Mecanismos de la neurosecreción
El equipo de investigadores dirigido por Fernando Marengo estudia las células cromafines de la médula suprarrenal. Estas células, en situaciones de estrés, producen adrenalina, hormona que interviene en múltiples respuestas del organismo. Los investigadores buscan dilucidar de qué manera esa descarga hormonal llega correctamente a destino.
Adrenalina. Palabra recargada de significados. Connotada positivamente por amantes de deportes extremos, autos veloces, parques de diversiones, competencias, películas de terror y hasta el poder, la adrenalina parece haber pasado a ser una de las hormonas más célebres. Aunque, claro, para los investigadores del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias dedicados al estudio de los Mecanismos de la Neurosecreción, la adrenalina tiene otros atractivos.
En el grupo de investigación dirigido por el doctor Fernando Marengo trabajan con un modelo clásico de células neuroendócrinas: las células cromafines de la médula adrenal. La médula adrenal (o suprarrenal) está formada por células cromafinas que, en situaciones de estrés, producen principalmente adrenalina. Esta hormona aumenta el metabolismo del organismo y la presión arterial; acelera la frecuencia y fuerza de contracción cardíacas y la frecuencia respiratoria; aumenta la provisión de nutrientes para la contracción muscular, y dilata las pupilas y los bronquiolos, permitiendo una mejor respuesta del organismo frente a situaciones de peligro o estrés, y preparándolo para un estado de lucha o huída.
Pero, para que esa descarga hormonal llegue correctamente a destino, se requiere una serie de mecanismos y procesos que constituyen, justamente, el objeto de estudio del equipo de Marengo.
“Los neurotransmisores y hormonas liberados por las neuronas y las células de las glándulas endócrinas deben atravesar la membrana celular para secretarse al medio. Cuando estos transmisores son hidrofílicos o poseen un peso molecular alto se almacenan dentro de la célula en vesículas y se secretan por un proceso llamado exocitosis, en el cual dichas vesículas se fusionan a la membrana liberando su contenido”, explica Marengo.
El grupo de investigadores aborda dos líneas de trabajo. La primera tiene como objetivo general estudiar el mecanismo de acoplamiento entre la señal eléctrica que estimula a estas células y la exocitosis de vesículas secretorias. “En particular, nos interesa cómo es que la entrada de calcio por canales activables por voltaje se acopla en forma altamente eficiente a la exocitosis vesicular. Analizamos qué subtipos de canales de calcio participan, y cómo éstos se acoplan con las vesículas”, explica Marengo, lo que es, sin dudas, un tema complejo. La segunda línea de investigación consiste en estudiar de qué manera las vesículas, una vez secretadas, son recuperadas para un segundo ciclo de exocitosis.
Para realizar su trabajo, los investigadores utilizan una técnica electrofisiológica que les permite medir la corriente eléctrica que pasa a través de la membrana celular. Esta técnica, en particular una denominada patch clamp en célula entera, es usada para estudiar células excitables, en las que se induce una corriente eléctrica cuando son estimuladas, como por ejemplo las células nerviosas y fibras musculares. “Esta técnica nos permite fijar transitoriamente el voltaje en valores que activan a los canales de calcio voltaje dependientes, que generan la entrada de calcio que activa la fusión vesicular”, comenta el investigador. “Con esta técnica registramos las corrientes de calcio que se producen y también la exocitosis simultánea, esta última por medio del seguimiento continuo de la capacitancia de la membrana celular. Como la membrana actúa como un capacitor, y la capacitancia depende en forma directa de la superficie de la membrana, un evento de fusión vesicular (que aumenta la superficie de la membrana) se registra como un aumento de capacitancia. La corriente se registra con una resolución temporal que está por debajo del milisegundo. La capacitancia la registramos con una resolución de 3 milisegundos, aproximadamente”, agrega.
El equipo de Marengo también utiliza para su investigación una técnica de microscopía de fluorescencia que usa indicadores fluorescentes que se unen a la membrana celular. “Utilizamos también técnicas de imaging para registrar los cambios de la concentración de calcio intracelular. También usamos fluoróforos que marcan la superficie de membrana expuesta como medida de exocitosis. Finalmente, estos últimos fluoróforos, así como las mediciones de capacitancia, también nos sirven para evaluar el proceso que balancea los cambios sufridos en la superficie de membrana, es decir, la endocitosis y la recuperación de vesículas secretorias”, agrega.
Finalmente, resumiendo los objetivos de su trabajo, Marengo finaliza: “nuestro objetivo final es entender cómo las células cromafines responden de manera sostenida a las diferentes frecuencias de potenciales de acción que se pueden generar frente al nivel de stress que experimenta el organismo, secretando eficientemente adrenalina de manera sostenida. Esto implica la presencia de una exocitosis que responda tanto a señales pequeñas de calcio localizado próximo a los canales, como a las señales más globales que se producen en respuesta a una alta frecuencia de estímulos; y por otro lado también implica la presencia de mecanismos de recuperación que sean capaces de generar nuevas vesículas listas para exocitarse en todo el rango de condiciones posibles”.
Grupo de Neurociencias: Mecanismos de la Neurosecreción (IFIBYNE)
2do piso, Pabellón II, 4576-3368/86
http://www.ifibyne.fcen.uba.ar/new/temas-de-investigacion/laboratorio-de-fisiologia-y-biologia-molecular-lfbm/neurociencias-mecanismos-de-la-neurosecrecion/dr-fernando-marengo/
Dirección: Fernando D. Marengo
Integrantes: Ana Verónica Belingheri, Mauricio Montenegro
Tesistas de doctorado: Ana Verónica Belingheri
Tesistas de grado: Mauricio Montenegro.
