En biología celular, el atrapamiento de iones es la acumulación de una mayor concentración de una sustancia química a través de la membrana celular debido al valor de pKa de la sustancia química y la diferencia de pH a través de la membrana celular. [1] [2] Esto da como resultado la acumulación de sustancias químicas básicas en los fluidos corporales ácidos, como el citosol , y la acumulación de sustancias químicas ácidas en los fluidos básicos.
Mecanismo
Muchas células tienen otros mecanismos para bombear una molécula dentro o fuera de la célula contra el gradiente de concentración , pero estos procesos son activos, lo que significa que requieren enzimas y consumen energía celular . Por el contrario, la captura de iones no requiere ninguna enzima ni energía. Es similar a la ósmosis en que ambos involucran la naturaleza semipermeable de la membrana celular.
Las células tienen un pH más ácido dentro de la célula que en el exterior ( las células de la mucosa gástrica son una excepción). Por lo tanto, los medicamentos básicos (como bupivacaína , pirimetamina ) están más cargados dentro de la célula que fuera. La membrana celular es permeable a moléculas no ionizadas (solubles en grasa); Las moléculas ionizadas (solubles en agua) no pueden cruzarlo fácilmente. Una vez que una molécula no cargada de una sustancia química básica cruza la membrana celular para ingresar a la célula, se carga debido a la obtención de un ión de hidrógeno debido al pH más bajo dentro de la célula y, por lo tanto, no puede volver a cruzar. Debido a que debe mantenerse el equilibrio transmembrana, otra molécula no ionizada debe difundirse en la célula para repetir el proceso. Por tanto, su concentración dentro de la célula aumenta muchas veces la del exterior. Las moléculas no cargadas del fármaco permanecen en igual concentración a ambos lados de la membrana celular.
La carga de una molécula depende del pH de su solución. En un medio ácido, los medicamentos básicos tienen más carga y los medicamentos ácidos tienen menos carga. Lo contrario es cierto en un medio básico. Por ejemplo, el naproxeno es un fármaco antiinflamatorio no esteroideo que es un ácido débil (su valor de pKa es 5,0). El jugo gástrico tiene un pH de 2,0. Es una diferencia de tres veces (debido a la escala logarítmica) entre su pH y su pKa; por lo tanto, existe una diferencia de 1000 × entre las concentraciones cargadas y no cargadas. Entonces, en este caso, por cada molécula de naproxeno cargado, hay 1000 moléculas de naproxeno sin carga a un pH de 2. [3] Esta es la razón por la que los ácidos débiles se absorben mejor en el estómago y las bases débiles en el intestino, donde el pH es alcalino. Cuando el pH de una solución es igual al pKa del fármaco disuelto, entonces se ioniza el 50% del fármaco y se sindicaliza otro 50%. Esto se describe mediante la ecuación de Henderson-Hasselbalch . [ cita requerida ]
Farmacocinética
El atrapamiento de iones es la razón por la cual los fármacos básicos (alcalinos) se secretan en el estómago (por ejemplo, la morfina ), donde el pH es ácido, y los fármacos ácidos se excretan en la orina donde las condiciones son alcalinas. De igual forma, la ingestión de bicarbonato de sodio con anfetamina , una base débil, provoca una mejor absorción de la anfetamina (en el estómago) y su menor excreción (en la orina), prolongando así sus acciones. El atrapamiento de iones puede provocar un fallo parcial de determinadas quimioterapias contra el cáncer. [4]
El atrapamiento de iones también es importante fuera de la farmacología . Por ejemplo, hace que se acumulen hormonas débilmente ácidas en el citosol de las células. Esto es importante para mantener baja la concentración externa de la hormona en el entorno extracelular donde se detectan muchas hormonas. Ejemplos de hormonas vegetales que están sujetas a atrapamiento de iones son el ácido abscísico , el ácido giberélico y el ácido retinoico . Los ejemplos de hormonas animales sometidas a captura de iones incluyen prostaciclina y leucotrienos .
Ver también
Referencias
- ^ Stephanie T. Weiss (1 de enero de 2009). Farmacología de alto rendimiento . Lippincott Williams y Wilkins. págs. 3–. ISBN 978-0-7817-9273-8.
- ^ DT Okpako (22 de febrero de 1991). Principios de farmacología: un enfoque tropical . Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 118–. ISBN 978-0-521-34095-3.
- ^ http://www.angelfire.com/tx5/scribe2003/scribe/august/F081709.doc
- ^ Mahoney BP, Raghunand N, Baggett B, Gillies RJ (octubre de 2003). "Acidez tumoral, atrapamiento de iones y quimioterápicos. El pH ácido afecta la distribución de agentes quimioterapéuticos in vitro". Biochem Pharmacol . 66 (7): 1207–18. PMID 14505800 .