Correnti al potassio nelle cellule ciliate vestibolari di Tipo II durante lo sviluppo embrionale del pollo

Hair cells are the inner ear sensory receptors expressed in both auditory and vestibular organs. They owe their name to the tuft of microvilli, called stereocilia, at their apical membrane, whose deflection results in bioelectrical signals generation. In vestibular organs of Amniotes, there are two types of hair cells: Type I and Type II hair cells. While Type II hair cells send synaptic inputs to several bouton-like terminals, Type I hair cells are characterised by a calyceal afferent innervation, which completely encloses their basolateral membrane. In both types of sensory cells, the depolarization produced by stereocilia deflection during head movement, activates voltage-gated Ca2+ channels located in the basolateral membrane. Ca2+ inflow triggers the exocytosis of the afferent neurotransmitter, glutamate, which excites the postsynaptic terminal by binding to AMPA receptors. Different types of voltage-gated K+ channels are then responsible for hair cell repolarization. Additionally, there is evidence for the involvement of K+ channels in direct signal transmission at the Type I hair cell-calyx synapse. By using the patch-clamp whole-cell technique, the present study aimed at characterising the properties of K+ currents expressed by vestibular hair cells during chicken embryo development. In particular, the main focus was on the A-type fast activating/fast inactivating K+ current (IKA), which is exclusively expressed in Type II hair cells.

Le cellule ciliate rappresentano i recettori sensoriali dell’orecchio interno, espressi sia nel sistema uditivo che nel sistema vestibolare. Il loro nome deriva dal ciuffo di microvilli, denominati stereocilia, presenti a livello della membrana apicale della cellula e la cui deflessione genera segnali bioelettrici. Negli organi vestibolari degli Amnioti, due tipi di cellule ciliate possono essere distinti: cellule ciliate di Tipo I e cellule ciliate di Tipo II. Mentre le Tipo II inviano segnali a diversi bottoni sinaptici, le Tipo I sono caratterizzate da una particolare innervazione afferente – il calice – che avvolge completamente la membrana basolaterale della cellula. Il glutammato è il neurotrasmettitore afferente di entrambe le cellule, che garantisce l’eccitazione del terminale post-sinaptico mediante il legame con recettori di tipo AMPA. L’esocitosi del glutammato è funzionalmente accoppiata all’ingresso di Ca2+ attraverso canali ionici del Ca2+ voltaggio-dipendenti espressi nella membrana basolaterale, a loro volta attivati dalla depolarizzazione prodotta dalla deflessione delle stereocilia duranti i movimenti del capo. L’attivazione di diversi tipi di canali ionici voltaggio-dipendenti del K+ è poi responsabile della ripolarizzazione delle cellule ciliate. Vi sono inoltre evidenze che i canali del K+ siano coinvolti nella trasmissione diretta del segnale afferente alla sinapsi tra cellule ciliata di Tipo I e calice. Il presente studio ha come obiettivo la caratterizzazione delle correnti al K+ espresse nelle cellule ciliate vestibolari del pollo durante lo sviluppo embrionale. In particolar modo, il focus principale è sulla corrente IKA, espressa unicamente dalle cellule ciliate di tipo II e caratterizzata da una rapida attivazione ed inattivazione. I dati presentati sono stati ottenuti mediante la tecnica del patch-clamp, in configurazione di whole-cell.