Caracterización funcional de los canales HCN en el tálamo somatosensorial de ratones obesos Ob/Ob deficientes en leptina

Abstract

El núcleo o complejo ventrobasal (VB) del tálamo conforma junto con la corteza somatosensorial primaria el circuito tálamocortical somatosensorial. La interacción entre los componentes de estas áreas es responsable de los ciclos de sueño-vigilia en mamíferos. La esencia de ello está en la frecuencia en la que las neuronas disparan potenciales de acción, la cual puede ser tónica (sostenida y bajo intervalos regulares) o en ráfaga (intervalos cortos con alta frecuencia de disparo seguidos de largos períodos quiescentes). Una de las principales corrientes iónicas que modulan el potencial de membrana en reposo y, por lo tanto, el disparo de la neurona, es la corriente H (I H ) que pasa a través de los canales HCN. En otro orden, la leptina es una hormona secretada por adipocitos con diversos roles fisiológicos. El más conspicuo es la capacidad de regular el peso corporal, ya que está involucrada en los mecanismos de saciedad. Sin embargo, la extensa distribución de su receptor en el Sistema Nervioso Central (SNC) sugiere que la acción de la leptina podría ser más extensa. Esta hormona puede afectar directamente las propiedades intrínsecas de las neuronas tálamocorticales debido a que éstas expresan su receptor de membrana. En modelos murinos con deficiencia de leptina endógena (ratones Ob/Ob), nuestro grupo ha reportado efectos tróficos de la leptina en el desarrollo del sistema tálamocortical que producen déficits en la transmisión GABAérgica procedente del principal núcleo inhibidor del tálamo (núcleo Reticular, RE) hacia el núcleo VB. Cambios en el balance de los neurotransmisores inhibitorios y excitatorios que llegan al núcleo VB podrían alterar la expresión funcional de los canales iónicos que están implicados en la regulación de la integración de la actividad sináptica, tal es el caso de los canales HCN. Además, la ausencia de leptina circulante en los ratones Ob/Ob podría alterar funcionalmente canales iónicos como el HCN, que se sabe que son extensamente modulados por múltiples vías de señalización. En vistas de ello, fue planteada la primera hipótesis: el desarrollo del sistema tálamocortical somatosensorial en ausencia de leptina endógena alteraría la expresión funcional de los canales HCN en las neuronas del núcleo VB. En el mismo sentido, y considerando que la modulación leptinérgica tiene un efecto positivo sobre la densidad de ciertas conductancias iónicas, la segunda hipótesis es que la aplicación exógena de leptina in vivo modulará la corriente iónica mediada por los canales HCN, pudiéndose reestablecer el fenotipo WT en ratones Ob/Ob. Estos últimos ratones son un modelo óptimo para estudiar la modulación leptinérgica ya que expresan una leptina no funcional, pero conservan la expresión de receptores de leptina funcionales.

El trabajo expuesto en esta tesis tiene cuatro ejes: la diferencia de características biofísicas de I H entre ratones de ambos sexos a nivel del núcleo talámico VB, donde los ratones macho mostraron niveles menores de densidad de corriente H respecto de las hembras, con un correlato en las propiedades pasivas que refieren al potencial de membrana en reposo, obteniéndose valores más hiperpolarizados para los machos; estas mismas características, comparadas entre genotipos WT y Ob/Ob donde los últimos mostraron menor densidad de corriente H y, si bien la dependencia de voltaje no se ve alterada en ninguno de los grupos, sí se vio que la cinética de deactivación es más lenta para ratones Ob/Ob de ambos sexos, asimismo, la frecuencia de disparo tónico se ve aumentada en el genotipo Ob/Ob pero no en cuanto al disparo en ráfaga; el efecto isoforma-específico del genotipo sobre la I H , que sólo se vieron afectadas las neuronas que expresan las isoformas HCN2/4 (núcleo VB), y no las que expresan HCN1 (corteza somatosensorial); y por último, el efecto de la administración de leptina in vivo sobre I H en neuronas talámicas de ratones Ob/Ob y, aunque los resultados sean preliminares, la tendencia es que la administración in vivo de 1μg de leptina revierta el efecto del genotipo sobre la densidad de corriente H en neuronas del núcleo VB. Se observó que, en ausencia de leptina endógena durante el desarrollo del sistema tálamocortical, la expresión funcional de canales HCN en el núcleo VB se encuentra alterada. En términos generales, los resultados sugieren que la expresión funcional de los canales HCN en el núcleo ventrobasal es modulada por leptina. Cuando la leptina endógena es deficiente, como en el caso de los ratones Ob/Ob, la densidad de corriente H es sustancialmente menor en las neuronas del núcleo VB en relación con los ratones WT. En términos fisiológicos, los ratones obesos tienen un incremento en la excitabilidad neuronal que les aumenta la frecuencia de disparo tónico de las neuronas VB. Esto sería uno de los factores responsables de las anomalías del circuito tálamocortical como disritmias y trastornos del sueño reportados en la bibliografía.