La bomba de Na+/K+ afecta a los receptores de los neurotransmisores, es decir, a su densidad y a la sensibilidad a su transmisor, y estos efectos se considerarán ahora.
Receptores de ACh Los receptores de mamíferos para la ACh se dividen en receptores nicotínicos y muscarínicos. Estos receptores pueden dividirse a su vez en subtipos, a saber, los receptores muscarínicos M1-M5 (Caulfield y Birdsall 1998) y 16 subtipos de receptores nicotínicos, a saber, α1-α9, β1-β4, uno γ, uno δ, uno ε (Lukas et al. 1999). En los moluscos, inicialmente se identificaron funcionalmente tres receptores de ACh en Aplysia, como un receptor de respuesta excitatoria rápida, un receptor de respuesta inhibitoria rápida y un receptor de respuesta inhibitoria lenta (Kehoe 1972). Los dos receptores de respuesta rápida son nicotínicos, pero el receptor de respuesta inhibitoria lenta tiene propiedades únicas y es activado sólo por ACh, carbamilcolina y arecolina. Pinsker y Kandel (1969) propusieron que una interneurona colinérgica de Aplysia, L10, activaba una neurona seguidora, no a través de un cambio en la conductancia de la membrana, sino a través de la activación de una bomba electrogénica de Na+/K+. Sin embargo, se demostró que al menos parte de esta respuesta postsináptica se debía a un aumento de la permeabilidad de K+ (Kehoe y Ascher 1970). En 1980, Arvanov y Ayrapetyan publicaron un artículo sobre el efecto depresor de la ouabain en la amplitud de la corriente inducida por ACh de las neuronas Helix. Esta fue una observación importante e inició los estudios sobre la regulación de la actividad de los sistemas de neurotransmisores por la bomba de Na+/K+.
Dado que se han encontrado fracciones de compuestos endógenos similares a la ouabaína, las endobainas, en el cerebro de los mamíferos (Rodríguez De Lores Arnaiz et al. 1998), es imposible excluir la posibilidad de que estos compuestos también se den en los invertebrados y regulen continuamente los receptores de los transmisores a través de cambios en la actividad de la bomba en los sistemas nerviosos de los invertebrados. Un aumento del nivel de endobain puede suprimir la actividad de la bomba y así reducir el efecto facilitador de la Na+/K+-ATPasa sobre la actividad del sistema colinérgico, lo que también podría ser el caso de los invertebrados. Para obtener información detallada sobre la evolución de las interacciones endógenas entre la ouabaína y la bomba de Na+/K+, se remite al lector a la excelente revisión de Blaustein (2018).
En un trabajo posterior más detallado (Ayrapetyan et al. 1985), se analizó la correlación entre la actividad de la bomba de Na+/K+ y la quimiosensibilidad de la membrana mediante diálisis intracelular de neuronas de Helix. Se analizaron los efectos sobre las corrientes de membrana inducidas por ACh y GABA y la unión de 3H-α-bungarotoxina (3H-α-BT) y 3H-GABA en los ganglios de Helix tras los cambios en la actividad de la bomba y el ATP intracelular. La exposición a 100 µM de ouabain extracelular, o a una solución libre de potasio, suprimió la corriente inducida por ACh en las neuronas dializadas de tipo A. Un aumento del nivel intracelular de ATP condujo a una depresión de la corriente de ACh y a la desaparición del efecto de bloqueo de la ouabain sobre estas corrientes. El ADP intracelular tuvo un efecto similar pero menos significativo sobre las corrientes provocadas por la ACh, mientras que el AMP intracelular fue ineficaz. Este efecto del ATP intracelular sobre la corriente de ACh fue suprimido por el dinitrofenol, un inhibidor de la fosforilación de la membrana. Ayrapetyan et al. (1985) proponen que la fosforilación de la membrana disminuye la afinidad de los receptores de membrana por la ACh y el GABA.
