Canales de sodio, la subunidad beta, implicaciones en el dolor y la terapéutica.

2. Biología celular y molecular de las
subunidades β de los
canales de sodio:
Implicaciones terapéuticas para el
dolor?
KATRINA CARRILLO

3. Abstracto
• La subunidad α de los canales de sodio voltaje dependientes
han demostrado ser los principales mediadores de la
fisiopatología del dolor. En esta revisión se analiza el papel de
las subunidades β auxiliar de los canales de sodio en el canal
de modulación, los niveles de expresión de proteínas de los
canales y sus interacciones con la matriz extracelular y las
moléculas de señalización del citoesqueleto. Aunque las
subunidades β aún no han sido directamente implicadas en
los mecanismos del dolor, su íntima asociación y la capacidad
de regular a las subunidades α predice que puede ser un
objetivo viable para la intervención terapéutica en el futuro.
Se propone que las subunidades β multifuncionales de los
canales de sodios proporcionan un enlace esencial entre
moléculas de señalización extracelulares e intracelulares y por
lo tanto tienen la capacidad de ajustar la actividad del canal y
su excitabilidad eléctrica.

4. La expresión anormal de los canales de sodio
dependientes de voltaje en las neuronas
sensoriales primarias [ganglio de la raíz dorsal y
neuronas trigeminales] se cree que contribuyen
a la fisiopatología molecular de dolor.

6. Clonación Molecular Y Expresión
Funcional De Las subunidades β
Canales De Sodio
• β1 (36 kDa), β1A (45 kDa), y β2 (33 kDa) son
proteínas transmembrana de topología tipo I.
Las tres moléculas contienen dominios
extracelulares de inmunoglobulina, que incluye
moléculas de adhesión celular (CAMs)
• Se propuso que la β-subunidades pueden
funcionar como CAMs así como moduladores de
la cinética de canal y los niveles de expresión de
la membrana plasmática.

7. Xenopus Laevis

8. • La coexpresión de subunidades β2 con α en los
oocitos del Xenopus causó un aumento en la
expresión funcional de los canales de sodio, un
aumento en la fracción de subunidades α gating
en un modo rápido, y un cambio negativo en la
dependencia del voltaje de inactivación del
canal, similar a los efectos observados para β1.

9. • La coexpresión de subunidades β2 con α en los oocitos
del Xenopus causó un aumento en la expresión funcional
de los canales de sodio, un aumento en la fracción de α-
subunidades gating en un modo rápido, y un pequeño
cambio negativo en la dependencia del voltaje de
inactivación del canal, similar a los efectos observados
para β1. Expresión de niveles más altos de β2 también
causó un aumento de cuatro veces en la capacitancia de
membrana en los oocitos de Xenopus, que se debió
principalmente a un aumento en el número y la
superficie de las microvellosidades de membrana
plasmática. Curiosamente, este aumento de la subunidad
β2 mediada en capacitancia de la membrana no
dependía de la coexpresión de α.

10. • Se propuso que la asociación con la
susbunidades β2 podría ser un paso limitante en
la regulación de la densidad de la superficie
celular y la localización de los canales de sodio
en las neuronas en desarrollo.
• Datos más recientes han demostrado que la
expresión de la subunidad β1 es un regulador
crítico de la densidad de los canales de sodio en
la membrana plasmática de las células
transfectadas.

11. • Así, una función importante de las subunidades
β sería dirigir, promover, y / o estabilizar la
localización en la membrana plasmática de las
subunidades α de los canales de sodio. En el
futuro, una estrecha regulación de la expresión
de la subunidad β podría servir como un
mecanismo terapéutico para controlar la
densidad de los canales de sodio y por lo tanto la
excitabilidad eléctrica de las neuronas
específicas en las rutas del dolor.

