EL POTENCIAL ENDOCOCLEAR-COMPOSICIÓN IÓNICA DE LA ENDOLINFA- RECICLAJE DE POTASIO

Al igual que en otros sistemas sensoriales, la transducción en el sistema auditivo está asociada a un cambio en el voltaje de la membrana, en este caso de las células ciliadas, conocido como el potencial de receptor en respuesta a un sonido.

Este potencial de receptor está condicionado por la presencia de un potencial endococlear estable asociado a la endolinfa dispuesta en la escala media.

La escala vestibular y la timpánica tienen perilinfa con una composición similar al líquido extracelular (baja concentración de potasio y alta de sodio), mientras que la endolinfa posee una alta concentración de potasio (150 mM), sodio (2mM) y calcio (20µM)

Todas las células epiteliales de soporte están muy polarizadas presentan uniones adherentes y uniones estrechas entre sí y con las células ciliadas hacia la zona apical basolateral y carecen de desmosomas ni uniones tipo gap con las células ciliadas mientras que mantienen uniones tipo gap y desmosomas entre sí en la porción basal.

Esta disposición facilita el reciclaje de potasio: permiten el transporte de los iones potasio hacia los fibrocitos subyacentes a la estría vascular permitiendo su retorno a la endolinfa desde la cual han llegado.

Los estereocilios de las células ciliadas están inmersos en la endolinfa, mientras que su membrana basolateral, gracias a la presencia de uniones estrechas, está aislada de la endolinfa y rodeada de perilinfa.

El potencial electroquímico de la endolinfa o potencial endococlear (EP) tiene un valor de +80mV con respecto al interior de los estereocilios (-70mV) lo que da una gran fuerza conductora para que los iones potasio entren en los estereocilios como consecuencia de su deflexión y la apertura de los canales.

El EP fue ya medido inicialmente por Georg von Bekesy observando que poseía un valor positivo, pero se desconocía su origen.

Tras la entrada del potasio en las células ciliares a favor de gradiente electroquímico este sale a través de la membrana basolateral de las células mediante canales para potasio y puede alcanzar el ligamento espiral a través de dos vías:

  1. La ruta perilinfática atravesando la membrana basilar y de ahí a la perilinfa desde donde llegan al ligamento espiral de la pared lateral.
  2. A través de la red de uniones tipo gap y desmosomas dispuestas entre las células de Deiters y las células epiteliales que están apoyadas en la membrana basilar. El potasio atraviesa posteriormente la pared lateral (a nivel de la estría vascularis) y retorna a la endolinfa. Esta circulación o reciclaje de potasio se piensa que es responsable del mantenimiento de la alta concentración de potasio en la endolinfa necesaria para mantener el EP.
Origen del EP

Compartimentos del EP

Para explicar la presencia y mantenimiento del EP se han de tener en cuenta los compartimentos presentes:

  • Un compartimento perilinfático que incluye a los fibrocitos del ligamento espiral en contacto con la perilinfa. Estos fibrocitos estarían conectados entre sí y con la capa de células basales mediante uniones de tipo gap.
  • Las uniones tipo gap también estarían presentes entre las células basales e intermedias, y junto con las uniones estrechas presentes entre células basales determinarían la presencia de un segundo compartimento, la capa epitelial sincitial formada por fibrocitos, células basales e intermedias.
  • Las células intermedias que presentan grandes digitaciones apicales y delimitan el denominado espacio intraestría junto con las digitaciones basales de las células marginales. El espacio intraestría es muy estrecho (15nm) y está aislado química y eléctricamente por la presencia de uniones estrechas entre: las células basales, entre las células marginales y entre las células endoteliales de los capilares sanguíneos presentes en el espacio intraestría.
  • El cuarto compartimento estaría formado por las células marginales que son una monocapa epitelial con grandes digitaciones basales y un polo apical orientado hacia la endolinfa , y que presentan uniones estrechas entre sí lo que permitiría aislar el quinto compartimento que sería la endolinfa.