La unión de 3H-α-BT y 3H-GABA a las membranas fue inhibida tanto por soluciones que contenían ouabaína como por soluciones sin potasio, así como por teofilina y NaF, que aumentan los niveles de ATP intracelular. Estos resultados muestran que la bomba de Na+/K+ modula la afinidad de los receptores de membrana por el ACh y el GABA. El hecho de que esto fuera similar a los efectos observados por los moduladores de la fosforilación sugiere que los efectos de la actividad de la bomba están mediados por el estado fosforilado de sus receptores.
En un trabajo posterior, Arvanov et al. (1992b) demostraron que la ouabain suprimía selectivamente las respuestas de las neuronas tipo Helix A a la ACh, que se debían al aumento selectivo de la permeabilidad de la membrana al cloruro. Este efecto de la ouabain está mediado por un aumento de los niveles de AMPc. Por el contrario, las respuestas de la neurona tipo Helix B, causadas principalmente por un aumento de la permeabilidad catiónica monovalente, no se vieron afectadas por la ouabain. El bloqueo de las respuestas de Cl- no se asoció con un cambio en el potencial de reversión de la respuesta. Arvanov et al. (1992a) concluyeron que el efecto de la ouabain no estaba directamente relacionado con la desensibilización del receptor de ACh. Del artículo se puede concluir que la magnitud de los efectos de la ouabain en Helix puede estar relacionada con un aumento del nivel de AMPc y, respectivamente, con la fosforilación del receptor de ACh en las neuronas de tipo A, y con la ausencia de fosforilación del receptor en las neuronas de tipo B.
En un estudio posterior, Grigorian et al. (2001) encontraron receptores muscarínicos de tipo A sensibles a la ouabaína y receptores nicotínicos de tipo B insensibles a la ouabaína en la misma neurona de H. pomatia. La actividad de cualquiera de los receptores de tipo A o B podría depender del estado fisiológico de la neurona que, a su vez, podría depender del estado de fosforilación del receptor y/o del nivel de actividad de un compuesto endógeno similar a la ouabaína.
Dos fracciones solubles de la corteza cerebral, denominadas picos I y II, que estimulan e inhiben respectivamente la actividad de la Na+/K+-ATPasa neuronal, han sido aisladas por filtración en gel en Sephadex G-50 (Rodríguez De Lores Arnaiz et al. 1997, 1998, 1999). Dado que estudios anteriores sugerían una correlación entre la transmisión colinérgica y la actividad Na+/K+-ATPasa, Rodríguez De Lores Arnaiz y otros (1999) probaron los efectos de estos picos en la unión del antagonista muscarínico quinuclidinil benzilato a estas membranas. Los autores encontraron que la unión aumentaba con el pico I y disminuía con el pico II, II-E (una fracción purificada del II) y con la ouabaína, siendo estos efectos dependientes de la concentración. Estos resultados son similares a los encontrados utilizando la Na+/K+-ATPasa de la membrana sinaptosomal, por lo que los autores concluyeron que ambos sistemas funcionaban de forma similar. La estimulación de la bomba activa los receptores colinérgicos nicotínicos y muscarínicos, y la inhibición de la actividad de esta enzima provoca el efecto contrario.
Esta conclusión apoya la idea de que existen moduladores endógenos de la bomba de Na+/K+ que pueden regular fisiológicamente la bomba y que pueden definir indirectamente la señalización mediante la modulación de otros receptores de neurotransmisores.
Los estudios relacionados con el músculo faríngeo y de la pared corporal de C. elegans y la bomba de Na+/K+ también se incluyen en esta sección ya que ambos músculos reciben inervación colinérgica (Chiang et al. 2006; Rand et al. 2000; Richmond y Jorgensen 1999). eat-6 codifica un ortólogo de la subunidad α de la Na+/K+-ATPasa en C. elegans (Davis et al. 1995). Las propiedades de las contracciones faríngeas de los mutantes eat-6 difieren del tipo salvaje en que son más débiles, más lentas y su relajación se retrasa. Los registros intracelulares de las fibras musculares del bulbo terminal de los mutantes eat-6 muestran que el MP está constantemente despolarizado y los potenciales de acción (PA) reducidos en amplitud. Davis et al. proponen que, debido a la reducción de la actividad de la bomba de Na+/K+, se reducen los gradientes de iones a través de las fibras musculares. Tras la ablación del sistema nervioso faríngeo, el fenotipo eat-6 persiste, lo que sugiere que EAT-6 tiene un lugar de acción en las fibras musculares. Curiosamente, la aplicación de 20 µM de ouabain a las farnxas disecadas de C. elegans de tipo salvaje causó una gran reducción en el transitorio de relajación R del electrofaringeograma (EPG). Estos EPGs son similares a los obtenidos en los mutantes eat-6. Este efecto de la ouabain pudo revertirse tras el lavado. Concentraciones más altas de ouabain (35-40 µM) provocaron la hipercontracción de los músculos, un efecto que también se observó en los mutantes eat-6.
