Seminario 2 FISIOLOGÍA DE LAS ACUAPORINAS

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Fisiología de las acuaporinas
Artículo· Julio 2018
DOI: 10.5099/aj180300167
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Khaled A Abdel Sater
Universidad Al-Azhar, Assiut, Egipto
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revista americana de
Ciencias Biomédicas
ISSN: 1937-9080
nwpii.com/ajbms
Fisiología de las acuaporinas
Khaled A. Abdel Sater
Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Universidad Al-Azhar, Assiut, Egipto
*
Autor correspondiente
Khaled A. Abdel Sater
Departamento de Fisiología,
Facultad de Medicina,
Universidad Al-Azhar, Asiut,
Egipto
Móvil: +20167970804
Correo electrónico: [email protected]
Recibido: 30 de junio de 2018; | Revisado: 20 de julio de 2018; | Aceptado: 06 septiembre 2018
Abstracto
Las acuaporinas (AQP) forman poros en las membranas de las células y conducen selectivamente las moléculas de agua a través de la membrana, al mismo tiempo que impiden el paso de iones como el sodio y el
potasio y otras moléculas pequeñas. Se considera que el movimiento del agua a través de las AQP se facilita simplemente dependiendo del gradiente osmótico. Hay subtipos de AQP; acuaporinas clásicas o AQP ortodoxas
(AQP0, AQP1, AQP2, AQP4, AQP5) permeables solo a las moléculas de agua; acuagliceroporinas (AQP3, 7, 9 y 10) permeables a solutos sin carga, como glicerol, CO2, amoníaco y urea además de agua y AQP no ortodoxos (AQP6,
AQP8, AQP11 y AQP12) con funciones desconocidas. La distribución específica de AQP en ciertos tipos de células de un órgano a menudo refleja una función precisa. AQP0 está presente en el cristalino para mantener su
transparencia. AQP1 es un canal de agua ampliamente distribuido en el cuerpo. Se expresa principalmente en riñones, pulmones, glóbulos rojos, hígado, piel, disco intervertebral periférico y sistema nervioso central. Está
involucrado en la angiogénesis, la migración celular, el crecimiento celular y la concentración a contracorriente. Su defecto muestra una acción protectora contra el edema en los pulmones. AQP2 se expresa en el conducto
colector renal y el oído interno para el transporte de agua en presencia de vasopresina; sus mutaciones en el riñón pueden causar diabetes insípida nefrogénica y su mutación en el oído interno provoca la enfermedad de
Menieres. AQP3 es la acuagliceroporina más abundante en la piel, donde AQP3 facilita el transporte de agua y glicerol y juega un papel importante en la hidratación de la epidermis de la piel de los mamíferos y en la
proliferación y diferenciación de los queratinocitos. También se encuentra en el conducto colector del riñón, conjuntiva del ojo, esófago, colon, bazo, estómago, intestino delgado, disco intervertebral y epitelio de las vías
respiratorias del tracto respiratorio. AQP4 se encuentra en las células astrogliales en la barrera hematoencefálica y la médula espinal, el túbulo colector del riñón, el epitelio glandular, las vías respiratorias, el músculo
esquelético, el estómago y la retina. Los ratones sin AQP4 mostraron un equilibrio hídrico cerebral alterado con protección contra el edema cerebral. AQP5 ayuda a la secreción glandular de agua, por lo que se expresa en el
epitelio glandular, el epitelio corneal, el epitelio alveolar y el tracto gastrointestinal. AQP6 se expresa en las células intercaladas del túbulo colector del riñón, la retina, las células acinares de la glándula parótida, el oído interno
y las vesículas sinápticas cerebrales. Interviene en la permeabilidad al cloruro, urea y nitrato. AQP6 puede interactuar funcionalmente con la H+-ATPasa en las vesículas para regular el pH intravesicular y el equilibrio ácido-base.
esófago, colon, bazo, estómago, intestino delgado, disco intervertebral y epitelio de las vías respiratorias del tracto respiratorio. AQP4 se encuentra en las células astrogliales en la barrera hematoencefálica y la médula espinal,
el túbulo colector del riñón, el epitelio glandular, las vías respiratorias, el músculo esquelético, el estómago y la retina. Los ratones sin AQP4 mostraron un equilibrio hídrico cerebral alterado con protección contra el edema
cerebral. AQP5 ayuda a la secreción glandular de agua, por lo que se expresa en el epitelio glandular, el epitelio corneal, el epitelio alveolar y el tracto gastrointestinal. AQP6 se expresa en las células intercaladas del túbulo
colector del riñón, la retina, las células acinares de la glándula parótida, el oído interno y las vesículas sinápticas cerebrales. Interviene en la permeabilidad al cloruro, urea y nitrato. AQP6 puede interactuar funcionalmente con
la H+-ATPasa en las vesículas para regular el pH intravesicular y el equilibrio ácido-base. esófago, colon, bazo, estómago, intestino delgado, disco intervertebral y epitelio de las vías respiratorias del tracto respiratorio. AQP4 se
encuentra en las células astrogliales en la barrera hematoencefálica y la médula espinal, el túbulo colector del riñón, el epitelio glandular, las vías respiratorias, el músculo esquelético, el estómago y la retina. Los ratones sin
AQP4 mostraron un equilibrio hídrico cerebral alterado con protección contra el edema cerebral. AQP5 ayuda a la secreción glandular de agua, por lo que se expresa en el epitelio glandular, el epitelio corneal, el epitelio
alveolar y el tracto gastrointestinal. AQP6 se expresa en las células intercaladas del túbulo colector del riñón, la retina, las células acinares de la glándula parótida, el oído interno y las vesículas sinápticas cerebrales. Interviene
en la permeabilidad al cloruro, urea y nitrato. AQP6 puede interactuar funcionalmente con la H+-ATPasa en las vesículas para regular el pH intravesicular y el equilibrio ácido-base. intestino delgado, disco intervertebral y
epitelio de las vías respiratorias del tracto respiratorio. AQP4 se encuentra en las células astrogliales en la barrera hematoencefálica y la médula espinal, el túbulo colector del riñón, el epitelio glandular, las vías respiratorias, el
músculo esquelético, el estómago y la retina. Los ratones sin AQP4 mostraron un equilibrio hídrico cerebral alterado con protección contra el edema cerebral. AQP5 ayuda a la secreción glandular de agua, por lo que se expresa en el epitelio gla
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La AQP7 se encuentra principalmente en el tejido adiposo y en los testículos, el corazón, el músculo esquelético y el túbulo proximal
renal. En los adipocitos, se sabe que AQP7 facilita la secreción de glicerol. AQP8 se expresa en hígado, páncreas, intestino, glándula
salival, testículos, ovario y corazón. En el riñón, se demostró que AQP8 desempeña un papel importante en la respuesta adaptativa
del túbulo proximal a la acidosis. También puede facilitar la difusión de peróxido de hidrógeno a través de las membranas
mitocondriales en situaciones en las que se generan especies reactivas de oxígeno. AQP9 se encuentra en el hígado, los glóbulos
blancos, los testículos y el cerebro, y está involucrado en la permeabilidad del agua y de los solutos pequeños. Se supone que AQP9
es un canal de glicerol en las células hepáticas. La presencia de AQP9 en el cerebro puede desempeñar un papel en el metabolismo
energético. AQP10 se expresa en la piel y el intestino delgado para el transporte de agua y glicerol. AQP11 se expresa en riñón,
testículo, hígado, cerebro, intestino, corazón y tejido adiposo, pero aún se desconoce su función. AQP12 parece expresarse
específicamente en las células acinares pancreáticas, pero su función aún se desconoce y puede estar implicada en la execración de
agua exocrina.
