La depleción del ATP (fuente de energía), debido a una reducción del aporte de oxigeno a la célula, impide el desarrollo normal de sus procesos, dentro de los cuales se encuentra el transporte a través de la membrana de diferentes moléculas. En el caso del calcio, su concentración es mantenida gracias a la Bomba de Ca2+, que utiliza indispensablemente la energía proveniente del ATP para poder transportar dicho ion en contra de su gradiente de concentración.
El calcio libre en el citosol se mantiene a concentraciones muy bajas (la mayor parte del calcio intracelular se encuentra secuestrado dentro de las mitocondrias y el RE) debido a que los iones calcio son importantes mediadores de las lesiones celulares, las cuales logra por diferentes mecanismos:
- En las mitocondrias, la acumulación de calcio provoca la apertura del poro de transición de la permeabilidad mitocondrial. Generando, consecuentemente, un fallo en la producción de ATP por las mismas.
- En el citosol, el aumento de la concentración de calcio activa diversas enzimas, las cuales incluyen fosfolipasas (que lesionan la membrana), proteasas (que degradan las proteinas de la membrana y del citoesqueleto), endonucleasas (responsables de la fragmentación del ADN y de la cromatina) y ATPasas (que aceleran el agotamiento del ATP)
- El aumento de la concentración intracelular del calcio también induce la apoptosis mediante la activación directa de las caspasas (proteasas) y el aumento de la permeabilidad mitocondrial
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