Estos estudios con mutantes eat-6 han sido ampliados por Doi e Iwasaki (2008), quienes descubrieron que las mutaciones en EAT-6 afectaban a la eficacia sináptica del ACh al alterar la expresión y la localización de los nAChR en la unión neuromuscular de C. elegans. Se propone que la bomba de Na+/K+ puede tener un nuevo papel como proteína de andamiaje para ayudar a establecer un grupo de receptores rígidos justo debajo del sitio de liberación presináptica. Estos efectos de la EAT-6 Na+/K+-ATPasa regulan la transmisión sináptica colinérgica independientemente de la actividad de la bomba. Doi e Iwasaki también investigaron la localización de la subunidad β de la Na+/K+-ATPasa, NKB-1, la más expresada de las tres subunidades β de la NKB en C. elegans. La proteína NKB-1 se une físicamente a EAT-6, y los mutantes nkb-1 mostraron déficits similares a los mutantes eat-6, incluyendo defectos en el bombeo. Esto sugiere que EAT-6 y NKB-1 forman una Na+/K+-ATPasa funcional in vivo. Doi e Iwasaki discuten los posibles mecanismos por los que la Na+/K+-ATPasa podría inducir la agrupación de nAChR. Por ejemplo, la Na+/K+-ATPasa puede modular el tráfico de nAChR a través de la activación/inactivación de la tirosina quinasa Src. Se ha demostrado que la unión de Src a la Na+/K+-ATPasa puede formar un complejo de señalización funcional (Tian et al. 2006). También es posible que el número de receptores colinérgicos postsinápticos de los mutantes eat-6 esté aumentado. Doi e Iwasaki (2008) también encontraron que los receptores de levamisol y nicotina de los mutantes eat-6 estaban afectados diferencialmente en su expresión y localización en la unión muscular de la pared corporal. La sensibilidad a los agonistas de ACh también aumentó en los mutantes eat-6.
El etanol puede causar hipercontracción de C. elegans a través de la activación de una nueva subunidad α asociada al receptor colinérgico del músculo de la pared corporal (Hawkins et al. 2015). Esta hipercontracción puede revertirse después de 40 minutos a pesar de la presencia continua de etanol, lo que indica tolerancia al etanol. Los autores establecieron un vínculo entre esta señalización colinérgica, la Na+/K+-ATPasa y la tolerancia al etanol. Por ejemplo, una mutación inusual en EAT-6, eat-6 (eg200), no logró desarrollar tolerancia a la hipercontracción inducida por el etanol, lo que sugiere que la función de la Na+/K+-ATPasa es necesaria para el desarrollo de la tolerancia al etanol en C. elegans.
Receptores de glutamato El glutamato es el principal transmisor sináptico excitatorio en el cerebro de los mamíferos y actúa como transmisor en los invertebrados (Walker et al. 1996). En la década de 1990, gracias al uso de métodos de biología molecular para el estudio de los receptores de glutamato, éstos se dividieron en ionotrópicos (iGlu) y metabotrópicos (mGlu) (Mosharova 2001). Los receptores NMDA, AMPA y kainato se denominan receptores ionotrópicos (es decir, de canal iónico). Todos los demás receptores se denominan metabotrópicos (mGluRs) y regulan los canales de iones y las enzimas que producen segundos mensajeros a través de receptores específicos acoplados a proteínas G. Existen ocho mGluRs, divididos en 3 grupos, I, II y III, según el nivel de conservación de sus secuencias de aminoácidos y su modo de acción (Pin y Duvoison 1995). Los AMPARs median la gran mayoría de la transmisión sináptica excitatoria rápida (Trussell et al. 1994), mientras que los NMDARs juegan un papel vital en la modulación de la eficacia sináptica, generando plasticidad sináptica (Hunt y Castillo 2012).
