Fare kohlear çekirdek nöronlarında ERG kanallarının elektrofizyolojik olarak incelenmesi

Abstract

ERG (Ether a go go ilişkili gen) kanalları (Kv 11); voltaj bağımlı potasyum kanal ailesine ait olan, kendi içerisinde ERG1 (Kv11.1), ERG2 (Kv11.2) ve ERG3 (Kv11.3) olmak üzere üç alt tipi bulunan bir iyon kanal grubudur. ERG kanallarının işitme yolağının ilk çekirdeği olan kohlear çekirdek nöronlarında nasıl bir farmakolojik ve biyofiziksel özelliklere ve fonksiyona sahip olduğu bilinmemektedir. Bu nedenle ventral kohlear çekirdek (VKÇ) nöronlarından yıldız tipi (stellate), ahtapot tipi (octopus) ve çalı tipi (bushy) hücrelerinde ERG kanallarının biyofiziksel ve elektrofizyolojik özellikleri ile fonksiyonel rollerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu çalışma için 14-17 gün yaşta toplamda 70 adet fare kullanıldı. Kohlear çekirdekten kesitler alınarak ERG kanallarının elektrofizyolojik karakterizasyonu yama kenetleme (patch clamp) tekniği kullanılarak yapıldı. Akım kenetleme çalışmalarında, ERG kanal blokörleri olan terfenadin (10 µM) ve E-4031 (10 µM) uygulaması her üç hücre grubunda input direncini arttırmıştır (p<0,05). Yıldız tipi nöronlarda spontan aktiviteyi ve kare dalga akımına yanıt olarak oluşan aksiyon potansiyeli (AP) frekansının arttırdığı gözlendi (p<0,05). Her üç hücre grubunda da uyarılabilme eşik değerini düşürdüğü tespit edildi (p<0,05).Voltaj kenetleme çalışmalarında ERG kuyruk akımının kararlı durum aktivasyon eğrisi çizilerek, kanalların yarı aktivasyon voltaj değeri (V0,5) ve eğrinin eğim derecesi (k faktör) bulundu. Bu değerler her üç hücre tipi için ortalama olarak yaklaşık -50 mV ve 7 mV olarak hesaplanmıştır. İnaktivasyon eğrisinden belirlenen V0,5, -70 ila -78 mV arasında ve k faktör ise 7-10 mV arasında bulunmuştur. Sonuç olarak, elde edilen veriler, ERG kanallarının yıldız tipi nöronda AP frekansına, yine her üç hücre tipinde de uyarılabilirlik eşik değerine ve istirahat zar potansiyelinin oluşmasına katkıda bulunduğunu göstermektedir.

ERG (Ether a go go related gene) channels (Kv 11) are the members of the voltage-dependent potassium channel family, which have three subtypes as ERG1 (Kv 11.1), ERG2 (Kv 11.2), ERG3 (Kv11.3). Electrophysiological, biophysical properties of ERG channels and their functions are not known in the cochlear nucleus (CN) neurons, which is the first relay station of auditory pathway. For that reason, we aimed to study pharmacological and biophysical properties and their functions in the stellate, bushy and octopus neurons of the ventral cochlear nucleus (VCN).A total of 70 mice at 14-17 day-old were used for this study. Electrophysiological characterization of ERG channels was performed using patch clamp technique in CN slices.In current clamp, application of ERG channel blockers, terfenadine (10 µM) and E-4031 (10 µM), significantly increased input resistance in all the three cell types (p<0,05. In stellate cell, they also increased a spontaneous activity and frequency of action potential (AP) induced by square current pulse (p<0,05). In all the cell types, it was found that terfenadine (10 µM) and E-4031 (10 µM) significantly reduced threshold for induction of APs with square current pulses (p<0,05).Tail ERG currents were measured under voltage-clamp. Steady state activation curve for ERG tail current was determined, yielding a half-activation voltage (V0,5) and slope factor (k factor) of approximately -50 mV and 7 mV respectively for all the three cell types. Steady-state inactivation curve had half-inactivation voltages (V0,5) and k factors between -70, -78 mV and 7-10 mV respectively.In conclusion, the findings obtained in the present study suggest that ERG channels appear to contribute AP frequency in stellate cells, threshold for AP induction by current injection and resting membrane potentials in all the three cell types.