SISTEMA AUDITIVO (XII). MECANISMOS DE CONTRACCIÓN DE LA CÉLULA CILIADA EXTERNA (II)

Contracción rápida. Importancia de la prestina en la amplificación coclear.

  Los mecanismos de contracción rápida, implicados en la amplificación coclear, están mediados por la proteína transmembranal " prestina". La prestina tiene capacidad contráctil, permitiendo un acortamiento de la longitud de la célula ciliada externa. La contracción de la c.c.e permite aproximar la membrana basilar y la membrana tectorial, más de lo que ocurriría mediante un simple mecanismo pasivo de vibración de la membrana basilar. Hay que señalar que la prestina es una proteina exclusiva de las células ciliadas externas, estando ausente en las células ciliadas internas.

   

  1.-  En situaciones de reposo, (ausencia de vibración de la membrana basilar), la prestina se encuentra en conformación extendida anclada a la membrana de la célula ciliada externa. La prestina es una proteína transmembrana, con doce hélices en giro alfa que atraviesan la bicapa lipídica. Presenta además, seis dominios extracelulares y cinco dominios intracelulares. Los extremos carboxilo y amino terminales se localizan en el citoplasma celular. En reposo, la membrana aparece polarizada, con una carga externa positiva y una carga interna negativa. Este gradiente electroquímico implica que aniones cloruro aparezcan unidos a tres dominios de la proteina  específicos, como los observados en el gráfico; colaborando en el mantenimiento de la conformación extendida. 

 2.- La despolarización de la membrana plasmática de la c.c.e. , producida por la vibración de la membrana basilar, origina una deflexión de los estereocilios apicales y la entrada de potasio, con la consiguiente despolarización de la membrana. La inversión de la polaridad de la membrana plasmática produce un cambio conformacional en la prestina, con la separación de los aniones cloruro que permanecían unidos a ella durante el estado de reposo, y un acortamiento de la longitud de la cadena proteica. La contracción de la prestina se traduce en una contracción simultanea de la longitud de la c.c.e., lo que favorece un acercamiento más pronunciado entre la membrana basilar y la membrana tectorial.

  Se consigue, a través de este mecanismo, incrementar la intensidad de respuesta a un estímulo, que sería imposible de generar a través de procesos exclusivamente pasivos. No se descarta la posible influencia reguladora, llevada a cabo por el sistema de fibras eferentes mediales.

SISTEMA AUDITIVO (XI). MECANISMOS DE CONTRACCIÓN DE LA CÉLULA CILIADA EXTERNA (I)

   Figura 1.

1. Célula ciliada externa polarizada en reposo (carga externa positiva, interior negativa). 

2. La llegada de un estímulo, produce en la célula ciliada externa, una contracción que puede ser rápida o lenta, y de mayor o menor longitud según los mecanismos  contractiles implicados (que analizaremos en las siguientes secciones). Esta contracción, como hemos citado en el tema anterior, (ver entrada " Vibración de la membrana basilar y mecanorrecepción") , permite:  - amplificar la señal inducida por un sonido de intensidad débil, -  generar un mecanismo de defensa física frente a sonidos de alta intensidad, y - seleccionar entre una mezcla de sonidos del ambiente. Junto a la contracción de la célula,  los estereocilios  experimentan una deflexión hacia el lado abneural.  Al ascender la célula por efecto de la vibración de la membrana basilar, los estereocilios friccionan intensamente con la membrana tectorial, y experimentan un movimiento lateral como el observado en la figura (2). 

3. La c.c.e., durante su repolarización, se extiende longitudinalmente, mientras que sus estereocilios deflexionan en sentido (neural), opuesto al descrito en (2). Se produce una hiperpolarización de la membrana plasmática. 

4. Vuelta a la longitud celular  y disposición de los estereocilios inicial (polarización).

  Existen dos mecanismos de contracción generados por las células ciliadas externas, y que contribuyen a la modulación de la actividad de las células ciliadas internas. Estos mecanismo son:

 1.- mecanismo de contracción lenta, mediada por un aparato citoesquelético submembranal. 

 2.- mecanismo de contracción rápida, generado por una proteina transmembranal propia de las c.c.e. , denominada prestina.

1.-  Mecanismos de Contracción lenta. Aparato citoesquelético submembrana.  

 Figura 2.- Mecanismo de contracción "lenta" : implica un acortamiento de la longitud celular, que se realizaría en el orden de milisegundos. En este caso, las adaptaciones morfológicas están representadas por un sistema que agrupa estructuras citoesqueléticas, vesículas aplanadas y mitocondrias, vinculadas físicamente a la membrana plasmática lateral de la célula ciliada externa.  B. En estos dos gráficos se puede observar la disposición helicoidal del aparato citoesquelético submembranal: - (1) en reposo,  y (2)  durante la contracción de la c.c.e . 

