ACUAPORINAS

ACUAPORINAS
Son una familia con 13 tipos de AQP. En función de sus características estructurales y
funcionales se han dividido en subgrupos:
A. ACUAPORINAS CLÁSICAS U ORTODOXAS: Permeables sólo a moléculas de agua.
 AQP0
 AQP1: agua, co2
 AQP2
 AQP4: agua, co2
 AQP5: agua, co2
B. ACUAGLICEOPORINAS: Permeables al agua y a solutos sin carga como: glicerol, CO2,
urea, amoniaco.
 AQP3: glicerol, agua; abundante en la piel.
 AQP7: glicerol, urea, agua
 AQP9: glicerol, urea, agua
 AQP10: glicerol, urea, agua
C. ACUAPORINAS NO ORTODOXAS, SUPERACUAPORINAS O ACUAPORORINAS
SUBCELULARES: Con funciones desconocidas.
 AQP6
 AQP8: amoniaco (NH3), peróxido de hidrogeno (H2O2), agua
 AQP11
 AQP12
ACUAPORINAS EN LA FISIOLOGÍA DEL RIÑON
Las acuaporinas son proteínas clave en el riñón que permiten la reabsorción selectiva de
agua y la producción de orina concentrada.
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AQP2, denominada canal de agua, más abundante y regulada por la vasopresina.
Presente en el tubo colector renal: AQP2, AQP3 y AQP4
AQP2, permite ingreso de agua al tubo colector.
La ADH aumenta la permeabilidad de la AQP2 en las células del túbulo colector,
lo que permite la reabsorción de agua y la producción de orina concentrada.
AQP3 y/o AQP4: salida del agua del tubo colector hacia el intersticio.
AQP2: mutación del gen que la codifica, causa diabetes insípida nefrogénica
(NDI).
Ratones que carecen de AQP3 tienen una baja permeabilidad al agua de la
membrana basolateral en el conducto colector cortical y excretan grandes
cantidades de orina diluida
Los ratones que carecen de AQP4 tienen una baja permeabilidad al agua en el
conducto colector medular interno, pero manifiestan solo un defecto leve en la
capacidad máxima de concentración urinaria.(1)
o Probablemente la acidificación de la orina involucre a las AQP6. Puede estar
involucrado en la regulación del equilibrio ácido-base.
o AQP6 se comporta como un canal de aniones regulado por pH con la mayor
selectividad para el nitrato.
o AQP6 puede servir como un regulador negativo para las poblaciones
intracelulares de, una enzima que se sabe que es inhibida por el óxido nítrico.
H+-ATPasa
o AQP1 se localiza en las membranas apical y basolateral del túbulo proximal.
o AQP1 ha estado presente tanto en el asa descendente de Henle como en los
vasos rectos.
o La eliminación de AQP1 en ratones causa poliuria severa.
o Pero el papel de AQP1 en las células epiteliales de riñón humano parece ser
relativamente menor.
o AQP expresadas en riñón, AQP7, AQP8 y AQP11 no parecen estar directamente
involucradas en la reabsorción de agua.
o AQP7 se localiza en la membrana apical de los túbulos proximales y
probablemente desempeña un papel en la absorción de glicerol del líquido
luminal.
o AQP8 está presente en los dominios intracelulares de las células proximales y de
los conductos colectores.
o AQP11 se localiza intracelularmente en los túbulos proximales.
o Se ha descubierto que ratones que carecen de AQP11 desarrollan riñones
poliquísticos.
ACUAPORINAS EN LA FISIOLOGÍA DEL SISTEMA NERVIOSO
Estricto equilibrio homeostático entre los compartimentos vascular cerebral, tejido
cerebral y líquido cefalorraquídeo (LCR).
o Son 9 AQP en el SNC: AQP1, AQP3, AQP4, AQP5, AQP6, AQP7, AQP8, AQP9 y AQP11.
o Poco se sabe sobre la función y regulación de AQP3, AQP5, AQP6, AQP7, AQP8 y AQP11
en el SNC.
o Además, AQP1, AQP2 y AQP4 también se expresan en el sistema nervioso periférico
(SNP).
o AQP4 es el canal de agua más abundante en el SNC.
o AQP4 Es un canal de agua bidireccional que facilita el transporte de agua dentro y fuera
del cerebro para mantener el equilibrio hídrico dentro del SNC.
o AQP4 puede facilitar la salida de agua del parénquima cerebral hacia los vasos
cerebrales, los ventrículos y el espacio subaracnoideo.
o Los canales AQP4 están altamente concentrados en la barrera hematoencefálica (BBB),
así como en otras barreras de líquido cefalorraquídeo.