Los AMPARs son heterotetrámeros, ensamblados a partir de diferentes combinaciones de cuatro subunidades GluA1-4, siendo los más comunes los receptores que contienen GluA1/GluA2 o GluAR2/GluA3. Los NMDAR se componen de subunidades GluN1, y al menos una subunidad GluN2, de los cuatro subtipos GluN2, GluN2A-2D. AMPAR y NMDAR se co-localizan en el dominio postsináptico en una alta densidad, probablemente estabilizada y regulada, por la interacción con las proteínas citosólicas de andamiaje (Traynelis et al. 2010).
AMPARs son principalmente canales de sodio. En comparación, los NMDARs permiten la entrada tanto de sodio como de calcio, desempeñando este último un papel importante en la plasticidad sináptica, ya que el calcio desencadena una serie de eventos de señalización descendente.
Los NMDARs desempeñan un papel importante en la transmisión excitatoria, la plasticidad y la excitotoxicidad en el cerebro (Zhang et al. 2012a). Su activación aumenta la potenciación a largo plazo y reduce la depresión a largo plazo en las sinapsis colaterales de Schaffer-CA1 en el hipocampo. El receptor NMDA es simultáneamente un canal iónico dependiente del potencial y del ligando que transmite selectivamente iones con carga positiva. La mayor parte de la corriente de iones consiste en iones de calcio y sodio que pasan al interior de la célula, liberando iones de potasio de la misma. El receptor NMDA consta de cuatro subunidades, dos de clase NR1 y dos de clase NR2. Posteriormente se identificó una tercera subunidad del receptor NMDA, la NR3, que ha sido revisada por Low y Wee (2010).
Un inhibidor endógeno de la Na+/K+-ATPasa, la endobain E (fracción IIE), se ha aislado del cerebro de rata y comparte varias propiedades con la ouabain. La endobain posee propiedades neurotóxicas atribuibles a la inhibición de la Na+/K+-ATPasa, que conduce a la activación de NMDAR, apoyando el concepto de que las concentraciones intracelulares de iones Na+ y K+ pueden modular la función de NMDAR (Reines et al. 2001, 2004). El efecto de la endobain E sobre la expresión de las subunidades del receptor NMDA en las membranas de la corteza cerebral y el hipocampo de rata se analizó mediante Western blot (Bersier et al. 2008). Dos días después de la administración de 10 µl de endobain (1 μl por 28 mg de tejido), la expresión de la subunidad NR1 aumentó cinco veces y 2,5 veces, respectivamente, en la corteza cerebral y el hipocampo. La expresión de las subunidades NR2A, NR2B y NR2D aumentó en ambas áreas cerebrales. La expresión de la subunidad NR2C no se vio afectada en ninguna de las dos áreas. Estos resultados indican que la endobain E modifica diferencialmente la expresión de las subunidades del receptor NMDA.
