Canais de vazamento

Principais tipos de canais de vazamento nos neurônios

Os canais iônicos de vazamento estão constantemente abertos e não necessitam de controle de abertura. Porém, são altamente específicos, permitindo a passagem de apenas um tipo específico de íon. Os seguintes tipos de canais iônicos de vazamento são encontrados no sistema nervoso central (SNC) humano:

• Canais de vazamento de potássio (K⁺)
• Canais de vazamento de sódio (Na⁺)
• Canais de vazamento de cloreto (Cl^-)

Gradiente eletroquímico

Diferentes células do sistema nervoso humano apresentam distribuições variadas de canais de vazamento nas suas membranas. Por exemplo, na maioria das células da glia os canais de vazamento de K⁺ predominam fortemente. Em contraste, os neurônios contêm um número significativo de canais de vazamento de K⁺ e Na⁺, enquanto os canais de Cl^- são encontrados em certos tipos específicos de neurônios. Cada uma dessas células mantém uma diferença de potencial específica. Cada vez que um potencial graduado ou um potencial de ação despolariza ou hiperpolariza parte da membrana de um neurônio, os canais de vazamento servem como uma via para os íons retornarem e repolarizarem a membrana.

No repouso, o fluido extracelular contém uma concentração maior de Na⁺ e Cl-, enquanto o citoplasma apresenta maior concentração de K⁺ e ânions orgânicos, como proteínas e aminoácidos. Os íons podem passar pelos canais de vazamento seguindo seu gradiente eletroquímico. O gradiente eletroquímico resulta de dois gradientes: o gradiente químico, que faz os íons se moverem de uma concentração maior para uma menor, e o gradiente elétrico, que faz os íons se moverem em direção à carga elétrica oposta.

O potencial iônico de equilíbrio

Para entender o equilíbrio dinâmico entre gradientes elétricos e químicos que atuam sobre íons, vamos primeiro considerar o que acontece quando uma célula possui apenas um tipo de canal de vazamento. Em seguida, exploraremos a situação com dois ou mais exemplos.

Canais de vazamento, bomba de Na⁺/K⁺ e transportadores iônicos moldam o potencial de repouso

Em um neurônio real, o potencial de membrana em repouso é mantido principalmente pelo fluxo passivo de íons através de canais de vazamento, com o transporte ativo de íons pela bomba Na⁺/K⁺ ajudando a restaurar os gradientes iônicos. Veja como esses mecanismos funcionam em conjunto:

1. Canais de vazamento: os íons Na⁺ se difundem passivamente para dentro do neurônio, e íons K⁺ seguem para fora do neurônio através de seus respectivos canais. Esse movimento passivo de íons através da membrana interromperia gradualmente os gradientes eletroquímicos, deslocando o potencial de membrana para longe de seu valor de repouso.
2. Bomba de Na⁺/K⁺: Para contrabalançar o fluxo passivo de íons, a bomba de Na⁺/K⁺ transporta ativamente 3 íons de Na⁺ para fora da célula e 2 íons de K⁺ para dentro da célula, utilizando ATP. Esse transporte ativo atua contra os gradientes eletroquímicos, ajudando a manter as concentrações intracelulares adequadas de Na⁺/K⁺. Embora a bomba opere mais lentamente do que os canais iônicos, sua função é essencial para redefinir e preservar o potencial de membrana em repouso após flutuações devido ao movimento dos íons.
3. Transporte de Cl^-: Ao contrário do Na⁺ e do K⁺, os íons Cl^- são regulados principalmente por cotransportadores, como o cotransportador Na⁺/K⁺/Cl^- e o cotransportador K⁺/Cl^-. Esses cotransportadores utilizam a energia do movimento de Na⁺ e K⁺ para manter o equilíbrio de Cl^-, movendo o Cl^- para dentro ou para fora da célula, dependendo das necessidades do neurônio. O equilíbrio de íons cloreto contribui para a estabilização do potencial de membrana, mas não envolve o consumo direto de ATP, como a bomba Na⁺/K⁺.

Juntos, esses mecanismos — o movimento passivo de íons através de canais de vazamento, o transporte ativo pela bomba de Na+/K+ e cotransportadores para íons como Cl- — garantem que o neurônio mantenha um potencial de membrana de repouso estável. Esse equilíbrio dinâmico impede que a célula se afaste muito do seu potencial de repouso e garante que o neurônio esteja pronto para responder aos sinais.