  Este mecanismo de contracción, vinculado a la actina, podría estar regulado por los neurotransmisores de tipo acetilcolina, al igual que ocurriera en la inervación del huso neuromuscular. De hecho, las fibras eferentes mediales almacenan en sus vesículas sinápticas acetilcolina, de modo similar a las fibras nerviosas que inervan en el tejido muscular, los husos neuromusculares.

  Figura 3.- 1.  Membrana plasmática de la c.c.e. (en color grisaceo), en la región donde se localiza el aparato submembrana. En su parte externa la membrana se encuentra tachonada por estructuras cónicas que sobresalen sobre su superficie. 2. El citoesqueleto submembrana, formado por actina y espectrina entrelazadas, fuertemente anclado a la membrana, 3. Monocapa de vesículas aplanadas (posiblemente reservorio de calcio), 4. Mitocondria asociada a las vesículas.

  Figura 4.- 1. Filamentos de actina (en color verde) a lo largo del eje longitudinal de la célula. 2. Filamentos de espectrina unidos a la actina y en disposición perpendicular a ella. 3. Filamento perpendicular a la membrana plasmática suprayacente y al plano que forma el citoesqueleto (de actina y miosina). 4. Membrana con estructuras cónicas en su superficie. Estas estructuras cónicas sirven probablemente de anclaje a los filamentos perpendiculares (3).

   Figura 5.-Vista a  mayor aumento de las formaciones cónicas de naturaleza proteica que aparecen sobre la superficie de la región específica de la  membrana, adaptada a la contracción celular, y que probablemente sirven de anclaje al sistema citoesquelético subyacente.

   Figura 6.-El aparato citoesqueletico submembrana de las c.c.e. localizado en las espiras próximas al  ápex del conducto coclear, presenta  diferencias morfológicas con respecto a las células ciliadas de las espiras basales . Se observa  la presencia de varias capas de vesículas aplanadas (3) junto al aparato citoequelético (2). En la base de la cóclea sólo era visible una monocapa de vesículas.

SISTEMA AUDITIVO (X). VIBRACIÓN MEMBRANA BASILAR Y MECANORRECEPCIÓN

Figura 1.-En este gráfico se ha eliminado parte del tejido óseo que rodea la cóclea en diferentes espiras, entre la base y el ápex. Los sonidos de alta frecuencia, agudos, hacen vibrar con mayor intensidad la membrana basilar de las espiras basales, mientras que las espiras más próximas al ápex de la cóclea son sensibles a sonidos graves (baja frecuencia). 

  Esta ilustración representa la transmisión de la vibración generada por un sonido grave a través de los conductos de la cóclea. El sonido se transmite en el oido medio a través de los huesecillos timpánicos, martillo y yunque, hasta el  estribo(1), que hace vibrar la ventana oval. La perturbación se propaga inicialmente en dirección base-ápex mediante el líquido perilinfático de la escala vestibular (2). En este gráfico, la vibración más intensa de la membrana basilar tiene lugar en las espiras próximas al ápex (4), como corresponde a un sonido grave.. Las células ciliadas del órgano de Corti (3) son estimuladas en esta espira (4) y transmiten el potencial despolarizante al sistema nervioso central. La vibración retorna en dirección ápex-base a través de la escala timpánica (ver flecha naranja) (5), hacia la ventana redonda (6). El conducto coclear se encuentra rodeado externamente por tejido óseo en su totalidad, por lo que la energía vibratoria no se disipa por dilatación de sus paredes. Si la energía no se disipase, la vibración, al llegar al final de la escala timpánica se reflejaría;  la energía asociada podría hacer vibrar de nuevo la membrana basilar, e incluso actuaría sobre la ventana oval bloqueando la llegada correcta de nuevos estímulos. La ventana redonda (6) resuelve el problema abombándose hacia la cavidad del oído medio con la que se encuentra en contacto, por lo que la energía vibratoria acaba diluyéndose.

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 Figura 2.-Distribución tonotópica de la cóclea humana. La base de la cóclea codifica sonidos de alta frecuencia (máximos de 20 Khz), mientras que en el ápex se pueden captar señales de muy baja frecuencia, entorno a 20 Hz.