12. Las subunidades β de los canales de sodio
interactúan con las proteínas de la matriz
extracelular tenascina-R y tenascina C
• Son moléculas de la matriz extracelular
derivadas de la glía que desempeñan papeles
importantes en las interacciones de células en
desarrollo o células neuronales lesionadas, tales
como la migración neuronal, neurogénesis, y la
regeneración neuronal.
• La incubación de los canales de sodio purificado
sobre placas de microtitulación recubiertas con
TN-C mostraron una unión saturable y
específica.

13. Las subunidades β de los canales de sodio
interactúan de forma homofílica y reclutan
anquirina a la membrana plasmática
• Células transfectadas con β1 o β2 mostrar interacciones homofílicas.
El análisis inmunocitoquímico de los agregados celulares revelaron
reclutamiento de anquirina a los sitios de contacto célula-célula.
• Experimentos de co-immunoprecipitacion de membranas de
cerebro de rata mostraron que anquirina G, que se expresa en los
nodos de Ranvier de mamíferos y en segmentos iniciales del axón, y
las subunidades β1 o β2 están físicamente asociados en neuronas de
mamífero. Así, las subunidades β de los canales de sodio parecen
comportarse como CAMs clásicos: se unen de forma homofílica, y
anquirina es reclutada a los puntos de contacto célula-célula, e
interactúan con moléculas de la matriz extracelular.
• Los dominios intracelulares de β1 y β2 son críticos para el
reclutamiento de anquirina. Se concluyó que los segmentos carboxi-
terminal intracelulares de los dominios β1 y β2 son necesarios para
la transducción de la señal mediada de forma homofílica al
citoesqueleto.

14. Los canales de sodio son modulados
por Contactina
• Los efectos mediados por Contactina en la expresión
del canal de sodio parece requerir la presencia de β1,
quizás a través de las interacciones heterófilas de
células adhesivas. La distribución de los canales de
sodio y Contactina se investigó en el nervio ciático
utilizando técnicas inmunocitoquímicas.
• Después de la lesión del nervio, la interacción de los
canales de sodio β-subunidades y contactina puede
jugar un papel clave en la reforma de los nodos de
Ranvier y el restablecimiento de la conducción
saltatoria.

15. La expresión del mRNA de subunidad
β de los canales de sodio está regulada
por la fosforilación y neurotrofinas
• La modulación de la proteína quinasa A (PKA)
de los canales de sodio resistentes a la
tetrodotoxina pueden subyacer a las respuestas
hiperalgésicas de las neuronas sensoriales a los
agentes tales como la serotonina y la PGE 2.
• La acción de estos agentes puede ser imitado por
los medicamentos que aumentan la fosforilación
por PKA de los canales de sodio, tales como
forskolina y 8-bromo-cAMP

16. • La expresión neuronal del canal de sodio se ha
demostrado para ser influenciado por el factor de
crecimiento nervioso (NGF)
• El mRNA de la subunidad β1 del Canal de sodio está
regulado por incremento en las neuronas del ganglio
de la raíz dorsal en un medio que contiene NGF
• las neurotrofinas puede que modulen la expresión
de los canales de sodio en las neuronas del ganglio
de la raíz dorsal a través de efectos diferenciales en
las subunidades α-y β.
• Así, la investigación futura centrada en los métodos
de modulación de la expresión de la subunidad β
con neurotrofinas en selectivos cuerpos neuronales
del ganglio de la raíz dorsal puede producir terapias
eficaces para el dolor.

17. IMPLICACIONES TERAPÉUTICAS
• Las subunidades β participan en la modulación de la
dependencia del voltaje de la activación y la inactivación
del canal; son miembros de la superfamilia de las
inmunoglobulinas y desempeñan un papel en la
adhesión celular y de repulsión.
• La mutagénesis dirigida de residuos específicos en el
pliegue de la inmunoglobulina o los dominios
intracelulares, o diseño racional de fármacos dirigidos
hacia estas regiones, pueden hacer que sea posible
regular la subunidad β.
• La subunidad β de los canales de sodio puede de hecho
ser vínculos críticos entre los entornos neuronales extra
e intracelular y ahora puede proporcionar ideas sobre
futuras intervenciones terapéuticas para el dolor.

18. Of pain.