessuto neuronale e nelle cellule endocrine svolgendo un ruolo fondamentale in una varietà di funzioni fisiologiche nelle cellule. Sebbene con il termine di canali del calcio si intendano quelli voltaggio-dipendenti vi sono anche quelli ligando-dipendenti e quelli che possono essere regolati sia dal voltaggio che dai ligandi.

Canali del calcio voltaggio-dipendenti

I canali del calcio voltaggio-dipendenti possono essere suddivisi in base ai potenziali di membrana a cui  sono attivati e si distinguono in ​ canali del calcio a basso voltaggio (LVA) e attivati ​​ad alto voltaggio (HVA). I ​​canali LVA in genere si aprono in risposta a piccole variazioni del potenziale di membrana a riposo e si inattivano rapidamente. Al contrario, quelli HVA sono attivati da depolarizzazioni più forti e mostrano una cinetica di inattivazione variabile.

I canali del calcio voltaggio-dipendenti HVA, sulla base di una serie di criteri tra cui conduttanza del singolo canale, cinetica, farmacologia e distribuzione cellulare sono suddivisi in canali di tipo L, N, P/Q e R. Essi trasportano rapidamente il calcio nel citoplasma e rispondono a un cambiamento di voltaggio attraverso la membrana cellulare, che è guidato da un gradiente elettrochimico.

A livello molecolare, i canali sono composti da quattro subunità: la subunità α₁ che forma i pori e le subunità ausiliarie α₂δ, β e γ che modulano il traffico e le proprietà biofisiche della subunità α₁. La subunità α₁ di 190-250 kDα è la subunità più grande e incorpora il poro di conduzione, il sensore di tensione e l’apparato di controllo, e la maggior parte dei siti noti di regolazione del canale da parte di secondi messaggeri, farmaci e tossine.

Le subunità α₂δ e β svolgono ruoli importanti nel ripiegamento dei canali e nel loro successivo trasporto sulla superficie cellulare e in particolari domini di cellule polarizzate come i neuroni. Le subunità γ comprendono una famiglia proteica di otto membri che condividono una topologia comune costituita da quattro domini transmembrana e N- e C-terminali intracellulari.

Canali di tipo L

I canali di tipo L si trovano in varie cellule sia eccitabili che non eccitabili e svolgono un ruolo cruciale nell’ingresso del calcio, nella contrazione muscolare e nel collegamento dell’eccitabilità elettrica alla trascrizione genica dipendente dal calcio nei neuroni.

Nei muscoli cardiaci, scheletrici e lisci, costituiscono la via principale per l’ingresso del calcio e sono responsabili dell’innesco della contrazione muscolare. Sono espressi anche nei neuroni e nelle cellule endocrine dove regolano molti processi tra cui la secrezione di neurormoni e trasmettitori, l’espressione genica, la stabilità dell’mRNA, la sopravvivenza neuronale e l’attività di altri canali ionici.

Di particolare importanza è la funzione dei canali di tipo L nel nell’attività elettromeccanica normale del muscolo cardiaco e vascolare, facendo accedere le quantità di calcio necessarie per avviare la contrazione muscolare.

Il blocco di questi canali comporta la riduzione della quantità di calcio che entra nelle cellule del cuore e nelle pareti dei vasi sanguigni. Di conseguenza, i vasi sanguigni si rilassano e il muscolo cardiaco riceve più sangue ossigenato e sono in grado di abbassare la pressione sanguigna. Pertanto, per la cura di patologie del cuore e dei vasi sanguigni, come ipertensione, angina e ritmi cardiaci anomali si utilizzano, tra gli altri, farmaci detti calcio-antagonisti.

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