  Figura 3.- En el gráfico A se representa la cóclea extendida y los huesecillos del oido medio, que transmiten la vibración desde el tímpano a la ventana oval. Se ha eliminado parte de las estructuras de la cóclea, conservando únicamente la membrana basilar.La membrana basilar, ilustrada esquemáticamente en A), se encuentra en reposo. En B), la estimulación experimental del tímpano por una frecuencia de intensidad de sonido de 25 db, produce la articulación de los huesecillos del oído medio, que ejercen presión sobre la ventana oval; la cual a su vez  actúa sobre la perilinfa, produciendo la vibración en un punto concreto de la membrana basilar. Esta vibración, en el gráfico B), basándose en las propiedades pasivas de la membrana basilar,  no responde al registro eléctrico que se obtendría como producto de un estímulo auditivo de semejante intensidad. El registro se asemeja más al observado en el modelo C), donde la vibración de la membrana basilar se incrementa hasta alcanzar el equivalente al que produciría un estímulo de 50 db por encima de lo esperado. No existe una coincidencia entre los datos obtenidos experimentalmente y lo esperado al considerar una distribución tonotópica, basándose en las propiedades estructurales y pasivas de la membrana basilar. Este hecho, implica la necesidad de considerar un mecanismo activo en la percepción de diferentes intensidades y frecuencias de sonido. Este papel lo asumen las células ciliadas externas, que actúan como moduladores o amplificadores de la señal, mediante mecanismos de contracción de mayor o menor intensidad que permitirían acercar la membrana basilar y la membrana tectorial por encima de lo que se esperaría de un estímulo más débil, y potenciar de este modo la despolarización de las células ciliadas. Así, la amplificación de la señal permite seleccionar y discriminar frecuencias en una conversación, aumentar la respuesta a un sonido de baja intensidad, o ejercer mecanismos de protección en el órgano de Corti ante estímulos muy intensos que puedan dañar las células ciliadas internas. La modulación ejercida por la inervación de las fibras eferentes parece ser fundamental en estos procesos.

  Figura 4.-  A. Órgano de Corti en reposo (sin estímulo auditivo). La membrana basilar (1) aparece ante la ausencia de vibración en disposición horizontal. Las c.c.e. presentan  sus estereocilios perpendiculares a la lámina reticular  y a la membrana tectorial (3), a la que se encuentran unidos. La célula interna (4) también dispone sus estereocilios perpendiculares a su superfice, pero no existe contacto con la membrana tectorial en estado de reposo.  B. Órgano de Corti activo ante un estímulo auditivo. La vibración de la perilinfa de la escala vestibular produce una deformación de la membrana basilar (1), con elevación de la misma. Los estereocilios de la c.c.e. ejercen sobre la membrana tectorial dos fuerzas que generan sendos movimientos (2): un movimiento hacia adelante y otro hacia abajo que aproxima la membrana tectorial a la membrana basilar. Este desplazamiento acerca la c.c.i. a la membrana tectorial, produciendo la deflexión de sus estereocilios y, consecuéntemente un potencial despolarizante que proyecta al sistema nervioso central la información auditiva. La contracción (indicada con la flecha verde) de las c.c.e., posiblemente mediada por las fibras eferentes, contribuye a aumentar la aproximación entre la membranas basilar y tectorial, con lo que se incrementa la señal originada por la vibración de la membrana basilar. (Ver artículo "Mecanismos de contracción de las c.c.e.", en el que se repasan los procesos moleculares que definen la contracción de la célula ciliada externa del órgano de Corti).

  Figura 6.-La deflexión de los estereocilios producida durante la vibración de la membrana basilar conduce a un incremento de la tensión de los "tip links", que fijan las compuertas de los mecanorreceptores de potasio con los estereocilios próximos. El incremento de tensión supone la apertura de los canales de potasio que traen consigo la entrada de potasio, creada en la escala media gracias a la secreción activa de la estría vascular. Se genera una despolarización de la membrana plásmatica, y consiguiente transmisión de un potencial despolarizante hacia el polo basal de la célula.

Figura 7. Se observan los estereocilios en deflexión mostrando su estructura molecular. Los estereocilios aparecen unidos por la protocadherina 15 (color azul) y la cadherina 23(color naranja). Ambas proteinas forman las "tip-links", que unen un estereocilio de mayor longitud con el canal de potasio del estereocilios de una hilera contigua, en su polo apical. La deflexión de los estereocilios logra crear una tensión sobre el canal de potasio (2) que abre sus compuertas, produciendose la entrada de potasio y calcio. Destacar el eje central de los estereocilios formados por actina y miosinas no contractiles.