Palabras clave:Aquaporinas, Canales de agua, Reabsorción y secreción de agua, Transporte de glicerol, Migración
celular
1. Introducción
El agua es el componente principal de todas las
células humanas, y su movimiento dentro y fuera de la
célula viva es fundamental para la vida. La permeabilidad al
agua de las membranas biológicas ha sido un problema de
glicerol (AQP3, AQP7, AQP9 y AQP10) y urea (AQP7, AQP9
y AQP10) además de agua. Este tipo está asociado con el
metabolismo de los lípidos mediante la regulación de los
niveles de glicerol.[2].También facilitan la difusión de
arsenito y antimonito y desempeñan un papel crucial en
la homeostasis de los metaloides[3].
de las proteínas del canal de agua de las acuaporinas (AQP).
(3) La agua-amoniacoporina (AQP8) es alta
permeable al amoníaco y al peróxido de hidrógeno
además del agua. Puede facilitar la difusión de
La permeabilidad del agua a través de la capa lipídica de la
hidrógeno
membrana celular aumenta hasta 50 veces cuando hay AQP
mitocondrial en situaciones en las que se generan especies
en relación con las membranas que carecen de AQP.[1].
reactivas de oxígeno[4].
2. Clasificación de aqps
Las acuaporinas subcelulares (AQP6, AQP11 y AQP12) se
identificaron recientemente y sus estructuras y funciones
siguen siendo inciertas.[2]. AQP6 es poco permeable al
agua mientras que muestra conductancia al glicerol,
nitrato y urea en respuesta al pH ácido o Hg2+. Pero la
importancia fisiológica de estas acuaporinas (AQP6,
AQP7, AQP9 y AQP10) en el transporte de urea no se ha
revelado por completo.[5].
larga data en fisiología, pero las proteínas responsables de
esto permanecieron desconocidas hasta el descubrimiento
La familia AQP sigue creciendo con 13
miembros desigualmente distribuidos en los tejidos
humanos. Estos miembros se designan AQP0 a
AQP12. Las AQP son proteínas transmembrana
hidrofóbicas integrales que facilitan principalmente
el transporte pasivo de agua dependiendo de la
presión osmótica en ambos lados de la membrana.
Se han dividido en subgrupos en función de sus
características estructurales y funcionales:
(1) acuaporinas clásicas u ortodoxas (agua
peróxido
al otro lado de
membranas
de
(4) AQP no ortodoxos, superacuaporinas o
3. Papel de las acuaporinas en la fisiología renal
En el glomérulo, el agua y los iones se filtran libremente.
selectivos) AQP (AQP0, AQP1, AQP2, AQP4 y AQP5)
A medida que el filtrado se mueve a lo largo de los túbulos, los
permeables solo a las moléculas de agua y están
iones se reabsorben y el agua los sigue por ósmosis.[1].
involucrados en la migración de agua en varias células. La
Normalmente, alrededor de 180 L de H2O se filtran a través de
selectividad de los canales de agua de las acuaporinas es
los glomérulos por día, mientras que al menos el 99 % del agua
tan alta que incluso los protones (H3O+) son repelidos.
filtrada se reabsorbe. El volumen de orina promedio es de
AQP1, AQP4 y AQP5 son permeables al agua y al CO2.
aproximadamente 1 L por día. Hay dos tipos de reabsorción de
(2) Aquagliceroporinas (o canales de glicerol)
(AQP3, AQP7, AQP9 y AQP10) permeables a
agua; Obligatorio no bajo control de la hormona antidiurética
(ADH) en el túbulo proximal
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(65 %), asa de Henle (15 %), túbulo distal (5 %) y
conductos colectores (2 %) y facultativo bajo control
de ADH en túbulo distal tardío y cortical (8 %) y
conductos colectores medulares (4 %) . Las etapas
finales de la concentración urinaria ocurren en los
túbulos distales tardíos y conductos colectores bajo el
efecto de la ADH.[6].
AQP2 es el más abundante y también se denomina
canal de agua regulado por vasopresina. AQP2, AQP3 y
segmentos También AQP1 ha estado presente tanto en
el asa descendente de Henel como en los vasos rectos.
Se ha propuesto contribuir a los mecanismos de
contracorriente - multiplicación e intercambio - para
mantener el gradiente osmótico corticomediario. La
eliminación de AQP1 en ratones causa poliuria severa
[10]. Pero el papel de AQP1 en las células epiteliales de
riñón humano parece ser relativamente menor.[8].