La transmisión sináptica excitatoria en la corteza de los mamíferos implica la activación de los AMPARs y la entrada de Na+ en la célula que tiene que ser eliminada mediante la activación de la Na+/K+-ATPasa. Es razonable suponer la existencia de una diafonía entre estos receptores y la Na+/K+-ATPasa. Curiosamente, se ha demostrado que la Na+/K+-ATPasa es abundante en los sitios sinápticos y está co-localizada con los AMPARs (Zhang et al. 2009). Estos autores proponen una interacción entre la subunidad α1 de la Na+/K+-ATPasa y el C-terminal intracelular de las subunidades GluR2. Tras la inhibición de la Na+/K+-ATPasa, se produce una rápida internalización y degradación mediada por proteasomas de los AMPARs y la supresión de la transmisión sináptica mediada por AMPA. Esto sugiere una regulación homeostática de los AMPARs por parte de la Na+/K+-ATPasa. Se propone que la acumulación intracelular de Na+ causada por la inactividad de la Na+/K+-ATPasa conduce a una eliminación de los canales de Na+ en la superficie celular. La degradación de AMPAR inducida por la ouabaína es abolida en presencia de inhibidores del proteasoma. Es posible que esta ruta de degradación esté modulada por los inhibidores endógenos de la Na+/K+-ATPasa. De este modo, la bomba podría desempeñar una función importante para regular la distribución y transmisión sináptica de AMPAR, que son componentes esenciales de la plasticidad (Man 2012). Estos pueden incluir la ouabaína endógena, la endobaína y la agrina (Hilgenberg et al. 2006; Schoner 2000, 2002). Así, la Na+/K+-ATPasa puede regular el recambio de AMPAR, la fuerza sináptica y la función cerebral. La disfunción de la Na+/K+-ATPasa tras la hipoxia, la isquemia y el ictus es una respuesta patológica temprana importante (Zhang et al. 2009).
La Na+/K+-ATPasa y los NMDARs desempeñan papeles importantes en la regulación del aprendizaje y la memoria en el hipocampo (Zhang et al. 2012a), actuando la primera como transportador de iones y los segundos como canales iónicos. Estos autores utilizaron la dihidro-ouabaína para investigar sus efectos sobre las corrientes NMDA en las neuronas CA1 del hipocampo de rata. La dihidro-ouabain (10-1000 µM) aumentó estas corrientes NMDA pero no a través de la activación de la proteína quinasa A o C. Sin embargo, los inhibidores selectivos de la tirosina quinasa Src y de la cascada de proteínas quinasas activadas por mitógenos (MARK) bloquearon las corrientes NMDA inducidas por la dihidro-ouabain. Zhang et al. (2012a) concluyeron que Src media la diafonía entre la Na+/K+-ATPasa y los NMDAR para transducir las señales de la Na+/K+-ATPasa a la cascada MARK.
La activación de los receptores NMDA cambia las concentraciones intracelulares de Na+ y K+, que posteriormente son restauradas por la Na+/K+-ATPasa. Se observó que el receptor NMDA y la Na+/K+-ATPasa interactúan entre sí y esta interacción se demostró para ambas isoformas de la subunidad α (α1 y α3) de la Na+/K+-ATPasa expresada en las neuronas (Akkuratov et al. 2015). Mediante Western blotting, estos autores demostraron que la exposición a largo plazo del cultivo primario de neuronas cerebelosas de rata a concentraciones nanomolares de ouabain conduce a una disminución de los niveles de las subunidades NMDAR NR1 y NR2B que probablemente está mediada por la subunidad α3 de la Na+/K+-ATPasa. Esto difiere de un trabajo anterior en el que la inyección de endobain E produjo un aumento de la expresión de NMDAR en la corteza cerebral y el hipocampo (Bersier et al. 2008). Los autores especulan que esta diferencia podría deberse a una diferencia en la región cerebral o a una diferencia entre el modo de acción de la endobain E y la ouabain. También se observó una disminución de la actividad enzimática de la subunidad α1 de la Na+/K+-ATPasa tras la activación del NMDAR. Este efecto está mediado por un aumento del Ca2+ intracelular. Así, la Na+/K+-ATPasa y el NMDAR pueden interactuar funcionalmente formando un complejo macromolecular que puede ser importante para restablecer el equilibrio iónico tras la excitación neuronal (Akkuratov et al. 2015). Además, la función del NMDAR puede ser regulada por compuestos endógenos similares a la ouabaína.
