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Las acuaporinas y sus patologías

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Las acuaporinas son proteínas integrales de las membranas celulares que facilitan la difusión del movimiento neto de un solvente, a través de una membrana con permeabilidad selectiva. Sin embargo, estas proteínas están asociadas a patologías que afectan en gran proporción a la población mundial.

En los sistemas biológicos, el solvente representa el agua el cual se desplaza por ósmosis desde una zona de mayor concentración de agua hacia una zona de menor concentración de agua.

Difusión

Para comprender la función de la ósmosis, tenemos que tener claro que esta representa un tipo de difusión que se encuentra en los organismos vivos.

La difusión puede ser descrita como el proceso pasivo en donde ocurre una mezcla aleatoria de partículas de una solución como consecuencia de su energía cinética.

Este proceso consiste en que, si la concentración de un soluto se encuentra elevada en un sector específico y baja concentración en otro sector, las moléculas del soluto viajaran o difundirán hacia al área donde tenga menor concentración.

Difusión. Movimiento de la concentración del soluto.
Imagen 1. Movimiento de la concentración del soluto, se desplaza de mayor concentración a menor concentración.

Para que este proceso pueda darse, existen diferentes factores que influyen en la velocidad de difusión, tales como:

  • Gradiente de concentración: La velocidad aumenta si la diferencia de concentración entre ambos lados de la membrana es mayor.
  • Temperatura: A mayor temperatura, mayor es el grado de difusión.
  • Masa de la sustancia que difunde: Es inversamente proporcional, a menor masa de la molécula, mayor es la velocidad.
  • Superficie: Es una relación directamente proporcional, a mayor superficie, mayor será el grado de velocidad.
  • Distancia de difusión: Si existe una mayor distancia por el cual difunde la sustancia, el tiempo de demora será mayor.

Tipos de difusión

Existen tres tipos de difusión: difusión simple, difusión facilitada y ósmosis.

  1. Difusión simple: Movimiento libre por la bicapa lipídica sin ayuda de proteínas transportadora.
  2. Difusión facilitada: Utiliza proteínas integrales para el paso de una sustancia específica través de la membrana celular.
  3. Òsmosis.

Paso del agua a través de la membrana celular

El proceso de ósmosis, del desplazamiento del agua a través de la membrana citoplasmática puede ocurrir de dos formas:

  • Difunde a través de las moléculas de fosfolípidos, transporte pasivo.
  • Por acuaporinas, las cuales son proteínas integrales que funcionan como canales en la membrana celular.

Acuaporinas

El paso del agua a través de las acuaporinas es fundamental para la regulación de contenido celular del agua, estas proteínas se encuentran localizadas en varios tejidos de los organismos y de acuerdo al lugar ejerce su función.

Asimismo, su importancia va desde la producción del líquido cefalorraquídeo, humor acuoso, lágrimas, sudor, saliva y concentración de saliva.

Clasificación

Los trabajos realizados por el científico Peter Agre a finales de los 90 lo llevó a ganar el Premio Nobel en Química en el 2003, al identificar una proteína que permite el pasaje selectivo de agua a través de la membrana celular, llamando esta proteína «acuaporina».

Por lo tanto, estos descubrimientos son muy recientes para la ciencia, de hecho, actualmente se tienen descrito once tipos de acuaporinas presentes en los mamíferos, compartiendo muchas similitudes estructurales.

A continuación, en el siguiente cuadro, se muestra la diversidad de acuaporinas (AQP) en los organismos:

Tipos, localización, función. Acuaporinas. Clasificación de las acuaporinas.
Cuadro 1. Localización y funciones asociadas a las proteínas de acuaporinas.

Implicaciones médicas

Las mutaciones de las proteínas integrales, acuaporinas, puede causar su mal funcionamientos y por lo tanto ocasionar una patología.

Actualmente se han descrito algunas patologías que están relacionadas con las acuaporinas, como son:

  • cataratas congénitas
  • glaucoma
  • diabetes insípida renal
  • edema encefálico
  • xeroftalmia
  • asma
  • bronquitis
Acuaporinas. Cataratas congénitas en bebé.
Imagen 2. Cataratas congénitas.

Conclusión

Como vemos, el desarrollo de las investigaciones de las patologías asociadas al mal funcionamiento de las acuaporinas son muy recientes.

Finalmente, el estudio de las patologías de las acuaporinas ha levantado interés de la fisiología y fisiopatología celular, siendo fundamental para tener una aproximación sobre estas patologías que afectan a millones de personas e incluso a nuestras mascotas.


Referencias

Cath, T. Y., Childress, A. E., & Elimelech, M. (2006). Forward osmosis: principles, applications, and recent developments. Journal of membrane science281(1-2), 70-87.

Coppo, J. A. (2008). Acuaporinas. Revista Veterinaria19(2), 167-178.

Tortora, G. and Derrickson, B. (2018). Principios de anatomía y fisiología, 15a. edición. Buenos Aires [etc.]: Editorial Médica Panamericana.


4 comentarios en “Las acuaporinas y sus patologías”

  1. Hola, me parece una información bastante interesante aunque no soy muy conocedora del tema. Claro que sé que existen patologías que son consecuencia de algo pero no me imaginaba que la causa fueran las acuaporinas. Estoy encantada con este blog.

    1. Hola Dayana, gusto que nos escribas. No es estrictamente la causa principal de las patologías, sin embargo, el cuerpo humano esta conformado del 60% de agua. Una mutación en estas proteínas afecta a la homeostasis del cuerpo y como consecuencia hay una fisiopatología.

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