Transporte de Drogas a Través de las Membranas

Prof. José Rafael Luna

Facultad de Farmacia y Bioanálisis

Escuela de Bioanálisis

La Membrana Plasmática

La membrana plasmática según el modelo de Singer y Nicolson, 1972, es un mosaico lípido-proteíco globular, en el que las moléculas de proteínas globulares penetran por ambos lados o atraviesan totalmente una doble capa de fosfolípidos líquidos. Las moléculas individuales de lípidos de la doble capa, pueden moverse lateralmente dando fluidez y flexibilidad a la membrana además de gran resistencia eléctrica y relativa impermeabilidad a moléculas muy polarizadas, pero también se aprecia que complejos de proteínas y lípidos intrínsecos de las membranas pueden formar canales hidrófilos que permiten el transporte de moléculas de características diferentes. Figura 1.

Figura 1. Membrana Plasmática Modelo de Singer y Nicholson (1972)

Tomado de:http://www.arrakis.es/~lluengo/membrana.html

http://www.iqb.es/cbasicas/farma/farma01/sec01/c1_001.htm#lipidos

GRADIENTE ELECTROQUIMICO:El gradiente electroquímico es debido a que el número de iones (partículas

cargadas) del líquido extracelular es muy diferente del citosol

PERMEABILIDAD SELECTIVADepende de varios factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la

sustancia:

– Solubilidad en los lípidos: – Tamaño:– Carga: Algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteícos o

con la ayuda de una proteína transportadora.

– También depende la permeabilidad de una membrana de la naturaleza de las proteínas de membrana existentes: • Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por donde

pueden pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de fosfolípidos.

• Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan.

Los mecanismos que rigen el transporte de drogas a través de las membranas se pueden

clasificar en dos tipos.

1. Transporte pasivo:1.1. Difusión simple o pasiva1.3. Difusión convectiva (Filtración)

2. Transporte Especializado:

2.1. Los que utilizan transportador

2.1.1.Transporte activo

2.1.2.Difusión facilitada

2.2. Los que no utilizan transportador:

2.2.1. Exocitosis

2.2.2. fagocitosis

Características de la Difusión pasiva. Figura 2:

1. Las drogas atraviesan la barrera por difusión a través de la capa lípidica a favor de un gradiente de concentración.

2. Según el criterio termodinámico cuando el soluto se mueve a favor de su potencial electroquímico es exergónico.

3. Tiene lugar sin gasto de energía por parte de la célula.

4. Moviliza moléculas liposolubles

5. Es importante en los procesos de absorción, distribución, excreción de las drogas.

Desde un punto de vista matemático, el proceso de difusión pasiva de los fármacos, al igual que cualquier proceso de difusión, está regido por la Ley de Fick.

Ley de FickLa velocidad del transporte pasivo va a depender de la diferencia o gradiente

de presiones de acuerdo a la Ley de Fick:

La velocidad de difusión V de un gas es proporcional a la diferencia o gradiente de presiones siendo la difusión de un gas la tendencia de expansión del mismo hasta ocupar todo el volumen disponible. Esta ley también se aplica a las soluciones y en este caso la velocidad del pasaje de una sustancia a través de una membrana permeble T es proporcional a la diferencia o gradiente de concentraciones C1, C2 a ambos lados de la membrana, al área permeable de la misma A y a una constante denominada de permeabilidad Pk.

V=K(P1-P2) T=PkA(C1-C2)

La constante de permeabilidad de la membrana está determinado principalmente por el coeficiente de partición de la droga

Figura 2. Difusión pasiva

soluto

Mayor concentración Menor concentración

Tomado de: http://webpages.ull.es/users/fcorzo/transporte/Teoriabasica.htm

http://www.bioon.com/book/biology/whole/image/3/3-8.tif.jpg

Difusión simple a través de canales .

Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl-. Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal.

http://www.arrakis.es/~lluengo/transporte.html

1. Es un proceso que se encarga de movilizar molécula pequeñas e hidrosolubles

2. Las moléculas se mueven a favor de un gradiente de presión hidrostática

3. Los poros de la membrana miden alrededor de 0,4 nm y solamente pasan moléculas de peso molécular menor de 100 A°

4. Es importante en la eliminación de las drogas por vía renal, sinusoides hepáticos, líquido cefalorraquídeo

Características de la Filtración:

Figura 3. Filtración

Tomado de: http://webpages.ull.es/users/fcorzo/transporte/Teoriabasica.htm

1. Moviliza moléculas en contra de un gradiente de concentración.2. Según el criterio termodinámico cuando el soluto se mueve a

favor de su potencial electroquímico es endergónico3. Es un proceso rápido4. Es un proceso que requiere energía5. Requiere de un transportador6. Es un proceso:

a. competitivo: el transportador es capaz de unirse a varias moléculas cuya estructura química sea similar.

b. saturable: el número de transportador es límitado.

c. selectivo: el transportador está capacitado solamente para transportar cierta molécula o grupos de moléculas que tengan en común una determinada estructura química.

d. unidireccional: ocurre solo en sentido contrario al gradiente.

Características del Transporte Activo:

• Las moléculas se mueven a favor de un gradiente de concentración

• Requiere de un transportador• Es un proceso lento• No significa un gasto extra de energía• Al igual que el transporte activo es competitivo,

saturable, selectivo y unidireccional

Características de la Difusión Facilitada:

Figura 4. Transporte especializado

Tomado de: http://bio-cl.iespana.es/bio-cl/transporte.htm

En este proceso, la célula crea unas proyecciones de la membrana y el citosol llamadas pseudopodos que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glóbulos blancos constituyen el ejemplo más notable de células que fagocitan bacterias y otras sustancias extrañas como mecanismo de defensa. Figura 5.

Fagocitosis

Tomado de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/celulamit/fagocito.htm

Figura 5. fagocitosis

Pinocitosis:

En este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vesícula de líquido extracelular. En este caso, no se forman pseudópodos, sino que la membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula.De esta forma hay un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior.

Endocitosis mediada por receptor:

Este es un proceso similar a la pinocitosis, con la salvedad que la invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana. Una vez formada la vesícula endocítica está se une a otras vesículas para formar una estructura mayor llamada endosoma. Dentro del endosoma se produce la separación del ligando y del receptor: Los receptores son separados y devueltos a la membrana, mientras que el ligando se fusiona con un lisosoma siendo digerido por las enzimas de este último. Figura 6.

Figura 6. Endocitosis

Tomado de: http://fai.unne.edu.ar/biologia/celulamit/endocito.htm