SISTEMA AUDITIVO (IX): CÉLULA CILIADA INTERNA

 Figura 1. 
A. Las células ciliadas internas (1) se localizan entre el surco espiral interno y las células de los pilares internos. Aparecen rodeadas por las células de sosten (2), desde su base hasta el extremo apical. 

 B.  Las células ciliadas internas describen un aspecto globuloso o piriforme, con dos (o tres) hileras de estereocilios dispuestos en empalizada sobre el ápice de la célula, (en este gráfico observamos una vista desde una posición neural ). El núcleo se sitúa en posición central; en la base de la célula se localizan las fibras aferentes de tipo I (4) (dendritas), que transportan la información auditiva al sistema nervioso central.  Se pueden observar las cintas presinápticas asociadas a este tipo de fibras en las c.c.i. .En el extremo lateral (a y c) de la célula se localizan fibras aferentes de mayor grosor, con frecuencias de descarga elevadas, mientras que en la porción medial (b) predominan las fibras de menor grosor y frecuencia de descarga espontanea más lenta. En las zonas más próximas al ápex disminuyen la cantidad de fibras aferentes, siendo su número mayor en en c.c.i. de espiras cocleares centrales e intermedias. El número de fibras aferentes de tipo I por célula ciliada interna varía entre 10 y 20. El acceso de las fibras aferentes a las c.c.i desde el órgano de Corti se produce radialmente. Las fibras eferentes laterales (5)  establecen sinapsis con las fibras aferentes; no realizan contacto directo con el cuerpo de la c.c.i.. Tienen su origen en la oliva superior lateral (ipsilateral y contralateral). Se distinguen dos tipos: tipo I de mayor grosor (con numerosas mitocondrias y neurofilamentos, pero escasos microtúbulos) y de tipo II, de menor diámetro (pocas mitocondrias, y numerosos microtúbulos). 
C. Relación morfológica entre la c.c.i. y su célula de sostén. Observar la diferencia tan marcada con respecto a las células falángicas externas.

 Figura2.

 Los estereocilios de las c.c.i se disponen apicalmente en dos o tres hileras que forman una especie de empalizada. En el gráfico se puede observar una vista desde la parte posterior (pocición neural del órgano de Corti) de la célula, donde destaca una primera hilera de mayor longitud en posición anterior seguida de otra inferior). 

  Figura 3

  A.- La cinta presináptica está constituida por un cuerpo central (2); sobre su superficie se localiza una monocapa de vesículas de secreción (1) que contienen el neurotrasmisor glutamato.  En la base se observan las proteínas "blosson"(3), que fijan el complejo a un engrosamiento proteico unido a  la membrana presináptica.  B.  El cuerpo de la cinta presináptica está formado por un monómero (proteína Rybeye), dividida en dos dominios: A y B (en polos opuestos de la proteina). El domino A se une por su extremo al otro domino A de una subunidad proteica diferente. El proceso de polimerización continúa, siguiendo este patrón, hasta configurar el cuerpo de la cinta presináptica.

Figura 4.

  En la sinapsis de las fibras aferentes destacan, como hemos citado anteriormente, la presencia de las cintas presinápticas. Estos complejos moleculares pueden diferir en cuanto a su tamaño en una misma célula ciliada interna. Se pueden describir tres modelos:  mediano, grande y   pequeño, como los observados en la ilustración. En la figura, se realiza una correlación entre el tamaño de las cintas presinápticas y los potenciales generados. Se comprueba que existe un vínculo muy específico entre la codificación de la intensidad del estímulo auditivo y el tamaño de la cinta presináptica.  1. La cinta presináptica pequeña responde con potenciales despolarizantes semejantes a  sonidos de intensidades de baja, media y alta intensidad. 2. Las cintas presinápticas medianas responden particularmente a intensidades medias y altas, pero no responden a bajas intensidades. 3.- Las cintas presinápticas grandes responden exclusivamente a intensidades elevadas, con una elevada frecuencia de descarga. (las líneas rojas representan potenciales espontáneos). 

