Caracterización farmacológica y funcional de los receptores nicotínicos de las células cromafines de la médula adrenal de la rata: plasticidad inducida por un modelo de estrés crónico

• Autores: Diego Bustillo
• Directores de la Tesis: Luis A. Olivos Oré (dir. tes.), Antonio Rodríguez Artalejo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Teresa Miras Portugal (presid.), Manuel Ignacio de San Andrés Larrea (secret.), Ricardo Borges Jurado (voc.), Carmen Montiel López (voc.), Francisco José de Abajo Iglesias (voc.)
• Materias:
  • Ciencias agrarias
    • Ciencias veterinarias
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    Las células cromafines de la médula adrenal participan en la clásica respuesta de lucha o huida frente a los estímulos estresantes mediante la liberación de catecolaminas al torrente sanguíneo iniciada por la activación de los receptores nicotínicos, nAChRs. Los nAChRs están formados por diferentes combinaciones de 10 subunidades alfa, alfa1 a la alfa10 y 4beta, beta1 a la beta4, y las subunidades gama y épsilon. El nAChR predominante en las células cromafines es el de tipo ganglionar, formado por las subunidades alfa3 y beta4 o beta2. El descubrimiento del nAChR formado por las subunidades alfa9 y alfa10 en las células del epitelio sensitivo del sistema auditivo motivó su búsqueda y hallazgo en las células cromafines de la rata. El hecho de que el nAChR que contenga la subunidad alfa9 de las células cromafines incremente su expresión en un modelo de estrés crónico por frío y sus peculiares características biofísicas y farmacológicas posibilitan que ejerza una función inhibidora de la actividad eléctrica celular, única entre los nAChRs, al tiempo que constituya una diana farmacológica selectiva en distintas patologías asociadas al estrés, motivaron la realización de este trabajo, cuyo objetivo fundamental ha sido la caracterización farmacológica de los nAChRs de las células cromafines de la rata y el estudio de sus modificaciones en un modelo experimental de estrés crónico por frío. Ello ha requerido de la validación de la selectividad farmacológica de la alfa conotoxina RgIA sobre los nAChRs que contengan la subunidad alfa9 y alfa10 realizada en distintos modelos experimentales. Mediante el empleo de la técnica de patch clamp para el registro de corrientes iónicas en células aisladas y cortes de tejido hemos confirmado la selectividad de dicha toxina así como su carencia de efectos sobre las principales conductancias iónicas dependientes de voltaje de las células cromafines. Así mismo, el análisis de los efectos de fármacos agonistas y antagonistas nicotínicos con perfiles farmacológicos diferenciados nos ha permitido llevar a cabo la caracterización farmacológica más completa hasta la fecha de los nAChRs de las células cromafines de una especie animal. Así, las células cromafines de la rata expresan predominantemente nAChRs de los tipos alfa3;alfa5;beta4, alfa3;alfa5;beta2, alfa7;alfa9 ó alfa10 y alfa9;alfa10; y con carácter minoritario, expresarían nAChRs alfa7 homoméricos. Es de destacar, que la realización de experimentos de oclusión de los efectos de toxinas específicas para determinadas subunidades formadoras de los nAChRs, la alfa conotoxina RgIA y la alfa conotoxina ArIB, nos ha permitido proponer la existencia de nuevos nAChRs heteroméricos que estarían presentes tanto en las células cromafines de la rata y del ratón como en las neuronas DRG.Hemos constatado también que la expresión de nAChRs alfa7 homoméricos, alfa9;alfa10 y alfa7;alfa9 ó alfa10 se incrementa en las células cromafines de ratas estresadas crónicamente por frío. Se trata de nAChRs con una elevada permeabilidad al Ca, lo que posibilitaría el acoplamiento funcional con canales de K dependientes de Ca del tipo SK con la consiguiente modificación del potencial de membrana en sentido hiperpolarizante. Este sería el caso también de los nAChRs con subunidad alfa9 y o alfa10 de las células cromafines de la rata, cuya activación permite acortar la duración de los potenciales sinápticos excitadores, previniendo el bloqueo por despolarización de la transmisión sináptica en la unión esplacno cromafín. En definitiva, la capacidad de los nAChRs con subunidades alfa9 y o alfa10 para facilitar la transmisión en la unión esplacno cromafín y el aumento de su expresión en condiciones de estrés crónico posibilitarían el incremento de la respuesta secretora de catecolaminas por las células cromafines para satisfacer las demandas del organismo tanto de forma aguda como crónica.

  • English

    Chromaffin cells from the adrenal medulla are well known for their contribution to the classical "fly or fight" stress response through the release of catecholamines into blood circulation. Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) at the chromaffin cell plasma membrane are the first molecular step in the so-called "excitation-secretion coupling" process, which translates the release of acetylcholine from splanchnic nerve terminals into the exocytosis of catecholamines. Neuronal nAChRs are ligand-gated ion channels with pentameric structure formed by multiple combinations of different α (α2-α10) and β (β3-β4) subunits. The "ganglionic" type (α3β4* or α3β2*) of nAChR has long been considered the predominant nAChR expressed by chromaffin cells. Notwithstanding, results from several researchers concur in that it is responsible for not more than 50% of the celĺs nicotinic current (Yokotani y col., 2002; Di Angelantonio y col., 2003; Pérez-Alvarez y col., 2102). In this context, the finding of a new type of nAChRs formed α9 and/or α10 subunits in the hair cells of the cochlea, prompted the search and ultimately led to their identification in chromaffin cells from the rat adrenal gland (Solís, 2006; Colomer y col., 2010). Moreover, the observation that nAChRs α9* expression augments in chromaffin cells from animals exposed to a chronic stress together with their biophysical -high Ca2+ permeability- and pharmacological properties -activation by muscarinic agonists, like oxotremorine-M, and block by nicotine- confer this signaling molecule unique capabilities among nAChRs to inhibit cell's electrical activity and points to it as a potential drug target allowing a selective pharmacological intervention in a variety of stress-related disorders. Both circumstances, incomplete characterization of nAChRs from chromaffin cells and stress-induced plasticity of nAChRs drove the present PhD thesis work. The main objective has therefore been the pharmacological characterisation of nAChRs in rat chromaffin cells and the study of their modification in an experimental model of chronic systemic cold (4ð C over 5 days) ...