Calcio Intracelular y Segundos Mensajeros

Los segundos mensajeros son pequeñas moléculas e iones intracelulares que transmiten y amplifican las señales recibidas en la superficie celular. Los iones de calcio son los más versátiles de estos: las células mantienen el calcio citosólico en niveles muy bajos y lo liberan en ráfagas controladas para desencadenar respuestas que van desde la contracción muscular hasta la secreción. Junto con el calcio, mensajeros como el AMP cíclico y el trifosfato de inositol transportan señales desde los receptores activados hacia el interior de la célula.

Definition

Un segundo mensajero es una pequeña molécula o ion intracelular cuya concentración cambia en respuesta a la activación de un receptor y que transmite la señal a efectores posteriores; el calcio intracelular es un ejemplo central, mantenido en niveles citosólicos bajos en reposo y movilizado para desencadenar respuestas celulares.

Scope

La entrada abarca el concepto de segundo mensajero, las fuentes y el manejo del calcio intracelular (entrada a través de la membrana plasmática y liberación desde los depósitos internos), la vía del inositol-fosfolípido que genera trifosfato de inositol y diacilglicerol, y otros mensajeros como los nucleótidos cíclicos. Trata la señalización por segundos mensajeros como un tema de referencia en biología celular y no constituye una guía clínica.

Core questions

• ¿Por qué las células mantienen el calcio citosólico tan bajo en reposo?
• ¿De dónde se obtiene el calcio de señalización y cómo se libera?
• ¿Cómo vincula el trifosfato de inositol los receptores de superficie con la liberación de calcio?
• ¿Cómo se configuran las señales de calcio y otros segundos mensajeros en el espacio y el tiempo?

Key concepts

• Concepto de segundo mensajero
• Bajo nivel de calcio citosólico en reposo
• Entrada de calcio a través de la membrana plasmática
• Liberación de calcio de los depósitos internos
• Trifosfato de inositol y diacilglicerol
• Nucleótidos cíclicos (cAMP, cGMP)
• Patrón espacial y temporal de las señales de calcio

Key theories

Vía de señalización del trifosfato de inositol (IP3)

La activación del receptor de la fosfolipasa C escinde un fosfolípido de membrana en IP3 y diacilglicerol; el IP3 se difunde al retículo endoplasmático y abre los canales de liberación de calcio, vinculando las señales de superficie con un aumento del calcio citosólico.

Mechanisms

Las células mantienen el calcio citosólico muy por debajo de los niveles extracelulares y almacenados mediante bombas e intercambiadores, creando un gradiente pronunciado que puede ser explotado para la señalización. Cuando llega un estímulo, el calcio entra a través de canales de la membrana plasmática o se libera de depósitos internos, principalmente el retículo endoplasmático (y en el músculo, sarcoplásmico). Una vía de liberación importante comienza cuando los receptores activan la fosfolipasa C, que escinde un fosfolípido de membrana en trifosfato de inositol (IP3) y diacilglicerol; el IP3 abre los canales reticulares de liberación de calcio mientras que el diacilglicerol activa la proteína quinasa C. El aumento de calcio resultante se une a proteínas efectoras para desencadenar respuestas, y se configura en picos transitorios, ondas u oscilaciones cuyo momento y ubicación codifican información. Otros segundos mensajeros, notablemente el AMP cíclico y el GMP cíclico generados aguas abajo de receptores distintos, transmiten señales en paralelo. Las señales se terminan bombeando el calcio de vuelta a los depósitos o fuera de la célula y degradando los nucleótidos cíclicos, reiniciando el sistema.

Clinical relevance

La señalización por calcio y segundos mensajeros subyace a fisiologías fundamentales como la contracción muscular, la secreción de neurotransmisores y hormonas, y las respuestas de expresión génica, por lo que comprenderlos es fundamental para interpretar muchos procesos celulares en la salud y la enfermedad. Esta entrada describe los mecanismos de señalización como referencia y no constituye una base para el diagnóstico o tratamiento.

History

El concepto de segundo mensajero surgió del descubrimiento a mediados del siglo XX del AMP cíclico como un relevo intracelular de la acción hormonal. Posteriormente, el calcio fue reconocido como una señal intracelular casi universal, y las décadas de 1980 y 1990 aclararon la vía del inositol-fosfolípido, identificando el IP3 como el mensajero que libera calcio de los depósitos internos. Trabajos posteriores enfatizaron el patrón espacial y temporal de las señales de calcio —picos, ondas y oscilaciones— como un medio para codificar respuestas distintas.

Key figures

• Michael J. Berridge
• Robin F. Irvine

Seminal works

• berridge-2000
• berridge-irvine-1993

Frequently asked questions

¿Qué es un segundo mensajero?

Un segundo mensajero es una pequeña molécula o ion intracelular, como el calcio, el AMP cíclico o el trifosfato de inositol, cuyo nivel cambia después de que un receptor es activado y que transporta la señal a los efectores dentro de la célula.

¿Por qué las células mantienen el calcio citosólico tan bajo?

Mantener el calcio citosólico en reposo muy bajo crea un gradiente pronunciado frente al espacio extracelular y los depósitos internos, de modo que la apertura de los canales de calcio produce un aumento rápido y pronunciado que puede actuar como una señal precisa.