o AQP4 presentes en astrocitos y células ependimales en todo el cerebro y la médula
espinal, con una distribución altamente polarizada en las membranas gliales en
contacto directo con los capilares y los pies terminales de los astrocitos que forman los
límites gliales.
o Los cerebros de ratones nulos AQP4 muestran una permeabilidad al agua osmótica
reducida.
o AQP4 también es abundante en las regiones osmosensoriales del cerebro, incluido el
núcleo supraóptico, presente en las laminillas gliales que rodean las neuronas
secretoras de vasopresina.
o AQP4 está implicado en la eliminación de K+ liberado durante la actividad neuronal.
o AQP4 también tiene un papel en la regulación de la neurotransmisión.
o Estudios previos también sugieren que la AQP4 está involucrada en el metabolismo de
la dopamina, la serotonina y otros neurotransmisores.
o AQP1 contribuye con el 25 % de la producción de LCR
o AQP1 en las neuronas de las capas superficiales de la asta dorsal de la médula espinal,
que contiene fibras C implicadas en la sensación de dolor.
o Ratones nulos AQP1 en el asta dorsal, mostraron una sensación de dolor
marcadamente alterada en respuesta a estímulos térmicos (prueba de movimiento de
la cola) y químicos (inyección de capsaicina)
o AQP1 también se expresa en las neuronas del ganglio del trigémino que median la
nocicepción de la cabeza.
o AQP9 se encuentra en tres tipos de células:
1. En células gliales: en particular tanicitos en el medio basal, hipotálamo y
astrocitos. AQP9 en este sitio es implicado en el movimiento del agua entre el
líquido cefalorraquídeo y el parénquima cerebral en estas estructuras
hipotalámicas
2. En las células endoteliales de los vasos piales: AQP9 en este sitio puede facilitar el
flujo de agua a través de la barrera hematoencefálica (BBB), la AQP9 también
podría participar en el flujo de solutos a través de la BBB, porque la BBB también
es permeable al monocarboxilato y al glicerol.
3. En neuronas catecolaminérgicas: Este AQP9, un canal de lactato de glicerol en este
sitio podría estar implicado en el metabolismo energético del cerebro (glicerol y
lactato pueden considerarse como sustratos energéticos para el tejido nervioso).
ACUAPORINAS EN LA FISIOLOGÍA DE LOS SENTIDOS ESPECIALES
Se sabe que al menos cinco AQP (AQP0, AQP1, AQP3, AQP4 y AQP5) se expresan en los
órganos especiales de los sentidos.
Las AQP se expresan en el ojo, donde su función principal es facilitar el flujo de agua
transmembrana en respuesta a los gradientes osmóticos.
Su función principal es mantener el equilibrio hídrico en el ojo y regular la presión
intraocular.
En la córnea, las acuaporinas son importantes para mantener la transparencia de la
córnea y para regular el transporte de agua hacia y desde la córnea. En el humor acuoso,
las acuaporinas son esenciales para mantener una presión intraocular adecuada y
regular el flujo de agua hacia el interior y el exterior del ojo.
En la retina, las acuaporinas están involucradas en la formación del líquido vitreo y en la
regulación del volumen celular. Además, se ha demostrado que las acuaporinas están
involucradas en la patogénesis de enfermedades oculares como el glaucoma y la
retinopatía diabética.
o AQP0 en células de fibra de cristalino y epitelio ciliar y retina.
o También en la lente, AQP0 forma uniones estrechas y ayuda a mantener un espacio
mínimo entre las fibras.
o AQP0 facilita la microcirculación y también la adhesión entre fibras dentro de la lente
y, en consecuencia, contribuye a mantener la transparencia de la lente.
o Las mutaciones en AQP0 producen cataratas congénitas en humanos. Los posibles
mecanismos incluyen la pérdida de la adherencia fibra-fibra facilitada por AQP0, y
deterioro de la deshidratación de las células de fibra.
o AQP1 se localizó en el epitelio corneal y el endotelio, las membranas plasmáticas
apicales y basolaterales del epitelio del iris y las células epiteliales ciliares no
pigmentadas, el epitelio anterior del cristalino, el epitelio pigmentario de la retina, el
fotorreceptor, la amacrina glicerina y las células de Müller.
o AQP1 del epitelio corneal es responsable del transporte de la mayor parte del agua
fuera del estroma corneal.
o El transporte de agua al cristalino está mediado por AQP1 en las células epiteliales.
o AQP3 se localizó en la conjuntiva.
o El epitelio corneal estratificado expresa el AQP3 transportador de agua y glicerol.
o La migración celular facilitada por AQP3 también se ha demostrado en la cicatrización
de heridas en la piel.