Otras AQP expresadas en riñón, AQP7, AQP8 y AQP11
AQP4 se expresan en la membrana de las células principales
no parecen estar directamente involucradas en la
del túbulo colector renal, donde participan en la regulación
reabsorción de agua. AQP7 se localiza en la membrana
de la concentración urinaria.[7]. AQP2 se encuentra en la
apical de los túbulos proximales y probablemente
membrana luminal del conducto colector, mientras que
desempeña un papel en la absorción de glicerol del líquido
AQP3 y AQP4 se encuentran en la membrana basolateral del
luminal. AQP8 está presente en los dominios intracelulares
conducto colector. El flujo de agua dependiente de la
de las células proximales y de los conductos colectores.
vasopresina hacia las células del conducto colector es a
AQP11 se localiza intracelularmente en los túbulos
través de AQP2 y el flujo de salida hacia el intersticio es a
proximales. Se ha descubierto que ratones nulos para
través de AQP3 y/o AQP4. AQP3 transporta glicerol además
AQP11 desarrollan riñones poliquísticos[5]control.
de agua; pero se desconoce el significado funcional de esta
observación, pero puede desempeñar un papel en la
regulación del metabolismo del glicerol.[1]. En el riñón, la
4. Papel de las acuaporinas en la fisiología del
sistema nervioso
ADH se une al receptor de vasopresina tipo II (V2) acoplado
a la proteína G basolateral, lo que da como resultado un
La homeostasis del agua en el sistema nervioso central
aumento de los niveles de AMPc intracelular y una
(SNC) tiene importancia fisiológica y clínica, ya que alrededor
señalización intracelular alterada y provoca la concentración
del 80% del peso del cerebro es agua. Normalmente, el
de orina.[8]. Las personas con mutaciones en el gen que
transporte de agua está estrictamente regulado para mantener
codifica AQP2 sufren una forma grave de diabetes insípida
un estricto equilibrio homeostático entre los compartimentos
nefrogénica (NDI)[9]. Los ratones que carecen de AQP3
vascular cerebral, tejido cerebral y líquido cefalorraquídeo
tienen una baja permeabilidad al agua de la membrana
(LCR). Una interrupción en este equilibrio provoca un aumento
basolateral en el conducto colector cortical y excretan
en el contenido de agua del cerebro que contribuye
grandes cantidades de orina diluida. Los ratones que
significativamente a la fisiopatología de la lesión cerebral
carecen de AQP4 tienen una baja permeabilidad al agua en
traumática, la hidrocefalia y una variedad de trastornos
el conducto colector medular interno, pero manifiestan solo
neurológicos.[14]La naturaleza rígida del cráneo brinda poca
un defecto leve en la capacidad máxima de concentración
capacidad para amortiguar los cambios de volumen
urinaria[10].
intracraneal y, más allá de un umbral limitado, la presión
Los mecanismos por los cuales los riñones controlan
intracraneal (PIC) aumenta rápidamente. El aumento de la PIC
la acidificación de la orina están menos definidos, pero es
puede, en última instancia, conducir al deterioro del flujo
probable que involucren a AQP6. Se expresa en vesículas en
sanguíneo cerebral, lo que resulta en una mayor lesión cerebral
células epiteliales del túbulo proximal y en células
y la muerte.[15].
intercaladas del túbulo colector. Puede estar involucrado en
la regulación del equilibrio ácido-base.
[5].AQP6
se comporta como un canal de aniones regulado por
pH con la mayor selectividad para el nitrato[11].La AQP6 puede
servir como un regulador negativo para las poblaciones
intracelulares de H -ATPasa, una enzima que se sabe que es
inhibida por el óxido nítrico[12].
AQP1 se localiza en las membranas apical
y basolateral del túbulo proximal[13], y juega un
papel en la reabsorción de agua en estos
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Se han identificado al menos nueve AQP en
el SNC, que incluyen AQP1, AQP3, AQP4, AQP5,
AQP6, AQP7, AQP8, AQP9 y AQP11. Además,
AQP1, AQP2 y AQP4 también se expresan en el
sistema nervioso periférico (SNP). Poco se sabe
sobre la función y regulación de AQP3, AQP5,
AQP6, AQP7, AQP8 y AQP11 en el
SNC[dieciséis].
AQP4 es el canal de agua más abundante en el
SNC[17]. Transporte de agua entre diferentes
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compartimientos del SNC es asistido por AQP4. Es un canal de
AQP4 también parece ser necesario para los mecanismos
agua bidireccional que facilita el transporte de agua dentro y
básicos de plasticidad sináptica a largo plazo. La ausencia de
fuera del cerebro para mantener el equilibrio hídrico dentro del
AQP4 puede afectar la potenciación a largo plazo (LTP) por la
SNC. AQP4 puede facilitar la salida de agua del parénquima
desregulación del receptor NMDA (NMDAR). NMDAR se activa
cerebral hacia los vasos cerebrales, los ventrículos y el espacio
por aumentos en el pH extracelular[24]. El bicarbonato actúa
subaracnoideo. También es responsable del rápido movimiento
como un sistema amortiguador del pH y está regulado por el
de agua hacia el cerebro.
cotransportador Na+/HCO3 − que impulsa el agua hacia los
[17].
astrocitos a través de AQP4[25]Por lo tanto, la deficiencia de
Los canales AQP4 están altamente concentrados en la
barrera hematoencefálica (BBB), así como en otras barreras de
AQP4 puede causar una desregulación de NMDAR debido al
líquido cefalorraquídeo.[18]Se expresa en astrocitos y células
desequilibrio del pH extracelular, pero aún no se ha resuelto
ependimales en todo el cerebro y la médula espinal, con una
cómo se logra esto. La deficiencia de AQP4 también puede
distribución altamente polarizada en las membranas gliales en
afectar la LTP al
contacto directo con los capilares y los pies terminales de los
modulación
astrocitos que forman los límites gliales.
liberación del factor neurotrófico (BDNF) que juega un papel
[19]Esta
central en la regulación de la plasticidad sináptica. La
ubicación sugiere un papel de AQP4 en el transporte de
el
neurotrofina
derivado del cerebro
agua entre diferentes compartimentos del SNC. Los canales
liberación de BDNF conduce a LTP e inhibe la depresión a
AQP4 responden pasivamente a los gradientes osmóticos. Los
largo plazo[26].
cerebros de ratones nulos AQP4 muestran una permeabilidad
El LCR es secretado por el plexo coroideo y se
absorbe principalmente a través de las granulaciones
aracnoideas hacia los senos venosos y por otras rutas,
como el flujo transependimario hacia el cerebro. La
secreción de LCR implica el transporte activo de Na+
desde la sangre hacia los ventrículos, lo que genera un
gradiente osmótico que impulsa el flujo de agua.[1].
AQP1 se distribuye principalmente en la membrana
apical en las células epiteliales del plexo coroideo
al agua osmótica reducida[20].