Efectos de toxicidad de la ouabaína La inactivación de la Na+/K+-ATPasa celular en cultivos de células neurogliales del cerebelo por 1 mM de ouabaína conduce a la acumulación de glutamato (Glu), a la hiperestimulación de los receptores de glutamato, a una mayor afluencia de Ca2+ y Na+ en las células a través de canales activados por Glu (Stelmashook et al. 1999). Este proceso conduce a la hinchazón celular, la desenergización mitocondrial y la muerte de las células granulares. Sin embargo, la adición de un antagonista de NMDAR con ouabain impidió estas respuestas. Los autores sugieren que una caída de la actividad de la Na+/K+-ATPasa en las neuronas puede contribuir a la aparición de trastornos neurológicos crónicos.
Varias isoformas alfa de la Na+/K+-ATPasa, que poseen diferente sensibilidad a la ouabain, pueden tener diferentes funciones de señalización. La inhibición de la isoforma alfa-3 de la Na+/K+-ATPasa neuronal de rata a una concentración baja (100 nM) de ouabaína condujo a la activación de la cascada de la MAP quinasa a través de la PKC y la PIP3 quinasa. A diferencia de la isoforma alfa3 de la Na+/K+-ATPasa, sensible a la ouabain, la isoforma alfa1 de la Na+/K+-ATPasa, resistente a la ouabain (inhibición con 1 mM de ouabain), regula la MAP quinasa a través de reacciones dependientes de la Src quinasa. El uso de un ensayo apoptótico con Annexin V-FITC para determinar las células con características apoptóticas tempranas nos permite concluir que la isoforma alfa3 estimula y la alfa1 suprime el proceso apoptótico en las neuronas del cerebelo. Estos datos son la primera demostración de la participación de las isoformas Na+/K+-ATPasa resistentes a la ouabaína (alfa-1) y sensibles a la ouabaína (alfa-3) en diversas vías de señalización en las células neuronales (Karpova et al. 2010a, b).
Receptores de glutamato en invertebrados El importante papel de la transmisión glutamatérgica en todas las clases de invertebrados pone de manifiesto una vía por la que la bomba Na+/K+ podría influir en la transmisión glutamatérgica. Este transmisor desempeña un papel importante en la NMJ de los artrópodos. Además, es un determinante clave en el sistema nervioso central en otras clases principales de invertebrados (Walker et al. 1996). Estas importantes funciones implican a los receptores de glutamato homólogos ionotrópicos y metabotrópicos. Existe una estrecha relación entre los receptores de glutamato y las formas superiores de comportamiento en todos los filos (véase la revisión de Robbins y Murphy 2006). A pesar de ello, hasta la fecha no se han descrito receptores de glutamato de invertebrados que estén modulados por la bomba de Na+/K+. Sin embargo, los agonistas del glutamato y del glutamato no NMDA despolarizan las células gliales y de Retzius de las sanguijuelas, alterando la actividad intracelular del Na+ e induciendo una poshiperpolarización (Dorner et al. 1994). Esta posthipolarización se bloquea con 100 µM de ouabain y cuando el sodio externo se sustituye parcialmente por litio. Estos experimentos muestran que los efectos directos del glutamato y de los agonistas del glutamato no NMDA pueden activar una bomba de Na+/K+.
Receptores GABA Los GABAR de mamíferos se clasifican en receptores GABAA, GABAB y GABAC (Olsen 2018). Los receptores GABAA y GABAC son ionotrópicos, mientras que los receptores GABAB son metabotrópicos. Hay relativamente poca literatura sobre la interacción entre la Na+/K+-ATPasa y los GABAR. Los estudios realizados con ARN de cerebro de rata inyectado en ovocitos de Xenopus mostraron el efecto de la ouabaína sobre los receptores GABA (Arvanov 1990; Arvanov y Usherwood 1991). De cuatro a diez días después de la inyección, los oocitos respondieron a aplicaciones de 1-100 µM de GABA, L-cainato y L-glutamato. Los tres compuestos evocaron corrientes entrantes. En la solución salina que contiene ouabain, las respuestas al GABA, al L-cainato y al L-glutamato se incrementaron en un 80-120%, 20-30% y 20-40%, respectivamente, tanto en los oocitos foliculados como en los defoliculados. Los potenciales de inversión de estas corrientes inducidas por agonistas no cambiaron en presencia de ouabain. 100 µM de ouabain también aumentó el peso y el volumen de los ovocitos. Los autores propusieron que la ouabain, al aumentar el volumen del ovocito, incrementa el área de la membrana del ovocito que contiene receptores que son accesibles a los agonistas aplicados exógenamente. Esto sugiere que el efecto de la ouabain es directo. El papel clave de la Na+/K+-ATPasa en la modulación de los flujos de Cl- (véase más arriba) significa que es posible que este efecto pueda modular esta importante clase de receptor inhibidor.
