Esistenza ed importanza funzionale di una pompa elettrogenica Na/K nei recettori ampollari

Sia nella rana che nei pesci è stato osservato che in seguito alla brusca cessazione di un'intensa e prolungata stimolazione rotatoria la frequenza di scarica derivabile dai recettori ampollari dei canali semicircolari non solo ritorna in breve tempo al livello basale, ma decade al di sotto di questo dando luogo alla cosiddetta « inibizione post-eccitatoria » o « undershoot » (US). Questa inibizione è stata collegata all'insorgenza del nistagmo post-rotatorio secondario e risulta quindi di notevole interesse anche applicativo. La maggior parte degli Autori accetta il modello del pendolo perfettamente smorzato per descrivere la dinamica della cupola ed assume che i recettori della cresta ampollare presentino un ridotto grado di adattamento; non si è quindi propensi a ridurre l'US a fenomeni puramente periferici. D'altra parte, la possibilità che l'US possa essere prodotto dall'azione delle fibre vestibolari efferenti è stata esclusa in precedenti ricerche che sono state condotte su preparati isolati dal SNC. Il fatto che l'US sia funzione tanto dell'intensità dello stimolo cui i recettori vengono sottoposti, che del tempo per cui tale stimolazione viene protratta, suggerisce un'analogia tra questo fenomeno e l'iperpolarizzazione posttetanica (PTH) osservata nello stretch receptor dei crostacei e nelle fibre nervose amieliniche dei mammiferi. Nella presente ricerca è stata perciò presa in esame la possibilità che anche nel caso dei recettori ampollari il fenomeno inibitorio US sia il risultato dell'attività di una pompa elettrogenica Na/K localizzata nelle terminazioni sensoriali afferenti. Dall'intero nervo ampollare venivano derivati, mediante elettrodi a suzione, sia il potenziale generatore dei recettori ampollari, sia la scarica afferente evocati da diversi tipi di stimolazione. L'analisi dei risultati è stata effettuata mediante un calcolatore DEC PDP-8/L interfacciato ad un convertitore A/D CAT 400/c. L'US era abolito nelle seguenti condizioni sperimentali che, come è noto, sono in grado di inibire la pompa Na/K: a) sostituzione del Na+ del bagno con un'equivalente quantità di Li+; b) presenza nel bagno di Ouabaina ad una concentrazione di 5x10-5 mM/ml; c) presenza di 2,4-Dinitrofenolo ad una concentrazione di 5x10-4 mM/ml; d) assenza di K+; e) riduzione della temperatura del bagno a 5-7°C. L'ampiezza dell'US era ridotta del 50% circa in seguito all'applicazione di un anestetico locale (Novocaina) a concentrazioni di 0.5-1%o, che erano in grado di abolire gli spikes propagati senza modificare l'ampiezza ed il decorso temporale del potenziale generatore. La sostituzione dell'NaCl con Na-Isetionato, allo scopo di potenziare l'effetto di una pompa Na/K, si è rivelata inapplicabile ad una struttura così complessa come i recettori ampollari, poichè con ogni probabilità interferisce con la trasduzione meccano-elettrica nelle cellule sensoriali. Questi risultati ci inducono a concludere che l'US è dovuto ad una pompa elettrogenica Na/K innescata dall'ingresso di Na+ nelle terminazioni nervose sensoriali che avverrebbe non solo dopo l'insorgenza dei potenziali d'azione, ma anche per effetto del potenziale generatore. L'attività di questa pompa si sviluppa con una lunga costante di tempo (circa 10 sec) raggiungendo un massimo a circa 3-5 sec dall'inizio dell'eccitamento ed impiegando 20-40 sec ad estinguersi. L'esistenza di una pompa elettrogenica Na/K a livello delle terminazioni sensoriali della cresta ampollare incide in misura notevole sulla funzione che correla la posizione della cupola e la frequenza di scarica nelle fibre afferenti. La sua importanza nella modulazione della risposta dei recettori è particolarmente evidente nei processi di adattamento ad uno stimolo costante, e costituisce una soddisfacente spiegazione della non-linearità delle risposte a stimolazioni sinusoidali di frequenza inferiore a 0,3 Hz. Il chiarimento della natura dell'US rappresenta una notevole semplificazione dei problemi connessi al meccanismo di trasduzione dei recettori ampollari e dell'apparato vestibolare.