AQP4 también es abundante en las regiones
osmosensoriales del cerebro, incluido el núcleo supraóptico,
donde está presente en las laminillas gliales que rodean las
neuronas secretoras de vasopresina, lo que sugiere un papel
también en los mecanismos osmosensoriales. Desde allí, la
ADH se transporta a lo largo de los axones hasta la hipófisis
posterior, donde posteriormente se puede liberar.[1].
La homeostasis del potasio mediada por astrocitos
(K+)
es
donde el movimiento de agua transcelular a través de AQP1
de importancia crítica para la regulación de la excitabilidad
contribuye con el 25 % de la producción de LCR, como lo
neuronal. AQP4 está implicado en la eliminación de K+
demuestra el estudio en ratones sin AQP1[27]. También se ha
liberado durante la actividad neuronal. Se plantea la
encontrado AQP1 en las neuronas de las capas superficiales del
hipótesis de que el potasio liberado en el espacio
asta dorsal de la médula espinal, que contiene fibras C
extracelular durante la actividad neuronal es absorbido por
implicadas en la sensación de dolor. También se expresa en las
los canales de potasio rectificadores internos astrogliales
neuronas del ganglio del trigémino que median la nocicepción
(Kir4.1), seguido de la entrada de agua a través de AQP4 en
de la cabeza. La hinchazón de la médula espinal inducida
el espacio perisináptico. Esto da como resultado la
osmóticamente se redujo en ratones nulos AQP1 en el asta
contracción del espacio extracelular. El agua es la siguiente
dorsal[28], y se demostró una sensación de dolor marcadamente
en pasar al espacio perivascular por AQP4 ubicado en los
alterada en respuesta a estímulos térmicos (prueba de
extremos de los pies y el volumen del espacio extracelular
movimiento de la cola) y químicos (inyección de capsaicina)[29].
vuelve a su estado inicial.[21].
AQP9 se encuentra en tres tipos de células: (i) en
células gliales, en particular tanicitos en el mediobasal
AQP4 también tiene un papel en la regulación de la
neurotransmisión. La captación de glutamato se acompaña
hipotálamo y astrocitos. AQP9 en este sitio es
del transporte de agua, lo que hace que los procesos de los
implicado en el movimiento del agua entre el líquido
cefalorraquídeo y el parénquima cerebral en estas
estructuras hipotalámicas[30]. (ii) En las células
endoteliales de los vasos piales. AQP9 en este sitio puede
facilitar el flujo de agua a través de la BBB. Cabe señalar,
sin embargo, que la BBB también es permeable al
monocarboxilato y al glicerol, y la AQP9 también podría
participar en el flujo de solutos a través de la BBB.[31].
astrocitos se hinchen alrededor de las sinapsis, lo que
posteriormente reduce el espacio sináptico extracelular
durante la transmisión y el procesamiento sinápticos.
[22].
Estudios previos también sugieren que la AQP4 está
involucrada en el metabolismo de la dopamina, la
serotonina y otros neurotransmisores[23].
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(iii) En neuronas catecolaminérgicas[30]. Este AQP9, un canal
El movimiento del agua a través de las barreras de
de lactato de glicerol en este sitio, podría estar implicado en
membrana en el ojo sigue gradientes osmóticos generados
el metabolismo energético del cerebro, como lo demuestra
por el transporte de soluto activo y secundario. Una
su presencia en las membranas internas mitocondriales y
excepción es el drenaje de fluido acuoso, en el que la
posiblemente en los efectos neuroendocrinos de la
presión hidrostática impulsa el flujo de fluido a granel. Las
diabetes. De hecho, estos canales pueden facilitar la
AQP se expresan en el ojo, donde su función principal es
difusión de glicerol y lactato, que pueden considerarse
facilitar el flujo de agua transmembrana en respuesta a los
como sustratos energéticos para el tejido nervioso.[32].
5. Papel de las acuaporinas en la fisiología de los sentidos especiales
El ojo es un órgano sensorial único que consta de
múltiples tipos de tejidos. Los principales elementos
ópticos, la córnea y el cristalino, son tejidos avasculares
donde se requiere un movimiento continuo de agua e
iones entre los compartimentos oculares y la circulación
sistémica para mantener la transparencia.[33].
La presión intraocular (PIO) es mantenida por
el humor acuoso. El epitelio ciliar consta de dos
capas epiteliales: el epitelio pigmentado y el
epitelio no pigmentado que recubren el cuerpo
ciliar. El epitelio no pigmentado es responsable de
la producción de humor acuoso, mientras que el
drenaje (salida) del humor acuoso se produce a
través de la malla trabecular hacia el canal de
Schlemm. El equilibrio entre la secreción y el flujo
de salida del humor acuoso es de vital importancia
para mantener la PIO.[34]El epitelio pigmentario de
la retina recubre la barrera hematorretiniana
externa, lo que evita la fuga de líquido entre la
retina neural y los capilares coroideos.[35].
Se sabe que al menos cinco AQP (AQP0, AQP1,
AQP3, AQP4 y AQP5) se expresan en los órganos
especiales de los sentidos. Se observó expresión de AQP0
en células de fibra de cristalino y epitelio ciliar y retina.[36].
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.[37]. AQP3 se localizó en la
conjuntiva[35]. Se observó expresión de AQP4 en la
membrana plasmática basolateral de células epiteliales
no pigmentadas en el epitelio ciliar, retina[38]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[39]. AQP5 se
localizó en el epitelio de la glándula corneal y lagrimal[40].
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gradientes osmóticos.[35].
El endotelio corneal expresa AQP1 y es
responsable del transporte de la mayor parte del
agua fuera del estroma corneal.[41]. El epitelio
estratificado externo del epitelio corneal anterior
expresa AQP3 y AQP5 y facilita el transporte de
agua lejos de la córnea. 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.[42]. El epitelio corneal estratificado
expresa el AQP3 transportador de agua y glicerol.
La migración celular facilitada por AQP3 también se
ha demostrado en la cicatrización de heridas en la
piel.[43].
El transporte de agua al cristalino está mediado por
AQP1 en las células epiteliales y AQP0 expresado por las
fibras del cristalino.[44]. También en la lente, AQP0 forma
uniones estrechas y ayuda a mantener un espacio mínimo
entre las fibras. Por lo tanto, 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. Las mutaciones en AQP0
producen cataratas congénitas en humanos. Los posibles
mecanismos incluyen la pérdida de la adherencia fibra-fibra
facilitada por AQP0[45], y deterioro de la deshidratación de
las células de fibra[46].