Receptores de dopamina (DARs) La Na+/K+-ATPasa está implicada en la regulación de los DARs. Los DARs pueden interactuar con una serie de moléculas denominadas colectivamente proteínas que interactúan con los receptores de dopamina, DRIPs, que no sólo regulan la señalización del receptor sino que contribuyen al tráfico y la estabilidad del receptor y a la formación del complejo de señalización DAR en las células (Kabbani y Levenson 2007). Bertorello et al. (1990) aportaron pruebas de que la dopamina, a través de un efecto sinérgico sobre los receptores D1 y D2, inhibe la actividad de la Na+/K+-ATPasa de las neuronas estriatales aisladas. Esto conduce a una despolarización transitoria de la MP, con un aumento del Na+ intracelular. Los DAR de los mamíferos se dividen en dos familias, a saber, D1 y D2. La familia D1 contiene los subtipos D1 y D5 que están acoplados a la proteína G heterotrimérica GS y regulan positivamente la actividad de la adenilil ciclasa. Los subtipos de la familia D2, es decir, D2, D3 y D4, se acoplan a las proteínas G inhibidoras y reducen la actividad de la adenilil ciclasa. La dopamina y otras catecolaminas modulan la actividad de la Na+/K+-ATPasa a través de dos mecanismos, a saber, un efecto directo sobre la enzima y, en segundo lugar, sobre los receptores de catecolaminas, pero con la participación de las vías PKC y PKA. Estas últimas activan la Na+/K+-ATPasa mediante la estimulación de las vías PKC y PKA en tejidos específicos (Therien y Blostein 2000). La unión de la dopamina a los DARs D1 neuronales neostriatales inhibe la actividad de la Na+/K+-ATPasa, mientras que la unión de la dopamina a los DARs D2 activa los canales de sodio, lo que aumenta el sodio intracelular y activa la Na+/K+-ATPasa (Aizman et al. 2000). Utilizando la co-inmunoprecipitación y la espectrometría de masas, se demostró que los DARs D1 y D2 existen en un complejo con la Na+/K+-ATPasa (Hazelwood et al. 2008). Estos autores realizaron ensayos biológicos con Na+/K+-ATPasa y DARs coexpresados en células HEK293T para investigar el impacto de la Na+/K+-ATPasa en la función de los DARs. La transfección de DARs D1 o D2 en células HEK293T produjo una marcada disminución de la actividad de la Na+/K+-ATPasa α1 sin un cambio en los niveles de proteína de la enzima. Los DARs son capaces de reducir la función de la Na+/K+-ATPasa en ausencia de dopamina y sin un cambio en los niveles de la enzima. Esto proporciona más pruebas para apoyar la importancia de un complejo de interacción. La coexpresión de las dos proteínas en un signalplex (un término para describir un complejo de receptores, que consiste en una variedad de interacciones de proteínas, véase Hazelwood et al. 2010) dio lugar a la amortiguación recíproca de la función del otro. Este trabajo muestra que la interacción entre los DAR y la subunidad α1 de la Na+/K+-ATPasa da lugar a una modulación recíproca de la función entre las dos proteínas, tanto en presencia como en ausencia de ligandos, proporcionando un nuevo mecanismo de control de la señalización de los DAR y del equilibrio iónico en la célula.
Los DAR están implicados en la adaptación de la actividad de la Na+/K+-ATPasa estriatal del ratón tras la activación de los receptores opioides por la morfina (Wu et al. 2007). El tratamiento con morfina a corto plazo estimuló la actividad de la Na+/K+-ATPasa y esta estimulación fue inhibida por un antagonista D2R, mientras que el tratamiento con morfina a largo plazo inhibe la Na+/K+-ATPasa y esta inhibición fue inhibida por un antagonista D1R. Una proteína quinasa A dependiente de AMP estuvo implicada en la regulación de la actividad de la Na+/K+-ATPasa por la morfina.
