Electrophysiological investigations on the role of retinal HCN channels

I canali attivati dalla iperpolarizzazione e modulati da nucleotidi ciclici(HCN) sono una particolare classe di canali ionici voltaggio-dipendenti, che mediano la corrente If nel tessuto cardiaco e la Ih nel sistema nervoso centrale (SNC). Sono stati descritti per la prima volta nelle cellule pacemaker cardiache, dove rivestono un ruolo chiave sia nella generazione che nella regolazione del ritmo cardiaco. Nel SNC essi partecipano in processi quali l’integrazione dendritica, la sincronizzazione delle reti neurali, il potenziamento a lungo termine e la memorizzazione di compiti motori. A causa del loro ruolo cardiaco, i canali HCN rappresentano un target per la farmacologia clinica, ma purtroppo una percentuale dei pazienti trattati con inibitori degli HCN riportano effetti collaterali a livello visivo. Essi sono probabilmente dovuti all’interazione coi canali HCN presenti nella retina, dove sono espresse tutte e quattro le isoforme. Questa tesi indaga il ruolo dei canali HCN nella funzione visiva. La distribuzione dei canali HCN è stata valutata nella retina murina mediante tecniche immunoistochimiche. Il ruolo funzionale degli stessi nella trasmissione del segnale visivo è stato indagato in dettaglio mediante patch-clamp perforato su cellule bipolari dei bastoncelli (RBC) in sezioni retiniche, e tramite la tecnica non invasiva dell’elettroretinogramma (ERG) in ratti, topi wild type e topi knockout per il gene hcn1 (hcn1-ko). Le RBC esibiscono la Ih in risposta a step iperpolarizzanti. Laddove questa corrente è attiva, il profilo d’impedenza di queste cellule assume caratteristiche passa-banda. L’applizazione del bloccante HCN selettivo ZD7288 inibisce la Ih , trasformando il profilo d’impedenza in passa-basso. Questi comportamenti vengono predetti da un modello matematico della RBC dove si assume che Ih sia l’unica conduttanza di tipo attivo. Il modello predice anche che l’Ih è capace di accelerare la risposta alla luce nelle RBC. L’inibizione dei canali HCN in-vivo mediante somministrazione del bloccante Ivabradine induce un leggero prolungamento della risposta a flash di bassa intensità luminosa. Allo stesso tempo provoca una consistente modifica della relazione frequenza - ristposta da un profilo passa-banda ad uno passa-basso, sia a seguito di somministrazione acuta che prolungata; questi effetti sono reversibili mediante interruzione del trattamento. Nei topi hcn1-ko le risposte ERG da flash si presentano prolungate rispetto agli animali di controllo. In risposta a stimoli sinusoidali la delezione di hcn1 provoca una parziale attenuazione del comportamento passa banda, senza arrivare però ad un comportamento passa-basso come osservato dopo somministrazione del bloccante organico. Considerati nel loro insieme, questi dati mettono in luce l’importanza dei canali HCN nei primi stadi della trasmissione del segnale visivo dei bastoncelli. Fornendo così un bagaglio di conoscenze che presto potrebbe spiegare il ruolo della Ih negli effetti collaterali riportati durante l’uso clinico degli inibitori dei canali HCN. Gli esprimenti sugli hcn1-ko, inoltre, rappresentano la prima prova che il preservare anche una parziale funzionalità della Ih nella retina, possa essere una buona strategia da seguire per mitigare gli effetti collaterali che questi farmaci provocano a livello visivo.