Regulación de la expresión de las isoformas α de la bomba de sodio y potasio por serotonina en corteza cerebral de ratas con estrés nutricional

Abstract

The sodium and potassium pump is a membrane enzyme responsible to keep membrane potential, cell volume, cytoplasmic pH and the electrochemical gradient of the Na+ y K+ ions. It is a heterodimer formed by catalytic subunit α and the β subunit. The sodium and potassium pump is regulated by extrinsic factors like serotonin, it has been observed that the stimulation of the activity from the enzime with an increase in the Vmax in different brain parts, which suggest a functional interaction between the serotoninergic system and the sodium and potassium pump. Serotonin is a neurotransmitter which is synthesized in the central nervous system from the essential aminoacid L-Trp. It has been documented that L-Trp administration together with nutritional stress situations like the protein calorie restriction in utero increase serotonin concentration in the central nervous system, due to an increase in the free fraction of the L-Trp. There is a Vmax reaction increase from the sodium and potassium pump caused by serotonin, it suggests that the possible activation mechanism is through an increased expression of the catalytic subunit α gene, so that the aim of this study was to determinate if during nutritional stress situations and performing L-Trp administration, the expression of the catalytic subunit α from the sodium and potassium pump is increased in rats cerebral cortex. RT-PCR techniques were used, also specific activity of the enzyme was determined. The results show that the subunit α2 gene expression and the enzyme activity were increased.

La bomba de sodio y potasio es una enzima de membrana responsable de mantener el potencial de membrana, el volumen celular, el pH citoplásmico y el gradiente electroquímico de los iones Na+ y K+. Es un heterodímero formado por la subunidad catalítica α y la subunidad β. La bomba de sodio y potasio es regulada por factores extrínsecos tales como la serotonina, se ha observado la estimulación de la actividad de la enzima con un incremento en la Vmax en diferentes regiones cerebrales sugiriendo una interacción funcional entre el sistema serotoninérgico y la bomba de sodio y potasio. La serotonina es un neurotransmisor que se sintetiza en el sistema nervioso central a partir del aminoácido esencial L-Trp. Se ha documentado que la administración de L-Trp y estados de estrés nutricional como la restricción proteico calórica in útero incrementan la concentración de serotonina en el sistema nervioso central por un aumentó en la fracción libre de L-Trp. El incremento en la Vmax de reacción de la bomba de sodio y potasio por serotonina, sugiere que posiblemente el mecanismo de activación es a través del aumento en la expresión del gen de la subunidad catalítica α de la enzima, por lo que el objetivo del presente trabajo fue determinar si en estados de estrés nutricional y la administración del aminoácido esencial L-Trp incrementa la expresión de la subunidad catalítica α de la bomba de sodio y potasio en corteza cerebral de ratas, para lo cual se utilizó la técnica de RT-PCR y la determinación de la actividad específica de la enzima. Los resultados muestran que hay un incremento en la expresión del gen de la isoforma α2 de la bomba de sodio y potasio y la actividad de la enzima.