Interacción del DAR de invertebrados con la Na+/K+-ATPasa La complejidad de la señalización de la dopamina en los invertebrados está bien establecida, y todos los principales filos expresan homólogos de los DARS de mamíferos (Walker et al. 1996; Troppmann et al. 2014). Un ejemplo es la interacción entre la Na+/K+-ATPasa y los receptores de dopamina de las células acinares de la garrapata Ixodes scapularis (Kim et al. 2016). La secreción de las glándulas salivales inducida por la dopamina fue inhibida por la ouabaína (10 µM), que bloqueó el transporte de fluidos en los acinos de tipo III. Kim et al. (2016) sugieren que el objetivo de la señalización intracelular mediada por el receptor D1 para la secreción de las glándulas salivales incluye la Na+/K+-ATPasa. La base de esta interacción funcional queda por dilucidar. ¿Funciona mediante el tipo de interacciones proteicas directas descritas para los mamíferos o mediante el cambio de los gradientes iónicos necesarios para el funcionamiento normal de la célula? Los receptores de serotonina (5-hidroxitriptamina) (5-HTRs) se clasifican en receptores acoplados a proteínas G (GPCRs) y canales iónicos ligados y median tanto efectos excitatorios como inhibitorios (Hoyer et al. 1994). Existen al menos seis GPCRs, a saber, 5-HT1, 5-HT2, 5-HT4-7, que pueden dividirse en subtipos y un canal de cationes Na+ y K+ ligado, el 5-HT3. La 5-HT modula la actividad de la Na+/K+-ATPasa en las neuronas piramidales CA1 del hipocampo de rata (Zhang et al. 2012b). Esta inhibición se produce a través de los 5-HT3R, ya que se redujo con un antagonista de los 5-HT3R, pero no con un antagonista de los 5-HT1R. Además, un agonista del 5-HT3R imitó el efecto del 5-HT. Los agonistas de la 5-HT pueden modificar la actividad de la Na+/K+-ATPasa en la corteza cerebral de las ratas a partir del día 21 (Hernández 1982), y este efecto es bloqueado por los antagonistas de la 5-HT. Tras un estado de hipersensibilidad inducida de los receptores 5-HT, la respuesta de la Na+/K+-ATPasa a los agonistas 5-HT era mayor. El autor concluyó que la sensibilidad del receptor 5-HT en el cerebro de la rata implica a la Na+/K+-ATPasa.
5-HT actúa como transmisor en todos los principales filos (Walker et al. 1996). Sin embargo, hay pocas pruebas de las interacciones entre los 5-HTR y la bomba de Na+/K+. La inyección de Na+ en las neuronas sensoriales T de la sanguijuela, H. medicinalis, hace que el MP se vuelva más negativo debido a la activación de la Na+/K+-ATPasa (Catarsi y Brunelli 1991). Este aumento de la negatividad es bloqueado por la 5-HT, que inhibe directamente la actividad de la bomba de Na+/K+ en las células T a través del AMPc (Catarsi et al. 1993). La estimulación repetitiva del campo receptivo de las células T induce un aumento de la poshiperpolarización (AHP) en las células T que se debe principalmente al aumento de la actividad de la Na+/K+-ATPasa (Scuri et al. 2002). La AHP se reduce con 5-HT o con la inhibición de la bomba de Na+/K+ que puede facilitar la conducción del potencial de acción en los terminales sinápticos y ser importante para la plasticidad a corto plazo (Scuri et al. 2007). La inhibición de la bomba de Na+/K+, tras la inyección de 10 nM de dihidro-ouabain, da lugar a un comportamiento de natación más rápido, lo que sugiere un papel de la bomba en la fisiología de la natación en la sanguijuela. Sin embargo, no se conoce la interacción entre la 5-HT y la bomba de Na+/K+ a nivel molecular en la sanguijuela.