ATP 3 (soluciones)
1.- El título de un artículo en una revista científica es: “La doble vida del ATP”. ¿Qué significa?
Significa que el ATP tiene una doble función. En primer lugar, el ATP es la principal fuente de energía en el medio intracelular, y en segundo, actúa como molécula señalizadora intercelular.
La función señalizadora del ATP ha pasado de considerarse una idea dudosa hace 50 años a convertirse actualmente en un campo de investigación de enorme interés.
2.- ¿Desde cuándo se supo que el ATP era también un neurotransmisor?
Una investigación llevada a cabo en 1959 por Pamela Holton demostró que los nervios sensoriales liberan ATP.
Pocos años después otro estudio apuntó que entre los nervios motores y el músculo liso no se liberaba noradrenalina ni acetilcolina (neurotransmisores clásicos).
En 1972 Burnstock propuso la existencia de nervios purinérgicos, esto es, que liberaban ATP a modo de neurotransmisor.
3.- ¿Qué moléculas resultan cuando el ATP pierde gradualmente sus grupos fosfato?
Si el ATP pierde sucesivamente los grupos fosfato se forma ADP, AMP y adenosina.
Esquema:
4.- ¿Qué función realizan las ectonucleotidasas?
Las enzimas llamadas genéricamente ectonucleotidasas tienen la función de hidrolizar los nucleótidos en el medio extracelular, separando los grupos fosfato de uno en uno, hasta el correspondiente nucleósido.
5.- ¿Cómo llega el ATP al medio extracelular?
La liberación del ATP mediante exocitosis está plenamente demostrada para los tejidos neurales y neuroendocrinos, pero hay evidencias de que otros tipos celulares liberan ATP de modo no exocitótico, sin que en estos casos se conozca aún el mecanismo a través del cual el ATP pasa la barrera constituida por la membrana plasmática.
6.- ¿En qué consiste la neurotransmisión? Cite sustancias que desempeñen esta función.
• La neurotransmisión es una actividad propia de las células nerviosas, que consiste en una serie de procesos que alternan impulsos electroquímicos y descargas químicas en el espacio sináptico.
Para que una molécula neurotransmisora sea funcional, debe existir necesariamente un receptor apropiado en la membrana plasmática de la célula postsináptica.
• Ejemplos de neurotransmisores: acetilcolina, noradrenalina, ATP, glutamato, dopamina, etc.
7.- ¿Cuál fue la prueba definitiva para considerar que el ATP actuaba como transmisor químico?
La prueba fue el descubrimiento de receptores específicos tanto para el ATP como para los productos que resultan al perder sus grupos fosfato (ADP, AMP y adenosina).
Los receptores para el ATP, designados como tipos P2X y P2Y, se aislaron a mediados de la década de 1990.
Aunque el P2X es específico para el ATP, el P2Y reconoce también al ADP.
El AMP y la adenosina se unen a receptores de tipo P1.
Nota.- En 2009 se determinó la estructura cristalina de un receptor P2X.
8.- Aclare el significado de receptores purinérgicos. ¿En qué organismos han sido hallados recientemente?
• Tanto el ATP como el ADP, el AMP y la adenosina contienen adenina, que es una base nitrogenada derivada de la purina, circunstancia que sirvió para designar como “purinérgicos” a los correspondientes receptores. Sin embargo, al descubrirse posteriormente que tales receptores eran también capaces de unirse al UTP y UDP, siendo el uracilo una pirimidina, algunos autores apuntaron que el término purinérgico no debe aplicarse a los receptores nucleotídicos, bastando designarlos como receptores P2, ya que la P simboliza tanto purina como pirimidina.
• El hallazgo reciente de receptores de ATP (tipo P2) en organismos tan diversos como algas verdes, amebas y gusanos, sugiere que la función señalizadora del ATP surgió en las etapas tempranas de la evolución, quizás al propio tiempo que la función energética.
9.- ¿Qué efecto provoca en la célula la unión del ATP a su receptor?
• La unión del ATP a los receptores P2X provoca la apertura de un canal iónico, que produce una rápida y selectiva permeabilidad de la membrana a los cationes Na+, K+ y Ca2+.
• La unión del ATP a los receptores P2Y inicia una cascada de interacciones dentro de la célula que provoca la liberación de calcio almacenado en el retículo endoplasmático, lo cual influye en la actividad fisiológica celular.
• A medida que se degrada el ATP, tanto el ADP como el AMP y la adenosina modulan la acción del propio ATP al neutralizar o intensificar sus efectos. Por ejemplo, si la adenosina se une a los receptores P1 de la célula que está liberando el ATP, provoca que cese dicha liberación.
10.- ¿Qué significa el término “cotransmisión” aplicado al ATP?
