Caracterització electrofisiològica del canal de K+ d'alta conductància dependent de Ca2+ (BKCa) a la cèl·lula trabecular: modulació per l'stretch i la hipòxia

Abstract

[cat] Les malalties que causen ceguesa total o parcial afecten a milions de persones arreu del món. Una de les principals causas de ceguesa és el glaucoma, malaltia caracteritzada per un augment de la pressió intraocular (IOP) i una pèrdua de visió perifèrica. La fisiopatologia del glaucoma està estretament relacionada amb la fisiologia de l'humor aquós, fluid contingut a les cambres oculars (anterior i posterior). Des de la cambra anterior, l'humor aquós s'eliminarà a través de: 1) la via uveoescleral, que és minoritària, i 2) la via convencional o trabecular, on la major part de l'humor aquós (aprox. 80%) s'elimina travessant la xarxa trabecular cap el canal d'Schlemm i les venes aquoses. L'humor aquós té dues funcions: 1) nodrir les estructures avasculars (còrnia i cristal·lí) i 2) mantenir la IOP dins dels marges fisiològics (15-16 mmHg). Quan s'altera l'equilibri entre la producció i l'evacuació de l'humor aquós, l'humor aquós s'acumula i la IOP augmenta. La xarxa trabecular és un teixit d'estructura similar a una esponja organitzat en diferents regions i en contacte directe amb el canal d'Schlemm. La part més propera al canal d'Schlemm és la que presenta major resistència al pas de l'humor aquós. Alteracions en aquesta via suposaran un augment de la resistència i, en conseqüència, un augment de la IOP. La contractilitat cel·lular i la regulació del volum de la cèl·lula trabecular, són dos mecanismes claus en la regulació de la permeabilitat de la xarxa trabecular. Aquests dos mecanismes induirien deformacions a la membrana que activarien canals mecanosensibles. Un d'aquests canals mecanosensibles és el canal de K+ d'alta conductància dependent de Ca2+ (BKCa), que es caracteritza per la seva activació per voltatges despolaritzants i està modulat pel calci intracel·lula i del qual s'ha demostrat la seva mecanosensibilitat en diferents teixits. Per aquesta raó, s'ha caracteritzat electrofisiològicament el canal BKCa a la cèl·lula trabecular i s'ha estudiat la seva modulació per diferents factors, entre ells l'stretch mecànic. El canal BKCa ha demostrat ésser mecanosensible augmentant la seva probabilitat d'obertura tant per canvis en la tensió de la membrana cel·lular com per increments del volum cel·lular (swelling). En altres sistemes el canal està modulat per la pressió parcial d'oxigen (PO2), de manera que estímuls hipòxics disminueixen l'activitat del canal produïnt despolaritzacions com en les cèl·lules del cos carotidi. A l'ull, l'humor aquós aporta oxigen a les estructures avasculars i a la xarxa trabecular. Els valors de PO2 de l'humor aquós són més baixos (aprox. 55 mmHg) que en altres teixits més oxigenats (aprox. 95 mmHg). Per aquesta raó qualsevol procés que produeixi hipòxia a la cambra anterior tindrà un efecte més acusat. Per aquests motius s'ha estudiat quins mecanismes poden existir a les cèl·lules trabeculars per respondre a estats hipòxics. Els resultats obtinguts mostren com els corrents mitjançats pel canal BKCa disminueixen quan les cèl·lules trabeculars es tracten amb una solució hipòxica. Aquesta disminució dels corrents totals també s'observa en cèl·lules incubades en condicions d'hipòxia (5% O2). La hipòxia produeix alteracions a la mobilització del calci intracel·lular ([Ca2+]i) en diferents tipus cel·lulars. A les cèl·lules trabeculars s'ha estudiat l'efecte de la hipòxia sobre la [Ca2+]i i s'ha observat com la hipòxia modifica la resposta en relació al [Ca2+]i quan s'apliquen diferents substàncies vasoactives (bradikinina, endotel·lina-1) que influeixen sobre l'evacuació de l'humor aquós i que augmenten la [Ca2+]i a la cèl·lula trabecular. La hipòxia produeix entre d'altres efectes, un augment de la [Ca2+]i basal respecte les cèl·lules control (normòxiques) i disminueix l'increment de la [Ca2+]i produït per les substàncies agonistes.

[eng] SUBJECT: Electrophysiological characterization of a large conductance Ca2+-activated K+ channel (BKCa) in trabecular meshwork cells: modulation by membrane stretch and hypoxia TEXT: The understanding of the physiology of the trabecular meshwork has advanced in the last few years, however few ionic channels have been characterized in this tissue. The large conductance Ca2+-activated K+ channel (BKCa) has been identified in the trabecular meshwork cells but its function is still unknown. BKCa channel is voltage dependent and its activity is modulated by intracellular calcium concentration ([Ca2+]i), with different functions depending on the cell type. In excitable cells it controls neuronal excitability, participates in neurotransmitter release and modulates contractile tone in vascular smooth muscle. In non-excitable cells it has been described its participation in cell volume regulation and its modulatory effect on different substances that mobilize [Ca2+]i. Besides [Ca2+]I, other substances such as cGMP or nitric oxide modulate the activity of BKCa channel in the trabecular meshwork. In other tissues, BKCa channel has shown mechanosensitive properties and it has also been described how its activity is modified by low PO2 values (hypoxia). Since trabecular meshwork cells are subjected to intraocular pressure and that aqueous humor contained in the anterior chamber presents PO2 values lower than other tissues, it is important to study the effects of these modulators on BKCa channel activity which will have a direct effect on the physiology of the trabecular meshwork.