o AQP4 en la membrana plasmática basolateral de células epiteliales no pigmentadas
en el epitelio ciliar, retina, células de soporte dentro de la cóclea (células de Hensen,
células de Claudius, células del surco interno), los órganos terminales vestibulares y
el epitelio olfativo.
o AQP5 se localizó en el epitelio de la glándula corneal y lagrimal.
o AQP3 y AQP5 del epitelio corneal anterior: facilita el transporte de agua lejos de la
córnea.
o La eliminación de AQP5 en ratones aumenta el grosor de la córnea y se reduce la
permeabilidad al agua osmótica a través del epitelio corneal.
o Se observó una disminución significativa en la PIO (presión intraocular) en ratones
nulos AQP1 y AQP4 y esto se atribuyó a la disminución de la producción de humor
acuoso en lugar de alteraciones en el flujo de salida.
o AQP5 en las glándulas lagrimales podría ser un osmorregulador para mantener una
solución lagrimal isotónica en lugar de funcionar en la secreción lagrimal.
o AQP9 se expresa en las células ganglionares de la retina. Puede facilitar la captación
de lactato o glicerol en las células ganglionares de la retina y los fotorreceptores.
ACUAPORINAS EN LA FISIOLOGÍA DIGESTIVA
El epitelio intestinal tiene dos vías para el transporte de agua: (1) la vía paracelular,
a través de los espacios entre las uniones celulares, (2) la vía transcelular, a través de
las membranas celulares apical y basolateral.
La ruta transcelular puede ocurrir usando tres mecanismos diferentes: (a) difusión
pasiva a través de la bicapa de fosfolípidos, (b) cotransporte con iones y nutrientes
(c) difusión a través de canales de agua llamados acuaporinas (AQP).
 Los canales de agua basolaterales (AQP3 y AQP4) aparecen más abundantes en los
epitelios secretores.
o La proteína AQP3 en humanos se ha observado solo en células seleccionadas de la
mucosa gástrica antral y oxíntica. se cree que proporciona un suministro de agua
desde el lado subepitelial de estas células que se enfrentan a condiciones adversas,
como el bajo pH del estómago, para evitar que se deshidraten.
o AQP4 se expresa en la membrana basolateral de las células de la cripta ubicadas en
el fondo de la cripta en el intestino delgado y la membrana basolateral de las células
epiteliales superficiales en el colon. Se sugiere que AQP4 está involucrada en el
transporte de fluidos colónicos.
o AQP4 También se expresa en la membrana basolateral de las células parietales y
principales gástricas, y puede participar en la secreción de jugo gástrico.
o La expresión de AQP3 en el intestino delgado se localizó posteriormente en las
membranas basolaterales de los enterocitos, las células caliciformes y las células de
Paneth de las criptas ileales.
o La inhibición de AQP3 en ratas indujo diarrea severa, lo que sugiere un papel de AQP3
en la regulación del contenido de agua fecal.
o AQP3 puede mediar en la reabsorción de agua de las heces al transportarla desde la
luz, a través de la capa endotelial hacia los vasos sanguíneos a través de AQP1.
 Los canales de agua apicales (AQP7, AQP10 y posiblemente AQP11) se expresan más
en los epitelios absorbentes (p. ej., intestino delgado).
o AQP7 se mostró en las células de las vellosidades superiores mientras que estaba
débil o ausente en las criptas; la expresión fue particularmente intensa en el dominio
apical de los enterocitos y en los sitios intracelulares, pero no en las membranas
basolaterales de los enterocitos ni en las células caliciformes.
o En el intestino delgado proximal humano, AQP10 se localizó en la membrana del
borde en cepillo de los enterocitos absorbentes de las vellosidades superiores
 En el colon, que puede absorber y secretar agua, se expresan AQP tanto apicales como
basolaterales
o En el tracto gastrointestinal, las acuagliceroporinas AQP 3, 7 y 10 se expresan
principalmente en los epitelios de absorción, lo que sugiere la importancia de estos
canales también en la absorción de solutos pequeños.
 La glándula salival expresa múltiples acuaporinas incluyendo AQP1 en las células
mioepiteliales y endoteliales
 AQP3 en las células basolaterales, membrana de acinos serosos y mucosos.
 AQP5 en la membrana apical de las células acinares y ductales secretoras. AQP5 juega
un papel importante en la secreción de saliva. Los ratones knockout para AQP5
mostraron una disminución del 60 % en la secreción de saliva estimulada por
pilocarpina, así como una saliva más viscosa e hipertónica
 AQP8 en células acinares.
