Sistemas de liberación de calcio en los gránulos de secreción.

Los gránulos de secreción disponen de mecanismos de liberación del Ca2+ que durante la activación celular pueden contribuir a su propia secreción. Uno de los primeros sistemas descritos en células neuroendocrinas, en concreto células cromafines, fue el IP3R (Yoo & Albanesi, 1990). Si bien ha existido cierta controversia sobre su presencia en los SG (Pouli et al., 1998; Mitchell et al., 2001; Endo et al., 2006), cada vez se encuentran más evidencias de la existencia de IP3R en la membrana vesicular de diversos tipos celulares neuroendocrinos, como células cromafines, células PC12 e INS- 1, mastocitos, y células secretoras de somatostatina (SantoDomingo et al., 2008; 2010; Quesada et al., 2001; 2003; Blondel et al., 1994; 1995). En 2005 se evidenció la presencia de los tres tipos de IP3R en SG de células cromafines en una proporción que corresponde al 60% del total celular, mayor que en otros orgánulos que presentan IP3R (Huh et al., 2005). Se ha demostrado que los IP3R interaccionan físicamente con CgA y CgB al pH ácido del lumen de los SG maduros, incrementando la sensibilidad a IP3, y la velocidad y magnitud de la liberación de Ca2+ en estos canales, mientras que al pH existente en el ER o incluso GC dicha interacción solo es viable con CgB (Yoo, 2000). Esto supondría una evidencia experimental de que el propio Ca2+ intravesicular participa en la modulación de la secreción, incluso con mayor relevancia de otros depósitos de Ca2+ como el ER, que además se encontrarían más alejados de los microdominios generados en el entorno de los SG que están anclados a la membrana plasmática. Las cromograninas desempeñan un papel clave en la biogénesis y transporte de los gránulos y se ha sugerido que participan en la regulación de la transcripción de ciertos componentes de los SG entre ellos los propios IP3R (Huh et al., 2005; Yoo & Hur, 2012).

Las cromograninas así como diversos polímeros aniónicos juegan un papel en la compartimentalización del Ca2+ dentro de la matriz granular (Borges et al., 2012; Álvarez, 2012). El equilibrio dinámico existente entre los compartimentos de calcio intragranular desempeña un papel fundamental en la generación las oscilaciones de Ca2+ tanto citosólico como vesicular producidas tras la liberación de Ca2+ vesicular mediada por IP3. Ante un estímulo celular, el IP3 difunde y permite la liberación de Ca2+ de los SG a través de IP3R, contribuyendo al aumento de [Ca2+]C en el entorno próximo de estos canales, generándose microdominios de alto Ca2+.

Dicho aumento permite la apertura de canales de K+ sensibles a Ca2+ (ASKCa) de la membrana vesicular y el cierre de los IP3R, con entrada de K+ al lumen vesicular. Este K+ desplaza al calcio que se encuentra unido a la matriz de forma que aumenta la [Ca2+]SG. Además, la captación de Ca2+ del microdominio a través de ATPasas de Ca2+ u otros sistemas colabora con el aumento de la [Ca2+]SG. Consecuentemente la disminución del Ca2+ citosólico en los microdominios provoca el cierre de los canales ASKCa y la apertura de los IP3R, generándose así un nuevo ciclo (Quesada et al., 2001; 2003). Al respecto de este mecanismo, aunque algunos estudios han mostrado que no existe aumento de [Ca2+]C en el entorno próximo de estos canales durante la activación celular, dicho aumento puede estar restringido a una subpoblación vesicular muy concreta, y disiparse rápidamente por movilización hacia otros depósitos de Ca2+ como mitocondrias, retículo endoplásmico u otras subpoblaciones vesiculares cercanas durante la exocitosis (Pouli et al., 1998; García et al., 2006).

En cuanto a los RyR, existen evidencias funcionales de liberación de Ca2+ mediada por cafeína en los SG de células cromafines, células PC12 e INS-1 y células MIN6 (Mitchell et al., 2001; 2003; SantoDomingo et al., 2008; 2010). De igual forma, se ha documentado la liberación de Ca2+ mediada por cADPR y NAADP en gránulos de zimógeno, en compartimentos acídicos en plaquetas y células PC12, y en los SG de células MIN6, células β-pancreáticas y células de neurohipófisis (Gerasimenko et al., 1996; Gerasimenko et al., 2006; Rosado, 2011; Brailoiu et al., 2006; Mitchell et al., 2001; 2003; Duman et al., 2006; McNally et al., 2014). La identidad del posible receptor de NAADP es actualmente desconocida habiéndose propuesto los RyR, los canales TRP y los canales TPC, siendo estos últimos los más firmes candidatos (Mojžišová et al., 2001; Hohenegger et al., 2002; Zhang & Li, 2007; Brailoiu et al., 2009; Calcraft et al., 2009).

Se ha documentado la liberación de Ca2+ mediada por ácido araquidónico en compartimentos acídicos distintos de los lisosomas, presumiblemente los gránulos de secreción. Este dato sugiere la presencia de canales ARC o TRP en la membrana vesicular (Yeung-Yam-Wah et al., 2012). Por otro lado, se ha propuesto la existencia de canales VOCC de tipo N en la membrana granular, si bien algunos estudios afirman que esta localización solo se observa en la etapa previa a la fusión de los gránulos con la

Se ha postulado incluso la presencia de Orai1 en la membrana de los gránulos, de forma que estos orgánulos podrían participar en el mecanismo SOCE, o bien contribuir en el incremento de Ca2+ citosólico durante la activación celular (Dickson et al., 2012).

A pesar de las numerosas evidencias funcionales, diversos estudios proteómicos que han identificado hasta 380 proteínas de membrana de los gránulos no han podido determinar la presencia de IP3R en los SG de células cromafines, células insulínicas, y gránulos de zimógeno (Wegrzym et al., 2010; Brunner et al., 2007; Rindler et al., 2007). Por el contrario, estos estudios han mostrado evidencias de la presencia de RyR, VOCC y TRP en los SG de células cromafines (Wegrzym et al., 2010; McNally et al., 2014).