SISTEMA AUDITIVO (VIII): INERVACIÓN DE LAS CÉLULAS CILIADAS EXTERNAS

   Figura 1.-Célula ciliada externa típica de las espiras basales e intermedias de la cóclea (es decir, aquellas que reaccionan con frecuencias de sonido agudas). 1. Fibra eferente medial (tipo I) con grandes botones sinápticos localizados en la base de la c.c.e.. 2. Vesículas sinápticas de contenido claro (contienen acetilcolina), acompañadas de otras vesículas con gránulos oscuros en su interior, (que almacenan CGRP: proteína relacionada con el gen de la calcitonina). 3 .Engrosamiento del aparato post-sináptico acompañado de cisternas aplanadas. 4. Fibra eferente medial (tipo II) caracterizada por un menor grosor que las de tipo I.  - Nota: Las fibras eferentes mediales de tipo I son más abundantes en las células de la base de la cóclea, disminuyendo su número a medida que nos aproximamos a las espiras del ápex. También varía su localización, ya que pasan de una posición en el polo basal de la célula, como la observada en el gráfico, a una situación más cercana al extremo apical de la c.c.e. (en esta localización las fibras aferentes pueden contener también microvesículas sinápticas con el neurotransmisor inhibitorio GABA). Las fibras eferentes mediales de tipo II, de menor diámetro,  son más abundantes en la base y en el ápex, disminuyendo su número en las espiras cocleares de posiciones intermedias. -  5. Las fibras eferentes pueden establecer contacto también con las fibras aferentes de tipo II, 6. Fibras aferentes espirales (de tipo II) que provienen de las células pseudomonopolares del ganglio de Corti. 7. Aparato citoesquelético submembranal, con una capa de vesículas aplanadas y mitocondrias, paralelo a la membrana plasmática. 9. Corpúsculo de Berg: complejo de vesículas del retículo endoplasmático liso dispuestas concéntricamente. El corpúsculo de Berg sintetiza vesículas implicadas en la sinápsis, que se asocian a las proximidades de las mitocondrias, 10. Estereocilios sobre la superfice apical, (los estereocilios de mayor longitud aparecen unidos a la membrana tectorial), 11. Fieltro terminal formado por filamentos de actina, espectrina y miosina, que actúan como estructura de sostén en la base de los estereocilios. 8. Centriolo proximal y distal que definen la polaridad de las células ciliadas externas. Estos centriolos pertenecen al primitivo cilio que ha involucionado durante la ontogénesis de las células ciliadas.

   Figura 2.-Se muestran las modificaciones sinápticas a lo largo del desarrollo embrionario de una c.c.e. localizada en las espiras basales de la cóclea. A. Al inicio del desarrollo embrionario, la c.c.e. presenta una inervación mayoritaria por fibras aferentes (dendritas) de tipo I (1), y en menor medida por  fibras aferentes (dendritas)  de tipo II (2). No se observan en este estadio aún fibras eferentes (axones).  B. A medida que la embriogénesis avanza se observa una progresiva disminución de las fibras aferentes de tipo I (1), pero con un incremento de las fibras eferentes del sistema medial (3). Estas últimas representan todavía una fase del desarrollo inmaduro, con engrosamientos post-sinápticos poco diferenciados. Este estadio persiste en la última espira próxima al ápex, en individuos adultos, donde se recoge la información correspondiente a las frecuencias graves (aunque durante el estado adulto las fibras se posicionan más cercanas al ápice de la c.c.e.). C. El estadio más maduro supone la desaparición de las fibras aferentes tipo I por completo y un aumento del número, tamaño y organización de las fibras aferentes del sistema eferente medial (3). Persisten las fibras aferentes de tipo II (2) .

 Hay que destacar que el inicio del  desarrollo embrionario de las c.c.e. de las espiras basales coincide con las formas celulares predominantes  en el ápex del individuo maduro.

(Nota: en esta ilustración se han eliminado algunas c.c.e. y sus correspondientes células de sostén de la segunda y tercera fila, con el fin de mostrar el recorrido de las fibras nerviosas.(Recordar que las c.c.e. aparecen organizadas en tres hileras). También se ocultan algunas células de los pilares para observar con mayor detalle el paso de las fibras nerviosas a través del túnel de Corti) 

    Figura 3.- Las fibras aferentes de tipo II (dendritas) (2) se originan en células pseudomonopolares del ganglio de Corti. Tras un breve recorrido por el plexo espiral interno se introducen radialmente a través del túnel de Corti de las células de los pilares en dirección a las c.c.e. Antes de abordar las células ciliadas externas hace un corto recorrido por el plexo espiral externo, para  posteriormente introducirse en varios intervalos de longitud, en el interior de las células ciliadas internas de la primera, segunda y tercera fila (llegando a inervar 10 - 20 c.c.e.) .Las fibras eferentes mediales (1) provienen del complejo olivar superior, (núcleo olivar superior medial y cuerpos trapezoides); realizan un trayecto en el plexo espiral interno, y desde ahí emiten varias colaterales, que en diferentes puntos atraviesan las células de los pilares (siempre por encima de las fibras aferentes) a través del Túnel de Corti.  Estas colaterales pueden emitir ramificaciones que circulan por el plexo espiral externo (tanto en dirección al ápex como a la base), para posteriormente emitir nuevas colaterales que se introducen entre las diferentes filas de células ciliadas externas. Cada fibra eferente medial puede inervar entre 20 y 50 c.c.e.. 