 Las AQP salivales pueden aumentar el movimiento de fluidos a través de las células
epiteliales en el proceso de secreción primaria de saliva. La secreción de saliva implica
el transporte activo de sal hacia la luz acinar a través de las células epiteliales, lo que
impulsa el transporte osmótico de agua a través de las AQP.
 La presencia de AQP8 en la membrana apical de las células acinares permite que el agua
se mueva hacia la luz acinar.
 La presencia de AQP1, tanto en la membrana plasmática apical como en la basolateral
de las células ductales y AQP5, en la membrana plasmática apical de las células ductales,
permite que el agua pase de las células ductales a la luz ductal pancreática.
 AQP8 es la AQP más abundante en los hepatocitos. Puede tener un papel en la secreción
de bilis en los hepatocitos, que es responsable de la formación de bilis antes de que sea
secretada en el conducto biliar y modificada por los colangiocitos.
 AQP9 se encuentra en la membrana plasmática basolateral del hepatocito. Es probable
que esté involucrado en el metabolismo del glicerol y el balance energético.
 AQP9 se localiza en la membrana plasmática sinusoidal frente a la vena porta. AQP9
también puede ser importante para los cambios rápidos de agua a través, dentro o fuera
del hepatocito.
 Se ha planteado la hipótesis de un papel para AQP9 como canal de salida para la urea
producida dentro del hepatocito o solutos, como purinas y pirimidinas derivadas de la
síntesis de nucleótidos de novo, lactato y cuerpos cetónicos.
 Con base en su capacidad comprobada para transportar ciertos metales pesados, se
especula que AQP9 representa la ruta de entrada del arsénico en los hepatocitos. cuyo
envenenamiento consecuente se sabe que conduce a daño hepatocelular y
hepatocelular carcinoma.
 Los ratones knockout para AQP11 muestran vacuolización de hepatocitos, lo que sugiere
que AQP11 participa en la homeostasis del retículo endoplásmico rugoso y en la
regeneración del hígado.
 AQP1 se expresa en sitios del tracto gastrointestinal proximal que juegan un papel en el
procesamiento de grasas en la dieta, incluidos los colangiocitos en el hígado (producción
de bilis), el endotelio microvascular pancreático (producción de líquido pancreático), el
endotelio microvascular de la vesícula biliar (almacenamiento de bilis) y intestinal lácteo
endotelio (quilomicrón absorción).
 Los ratones nulos AQP1 con una dieta alta en grasas desarrollaron esteatorrea y tenían
una concentración reducida de triglicéridos en suero. Los ratones nulos tenían
concentraciones elevadas de enzimas pancreáticas en el intestino delgado y las heces,
pH normal en el líquido duodenal y producción normal de líquido biliar/pancreático, lo
que sugiere un defecto en la absorción más que en la digestión.
 AQP1 también se expresó en el endotelio capilar de la mucosa y submucosa en todo el
íleon humano y puede sugerir un papel principal de AQP1 en el paso de agua entre la
mucosa gastrointestinal y el torrente sanguíneo.
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ACUAPORINAS EN LA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA
El manejo del agua en los compartimentos vascular, intersticial y del espacio aéreo del
pulmón es esencial para el intercambio normal de gases y la defensa pulmonar.
Se han identificado cuatro canales de agua (AQP1, AQP3, AQP4 y AQP5) en el sistema
respiratorio.
AQP1 se expresa en el endotelio de los capilares, venas y arterias pulmonares, en la
membrana apical de la pleura visceral y parietal, y en la membrana apical de la célula
endotelial dentro de la membrana visceral.
AQP1 podría facilitar el transporte de líquido osmótico dentro del espacio pleural, y la
eliminación de AQP1 podría reducir significativamente el transporte de líquido
osmótico.
AQP3 se expresa en la membrana basolateral de las células epiteliales basales en la
nasofaringe y la tráquea y en la membrana apical de las células(2) alveolares de tipo II.
AQP4 se expresa en la membrana basolateral de las células epiteliales ciliadas
superficiales en los bronquios y la tráquea.
AQP3 y AQP4 también son expresada en la membrana basolateral de (3)las glándulas
secretoras del epitelio nasofaríngeo.
AQP5 está presente en la membrana apical de las células alveolares tipo I y las
glándulas secretoras nasofaríngeas.
La eliminación de AQP1 o AQP5 por separado produjo una notable disminución de la
permeabilidad al agua.
AQP1, AQP3, AQP4 y AQP5: la presencia de canales de(4) agua en el epitelio, la
vasculatura subepitelial y las glándulas subepiteliales de las vías respiratorias y la
nasofaringe predice la participación en el (5)transporte de fluidos en el espacio
alveolar.
o AQP5, humidificación de(6,7) las vías respiratorias (8)y secreción glandular.(9)
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