Se observó una disminución significativa en la PIO 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.[47]. AQP5 en las glándulas
lagrimales podría ser un osmorregulador para mantener
una solución lagrimal isotónica en lugar de funcionar en la
secreción lagrimal[40].
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.[48].
La participación de AQP4 en la regulación del volumen
celular puede ser un componente mecánico importante de
la transducción de señales acústicas[49]. La discapacidad
auditiva en los ratones knockout se atribuyó a la ausencia o
disfunción de AQP4 en las células de soporte que rodean las
células ciliadas sensoriales y no a
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a un efecto biológico adverso sobre la propagación de
la señal neural en el nervio auditivo[50].
La presencia de varias AQP (AQP1, AQP3, AQP4 y
AQP5) en los capilares de la trompa de Eustaquio del oído
medio sugiere que pueden regular el transporte de agua
entre la sangre y las células de estos tejidos y pueden
desempeñar varios papeles en la fisiopatología de la otitis
media.[51]. Además, la participación de las AQP en la
transducción de señales neuronales, así como en la
regulación del movimiento celular y el metabolismo de los
lípidos, sugiere que estos hallazgos pueden usarse para
desarrollar nuevos tratamientos para la otitis media.[52].
Se han identificado cinco canales de agua (AQP1,
AQP2, AQP3, AQP4 y AQP5) en el oído interno. AQP1,
AQP2, AQP3, AQP4 y AQP5 están presentes en el saco
endolinfático. La expresión de AQP2 está regulada por
ADH, que se cree que regula el volumen endolinfático
por reabsorción.[51]. AQP4 es para proporcionar
equilibrio osmótico en el apoyo de las células del
epitelio dentro del órgano de Corti mediante el
reciclaje de K+. AQP5 aparece en el órgano de Corti y
membrana de Reissner[53].
6. Papel de las acuaporinas en la fisiología digestiva
La secreción y la absorción, dos de las funciones
principales del sistema digestivo, requieren la
transferencia de líquido a través de las membranas
celulares. El agua que ingresa al sistema digestivo
proviene en parte de la dieta (alrededor de 2 L/día) y en
parte de la secreción de jugos digestivos (alrededor de 7
L/día). En humanos sanos, 65% a 80% de esta agua (9 L)
se absorbe en asociación con la absorción de nutrientes
y electrolitos en el intestino delgado, por lo que el colon
recibe solo 1 500 a 2 000 mL. El colon absorbe la mayor
parte de este líquido remanente con gran eficiencia, por
lo que normalmente solo se excretan alrededor de 100
ml en las heces.[54].
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[55].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)
[56].
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Existe una estrecha relación entre la ubicación y la
función de los AQP. a) Los canales de agua basolaterales
(AQP3 y AQP4) aparecen más abundantes en los epitelios
secretores. La proteína AQP3 en humanos se ha
observado solo en células seleccionadas de la mucosa
gástrica antral y oxíntica.[57]y 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[58].
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.[54]. También se expresa en la membrana
basolateral de las células parietales y principales
gástricas, y puede participar en la secreción de jugo
gástrico. 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. Se localiza en la membrana
basolateral de las células epiteliales que recubren el
colon distal y la luz del recto.[58]. La inhibición de AQP3 en
ratas indujo diarrea severa, lo que sugiere un papel de
AQP3 en la regulación del contenido de agua fecal[59].
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
[60].
Mientras que b) los canales de agua apicales (AQP7, 10 y
posiblemente 11) se expresan más en los epitelios absorbentes
(p. ej., intestino delgado). 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. En el intestino delgado proximal
humano, AQP10 se localizó en la membrana del borde en
cepillo de los enterocitos absorbentes de las vellosidades
superiores.[61]. Y c) En el colon, que puede absorber y secretar
agua, se expresan AQP tanto apicales como basolaterales. 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.[62].
La glándula salival expresa múltiples acuaporinas
incluyendo AQP1 en las células mioepiteliales y
endoteliales, AQP3 en las células basolaterales.
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172
membrana apical de las células acinares y ductales secretoras, y
cuyo envenenamiento consecuente se sabe que
conduce a daño hepatocelular y hepatocelular
transcrito de AQP8 en células acinares. AQP5 juega un papel
carcinoma[72]. Los ratones knockout para AQP11 muestran
importante en la secreción de saliva. Los ratones knockout para
vacuolización de hepatocitos, lo que sugiere que AQP11
AQP5 mostraron una disminución del 60 % en la secreción de
participa en la homeostasis del retículo endoplásmico
saliva estimulada por pilocarpina, así como una saliva más
rugoso y en la regeneración del hígado[4].
membrana de acinos serosos y mucosos, AQP5 en la
viscosa e hipertónica[63]. Las AQP salivales pueden aumentar el
AQP1 se expresa en sitios del tracto gastrointestinal
movimiento de fluidos a través de las células epiteliales en el
proximal que juegan un papel en el procesamiento de grasas
proceso de secreción primaria de saliva. La secreción de saliva
en la dieta, incluidos los colangiocitos en el hígado (producción
implica el transporte activo de sal hacia la luz acinar a través de
de bilis), el endotelio microvascular pancreático (producción de
las células epiteliales, lo que impulsa el transporte osmótico de
líquido pancreático), el endotelio microvascular de la vesícula
agua a través de las AQP.[60].
biliar (almacenamiento de bilis) y
La secreción de jugo pancreático implica un primer
paso durante el cual las células acinares secretan un
pequeño volumen de líquido isotónico. El líquido isotónico
primario luego llega a la luz ductal. Durante el segundo
paso, las células ductales secretan Na+, Cl- y HCO3- así
como la mayor parte del agua.[64]. La presencia de AQP8 en
la membrana apical de las células acinares permite que el
agua se mueva hacia la luz acinar.[sesenta y cinco]. La presencia
de AQP1, tanto en la membrana plasmática apical como en
la basolateral de las células ductales, y de AQP5, en la
membrana plasmática apical de las células ductales,
permite que el agua pase de las células ductales a la luz
ductal pancreática.[66].
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.[67].
AQP9 se encuentra en la membrana plasmática
basolateral del hepatocito[68]. Es probable que esté involucrado
en el metabolismo del glicerol y el balance energético. El
glicerol, como producto de los triglicéridos adiposos durante la
lipólisis, fluye hacia el hígado a través de la vena porta. Y
participa en la gluconeogénesis más tarde. AQP9 se localiza en
la membrana plasmática sinusoidal frente a la vena porta[69].
