Posible tráfico de ATP mediado por lanzaderas de ATP en el cilio olfatorio y movimiento de glucosa a través de la mucosa olfatoria

Abstract

La transducción de olores en los cilios de las neuronas sensoriales olfatorias implica varias enzimas que requieren ATP. Existe evidencia que el ATP se genera por glicólisis en el lumen ciliar, utilizando glucosa incorporada del moco circundante y por fosforilación oxidativa en las mitocondrias del botón dendrítico. Sin embargo, de acuerdo a consideraciones geométricas propias de la estructura de las neuronas y la longitud del cilio, no hay claridad de como se mantienen constantes los niveles de ATP a lo largo de ellos, sobretodo durante la estimulación prolongada. Utilizamos inmunofluorescencia, RT-PCR e inmunotransferencia para explorar posibles mecanismos que explicarían como se mantiene la homeostasis de ATP a lo largo de estas estructuras. Encontramos lanzaderas de ATP o “ATP-shuttles” como la adenilato y creatina kinasas, que son enzimas que dentro de sus funciones poseen la capacidad de equilibrar el ATP en estructuras alargadas y de alta demanda energética como los cilios. También investigamos una enzima, glucosa-6-fosfatasa 3, que estaría involucrada en el suministro de glucosa en la mucosa olfatoria desde los vasos sanguíneos hacia la mucosidad, la detectamos en las células sustentaculares y las glándulas de Bowman. Esta enzima es crucial para el proceso de secreción de la glucosa, lo que implica a ambos tipos celulares en el proceso de transporte de glucosa dentro de la mucosa olfatoria. Con base en nuestros resultados proponemos un modelo que explica como se mantiene el equilibrio del ATP dentro del cilio y como la glucosa se transporta desde los vasos sanguíneos al moco.

Odor transduction in the cilia of olfactory sensory neurons involves several ATP-requiring enzymes. There is evidence that ATP is generated by glycolysis in the ciliary lumen, using glucose incorporated from surrounding mucus, and by oxidative phosphorylation in the mitochondria of the dendritic knob, however, according to the geometric characteristics of the structure of the neurons and the length of the cilia, there is no clarity on how ATP levels are maintained throughout them, especially during prolonged stimulation. We use immunofluorescence, RT-PCR and immunoblotting to explore possible mechanisms that would explain how ATP homeostasis is maintained throughout these structures. We found "ATP-shuttles" such as adenylates and creatine kinases, which are enzymes that, within their functions, have the ability to balance ATP in long structures with high energetic demands, such as cilia. We also investigated an enzyme, glucose-6- phosphatase 3, that would be involved in the supply of glucose in the olfactory mucosa from the blood vessels to the mucus and we detected it in the sustentacular cells and Bowman's glands. This enzyme is crucial for the process of glucose secretion, which involves both cell types in the process of glucose transport within the olfactory mucosa. Based on our results, we propose a model that explains how the balance of ATP inside the cilium is maintained and how glucose is transported from the blood vessels to the mucus.