SISTEMA AUDITIVO (VII). ESTUDIO DE LOS ESTEREOCILIOS DE LAS CÉLULAS CILIADAS DEL ÓRGANO DE CORTI.

    Figura 1.- Los estereocilios están formados por un esqueleto central que consta de numerosos filamentos de actina, anclados a la membrana plasmática por moleculas de miosina no contractil. Se trata de microvellosidades modificadas, no de cilios. En esta ilustración se ha detallado la conexión "tip links", que une el estereocilio de mayor longitud en su región subapical, con el canal de potasio localizado en el estereocilio de menor longitud situado en la hilera contigua. Las "tip-links" estarían formadas por dos cadherinas extracelulares: la cadherina 23 y la protocadherina 15.

    Esta morfología es atribuible morfológica y fisiológicamente, tanto a las células ciliadas internas como a las células ciliadas externas del órgano de Corti.

   Figura 2.- En este gráfico se puede observar la tensión física que ejerce la "tip-links" sobre el canal de potasio, generando su apertura. El gradiente de potasio y calcio en la escala media, favorece su entrada  a través del canal y la despolarización de la membrana de las c.c.e.,( o en su caso de las c.c.i)..

- Ontogenia de los estereocilios.(I).  A. Estadio inicial del desarrollo de los estereocilios sobre la superficie de una célula ciliada del órgano de Corti. Los estereocilios en desarrollo presentan una longitud corta, y están distribuidos de forma uniforme. Existe una tendencia a desplazarse hacia el extremo abneural (2), iniciando una polarización morfológica de la célula. Destaca la presencia en posición central de un cilio (esqueleto central de microtúbulos). Va a ser el cilio, el que inicie y guíe el desplazamiento de los estereocilios hacia el polo abneural. 

  B.- En una fase más avanzada, el cilio se ha localizado en el polo abneural, acompañado de una primera tanda de estereocilios que se colocan sobre una misma hilera en forma de empalizada.

- Ontogenia de los estereocilios. (II) A.- Los estereocilios siguen desplazándose y, forman una segunda hilera. B. vista de frente de la misma célula. Se observa la posición central del estereocilio.

- Ontogenia de los estereocilios (III). A. Vista frontal de la célula ciliada, en la que el cilio ha involucionado, aunque persiste el corpúsculo basal que definió su ontogenia. Su persistencia podría estar vinculada al mantenimiento de la polarización celular.. B.- Vista posterior del polo apical de la misma célula.

SISTEMA AUDITIVO (VI). LA CÉLULA CILIADA EXTERNA

    Fígura 1.- A. Localización de las células ciliadas externas. Limitan lateralmente con las células de Hensen, medialmente con las células externas de los pilares , inferiormente con las células falángicas o células de sosten  y, en la parte superior entran en contacto con la membrana tectorial . B. Célula falángica externa sosteniendo sobre su extremo apical una célula ciliada externa.  C. Vista tridimensional de una célula de sostén solitaria. D. La unión de las prolongaciones laminares de las células de sostén con las membranas apicales de las c.c.e. conforman la membrana reticular.

    Fígura 2.-Representación de una célula falángica externa. 1 cuerpo celular conteniendo un sistema citoesquelético compuesto mayoritariamente por microtúbulos anclados al polo basal, desde el que se extienden al polo apical. 2.- prolongación citoplasmática que emerge del ápice celular en forma tubular extendiéndose distalmente como una lámina perpendicular (3) (semejante a un paraguas). 4.- concavidad donde se inserta la base de la célula ciliada externa. 

    Figura 3.-El polo apical de las células ciliadas (2) y la prolongación de la célula falángica externa (1) forman la membrana o lámina reticular, que limita la escala media y el denominado espacio de Nuell, constituido por el volumen libre que aparece entre las superficie laterales de las células ciliadas. La membrana reticular permite mantener el gradiente electroquímico de potasio que se establece entre los espacios separados. Este gradiente, como se observará en próximos artículos, constituye la fuerza electromotriz que generará el potencial despolarizante en las células ciliadas externas e internas.

