Estudio del efecto del receptor de ghrelina (GHSR) sobre la densidad en membrana de canales de calcio operados por voltaje (CaV) y sobre las propiedades biofísicas del sub-tipo CaV3

Abstract

Los canales de calcio dependientes del voltaje (CaV) acoplan la despolarización de la membrana al influjo de calcio, desencadenando una diversidad de procesos celulares dependientes del calcio. Los CaV son, por lo tanto, críticos en la configuración de la actividad y función neuronal. Existen al menos diez genes que codifican para distintos subtipos de CaV, los cuales poseen características biofísicas particulares que les permiten cumplir fun-ciones muy diversas como el control de la excitabilidad neuronal (CaV3), la liberación de neurotransmisores (CaV2) y la transcripción (CaV1). Muchos neurotransmisores y fármacos que actúan a través de receptores acoplados a proteína G (GPCR) modulan la actividad neuronal al alterar la expresión, el tráfico o la función de los CaV. Los mecanismos depen-dientes de GPCR que regulan la densidad de los CaV en la superficie celular se observan en muchas neuronas pero están menos estudiados que otros efectos celulares de los GPCR. En el primer capítulo de esta tesis mostramos que la actividad constitutiva del re-ceptor de la hormona ghrelina (GHSR) puede inhibir el tráfico hacia la membrana plasmática de varios subtipos de CaV (CaV1.2, CaV1.3, CaV2.2, CaV3.2 y CaV3.3) en ausencia de ghre-lina utilizando como sistema experimental células HEK293T transfectadas en forma transitoria. Además mostramos que las corrientes CaV1 nativas en cultivos primarios de neuronas hipotalámicas son moduladas por la actividad constitutiva de GHSR. Esta forma basal de inhibición de los CaV depende de la presencia de la subunidad auxiliar CaVβ. Dicha proteína promueve que la subunidad principal CaVα1 sea exportada desde el retículo endo-plásmico hacia la superficie celular. De este modo, las acciones de GHSR en el tráfico de los CaV sugieren un nuevo papel para esta vía de señalización en áreas del cerebro que controlan la ingesta de alimentos, la recompensa, el aprendizaje y la memoria. Por otro lado, observamos que la aplicación aguda de ghrelina a células coexpresando GHSR y CaV3.3 inhibía la corriente macroscópica registrada, efecto que no se observaba al coex-presar el subtipo CaV3.2. Este hallazgo originó el segundo capítulo de esta tesis donde exploramos el efecto de ghrelina en los tres subtipos de CaV3 de expresión neuronal. Pudi-mos demostrar que ghrelina inhibe las corrientes T nativas en neuronas hipotalámicas y mediante la expresión heteróloga en células HEK293T determinamos que el subtipo Cav3.3 resultó ser el único sensible a dicha modulación. La modulación de CaV3.3 por ghrelina comprende una reducción en la conductancia máxima, un desplazamiento a voltajes hiper-polarizados de la curva corriente voltaje (curva I-V) y de la curva del estado estacionario de inactivación, y una aceleración de la cinética de activación e inactivación. Además nuestra predicción basada en modelado indica que la inhibición de CaV3.3 atenuaría la estimulación de los disparos de potenciales de acción originados por la inhibición de las corrientes de potasio por parte de ghrelina. En resumen, descubrimos un nuevo blanco de ghrelina en las neuronas: los CaV3.3. Este mecanismo implicaría una regulación negativa de la activación neuronal ejercida por la ghrelina. En conjunto nuestro trabajo contribuye al conocimiento de la amplia gama de acciones de GHSR, un receptor potencialmente útil para el desarrollo de fármacos para tratar desórdenes alimenticios.