Las células del conducto colector de la médula interna (IMCD) renal, en cultivo primario, exhiben una corriente entrante (que llamamos Ivti), catiónica no selectiva, cuya característica más sobresaliente es la de activarse a potenciales hiperpolarizantes, en forma dependiente de tiempo, con una cinética lenta de activación. La activación dependiente de voltaje de Ivti inicia a un potencial cercano a -40 mV, pero en condiciones especiales puede iniciar a un potencial tan despolarizado como 0 mV. Ivti es sensible a regulación por cAMP y puede ser bloqueda por Cd2+ pero no por Cs+ extracelulares. Por esto, Ivti exhibe una gran semejanza, pero también importantes diferencias, con las corrientes Ih e If que fluyen a través de canales de tipo HCN. Las células del IMCD también expresan transcritos de genes HCN (1, 2 y 4), y proteínas compatibles con la presencia de la subunidad alfa de canales HCN2 (y al parecer también alfa HCN1, 3 y 4), lo que permite suponer que Ivti fluye por canales HCN. Además, la proteína alfa HCN2 parece estar también en la porción delgada del asa de Henle (tHL). Por otra parte, en el hígado parecen expresarse los mismos transcritos HCN que en la médula interna, por lo que pensamos que los hepatocitos expresan canales HCN similares a los de Ivti. Este proyecto pretende demostrar la existencia de una variante epitelial de canales HCN, aun cuando actualmente, en mamíferos, estos canales sólo han sido estudiados en células excitables. Por sus características electrofisiológicas y farmacológicas, Ivti es una corriente diferente de Ih e If, por lo que cabe esperar que las subunidades alfa que conforman los canales HCN por los que fluye Ivti, presenten substanciales diferencias en comparación con sus homólogas de células excitables. Igualmente, cabe esperar que el papel fisiológico de los canales Ivti sea diferente del atribuido a los canales HCN en células excitables. A fin de estudiar esta propuesta, se determinará la identidad molecular de los canales Ivti y se estudiará su posible papel fisiológico. La identificación de la composición molecular de los canales Ivti se iniciará mediante la identificación de las subunidades alfa-HCN específicas que se expresen en las membranas plasmáticas de IMCD, tHL y hepatocitos, y mediante la inmunoprecipitación de las subunidades alfa identificadas. Para confirmar la presencia de canales HCN y las subunidades que los conforman, las células serán marcadas con anticuerpos específicos para cada una de las subunidades alfa HCN y la inmunoreactividad será determinada mediante microscopía confocal. Adicionalmente, se hará la inmunolocalización de las subunidades alfaen extractos enriquecidos en proteínas de membrana que serán separados en geles de dos dimensiones. Se determinará la identidad de aminoácidos de las proteínas HCN localizadas por MALDI-TOF, así como la secuencia de los mRNA correspondientes, que se compararán con las de las subunidades alfa HCN presentes en células excitables, con el propósito de establecer sus similitudes y diferencias. A fin de determinar que una proteína alfa-HCN es constituyente de los canales Ivti, se bloqueará la expresión de esta proteína en los cultivos primarios, transfectando con un siRNA, y se estudiarán las consecuencias de esta transfección sobre la presencia de la proteína y sobre las características electrofisiológicas de Ivti. Para estudiar el papel fisiológico de los canales Ivti, se determinará su localización apical o basolateral, y se explorarán algunos de sus posibles mecanismos de regulación, en los que se abarcarán mecanismos comunes a los canales HCN (regulación por nucleótidos cíclicos y hormonas con estos segundos mensajeros) y otros que parecen regular a los canales Ivti.

Este proyecto pretende contribuir al avance del conocimiento en dos temáticas interconectadas: a) transporte iónico en la membrana de las células tubulares renales y hepatocitos, y b) significado funcional de los canales catiónicos HCN. Nuestros resultados previos nos han dado amplia evidencia para sustentar la presencia en la membrana basolateral de las células del conducto colector de la médula interna renal (IMCD) de canales tipo HCN que mediarían la corriente catiónica Ivti (similar a Ih e If) que hemos estudiado y caracterizado; y nos han dado evidencia parcial para sospechar que las células de la parte delgada del asa de Henle (tHL) y los hepatocitos también expresan estos canales, que mediarían una corriente similar. En este proyecto pretendemos profundizar en el estudio de esta corriente a fin de determinar la naturaleza molecular de sus canales y estudiar los mecanismos que la regulan. La determinación de la composición molecular de los canales Ivti (en términos de las proteínas alfa-HCN que los constituyen) de las células del IMCD, tHL y hepatocitos ampliará el conocimiento sobre la distribución de canales HCN en los tejidos de mamífero, ya que sería la primera vez que se hiciera esto en tejidos no excitables. Esta tarea puede incluso proporcionar nuevos conocimientos sobre la composición de canales HCN heteroméricos. Aunque el ampliar nuestro estudio de la regulación de Ivti por nucleótidos cíclicos solo completará la evidencia de que se trata de una corriente HCN, si los nucleótidos cíclicos al tiempo que regulan la corriente similar a Ih regulan también la corriente instantánea asociada a Ivti, estaríamos dando nuevas evidencias de que los canales HCN pueden exhibir una actividad no dependiente de voltaje (19, 18, 25, 27, 28), lo que contribuiría al conocimiento del significado funcional de los canales HCN. El estudio del mecanismo por el que una alta concentración (hipertónica) de Na+ extracelular estimula a Ivti, en forma similar a la de los nucleótidos cíclicos sobre las corrientes HCN, contribuirá al conocimiento de los mecanismos de regulación de los canales HCN y de los mecanismos de regulación del transporte iónico en las células del IMCD y posiblemente también de la tHL y hepatocitos.