Canales iónicos de neuronas septales aisladas: Caracterización electrofisiológica y modulación por TRH y LHRH

• Autores: Antonio Gonzalo Castellano Orozco
• Directores de la Tesis: José López Barneo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 1989
• Idioma: español
• Número de páginas: 128
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • El presente trabajo continua con una de las líneas de investigación de nuestro grupo que trata del estudio de las propiedades electrofisiológicas de neuronas del sistema nervioso central de mamíferos. Este estudio se inició en diferentes estructuras cerebrales, entre ellas el área septal, mediante la técnica de registro intracelular in vitro, lo que permitió una clasificación de los distintos tipos celulares y una caracterización preliminar de las conductancias iónicas responsables de las propiedades funcionales intrínsecas de los elementos neuronales.

    Uno de los objetivos generales de este trabajo ha sido profundizar más en el conocimiento de la fisiología de neuronas individuales registrando las corrientes iónicas de forma directa y con una metodología (“patch-clamp”) que permite cuantificar los parámetros característicos de las conductancias iónicas de la membrana. Este estudio es de interés no solo porque complementa experimentos previos de nuestro grupo, sino porque existe muy poca electrofisiología cuantitativa realizada en neuronas centrales.

    Para llevar a cabo el trabajo se ha puesto a punto una preparación de neuronas septales en cultivo primario que por su estabilidad, geometría y alta densidad de canales iónicos con la calidad necesaria para el estudio cuantitativo indicado anteriormente.

    El otro objetivo general del trabajo ha sido el estudio de la modulación de los canales dependientes del voltaje por neuropéptidos. El mecanismo de acción de los péptidos cerebrales, de gran trascendencia fisiológica y farmacológica, está siendo muy estudiado en los últimos años pero existen muy pocos datos sobre su posible efecto a nivel de las conductancias iónicas de la membrana.

    Este trabajo se centra en los péptidos, TRH y LHRH, que se encuentran en alta concentración en el septum, pero cuyo papel fisiológico y mecanismos de acción se desconocen.

    CONCLUSIONES 1. En este trabajo se ha puesto a punto una preparación de neuronas del SNC de mamíferos adecuada para la realización de un estudio biofísico cuantitativo utilizando la configuración de registro en “célula completa” (“whole-cell”) de la técnica de “patch-clamp”.

    2. Las neuronas septales dispersas son excitables y mantienen funcionales, y aparentemente inalterados, los canales iónicos dependientes del potencial de membrana.

    3. En todas las células la despolarización induce la génesis de una corriente de sodio. Esta corriente alcanza la amplitud máxima en 0,4-0,5 ms a 0 mV y se inactiva de forma rápida en pocos milisegundos. La corriente de sodio es la responsable de la génesis de los potenciales de acción rápidos de neuronas septales y es muy parecida a la descrita por Hodgkin y Huxley en el axón gigante de calamar.

    4. Las neuronas septales poseen, al menos, dos tipos de corrientes de calcio: una medida por canales con cinética de desactivación lenta o SD y otra que se debe a la actividad de canales con cinética de desactivación rápida o FD. La contribución relativa a la corriente “total” de cada tipo de canal iónico varia de célula a célula. Es, sin embargo, importante destacar que los canales FD se observan, en mayor o menor medida, en todas las células, mientras que más del 20% delas neuronas no tienen canales SD.

    5. Los canales SD, tipo T o de bajo umbral, se activan a un potencial de membrana cercano a -40 mV y se inactivan con pulsos de larga duración. La corriente producida por la actividad de estos canales, aunque en todos los casos de menor amplitud que la mediada por los canales FD, es posiblemente la que genera las “espigas de calcio de bajo umbral” típica de las neuronas del septum intermedio y responsable del cambio del patrón de disparo tónico al fásico.