Modelo funcional endococlear

La formación y el mantenimiento del potencial endococlear se explica mediante un modelo funcional que contempla dos células o cinco compartimentos.

  1. ​​El 1º compartimento es la perilinfa en donde la concentración de potasio es baja y su potencial es de 0mV.
  2. En contacto con la perilinfa se encuentra el 2º compartimento formado por el epitelio sincitial. En los fibrocitos de este epitelio están presentes la bomba Na+/K+ ATPasa (inhibible por ouabaina) y un cotransportador sodio/potasio/2cloro (NKCC; inhibible por furosemida). Estos trasportadores facilitan el paso de potasio hacia el interior del sincitio en contra de gradiente. Este 2º compartimento por tanto presenta unos niveles intermedios de potasio (60 mM), y su potencial electroquímico está fijado entre 0 y +4 mV debido a que presenta un volumen funcional muy elevado (comunicación tipo gap entre los tres tipos celulares que componen el sincitio funcional) lo que hace que el compartimento presente una alta capacidad. La mayor concentración de potasio en el 2º compartimento favorece su paso hacia el espacio intraestría, que constituye el 3er compartimento.
  3. El 3º compartimento (espacio intraestría) se caracteriza por estar aislado eléctricamente gracias a la presencia de uniones estrechas entre sí de las células endoteliales de los capilares, las células intermedias entre sí, y las células marginales entre sí. El contenido en potasio en este compartimento es bajo, este potasio entra en el compartimento gracias a la presencia de canales rectificadores de entrada para potasio (Kir4.1) dispuestos en la membrana apical de las células intermedias. Pero su volumen es muy bajo y eso hace que, a pesar de la baja concentración de potasio, el potencial intraestría sea muy elevado (+90mV). Los ratones KO de Kir4.1 carecen de EP y las mutaciones en humanos del gen que codifica el canal Kir4.1 produce sordera sensorioneural.

La concentración de potasio se mantiene baja en el 3º compartimento gracias a la presencia de la bomba Na+/K+ ATPasa y el cotransportador NKCC en la membrana basolateral de las células marginales que constituyen el 4º compartimento.

El transportador y la bomba se mantienen funcionando gracias a la acción del sodio que retornado hacia el espacio intraestría mediante la bomba y es retirado por el cotransportador hacia el interior de las células marginales y, de esta manera el contenido de potasio en el citoplasma de las células marginales es elevado y su potencial mantenido en +80mV, mientras que el contenido de potasio intraestría se mantiene bajo y su potencial alto.

Para el correcto funcionamiento del transportador NKCC el cloro transportado a las células marginales debe de ser retornado al espacio intraestría mediante un canal para cloro ClC dispuesto en la membrana basolateral de las células marginales.

Este canal está formado por una subunidad formadora del poro y una subunidad accesoria (llamada bartina), la mutación y el ratón KO de esta subunidad presenta sordera sensorioneural y pérdida del EP.

Finalmente, el potasio sale a la endolinfa (5º compartimento) mediante canales para potasio dispuestos en la membrana apical de las células marginales, estos canales son rectificadores tardíos que dan lugar a una corriente Iks (idéntica a la puesta en marcha en la repolarización del potencial de los cardiomiocitos).

Esta corriente de potasio está mediada por el paso del ion a través de un canal para potasio rectificador tardío voltaje dependiente Kv7.1 (formado por 4 subunidades alfa productos de expresión del gen KCNQ1 y dos subunidades beta productos de expresión del gen KCNE1.

Las mutaciones en los genes que codifican estas subunidades producen ratones con sordera sensorioneural mientras que en humanos dan lugar al síndrome Jervell-Langer-Nielsen que se caracterizan por la presencia de sordera y la prolongación del intervalo Q-T del EKG (porque estos canales también se expresan en el corazón).

Déficits en la expresión génica de diversas moléculas presentes en las células marginales, intermedias o fibrocitos dan lugar a sordera sensorioneural en humanos y en ratones que pueden estar asociadas con pérdidas del EP o degeneración de las IHC.