Roles de las acuaporinas en la epidermis

ROLES DE LAS ACUAPORINAS-3 EN LA EPIDERMIS

Introducción:

Las acuaporinas (AQPs) son un tipo de proteínas de membrana integrales, pequeñas, hidrófobas. Hay al menos 13 tipos, que se han dividido en dos grupos en base a su permeabilidad. Los AQPs 1, 2, 4, 5 y 8 funcionan principalmente como transportadores selectivos de agua; las AQPs 3, 7, 9 y 10, denominados "acuagliceroporinas", transportan agua, así como glicerol y otros pequeños solutos. Las AQP se encuentran en membranas plasmáticas de diferentes tipos de células, donde funcionan como transportadores pasivos similares a poros, que responden a gradientes osmóticos transmembrana o gradientes de glicerol.

El análisis fenotipicos de ratones transgénicos que carecen de AQP individuales ha revelado múltiples funciones fisiológicas de AQPs. Las AQPs en los epitelios facilitan el transporte de agua transepitelial en respuesta a gradientes osmóticos, como la absorción por el túbulo proximal del riñón  y la secreción de fluidos en la glándula salival.

Esta revisión se centra en la evidencia experimental de la participación de AQP3 en el transporte de de agua y glicerol en la fisiología de la piel. 

Localización de AQP en la piel:

Se ha descubierto que varias AQP se localizan en diversos tipos de células en la piel de mamíferos. AQP3, la más estudiada, localizada en la piel, se encontró por primera vez en los queratinocitos de la epidermis de rata en 1994 por varios laboratorios. También se detectó en membranas plasmáticas en la capa basal de queratinocitos en piel humana y de raton.

La AQP1 se localiza en células endoteliales a través de microvasos fuera del sistema nervioso central. También se localiza en microvasos en tumores implantados en piel y se desconoce si AQP1 es funcionalmente importante en las funciones normales de la piel.

AQP5 se encuentra en glándulas sudoríparas en seres humanos, ratas y ratones. Es importante en la secreción de sudor en ratones, aunque en seres humanos su función es desconocida, ya que hay diferencias en la fisiología de la glándula sudorípara entre roedores y humanos.

La AQP7 se encuentra en los adipocitos del tejido subcutáneo. Los ratones sin AQP7 manifiestan una hipertrofia progresiva de los adipocitos como consecuencia de la reducción de la salida del glicerol de la membrana plasmática por lo que está probablemente implicada.

Se descubrió que la AQP3 se localiza en glándulas sebáceas y un reciente análisis en cultivos de piel primaria humana mostró la expresión de AQP1 en melanocitos y fibroblastos, y de AQP3 y AQP9 en células de Langerhans. Sin embargo la importancia de estas observaciones es desconocida.

FUNCIONES DE AQP3 EN KERATINOCYTES

Hidratación de la piel

La capa más superficial de la piel es el estrato córneo (SC), que consiste en queratinocitos diferenciados que se originan de queratinocitos que proliferan en una capa basal y contienen una matriz extracelular de lípidos con segregado de cuerpos lamelares. La hidratación del SC determina la apariencia de la piel y sus propiedades físicas, y depende de la humedad externa, su estructura lípido/proteína, composición, concentración de agua, retención de osmolitos o "hidratantes naturales" como aminoácidos libres, iones y pequeños solutos. La hidratación reducida de la SC se presenta en enfermedades de la piel incluyendo dermatitis atópica, eczema, psoriasis e ictiosis hereditaria.

En comparación con los ratones de tipo salvaje, la piel de ratones con la AQP3 inutilizada, en ratones sin pelo, es seca, áspera y envejecida.La hidratación de la SC se redujo considerablemente en los ratones con AQP3 inutilizada, así como la elasticidad de la piel.Se realizó una serie de experimentos para investigar la razón por la que una deficiencia de AQP3 reduce la hidratación de la piel. La exposición de los ratones a la alta humedad aumento la hidratación en el tipo salvaje, pero no en los ratones AQP3 inutilizada, lo que sugiere un defecto en la capacidad de retención de agua, tal como se verifica por sorción-desorción y proporciona evidencias de la participación de AQP3 en la permeabilidad del agua.

Los ratones deficientes revelaron un contenido reducido de glicerol en SC en comparación con los ratones de tipo salvaje con contenido normal.Se encontraron diferencias en el tipo salvaje frente los deficientes en AQP3 con respecto a la estructura SC, perfil lipídico, contenido de proteínas, las concentraciones de aminoácidos, iones y otros solutos. Como era de esperar la permeabilidad del agua y el glicerol se redujo en queratinocitos sin AQP3 y aun no se ha estudiado si

facilita la secreción de glicerol por las glándulas sebáceas.

Como prueba adicional, se varió el contenido de glicerol en SC administrando glicerol oral en un ambiente muy húmedo lo que hizo aumentar la elasticidad de la piel y el contenido del agua en el SC lo que otorga un papel importante de la AQP3 en el transporte de glicerol, en la regulación del contenido de glicerol, y para el glicerol como determinante clave de la hidratación de la piel.También proporcionaron una base a la práctica de incluir el glicerol en cosméticos y medicinas para la piel que estaba muy extendida.

Cicatrización de la herida

La cicatrización de heridas cutáneas es un proceso que implica varios tipos de células, incluyendo los queratinocitos, fibroblastos, células endoteliales y nervios periféricos. La reepitelización es un paso crucial durante la curación, que implica la migración y proliferación de los queratinocitos de la epidermis circundante y

los folículos pilosos y las glándulas sudoríparas.El estudio inicial encontró retrasos sen ratones con AQP3 inutilizada. Estudios más recientes han establecido que

una reducción de la AQP3 facilitó el transporte de glicerol, por lo que

AQP3 facilitó la proliferación.

La motivación para estudiar la migración queratinocitos fue la anterior observación por varios estudios de defectos en la migración de células provocados por las AQP.

Se utilizo el ensayo transwell, en el que la migración celular a través de un filtro poroso se mide en respuesta a un estímulo que mostró alteración de la migración en AQP3-reducida en un queratinocito humano. En un ensayo de raspado in vitro de cicatrización de heridas, el cierre de la herida se retrasó en los queratinocitos deficientes en AQP3, con protuberancias de células vistas en el borde de la herida. Los resultados sugirieron la participación de AQP3 en la migración de queratinocitos, como  la AQPI en las células endoteliales, aumentando la afluencia de agua.

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