Toxinas y Neurotransmisión

Toxinas y Neurotransmisión

Muchas sustancias extremadamente toxicas ejercen su efecto impidiendo la acción de los pasos iónicos específicos que son necesarios para el establecimiento de un potencial de acción. Estas sustancias se denominan neurotoxinas. La tetrodotoxina se encuentra en algunos órganos del pez burbuja. Este pez se considera un manjar exquisito en el Japón, . La tetrodotoxina se fija de manera específica al canal de Na⁺ e impide todo movimiento iónico. El mismo efecto lo produce saxitoxina, que contienen los dinoflagelados marinos responsables de la “marea roja”. Estas algas microscópicas, junto con su toxina, son ingeridas por el marisco y pueden a su vez ser consumidas por el ser humano. Estas dos toxinas, que implican un proceso fundamental del sistema nervioso, son unas de las sustancias más venenosas que se conocen, y su ingestión accidental causa muertes cada año. Una tercera sustancia muy venenosa, la veratridina, se encuentra en las semillas de una planta de la familia de la azucena, Schoenocaulon officinale. Esta toxina se une también a los canales de Na⁺, pero los bloquea en la configuración “abierta”.

Estas toxinas han resultado útiles en los estudios de la estructura y la conducción del  axón, puesto que su unión intensa las convierte en excelentes marcadores de afinidad para el canal de Na⁺. Su empleo ha permitido a los investigadores determinar que los axones no mielinizados contienen unos cien canales por micrómetro cuadrado, mientras que los nódulos de Ranvier de las fibras mielinizadas tienen  una densidad de canales unas 200 veces superior.

Estos estudios han descubierto que los canales de Na⁺ están formados de manera característica por una subunidad grande (α) de aproximadamente 260 a 300 kilodalton y una o varias subunidades más pequeñas (β), de 30 a 40 kilodalton cada una. En algunos casos faltan las subunidades  β, y es evidente que la mayor parte de las propiedades funcionales del canal se asocian a la subunidad  α. Ya se ha determinado la secuencia de aminoácidos de la subunidad α. La proteína contiene 4 dominios hidrófobos, que probablemente forman paredes que van de lado a lado de la membrana alrededor de un poro central. Algunos segmentos de estos dominios contienen una secuencia repetida poco habitual en la que cada tercer aminoácido es una lisina o una arginina, separadas por dos aminoácidos hidrófobos. Se sospecha que estas secuencias forman parte del mecanismo de los pasos y pueden experimentar cambios de conformación cuando se altera el potencial de membrana.