Mediada la década de 1970 (ver nota) se publicó un estudio que consideró el ATP como cotransmisor, lo cual quiere decir que el ATP se almacena y libera también junto con otros transmisores químicos (noradrenalina, acetilcolina).
Como ejemplo de cotransmisión, los nervios de la retina liberan ATP y acetilcolina para transmitir su información a los centros de procesamiento sensorial del cerebro.
La importancia de este descubrimiento radica en que hasta entonces se aceptaba que una neurona sintetiza, almacena y libera sólo un tipo de transmisor, según postulaba el llamado principio de Dale.
Nota.- Fue Burnstock quien abolió el principio de Dale (1935), demostrando en 1976 que dos sustancias “coalmacenadas” podían ser liberadas conjuntamente en una misma terminal sináptica.
11.- ¿Tiene influencia el ATP sobre la función digestiva?
• El ATP liberado por las terminales sinápticas que inervan la pared intestinal opera sobre los receptores P2X y P2Y para controlar los movimientos peristálticos.
• Asimismo, el ATP que se une a los receptores P2Y de las células de la mucosa intestinal provoca la secreción de enzimas digestivas.
12.- ¿Tiene el ATP carácter citotóxico?
En caso de lesión cerebral se ha demostrado que el ATP extracelular, si no es destruido rápidamente por las ectonucleotidasas de las células gliales, puede causar la muerte de numerosas células de la microglia, de ahí que el ATP se comporte como un poderoso citotóxico cuando su nivel extracelular es alto y descontrolado.
13.- ¿Influye la señalización del ATP en la coagulación sanguínea y en la respuesta inmunitaria?
• En el lugar donde se ha producido una herida, el ATP vertido por las células dañadas se hidroliza y produce ADP. El ADP se une a receptores en las plaquetas promoviendo la agregación de las mismas para formar un coágulo que tapone la herida.
• Se ha postulado que la señalización por ATP ayuda a las células inmunitarias a eliminar las células infectadas por bacterias.
14.- ¿Qué efecto tiene la liberación de ATP por células no neuronales?
Cuando el ATP es liberado por células no neuronales desencadena a menudo respuestas tales como la osteogénesis o la proliferación celular.
En el caso del tejido óseo, la activación de los receptores de ATP estimula las células formadoras de hueso (osteoblastos) y reprime las células que lo destruyen (osteoclastos).
El ATP que estimula el desarrollo tisular y la cicatrización, puede promover la muerte celular en el caso de enfermedades neurodegenerativas.
15.- ¿Tiene el ATP algún efecto antitumoral?
En 1983 se postuló que la señalización del ATP actúa, por un lado, para promover el suicidio de las células tumorales, y por otro, para fomentar la diferenciación celular, circunstancia que ralentiza la proliferación del tumor.
16.- ¿Cuáles son las estrategias terapéuticas actuales relacionadas con el ATP?
Actualmente muchos laboratorios farmacéuticos buscan sustancias que activen o silencien determinados subtipos de receptores para el ATP, inhiban o intensifiquen la liberación de ATP, o inhiban la degradación del ATP una vez que éste haya sido liberado por las células.
Nota.- Burnstock escribió en 1999: “El campo de la señalización por nucleótidos está aún en su infancia y quedan por comprender todas las situaciones fisiológicas y patológicas en que sus receptores, enzimas de destrucción y mecanismo de liberación estén implicados. Algo que no se podrá realizar si antes no se desarrolla una farmacología específica para cada una de las etapas implicadas en la señalización”.
17.- Funciones biológicas del ATP
• El ATP es la principal fuente de energía para la mayoría de las funciones celulares: biosíntesis, transporte activo, etc.
• El ATP es la molécula precursora de una serie de coenzimas, como el NAD y la coenzima A. El propio ATP actúa como una coenzima de transferencia de grupos fosfato, que se enlaza de manera no covalente a las enzimas quinasas (cosustrato).
• El ATP es uno de los monómeros utilizados en la biosíntesis de ARN. En el caso del ADN, el ATP se reduce y forma el correspondiente desoxirribonucleótido (dATP).
• El ATP participa activamente en el mantenimiento de la estructura celular, facilitando el ensamblaje del citoesqueleto.
• El ATP es necesario para el acortamiento de los filamentos de actina y miosina (contracción muscular). Este proceso es una de las principales necesidades energéticas de los animales.
• El ATP desempeña también una función importante en la señalización extracelular, siendo un requisito previo que se una a receptores del tipo P2 (P2X, P2Y).
18.- Lectura recomendada: “La doble vida del ATP”. Autores: B. S. Khakh y G. Burnstock. Investigación y Ciencia, febrero de 2010.
