Análisis de las dianas de la acción del óxido nítrico como neuromodulador en el bulbo olfatorio de la rata.

Abstract

El óxido nítrico es un gas que actúa como neuromensajero en el sistema nervioso central. En el bulbo olfatorio, el óxido nítrico es producido por diferentes tipos de interneuronas que contienen la isoforma neuronal de la enzima sintasa del óxido nítrico (nNOS). En la capa de los glomérulos olfatorios, esta enzima se expresa en algunas células superficiales de axón corto y en algunas células periglomerulares. En la capa de las células granulares, se expresa en algunas células profundas de axón corto y en algunos granos. A pesar de que se conocen muy bien los elementos productores de óxido nítrico en el bulbo olfatorio, no hay estudios que analicen sobre qué dianas actúa este gas. Existen dos grandes vías de actuación del óxido nítrico en el cerebro. Una de ellas implica la unión a la enzima guanilato ciclasa soluble (GCs). La otra implica la actuación directa del óxido nítrico sobre proteínas, nitrosilándolas. En condiciones fisiológicas, la GCs es el receptor más importante del óxido nítrico en los seres vivos. Cuando esta enzima es activada por la unión de óxido nítrico, produce grandes cantidades de GMPc en el interior celular; a su vez, este nucleótido cíclico puede activar como segundo mensajero tres rutas de transducción intracelular diferentes: (a) la de las proteínas kinasas dependientes de GMPc (PKGs); (b) la de las fosfodiesterasas de nucleótidos cíclicos (PDEs); y (c) la de los canales iónicos activados por la unión de nucleótidos cíclicos (CNGs). En este trabajo, nos hemos propuesto determinar qué células del bulbo olfatorio responden al óxido nítrico, tanto por la vía de la GCs/GMPc (determinando además en este caso la ruta de transducción intracelular utilizada por el GMPc) como por la vía de la S-nitrosilación de proteínas. Hemos enfocado nuestro estudio con dos perspectivas diferentes. Por un lado, analizando la acción del óxido nítrico sobre los circuitos neuronales del propio bulbo olfatorio. Por otro, analizando su acción sobre las células de la corriente migratoria rostral que llegan al bulbo olfatorio desde la zona subventricular. Después de analizar los resultados, podemos decir que en el bulbo olfatorio, en condiciones fisiológicas, el óxido nítrico actúa principalmente mediante la vía de la activación de la GCs y la producción de GMPc, siendo muy minoritaria y muy localizada la vía de actuación de la S-nitrosilación de proteínas, que sólo afecta a unas pocas células de la corriente migratoria rostral. En los circuitos neuronales del bulbo olfatorio, el óxido nítrico ejerce su función sólo sobre interneuronas, nunca sobre células principales. Estas interneuronas han sido caracterizadas como células periglomerulares y células profundas de axón corto. Entre las células periglomerulares, las que actúan como diana para la acción del óxido nítrico constituyen una subpoblación muy concreta de células periglomerulares de tipo 2 que expresan la proteína ligante de calcio calbindina D-28k. Entre las células profundas de axón corto que son dianas para la acción del óxido nítrico tenemos células horizontales, células verticales de Cajal (todas ellas expresan<br/>calbindina D-28k) y algunas células de Blanes o de Golgi (que expresan la proteína ligante de calcio parvalbúmina o la nNOS). En todas estas interneuronas, la transducción intracelular de las señales del óxido nítrico esta mediada por GMPc que puede actuar sobre algunos CNGs y PDEs, excluyéndose la participación de las PKGs en esta vía de señalización. En las células que integran la corriente migratoria rostral, el óxido nítrico actúa sobre los neuroblastos migrantes utilizando también la vía de la activación de la GCs y la producción de GMPc. En estas células, el GMPc actúa sobre CNGs en cuya composición participa al menos la subunidad A3 y no participa la A2.

Nitric oxide is a gas that plays as a neuromessenger in the central nervous system. In the olfactory bulb, it is produced by different type of interneurons containing the neural isoform of the nitric oxide synthase. It is well known which elements are producing nitric oxide in this brain area, but there are very few studies focused on its targets. Nitric oxide could act by two different pathways: i) it can nitrosylate some proteins (modifying their function) or ii) it can activate the soluble guanylyl ciclase (sGC) enzyme. When this last thing happens, sGC enzyme will produce high levels of second messenger cGMP, which will activate cGMP-dependent protein kinases and/or cGMP-dependent phosphodiesterases and/or cyclic nucleotide-gated ion channels. In this work, our aim was determinate which cell of the olfactory bulb are responding to the nitric oxide following any of the two pathways previously described. We have focused our study in both neuronal circuitry and rostral migratory stream cells. Based in our results, we can say that, in the olfactory bulb, nitric oxide mainly acts activating the sGC enzyme. Nitrosylation of proteins happens only in a very few cells of the rostral migratory stream. In neuronal circuitry, nitric oxide exerts its function in interneurons (a very specific subpopulation of type 2 periglomerular cells and different morphological types of deep short axon cells). In the rostral migratory stream, nitric oxide acts in the migrating neuroblasts activating sGC enzyme; cGMP produced in these cells will activate cyclic nucleotide-gated ion channels mainly assembled with A3 subunit.