AQP9 también puede ser importante para los cambios rápidos
de agua a través, dentro o fuera del hepatocito que subyace al
estado de hidratación hepatocelular, un mecanismo eficiente de
control a corto plazo de la secreción canalicular y el volumen de
los hepatocitos.[70]. También 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.[71]. 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.
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.[60]. AQP1
también se expresó en el endotelio capilar de la mucosa
y submucosa en todo el íleon humano.[73]. Esto confirma
los resultados obtenidos previamente en roedores.[54]y
puede sugerir un papel principal de AQP1 en el paso de
agua entre la mucosa gastrointestinal y el torrente
sanguíneo.
7. Papel de las 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.[60]. 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[74]. También se
expresa 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[75].
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 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
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expresada en la membrana basolateral de las glándulas
secretoras del epitelio nasofaríngeo. AQP5 está presente
en la membrana apical de las células alveolares tipo I y
las glándulas secretoras nasofaríngeas.[60].
La eliminación de AQP1 o AQP5 por separado produjo
una notable disminución de la permeabilidad al agua.
También la presencia de canales de agua en el epitelio, la
vasculatura subepitelial y las glándulas subepiteliales de las
vías respiratorias y la nasofaringe predice la participación
en el transporte de fluidos en el espacio alveolar (AQP1,
AQP3, AQP4 y AQP5)[76], humidificación de las vías
respiratorias (AQP5)[77]y secreción glandular
[1].
8. Papel de las acuaporinas en la fisiología reproductiva
El flujo de agua a través de las membranas celulares
es importante en muchos de los procesos subyacentes a los
sistemas reproductivos masculino y femenino, es esencial
para la espermatogénesis, la osmoadaptación de los
espermatozoides y la foliculogénesis.[78].
espermátidas en espermátidas alargadas, uno de los cambios
morfológicos más distintivos es una reducción sorprendente del
volumen de células germinales, en gran parte debido a la salida de
líquido impulsada osmóticamente.[79].
AQP3 y AQP9 se localizan en la capa epitelial
del epidídimo y se cree que juegan un papel
importante en el transporte de agua transepitelial y
esperma
concentración[78].
AQP9 también permite
el flujo transepitelial de solutos como glicerol, urea,
manitol y sorbitol y es modulado por andrógenos
en ratas macho adultas. AQP3 también se localiza
exclusivamente en las membranas de las células
basales del epidídimo y se expresa dentro del
músculo liso y el endotelio de los canales vasculares
en todo el epidídimo.[82], junto con AQP10
[80].
Varias AQP se localizan en las membranas
plasmáticas de las células epiteliales de la próstata
(AQP1), la vesícula seminal (AQP1) y la glándula
coagulante (AQP9), todas las cuales muestran
funciones secretoras y reabsorbentes.[83].
En la eyaculación, los espermatozoides se enfrentan a
8.1 Reproducción masculina
una caída de la osmolaridad extracelular. Esto requiere el
El movimiento de agua y solutos a través del
epitelio del aparato reproductor masculino es
responsable de equilibrar el entorno luminal para la
espermatogénesis; para la maduración,
almacenamiento, transporte y liberación de esperma; y
para aumentar la concentración de esperma[79].
Se han reconocido múltiples AQP en los testículos
(AQP0, AQP1, AQP7, AQP8 y AQP9), conductos eferentes
(AQP1, AQP9 y AQP10), epidídimo (AQP1, AQP3, AQP9 y
AQP10), conducto deferente (AQP1, AQP2 y AQP9) y
glándulas accesorias (AQP1 y AQP9) de mamíferos
adultos. AQP0 y AQP9 se expresan en las células de
Leydig y pueden participar en las funciones endocrinas
de los testículos[80]. AQP0 y AQP8 se localizan en las
células de Sertoli. Se sabe que las células de Sertoli en el
epitelio espermatogénico secretan líquido para formar
una luz tubular llena de líquido, que sirve como vehículo
para transportar los espermatozoides desde los
testículos hasta el epidídimo.[81].
proceso de disminución del volumen regulador en los
La espermatogénesis y la concentración de
espermatozoides están asociadas con una considerable
secreción y/o absorción de líquido en los testículos. AQP0,
AQP1, AQP7, AQP8 y AQP9 podrían estar involucradas en las
primeras etapas de la espermatogénesis y en la secreción
de líquido tubular. Durante la espermatogénesis, y
especialmente en la metamorfosis de los redondos
espermatozoides para contrarrestar la tendencia a la
inflamación celular.[84].
AQP3 y AQP7 juegan un papel importante en la
osmoadaptación, motilidad y morfología de los
espermatozoides. Desempeñan un papel importante en la
regulación del volumen de los espermatozoides. La inhibición
de la regulación del volumen en los espermatozoides
eyaculados humanos conduce a fallas en la penetración y
migración a través del moco cervical sustituto, debido a la
reducción de la velocidad de natación de las células inflamadas.
[85].
Las células mutantes AQP3 muestran disminución de la
motilidad, aumento de la hinchazón y flexión de la cola después
de entrar en el entorno hipotónico del útero, lo que dificulta las
posibilidades de los espermatozoides de llegar al oviducto y
mediar en un evento de fertilización.[85].Existe una correlación
específica entre el AQP7 normal del esperma y la motilidad y
morfología del esperma[86].
8.2 Reproducción femenina
Las acciones metabólicas durante la reproducción
femenina dependen de la secreción y reabsorción de
líquidos. Se ha demostrado que AQP1, AQP2, AQP3,
AQP4, AQP5 AQP7, AQP8 y AQP9 se expresan en el
aparato reproductor femenino. Su patrón de expresión
específico sugiere que juegan un papel en el agua.
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movimiento entre los compartimentos intraluminal,
intersticial y capilar[79].