   Figura 4.-Vista tridimensional en posición neural de los estereocilios de una c.c.e.. Los estereocilios de las c.c.e. se disponen en forma de V o W, formando tres hileras en cobaya o ratón y, cinco o siete en el hombre. Los estererocilios de la primera fila (los más anteriores) son los de mayor longitud, y aparecen más próximos al surco espiral externo(posición abneural) que los estereocilios de las sucesivas filas. En las espiras próximas al ápex de la cóclea, la longitud de los estereocilios excede en cuatro veces la de aquellos localizados en células ciliadas externas de las espiras más cercanas a la base de la misma. Los estereocilios aparecen insertos en la placa cuticular (formada por un citoesqueleto de actina y miosina) del extremo apical de la célula. La movilidad de los estereocilios basales es más limitada que la de aquellos localizados en el ápex.

   Figura 5.-Representación ilustrada parcial de dos hileras contiguas de estereocilios y de  sus conexiones. Los estereocilios de cada hilera aparecen unidos entre sí por filamentos horizontales, pero también existen uniones entre estereocilios de diferentes hileras. Entre estas últimas destacan por su importancia fisiológica las "tip links" (marcadas con flecha naranja), que unen un estereocilio de una hilera anterior con otro estereocilio inmediatamente contiguo, pero perteneciente a una hilera posterior. Las "tip-links" contactarían el segmento subapical del estereocilio anterior de mayor longitud, con un canal de potasio localizado en el extremo apical del estereocilio de la hilera inmediatamente posterior. 

Figura 6.- Representación esquemática de las "tip-links" y, su unión a canales de potasio en reposo. (en próximas entradas se estudiará como afecta la deflexión de los estereocilios a la apertura de dichos canales).

  Figura 7.-A. Representación gráfica de una célula ciliada externa y su correspondiente célula de sósten (célula falángica externa).  B. 1. La célula ciliada externa aparece unida con mayor o menor firmeza a la membrana tectorial a través de los estereocilios anteriores de mayor longitud. 2. Presencia de una lámina horizontal unida a la parte apical de la célula ciliada externa, procedente de una prolongación tubuliforme del ápice de la célula de sostén inferior. 3. La base de la c.c.e. se ancla con diferente firmeza al extremo superior cóncavo de la célula falángica, dotado de pequeñas prolongaciones filiformes o trabéculas, que facilitan la unión entre ambas células. Esta concavidad se apoya sobre un grueso filamento (microtúbulos principalmente) (5), que conecta el extremo apical con una placa de adhesión en la base de la célula de sostén, estrechamente unida a la membrana basilar (4).

   Figura 8.-Diferentes tipos morfológicos de células ciliadas externas y sus correspondientes células de sostén. A. Las células ciliadas de murciélago representan un modelo de célula ciliada externa que permite captar frecuencias muy elevadas, de aproximadamente 80 Khz. Para ello, han desarrollado unos perfiles morfológicos característicos. Presentan un fuerte acoplamiento de sus estereocilios, especialmente los anteriores, con la membrana tectorial, la cual presenta un espesor considerable. La célula tiene una longitud corta, de aproximadamente 10 micras. La célula falángica, en su ápice, ha desarrollado una concavidad profunda donde se inserta la base de la c.c.e.. Sobre esta concavidad existen una serie de filamentos de unión perpendiculares, que establecen un fuerte nexo de adhesión entre la c.c.e. y su célula falángica. En esta estructura de acoplamiento, se apoya un grueso filamento de microtúbulos que unen el extremo apical de la célula de sostén con la membrana basilar a través de una placa de adhesión.  La membrana basilar presenta un grosor considerable.  B. Células ciliadas externas de la base de la cóclea humana. Estas células tienen un tamaño de 20-25 micras aproximadamente, y captan frecuencias de alrededor de 20 Khz. El hecho de captar frecuencias relativamente elevadas, implica al igual que en el murciélago, la existencia de células ciliadas con un significativo grado de acoplamiento con sus correspondientes células de sostén. No obstante, la base de la célula ciliada no aparece tan inserta en el ápice de la célula falángica como  la del muciélago. Es decir, el grado de acoplamiento es ligeramente menor al captar frecuencias elevadas pero inferiores a las del murciélago . C.- Las células ciliadas externas localizadas en las proximidades del ápex  y, que detectan frecuencias muy bajas de 100-200 Hz, han desarrollado un menor nivel de acoplamiento con la células y estructuras que le rodean. Los estereocilios establecen un contacto muy débil con la membrana tectorial, cuyo grosor también ha disminuido. La longitud de la c.c.e. es significativamente superior a los casos anteriores, con una longitud de hasta 70 micras, aunque su diámetro es es parejo al de las células ciliadas de la base de la cóclea. El acoplamiento con la célula de sostén es mucho menor, no existen las estructuras filiformes de apoyo que se observaban en los casos anteriores,  o al menos no son visibles con la misma nitidez; el ápice de la célula de sostén apenas rodea la base de la c.c.e.. No se distingue bien el grueso filamento de microtúbulos (muy reducido, aunque si existe). La membrana basilar es muy delgada y se desarrollan largos estereocilios en relación a las células ciliadas de la base de la cóclea. La membran tectorial también ha reducido su espesor y su acoplamiento con los estereocilios es reducido.