    6. Los canales FD, tipo L o de alto umbral, se activan a un potencial de membrana alrededor de -20 mV, y apenas se inactivan. La corriente producida por la actividad de estos canales, que como nuestro estudio muestra se puede generar tanto en el soma como en las dendritas, es posiblemente la que produce las “espigas de calcio de alto umbral”. Estas espigas de calcio se observan en todas las neuronas septales (y en general en todas las neuronas del SNC de mamíferos) tras bloquear la conductancia a los iones de sodio con TTX.

    7. En el conjunto de la población de células estudiadas se han identificado tres tipos distintos de canales de potasio. Dos de estos canales (IK y IK(Ca)) tienen una cinética de activación lenta y solo se inactivan parcialmente con pulsos de larga duración. El tercer tipo de canal de potasio (It) se activa rápidamente y se inactiva en menos de 50 ms.

    8. La corriente lenta de potasio (IK) se ha registrado en todas las células. La activación de esta corriente sigue un curso temporal sigmoideo y alcanza un máximo en unos 15 – 20 ms. La amplitud de la corriente lenta de potasio activada por calcio (IK(Ca)) varía de célula a célula. Esta corriente no se ha estudiado con detalle debido a que la mayoría de los experimentos se realizaron tras el “lavado” de los canales de calcio. Ambas corrientes de potasio determinan la amplitud y duración de la posthiperpolarización que sigue a un tren de potenciales de acción y quizás contribuyan a la fase final de la repolarización de los potenciales de acción.

    9. La corriente de potasio rápida y transitoria (It), se ha observado solamente en el 27% de las neuronas septales. Esta corriente se activa en 3-4 ms y a -80 mV el 17% de los canales responsables de ella se encuentran inactivados. Los canales que producen la corriente It son posiblemente característicos de las neuronas del septum medial y al limitar la excitabilidad de la membrana, quizás sean los mayores responsables del disparo fásico típico de estas células.

    10. La configuración “whole-cell” de la técnica de “patch-clamp” aplicada a neuronas septales permite el registro de forma estable de corrientes iónicas durante más de 30 minutos. Sin embargo, tanto en los canales de sodio como en los canales de calcio del tipo FD se observan modificaciones producidas por la diálisis del medio intracelular. En el caso de los canales de sodio la alteración más aparente es un desplazamiento de 5 – 10 mV hacia potenciales más negativos en la relación corriente-voltaje. La corriente debida a la actividad de canales de calcio FD decrece en amplitud a lo largo del tiempo, aunque no se modifican sus características cinéticas. La aparición de ambos fenómenos se retarda por la adición de ATP al medio intracelular.

    11. La hormona liberadora de la Tirotropina (TRH) produce, en un porcentaje de células, un aumento reversible en la amplitud de la corriente de potasio con cinética de activación lenta. Este incremento se debe a la activación de la corriente de potasio dependiente de calcio producido a través de un incremento en los niveles de Ca2+ intracelular.

    12. La forma ácida de la TRH produce, en el 35% de las neuronas estudiadas, una disminución reversible de la amplitud de la corriente de sodio. El porcentaje medio de reducción de la amplitud máxima de la corriente de sodio en presencia de 2,75 μM TRH es del 22,8% del valor control. Un efecto similar al de la TRHa lo produce la adición al medio externo de hormona liberadora de la hormona luteinizante (LHRH) a concentraciones micromolares.

    13. La observación de los efectos de la TRH y LHRH solamente en un porcentaje de células sugiere que su mecanismo de acción implica la unión de las hormonas a receptores específicos. De hecho, la exposición repetida a TRHa produce un efecto menor, lo que podría explicarse por “desensbilización” del receptor o de algunos de los procesos que acoplan el receptor a los canales de sodio.

    14. La inhibición reversible de la corriente de sodio por TRH y LHRH es una observación sin precedentes en la literatura. Esta bien demostrado que los canales de potasio y calcio pueden ser modulados por neurotransmisores y hormonas, sin embargo se ha asumido tradicionalmente que los canales de sodio dependientes del potencial de membrana son solamente sensibles a cambios en el campo eléctrico y por lo tanto no susceptibles de modulación.