En el útero, las hormonas esteroides inducen la
imbibición de agua en el endometrio uterino. Esta agua
luego cruza las células epiteliales hacia la luz, lo que
conduce a una disminución de la viscosidad del líquido
luminal uterino. Varias AQP se localizan en el estroma
(AQP8), el miometrio (AQP1, AQP2 y AQP8), el
endometrio (AQP1 y AQP2) y en las células epiteliales
glandulares (AQP 5 y AQP 9) y luminales (AQP2, AQP3 y
AQP5) del útero.[87].AQP2 depende del ciclo menstrual y
alcanza un nivel alto en la fase secretora media en el
momento de la implantación del embrión [88]. AQP1,
AQP2, AQP3 y AQP8 pueden participar en el movimiento
del agua durante la imbibición uterina. AQP2 puede
contribuir al volumen de líquido en el momento de la
implantación del blastocisto[89]Además, AQP3, AQP4,
AQP5 y AQP8 también están presentes en el cuello
uterino y pueden contribuir a los cambios en la
organización de la red de colágeno y el contenido de
agua en el tejido conectivo cervical que ocurren durante
la gestación, lo que permite la dilatación del cuello
uterino durante el trabajo de parto. También AQP5,
AQP8 y AQP9 se localizan en las células epiteliales del
oviducto.[90]. Las AQP en el oviducto podrían influir en la
producción de líquido oviductal, que proporciona el
medio fisiológico para la fertilización y el desarrollo
embrionario temprano[79]. Se demostró que AQP1, 3, 8, 9
y 11 juegan un papel crucial en la transferencia de agua
a través de la placenta.[91].
El papel de AQP7, AQP8 y AQP9 en el ovario,
Se han encontrado AQP7 y AQP9 en el sistema
cardiovascular. Se distribuyen al corazón, células
endoteliales y músculo liso vascular, participan en el
transporte de agua, glicerol y ácido láctico que juegan
un papel importante en la fisiología vascular[78].
La principal AQP del sistema cardiovascular es
AQP1, que se expresa en células endoteliales
microvasculares (capilares y venas pequeñas) y células
de músculo liso vascular. AQP1 regula la permeabilidad
al agua de las redes capilares del corazón mediando el
flujo de agua a través de la capa endotelial hacia la
sangre. AQP1 en las células endoteliales puede ayudar a
la entrada de óxido nítrico para regular el tono vascular y
la presión arterial[93].
AQP4 solo se ha detectado a nivel de proteína dentro
de los cardiomiocitos humanos[94]. AQP4 y AQP9 tienen
funciones comunes en la homostasis del agua extracelular y
la formación de edema.[95]. Estaban implicados en la
absorción del exceso de agua del espacio intersticial hacia
los capilares. El edema cardíaco surge cuando el tejido con
un suministro de sangre reducido (isquémico) se vuelve
hipertónico, lo que hace que el agua fluya desde los
capilares (posiblemente a través de AQP1) hacia los
cardiomiocitos; esto provoca la inflamación de las células y
la reducción del gasto cardíaco[78].
AQP7 se expresa en tejidos cardíacos y células
endoteliales capilares. Es inhibido por la insulina. Los
ratones knockout para AQP7 tienen un contenido más bajo
de ATP y glicerol cardíaco. En los cardiomiocitos sanos, el
ATP es la fuente de energía química para todas las
reacciones que consumen energía.[96].
específicamente en el folículo ovárico, ha sido bien
estudiado. Durante la foliculogénesis, el antro se expande
10. Papel de las acuaporinas en el sistema musculoesquelético
por una gran y rápida entrada de agua a través del
revestimiento de células de la granulosa (GC); está mediado
por el flujo transcelular a través de los canales AQP[78]. La
permeabilidad de los ovocitos inmaduros está mediada por
AQP9, mientras que la de los ovocitos maduros puede estar
mediada por AQP3.[79].
9. Papel de las acuaporinas en la fisiología
cardiovascular
En el corazón, el agua se mueve desde el espacio
AQP1 y AQP4 se expresan en el músculo
esquelético. AQP1 se encontró en las células endoteliales
de los capilares dentro del tejido muscular y AQP4 en la
membrana plasmática de las células de fibra muscular.
La localización de AQP1 y AQP4 dentro del tejido
muscular sugiere que las AQP pueden funcionar juntas
como transportadores de agua entre la sangre y las
miofibrillas durante la contracción muscular (hinchazón
muscular inducida por la contracción)[97].
El cartílago articular y el tejido del disco intervertebral son
intersticial, a través del endotelio y hacia los vasos sanguíneos.
estructuras biomecánicas especializadas que se encuentran
Este proceso generalmente se atribuye al transporte de agua
bajo cargas de compresión constantes. Las células dentro de
paracelular a través del endotelio del corazón, ya que se
estos tejidos avasculares están expuestas a condiciones
considera que tiene fugas en comparación con el endotelio de
constantemente duras ya que el disco intervertebral es ~80%
otros órganos [92]. AQP1, AQP4,
agua y el tejido del cartílago articular es
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alrededor de ~ 70% de agua[98]. El disco intervertebral
se compone de tres regiones distintas: el núcleo
pulposo gelatinoso, que está encapsulado por el anillo
fibroso y las placas terminales cartilaginosas. Las
células nativas del núcleo pulposo y del tejido
cartilaginoso secretan proteoglicanos y colágeno tipo
II; la red de colágeno atrapa proteoglicanos cargados
negativamente (como el agrecano) que atraen cationes
(principalmente K+, Na+ y Ca2+) lo que resulta en la
entrada de agua; este proceso es responsable del alto
potencial osmótico de estos tejidos que les permite
resistir cargas biomecánicas estáticas y dinámicas[73].
También se han identificado AQP1 y AQP3 dentro de
las células del núcleo pulposo del disco intervertebral
humano. Las AQP están involucradas en la inflamación
celular durante la carga mecánica[99].
epidermis. AQP3- ratones nulos, también muestra disminución
AQP9 se encontró en células de osteoclastos, pero es
de lipólisis al transportar el glicerol fuera de los adipocitos para
no
de la hidratación y elasticidad de la piel[102]. La reducción de la
hidratación y la elasticidad de la piel en la deficiencia de AQP3
es causada por una alteración de la permeabilidad del glicerol
de las células epidérmicas, lo que da como resultado un
contenido reducido de glicerol en el estrato córneo y la
epidermis.[103]. Finalmente, también se cree que AQP3 es
importante en la cicatrización de heridas como canal de agua al
facilitar la migración celular y como transportador de glicerol al
mejorar la energía y señalar la proliferación y diferenciación de
queratinocitos.[104].
AQP5 está presente en las membranas apicales de las
glándulas sudoríparas y participa en la secreción de sudor. El
ratón nulo AQP5 tiene una secreción de sudor marcadamente
disminuida[105].
