Canals de clorur a les cèl·lules trabeculars: implicacions en l'evacuació de l'humor aquós

Abstract

[cat] El glaucoma és una de les principals causes de ceguesa no traumàtica i afecta a milions de persones a tot el món. Aquesta patologia es caracteritza per una degeneració progresiva de les cèl·lules ganglionars de la retina i del nervi òptic i d'una pèrdua gradual del camp visual. Un dels principals factors de risc del glaucoma és l'augment de la pressió intraocular (IOP). L'humor aquós contingut a les cambres anterior i posterior de l'ull i l'equilibri entre la seva síntesi i evacuació determina la IOP. Quan l'evacuació de l'humor aquós disminueix, aquest fluid s'acumula a les cambres oculars i provoca un excés de pressió. En humans l'humor aquós s'evacua a través de la xarxa trabecular i el canal d'Schlemm. La xarxa trabecular és una estructura en forma de malla que modula l'evacuació de l'humor aquós mitjançant diferents mecanismes. Alteracions en aquest teixit comporten un augment de la resistència al pas de l'humor aquós, produint un augment de la IOP. Entre d'altres factors, el volum de les cèl·lules trabeculars modula activament la resistència al pas de l'humor aquós. Les cèl·lules trabeculars presenten un mecanisme homeostàtic en resposta a un augment de volum que es coneix amb el nom de regulatory volume decrease (RVD) i els permet recuperar el seu volum inicial amb l'eflux d'ions de potassi (K+), clorur (Cl-) i la sortida pasiva d'aigua. Ja que els canals de Cl- són claus en la regulació del volum cel·lular i que aquest mecanisme és un factor determinant en l'evacuació, és de gran interès estudiar els canals de Cl- a les cèl·lules trabeculars. Els resultats mostren que aquestes cel·lules expresen els canals de Cl- dependents de voltatge ClC-2, 3, 4,5,6 i 7. L'augment del volum cel·lular per hipotonicitat sobreexpressa el canal ClC-2 a les cel·lules trabeculars. L'elevada IOP durant una hora sobreexpressa el ClC-2 respecte el CIC-3. En canvi el canal ClC-3 se sobreexpressa en relació al ClC-2 després de 4 i 7 dies. Aquests resultats indiquen que ambdós canals podrien participar en el mecanisme homeostàtic que regula l'evacuació de l'humor aquós i estar relacionats amb la fisiopatologia del glaucoma. A les cel·lules trabeculars i amb la tècnica de patch clamp hem identificat els corrents de Cl- mitjançats pel canal ClC-2 que es caracteritzen per una rectificació d'entrada. La magnitud del corrent augmenta amb l'acidificació extracel·lular, l'AMPc i l'augment del volum cel·lular mentre que es bloqueja amb cadmi. La seqüència de permeabilitats aniòniques del corrent és Cl->Br->I->F->. Les cel·lules trabeculars també presenten corrents activats en condicions hipotòniques amb rectificació de sortida, inactivació dependent del temps als potencials positius i una seqüència de permeabilitats aniòniques de I-> Br->Cl->F>glucomnat-. L'activació del corrent requereix la presència d'ATP intracel·lular i es bloqueja amb Tamoxifen, DIDS i ATP extracel·lular. Les propietats electrofisiològiques i farmacològiques del corrent indiquen que es tracta del corrent de Cl- conegut amb el nom d' IClswell. Amb la tècnica fluorimètrica amb calceïna hem quantificat el mecanisme de RVD a les cel·lules trabeculars que els permet recuperar un 20% del seu volum después de 25 d'un augment del volum induït per hipotonicitat. L'aplicació de bloquejants específics dels diferents canals de Cl- indica que IClswell participa en el RVD de les cel·lules trabeculars mentre que el canal ClC-2 no col·labora en aquest mecanismo. Finalment, la hipotonicitat disminueix l'evacuació de l'humor aquós per l'augment del volum cel·lular i es recupera de manera progressiva per l'activació del RVD. Amb bloquejants específics hem determinat la implicació d' IClswell i del canal de K+ dependent de calci BKCa en la modulació de la facilitat d'evacuació mentre que el CIC-2 no hi té un paper rellevant. Per tant, les cèl·lules trabeculars poden modular de manera activa el seu volum i l'evacuació de l'humor aquós a travès dels canals Clswell i BKCa.

[eng] "Chrolide channels in the trabecular meshwork cells and their role in the aqueous humor outflow facility" In the eye, the balance between aqueous humor (AH) inflow and outflow determines intraocular pressure (IOP). The major AH outflow pathway in humans, is through the trabecular meshwork (TM) and the Schlemm's canal (SC). Impairment of AH outflow leads to ocular hypertension, which is the main risk factor to develop glaucoma. It is accepted that both TM cells and SC cells have an active role in modulating the IOP. Changes in TM cells volume may determine the AH outflow rate. Because cell volume is essential to TM function, we investigate cell volume and outflow facility regulation. The results showed that all members of the CLCN gene family but ClC-1 were detected in TM cells. After short periods of elevated pressure ClC-2 induction was significantly higher than that of ClC-3. In contrast, after long pressure insults ClC-3 mRNA was significantly increased. The expression of ClC-2 and ClC-3 were modified by cell swelling and dexamethasone, respectively. CIC-2 currents activated in TM cells were modified by changes in extracellular pH, 8Br-cAMP and hypotonicity-induced cell swelling. The anionic permeability sequence was CI->Br->I->F-. The electrophysiological data presented correlates nicely what the CIC-2 mRNA expression found in TM cells, thus we can conclude that TM cells express functional ClC-2 channels. Hypotonic media also activated a swelling-activated CI- current (Clswell) in TM cells. The current are characterized by an outward rectification, a time dependent decay at depolarizing voltages and an anion permeability sequence I>Br->Cl->F->gluconate-. The currents were inhibited by Tamoxifen, DIDS and external ATP. Cell swelling activates a regulatory volume decrease (RVD) mechanism that implies activation of K+ and Cl- currents. Our results obtained by blocking ClC-2 and Clswell currents showed that CIC-2 had no effect on RVD mechanism while the major contributor to CI- efflux is Clswell in TM cells. Hypotonic media decreased outflow facility in perfused anterior segments, which recovered to baseline levels. Clswell and BKCa channels are involved in a RVD because their selective blockade impair outflow facility recovery after cell swelling while CIC-2 block did not modify the outflow facility and are not involved in RVD mechanism.