Relación entre cambios estructurales en el citoesqueleto de astrocitos t-1 y la actividad del intercambiador Na+/Ca2+

Abstract

Los astrocitos son uno de los tipos celulares de mayor abundancia, representando aproximadamente la cuarta parte del volumen celular total en cerebro y cerebelo. Estas células gliales actúan como células de señalización, donde las variaciones en la concentración de calcio citoplasmático ([Ca2+]i) actúan como una señal capaz de propagarse a otros astrocitos y células adyacentes; en las cuales este ión puede participar como segundo mensajero y/o regular diversos procesos biológicos. En astrocitos, la [Ca2+]i puede cambiar en respuesta a estímulos como un “shock” hipo-osmótico (similar al generado durante patologías como isquemia e hiponatremia), responsable de inducir la liberación de Ca2+ a partir de reservorios intracelulares como el retículo endoplasmático (ER), que generan un incremento en la señal de Ca2+ citosólica controlada por la actividad en modo directo del intercambiador Na+/Ca2+ (NCX); que es el principal mecanismo regulador de la [Ca2+]i en astrocitos t-1. Adicionalmente, el NCX puede actuar en modo reverso frente a un desbalance del flujo de Na+, encontrando que este modo de operación es considerablemente incrementado si además se encuentra en presencia de un medio hipo-osmótico libre de Na+ externo (Na+e). Los resultados del presente trabajo, ponen en evidencia el posible mecanismo por el cual se produce un aumento en la [Ca2+]i frente a un shock hipo-tónico libre de Na+e, indicando que las alteraciones que se producen en el citoesqueleto frente a este medio inducen un incremento en la actividad en modo reverso del NCX. Estas alteraciones corresponden a la disrupción o despolimerización de los F-actina, de forma similar a la generada por toxinas de actina como Citocalasina D (CD) y Latrunculina B (Lat B). El incremento en la actividad del NCX se evidenció frente a los medios iso-osmótico e hipo-osmótico, luego de la despolimerización de los F-actina; observando en ambos casos un incremento en la señal de Ca2+i medida mediante microespectrofluorometria y perfusión. Otro hallazgo observado, fue el aumento en la fluorescencia asociada a la identificación del NCX y en el coeficiente de correlación entre el NCX y los F-actina, frente a un medio iso-osmótico y en condiciones de despolimerización, lo que sugiere una interacción directa entre ambas estructuras y en consecuencia un posible aumento en la expresión del NCX. En este trabajo se presentan evidencias que señalan una independencia entre la liberación de calcio desde el ER y el citoesqueleto de actina, encontrando que la despolimerización de sus filamentos no afecta a dichos reservorios, donde el vaciado de Ca2+ ocurre solo en presencia de un medio hipo-osmótico libre de Na+ y Ca2+. De forma general, los hallazgos reportados en este trabajo, identifican la despolimerización de los F-actina como responsable de incrementar la actividad del NCX, lo que convierte a este contra transportador en un mecano sensor capaz de reconocer los cambios de volumen intrínseco a las alteraciones del citoesqueleto de actina e inducidos por perfusión extracelular; que resultan similares a las condiciones presentadas en astrocitos t-1 durante daños cerebrales como isquemia cerebral, hiponatremia y encefalopatía hepática; por lo cual el aumento en la actividad del NCX contribuiría a controlar las [Ca2+]i en estas condiciones.