AQP7 en la piel juega un papel crucial durante el proceso
esencial para la función de los osteoclastos o
diferenciación
bajo condiciones fisiológicas normales
permitir el mantenimiento de los triglicéridos.
condiciones[100].
Se ha demostrado que conduce a la obesidad y la resistencia a
descomponer[106].
Una ausencia de AQP7 ha sido
la insulina debido a la acumulación de glicerol y la subsiguiente
11. Papel de las acuaporinas en la fisiología del sistema
hipertrofia de los adipocitos. Los adipocitos en ratones que
tegumentario
carecen de AQP7 exhiben un aumento de glicerol intracelular,
una mayor captación de ácidos grasos y una síntesis acelerada
La piel es el órgano más grande del cuerpo
humano; su función principal es servir de barrera al
mundo exterior. El estrato córneo es la capa más
superficial de la piel y consiste en una capa lipídica
lamelar y queratinocitos diferenciados terminalmente
que se originan a partir de queratinocitos en
proliferación activa en la epidermis inferior. La
hidratación del estrato córneo es un determinante
importante de la apariencia y las propiedades físicas
de la piel, y depende de varios factores, incluida la
humedad externa y la estructura del estrato córneo, la
composición de lípidos/proteínas, las propiedades de
barrera y la concentración de osmolitos que retienen
agua.[101].
Se han identificado cuatro canales de agua (AQP1
AQP3, AQP5 y AQP7) en la piel humana. AQP1 está
presente en fibroblastos dérmicos, melanocitos y células
endoteliales vasculares. La función principal de AQP1
ocurre en las células endoteliales vasculares, donde
intercambia agua entre la sangre y la dermis para
mantener la hidratación. AQP3 es la piel AQP más
abundante. Se expresa fuertemente en la capa basal de
los queratinocitos. Tanto el transporte de agua como el
de glicerol por AQP3 parecen jugar un papel importante
en la hidratación y elasticidad de la piel.
de triglicéridos Debido a estos hallazgos, se ha sugerido la
modulación de AQP7 como una posible terapia para la
obesidad[107].
Finalmente, AQP7 puede estar involucrado en la primaria
respuestas inmunitarias cutáneas. Esta idea se basa en
el hecho de que no solo se expresa AQP7 en las células de
Langerhans (células dendríticas epidérmicas) y las células
dendríticas dérmicas de la piel, sino también que los ratones
knockout para AQP7 muestran un deterioro de su respuesta de
hipersensibilidad por contacto y una disminución de la
sensibilización[108].
12. Papel de las acuaporinas en el proceso de migración celular
La migración es una propiedad fundamental de las
células que ocurre durante muchos procesos fisiológicos y
patológicos, incluida la organogénesis en el embrión, la
reparación del tejido dañado después de una lesión, la
respuesta inflamatoria, la formación de nuevos vasos
sanguíneos y la propagación del cáncer.[109]. La migración
celular se ha dividido en cuatro procesos: polarización,
protrusión, tracción y retracción. Inicialmente, las células
detectan un gradiente quimiotáctico y se polarizan en una
parte predominantemente frontal y una parte trasera que se
retrae, definidas por distintos eventos de señalización. Plasma
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Las protuberancias de la membrana se forman por
Los tumores de melanoma crecen más rápido en el tipo salvaje que en
reorganización de actina, que consisten en filopodios en forma
los ratones sin AQP1[113].
Los roles emergentes del movimiento del agua en la
de espiga, que detectan y exploran el entorno local, y
lamelipodios anchos, que proporcionan una base para que la
migración celular no solo son importantes en nuestra
célula avance. Las protuberancias recién extendidas se
comprensión mecánica del proceso de migración, sino que
adhieren a la matriz extracelular a través de las integrinas, y las
también pueden tener una amplia gama de implicaciones
fuerzas de tracción se generan en estos sitios de adhesión por
terapéuticas que incluyen el aumento de la cicatrización de
la interacción de la miosina II con la actina.[110]. Para extender
heridas (activador AQP3), la reducción de la cicatrización glial y
las protuberancias, las adherencias se desensamblan
la infiltración de gliomas ( inhibidor de AQP4) y reducción del
transitoriamente y, una vez que la protuberancia se ha
crecimiento tumoral (inhibidor de AQP1). Actualmente, no se
extendido, las adherencias se vuelven a ensamblar permitiendo
dispone de fármacos moduladores de AQP no tóxicos, pero su
la tracción para que la célula tire hacia adelante sobre el
búsqueda es objeto de considerable interés.
sustrato. Esta tensión abre canales de Ca2+ activados por
[17].
estiramiento, lo que activa la calpaína, que contribuye al
desmontaje de la adhesión en la parte posterior de la célula al
romper las proteínas de adhesión focal.[111].
La idea de que las AQP facilitan la formación del
referencia
1
lamelipodio es consistente con la polarización de las AQP
hacia el extremo delantero de las células migratorias. Se ha
sugerido que las AQP también facilitan los rápidos cambios
2
en la forma de la célula que tienen lugar cuando una célula
migratoria se escurre a través del tortuoso espacio
extracelular.[110]. Es probable que tales cambios en el
volumen de la celda requieran un flujo rápido de agua
dentro y fuera de la celda. Algunos autores han sugerido
3
recientemente que las células pueden utilizar la permeación
de agua dirigida mediada por AQP para crear un flujo de
entrada neto de agua e iones en el borde de ataque de la
celda y un flujo de salida neto de agua e iones en el borde de
salida que conduce al desplazamiento neto de la celda.[112].
Este mecanismo, denominado modelo de motor osmótico,
4
puede permitir la migración celular a través de
microespacios confinados sin necesidad de
despolimerización-polimerización de actina o contractilidad
mediada por miosina II. Es importante señalar la migración
5
hacia un estímulo quimiotáctico menos eficiente. Esto puede
explicar por qué los ratones sin AQP se desarrollan
normalmente en el útero a pesar de que la migración celular
es un componente importante de la embriogénesis. Las AQP
no aumentan la velocidad de migración de las células, pero
6
al polarizarse hacia el borde de ataque, las AQP aseguran
que se forme el podio de láminas en la dirección del
gradiente quimiotáctico. Este efecto puede mejorar la
direccionalidad de la migración, es decir, las células que
expresan AQP siguen una ruta menos tortuosa hacia su
objetivo en comparación con las células que carecen de AQP.
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