Characterization of two-pore-domain potassium channels (k2p) in nodose ganglion neurons and their possible role in visceral sensitivity

Resumo

We have recently demonstrated the expression of two-pore-domain potassium channels (K2P) at the autonomic nervous system, both in motor (superior cervical ganglion) and sensory (nodose ganglion) neurons. TREK-2 and TREK-1 are the most abundant K2P channels in the superior cervical and nodose ganglia respectively, while TRESK channels are well expressed in both. We have also demonstrated that TREK channels play an important role keeping the resting membrane potential and modulating the excitability of superior cervical ganglion neurons. These channels are also inhibited by muscarinic agonists through G proteins and PIP2 depletion, so they may be important to the working of the sympathetic ganglionic synapses. Having into account that TREK channels are affected by a good number of physiological stimuli, both physical and chemical, it is tempting to speculate that if these channels were important for the behavior of nodose neurons, much like they are in superior cervical ones, then they would be the best candidates to contribute to the visceral sensory transduction at the level of innervated organs. Based on this hypothesis, I will use patch-clamp electrophysiological techniques to study the importance of the TREK subfamily K2P channels on the behavior of nodose ganglion neurons. First, and as the nodose ganglion is relatively complex in its cellular composition, I will test whether all neuronal types respond to riluzol, a neuroprotective compound than when used appropriately indicates the presence or absence of TREK type channels. Then I will attempt to demonstrate pharmacologically that the riluzole activated current flows through TREK-1 channels as is suggested by previous expression data. Finally, I will investigate whether the riluzole activated current, the individual TREK-1 channels and the behavior of the nodose ganglion neurons are affected by physiological stimuli associated with visceral sensitivity, temperature, mechanical stimuli and pH. The aim of this work is to demonstrate that K2P channels, particularly TREK ones, are very important on the reception o visceral information and hence they can influence the operation of a number of visceral reflexes. Susceptibility to multiple stimuli suggests that these channels may be involved in the reception of more than one sensory modality. Castellano: 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. Gallego: O noso grupo demostrou recentemente a expresión de canles de potasio de dobre dominio de poro (K2P) no sistema nervioso autónomo, tanto en neuronas motoras (ganglio cervical superior) como sensoriais (ganglio nodoso). As canles K2P máis abundantes no ganglio cervical superior son os TREK-2 e no nodoso os TREK-1, mentres que os TRESK exprésanse abundantemente en ambos os ganglios. Tamén demostramos que as canles TREK xogan un importante papel no mantemento do potencial de repouso e na excitabilidad das neuronas do ganglio cervical superior. Estas canles son ademais inhibidos por agonistas muscarínicos a través de proteínas G e o descenso de PIP2, de modo que poden ser importantes no funcionamento da sinapsis ganglionar do sistema simpático. Tendo en conta que as canles TREK son afectados por un bo número de estímulos fisiológicos, tanto físicos como químicos, resulta atractivo pensar que se estas canles fosen importantes no comportamento das neuronas do nodoso, como o son nas do cervical superior,entón serían uns candidatos inmellorables para contribuír á transducción sensorial visceral dos órganos internos que inervan. En base a esta hipótese, utilizarei técnicas electrofisiológicas de patch-clamp para estudar a importancia das canles K2P da subfamilia TREK no comportamento das neuronas do ganglio nodoso. En primeiro lugar, e dado que o ganglio nodoso é relativamente complexo na súa composición celular, comprobarei se todos os tipos neuronais do mesmo responden a riluzol, un composto neuroprotector que utilizado nas condicións adecuadas indica a presenza ou ausencia de canles de tipo TREK. A continuación tentarei demostrar farmacológicamente que a corrente activada por riluzol prodúcese a través de canles TREK-1 como suxiren os datos de expresión previos. Para finalizar investigarei se a corrente activada por riluzol, as propias canles TREK-1 individuais e o comportamento das neuronas do ganglio nodoso ven afectados por estímulos fisiológicos relacionados coa sensibilidade visceral, é dicir, temperatura, estímulos mecánicos e pH. Con este traballo pretendo demostrar que as canles K2P en xeral, e os TREK en particular, son de gran importancia na recepción da información visceral e por tanto poden condicionar o funcionamento dun bo número de reflexos viscerales. A sensibilidade a múltiples estímulos suxire que estas canles poden estar implicados na recepción de máis dunha modalidade sensorial.