Los investigadores de la Universidad de Alabama en Birmingham, por primera vez en la historia, han realizado estudios de pinzamiento de una parte evasiva de nervios mielinizados de mamíferos llamados Nodos de Ranvier. En los nodos, encontraron canales inesperados de potasio que le dan al nervio mielinizadocapacidad de propagar impulsos nerviosos a frecuencias muy altas y con altas velocidades de conducción a lo largo del nervio. Ambas cualidades son necesarias para la conducción rápida de sensaciones y el control muscular rápido en mamíferos, claves para la supervivencia de un animal en un mundo depredador-presa.
Descubierto por el científico francés Louis-Antoine Ranvier en 1878, se sabe que estos pequeños nodos actúan como estaciones de retransmisión colocadas a una distancia de aproximadamente 1 milímetro a lo largo del nervio mielinizado para conducir impulsos nerviosos de mamíferos a velocidades de 50 a 200 metros por segundo.Entre cada nodo desnudo, el nervio está envuelto con vainas aislantes de mielina. Cuando el nervio se dispara, el impulso eléctrico salta de un nodo al siguiente, moviéndose 100 veces más rápido que el impulso nervioso de un nervio no mielinizado. Los neurocientíficos saben desde hace mucho tiempo queLa liberación y la absorción de iones en la membrana de las células nerviosas es el mecanismo de los impulsos nerviosos eléctricos, pero si los canales de iones de potasio estaban presentes en los Nodos de Ranvier, y de ser así, de qué tipo, ha sido un tema de debate durante décadas porquenadie había podido aplicar con éxito pinzas de parche a los nodos de nervios intactos de 1 a 2 micras de ancho en mamíferos.
En un estudio publicado en la revista Cell Press neurona , Jianguo Gu, Ph.D., su compañero posdoctoral Hirosato Kanda, Ph.D. y otros colegas de la UAB informan que dos canales iónicos llamados TREK-1 y TRAAK actúan como los principales canales de potasio en los Nodos de Ranvier deun nervio mielinizado de rata. Más importante aún, demostraron que esos dos canales en los Nodos de Ranvier eran necesarios para la conducción saltatoria de alta velocidad y alta frecuencia, o "salto", a lo largo de los nervios aferentes mielinizados. La caída de los canales redujo la velocidad de conducción nerviosaen un 50 por ciento, y los experimentos de comportamiento mostraron que la caída del nervio redujo la reacción aversiva de una rata a un movimiento de su bigote.
En los experimentos clásicos que condujeron a un Premio Nobel en 1963 por el mecanismo de impulso nervioso, los nervios usaron un canal de potasio dependiente de voltaje lo que significa que un cambio en el voltaje lo hace disparar para liberar iones de potasio de un nervio gigante de calamar sin mielina. Guy sus colegas inicialmente esperaban encontrar tales canales en los Nodos de Ranvier.
Sin embargo, sus primeros experimentos confundieron esa expectativa, tanto que abandonaron el estudio durante un año. Cuando agregaron inhibidores conocidos de los canales de potasio activados por voltaje, no vieron una disminución significativa en los picos eléctricos en el Nodo de RanvierEse hallazgo desafió el dogma, y significó que algún otro canal o canales de potasio no identificados estaban sirviendo como caballos de batalla en cada nodo.
Los posibles candidatos incluyeron tres miembros de una familia de 15 proteínas conocidas como canales de potasio de "fuga", que son constitutivamente abiertos en lugar de activados por voltaje y se sabe que tienen una gran conductancia, dice Gu, el Dr. Edward A. Ernst, dotadoProfesor y director de investigación del dolor en la División de Biomedicina Molecular y Traslacional del Departamento de Anestesiología y Medicina Perioperatoria de la UAB. El laboratorio de Gu descubrió que dos de ellos, TREK-1 y TRAAK, son los canales activos en los Nodos de Ranvier.esto incluyó la técnica de registro de presión, parche y abrazadera que los investigadores desarrollaron para los ganglios, junto con enfoques inmunohistoquímicos, genéticos y farmacológicos.
Además, el equipo de la UAB descubrió que TREK-1 y TRAAK, que son canales de potasio termosensibles y mecanosensibles de dos poros, están muy agrupados en los nodos del nervio trigémino A-beta de rata, con una densidad de corriente quees 3.000 veces más alto que el del cuerpo celular.
Los canales de potasio con fugas y los canales de potasio activados por voltaje actúan para repolarizar la membrana nerviosa después de un impulso nervioso, conocido como potencial de acción. TREK-1 y TRAAK en los Nodos de Ranvier actuaron de manera muy diferente a los canales de potasio activados por voltajeencontrado en el cuerpo celular, o soma, del nervio de la rata. Durante una estimulación del soma a 50 veces por segundo, los potenciales de acción que utilizan los canales de potasio dependientes de voltaje típicamente fallaron. Pero Gu y sus colegas encontraron que los potenciales de acción enlos nodos de Ranvier con los canales de "fuga" no mostraron fallas significativas en las frecuencias de estimulación de hasta 200 veces por segundo.
En otras palabras, los dos canales de potasio con fuga permitieron una repolarización muy rápida en los Nodos de Ranvier, y una alta frecuencia, así como una conductancia rápida de los nervios de ratas mielinizadas. Curiosamente, los canales de potasio de dos poros TREK-1 y TRAAKparecía formar heterodímeros en los nodos de Ranvier.
Gu dice que estos nuevos hallazgos fundamentales tienen implicaciones en enfermedades o afecciones neurológicas donde las disfunciones nodales afectan la conducción del potencial de acción. Estas incluyen el síndrome del túnel carpiano, el síndrome de Guillain-Barré, la esclerosis múltiple, las lesiones de la médula espinal y la esclerosis lateral amiotrófica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Alabama en Birmingham . Original escrito por Jeff Hansen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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