CanalesIntegracion2016.pdf

Canales Iónicos: Diversidad y Función
FSN 2016
Eleonora Katz
Corrientes capacitivas
corrientes de gating
Corrientes iónicas durante
el pulso de voltaje y
corrientes de cola “tail
currents”
Corrientes capacitivas
Nigro&Magistretti 2012
Corrientes de “gating”
Corrientes iónicas: protocolos para curvas I-V, curvas de activación e inactivación
Figure 3. Developmental profile of the components of the
outward current. (A) Left, I–V currents obtained with the following
voltage protocol: currents in response to test pulses from 2120 to
100 mV with increments of 20 mV, from a resting potential of 280 mV.
(A), middle, same protocol as in A-left, except that a pre-pulse to
240 mV was used, leaving only the non-inactivating component. (A),
right. IA currents were obtained by subtraction. (B) The non-inactivating
and inactivating components of the outward currents were measured
as a function of postnatal day of development. The conductance was
assayed at 100 mV where both components of the non-inactivating
outward current are fully activated.
Functional Upregulation of Ca2+ -Activated K+ Channels
doi:10.1371/journal.pone.0051610.g003
in the Development of Substantia Nigra Dopamine
Neurons
Jose´ A. Ramı´rez-Latorre¤* 2012
Tail currents “corrientes de cola”
Distribución subcelular de canales iónicos:
Qué tipo de canales están presentes en una neurona en particular?
Adónde se localizan estos canales (soma, axón , dendritas, terminal sináptico)?
Los distintos tipos de canales iónicos y su distribución subcelular
determinan en gran medida el comportamiento electrofisiológico de una
neurona.
Las neuronas tienen diversas conductancias activas:
Diferentes corrientes iónicas presentes en el cerebro de mamíferos
Corrientes de Na
Spinal Sensory Neurons Express Multiple Sodium Channels
I
Figure 1.
Different types of DRG neurons display
different types of voltage-gated sodium
currents. A: Patch clamp recording
showing fast, TTX-sensitive sodium current
(left) together with corresponding steadystate activation and inactivation curves,
from a muscle afferent (right). B: Slow,
TTX-resistant sodium current from a small
1B4+ DRG neuron. C: Sodium currents
from an 1B4× small DRG neuron that
exhibited both fast, TTX-sensitive and slow,
TTX-resistant components. Differences can
be appreciated both in the recordings and
in the steady-state activation and
inactivation curves. Different sodium
channels produce the different currents.
Voltage-gated sodium channels and the molecular pathogenesis of
pain: A reviewStephen G. Waxman, MD, PhD; Theodore R.
Cummins, PhD; Sulayman D. Dib-Hajj, PhD; Joel A. Black, PhD
2010
Aquí tienen 7 canales en el patch
Canales de calcio dependientes de voltaje
Modulación de corrientes HVA de tipo L por dihidropiridinas
Células DRG de pollo (config: cell-attached)
El Bay K (modulador positivo) aumenta el tiempo en el cual el canal permance
abierto sin afectar la conductancia unitaria. Como afectaría esta droga la G
macroscópica?
Los canales de tipo L son modulados positivamente por fosforilación
Canales de K+
Mamíferos
Canales de K+
0 mV
500 ms (-80 a +60 mV)
Se grafican sólo las respuestas en condiciones simétricas de K (Erev = 0 mV)
UNA FAMILIA DE CANALES DE POTASIO DEPENDIENTES DE VOLTAJE.
Transcriptos de genes de Drosophila que codifican para canales de K+ expresados en oocitos de
Xenopus laevis
V hold= -90 mV; -80 a +20 en pasos de 10 mV (1 seg de duracion)
En progresión de Saker a Shaw los canales se inactivan más y más lentamente y las
características cambian de corrientes de tipo A a corrientes de tipo delayed rectifier. En
mamíferos hay un número aún mayor de genes de K+ homologos. Algunas series se asemejan
más a shaker y otras a Shab o Shaw.
Los axones rápida y ciegamente propagan los PAs
Estos PAs se originan en el axón (cono, primer nodo) por la
activación de conductancias despolarizantes en otros lugares
de la neurona: soma, dendritas, o terminales de los receptores
sensoriales.
La tarea de estas regiones de membrana es la de codificar las
señales nerviosas y de ahí que sean los centros de toma de
decisiones del sistema nervioso.
Transforman la suma de todas las influencias graduadas
extrínsecas e intrínsecas, tanto inhibitorias como
excitatorias, en un código de disparos de PAs.
Disparos repetitivos en una neurona aislada de Tritonia (molusco)
Código de frecuencia modulada: a mayor estímulo,
mayor frecuencia
De Connors y Stevens 1971 (Ver Hille 2001, pag 137, 3era ed.)
Canales de K+ dependientes de Ca2+ y de voltaje (BK o Maxi K)
Canales de K+ dependientes de Ca2+ (SK)
Inside-out patches
Los SK y la excitabilidad neuronal
Canales involucrados en la hiperpolarización post PA
Los SK y los patrones de disparo de neuronas marcapaso
Neuronas Dopaminérgicas de la Sustancia Nigra
Neurona de Purkinje del Cerebelo
Neuronas subtalámicas
Modulación de la PO de los SK por fosforilación vía receptores adrenérgicos
Consecuencias fisiológicas de la modulación de los SK
Células que estan activas en forma espontánea: marcapasos
Algunas células excitables pueden estar activas en forma espontánea.
En estas células el balance de las corrientes iónicas en el rango hiperpolarizado (cercano al
resposo) produce el mismo efecto que produciría una corriente despolarizante en una célula
quiescente.
Estas células disparan en forma repetitiva y pueden actuar como marcapasos,
estableciendo el tempo para otras actividades nerviosas, musculares, o secretorias.
Patrones de disparo tan complejos como este, reflejan mecanismos endógenos presentes
en una sola célula y no requieren estímulos excitatorios e inhibitorios alternados.
Este ritmo depende fundamentalmente de las variaciones cíclicas en el Ca2+ intracelular
de las neuronas de moluscos. Los detalles de cómo funciona este marcapasos son
complejos y experimentos de voltage clamp han revelado que hay al menos siete tipos
diferentes de canales ionicos involucrados: Kv, KA, KCa, Ca, Na, Ileak, INa,Ca
Ejemplo en Aplysia: registros simultaneos de PA y acumulacion de Ca2+ intracelular durante el burst.
Hay células que tienen un tipo de corriente dependiente de voltaje que se activa
muy lentamente por hiperpolarización (Ih, IQ, If, IAR = Ih) y contribuye a la
actividad de marcapasos.
Erev de Ih -20 mV, es permeable al Na y al K, se bloquea por Cs y Rb. No son tan sensibles al bloqueo por bario.
El marcapasos del corazón (nodo sinoatrial) involucra el juego entre al menos 4 conductancias: IK, Ileak, Ih,
ICa (Ly T) y posiblemente una conductancia entrante de Na o de Cl. La ACh (parasimp) y la Norepin
(simpatico) modulan estas conductancias, enlenteciendo y acelerando la frecuencia. NE aumenta la Po del
ICa(L) y del IK (esto hace que se active Ih por la hiperpol), ACh tiene el efecto inverso y ademas activa el
IKACh
Las neuronas en el cerebro de mamífero exhiben una amplia variedad de propiedades electrofisiológicas:
Dos patrones de actividad diferente generados en la misma neurona, dependiendo del Vm
FIN
Simulación de los efectos de agregar diversas conductancias iónicas al patrón de actividad de una neurona