Characterization of two-pore-domain potassium channels (K2P) in nodose ganglion neurons and their possible role in visceral sensitivity

Abstract

Nuestro grupo ha demostrado recientemente la expresión de canales de potasio de doble dominio de poro (K2P) en el sistema nervioso autónomo, tanto en neuronas motoras (ganglio cervical superior) como sensoriales (ganglio nodoso). Los canales K2P más abundantes en el ganglio cervical superior son los TREK-2 y en el nodoso los TREK-1, mientras que los TRESK se expresan abundantemente en ambos ganglios. También hemos demostrado que los canales TREK juegan un importante papel en el mantenimiento del potencial de reposo y en la excitabilidad de las neuronas del ganglio cervical superior. Estos canales son además inhibidos por agonistas muscarínicos a través de proteínas G y el descenso de PIP2, de modo que pueden ser importantes en el funcionamiento de la sinapsis ganglionar del sistema simpático. Teniendo en cuenta que los canales TREK son afectados por un buen número de estímulos fisiológicos, tanto físicos como químicos, resulta atractivo pensar que si estos canales fueran importantes en el comportamiento de las neuronas del nodoso, como lo son en las del cervical superior, entonces serían unos candidatos inmejorables para contribuir a la transducción sensorial visceral de los órganos internos que inervan. En base a esta hipótesis, utilizaré técnicas electrofisiológicas de patch-clamp para estudiar la importancia de los canales K2P de la subfamilia TREK en el comportamiento de las neuronas del ganglio nodoso. En primer lugar, y dado que el ganglio nodoso es relativamente complejo en su composición celular, comprobaré si todos los tipos neuronales del mismo responden a riluzol, un compuesto neuroprotector que utilizado en las condiciones adecuadas indica la presencia o ausencia de canales de tipo TREK. A continuación intentaré demostrar farmacológicamente que la corriente activada por riluzol se produce a través de canales TREK-1 como sugieren los datos de expresión previos. Para finalizar investigaré si la corriente activada por riluzol, los propios canales TREK-1 individuales y el comportamiento de las neuronas del ganglio nodoso se ven afectados por estímulos fisiológicos relacionados con la sensibilidad visceral, es decir, temperatura, estímulos mecánicos y pH. Con este trabajo pretendo demostrar que los canales K2P en general, y los TREK en particular, son de gran importancia en la recepción de la información visceral y por lo tanto pueden condicionar el funcionamiento de un buen número de reflejos viscerales. La sensibilidad a múltiples estímulos sugiere que estos canales pueden estar implicados en la recepción de más de una modalidad sensorial.

Nodose ganglion (NG) neurons are responsible for receiving sensory stimuli from viscera. This ganglion is composed of different neuronal types, and due to its heterogeneous composition, its study becomes complex. In addition, TREK channels belonging to the family of two-pore domain (K2P) potassium channels, and especially TREK-1, are abundantly expressed in NG neurons. These channels are involved in sensory transduction of physical and chemical stimuli such as changes in pH, temperature or mechanical distension. In the present work, the effect of sensory stimuli such as temperature and pH was studied in the TREK channels of different NG neuronal types. Using patch-clamp technique in its perforated whole-cell mode, increased temperature from ambient (24 ºC) to physiological (37 ºC) values and cytosolic acidification were investigated. Furthermore, the effect of two well-known activators of these channels was determined. Our results show that there are three neuronal types in NG, named type A, Ah and C neurons that can be pharmacologically distinguished according to their response to capsaicin and tetrodotoxin. After the application of both riluzole and ML67-33 activators, the three neuronal types responded with outward currents similar to those transported by TREK channels. Increased temperature hyperpolarized membrane potential and also intensified neuronal excitability. In addition, several action potential parameters changed with temperature increase. Furthermore, both increased temperature and intracellular acidification produced larger potassium currents comparable to those driven through TREK, as well as conductance increases in three NG neuronal types.