SISTEMA AUDITIVO (V). ESTRÍA VASCULAR

  figura 1.-La escala media adquiere un potencial electroquímico de +80 mV con respecto al interior de las células ciliadas del órgano de Corti. Este potencial está asociado a una elevada concentración de K+ en la escala media , alcanzándose valores  de +150 mM. Los altos niveles de potasio son generados por el epitelio intercambiador de iones localizado en la estría vascular. Este gradiente electroquímico constituye la fuerza electromotriz que favorecerá la despolarización de las células ciliadas internas, al ser activadas por la vibración de la membrana basilar. La perilinfa que circula por la escala timpánica y vestibular presenta concentraciones muy inferiores de K+(1mM),  y  valores muy elevados para el Na+ (140mM).

  

   figura 2.-A. La estría vascular (1) aparece localizada en la escala media (3), en el extremo opuesto al ángulo donde se sitúa el limbo espiral (6). En la parte inferior limita con el rodete espiral (5), mientras que en la parte más exterior lo hace con el ligamento espiral (2). En su parte superior confluye con la membrana de Reissner (4). B. La estría vascular presenta una morfología cóncava. En (1) se puede observar un esquema de la organización celular de dicha estructura, que se dispone como un epitelio estratificado, formado por tres capas celulares capilarizadas (se muestran en magenta dos hileras de células para describir su morfología superficial,  y en corte transversal). La función primordial de la estría vascular es la secreción de potasio al espacio formado por la escala media, definiendo la composición iónica de la ENDOLINFA  que circula por ella. 

 figura 3.- Histológicamente, la estría vascular es un epitelio estratificado con las propiedades de un tejido secretor iónico. 1. Célula basal localizada junto al ligamento espiral (b). Las células basales son aplanadas y emiten prolongaciones entre las celulas suprayacentes. 2. Célula intermedia. 3. Célula marginal cuya membrana apical está en contacto con el conducto coclear o escala media (a). 4. Capilar. Se trata del único tejido epitelial vascularizado del organismo (observar la presencia de un pericito que bordea el endotelio vascular). 5. Espacio intraestrial entre la célula marginal y la célula intermedia subyacente. En este espacio se genera una baja concentración de potasio, en torno a 1mM (con un potencial de +100mV), como producto del transporte activo que tiene lugar en la membrana basal de la célula marginal, lo que disminuye significativamente los niveles de potasio). En el citoplasma de las células intermedias se describen gránulos de melanina (6). Las células marginales desarrollan un gran número de mitocondrias (7) en posición basal, facilitando el transporte activo de potasio, además de numerosas microvellosidades en su superficie (8)  que  incrementan la superficie de intercambio iónico.

    

SISTEMA AUDITIVO (III). FILOGENIA DEL SISTEMA VESTIBULO-AUDITIVO

   Figura 1.- A. Sistema membranoso de ciclóstomos de la clase (Cl. Cephalasp¡domorphi, lampreas), (agnatos). Se observa un estadio muy rudimentario, con sólo dos canales semicirculares (anterior y posterior). Ambos canales presentan una cisterna o ámpula dilatada en sus extremos, que contiene la mácula o epitelio sensorial. Las ámpulas comunican en este caso con una vesícula central equivalente al utrículo y sáculo. B. Sistema membranoso del oído de osteíctios. Destaca la presencia de tres canales semicirculares, que serán un rasgo distintivo común al resto de vertebrados, que permiten detectar los movimientos angulares de la cabeza en las tres dimensiones del espacio. Aparece una mácula sensorial adicional en el utrículo llamada mácula neglecta. El sáculo presenta un receso cavitario denominado lagena con su correspondiente epitelio sensorial. C. En anfibios, la conquista del medio terrestre, y por ende la transmisión de señales auditivas a través del aire, condiciona la aparición de nuevas estructuras neurorreceptoras. En el sáculo aparecen varias evaginaciones tubuliformes junto a la lagena: la pars basilaris inferior a la lagena y la pars amphibiorum, en la parte superior. D. En aves, la pars basilaris (con función auditiva) se desarrolla intensamente a partir del sáculo, con un rudimento progresivamente atrofiado de la lagena en su parte distal. En mamíferos, el crecimiento de la pars basilaris con su correspondiente mácula, genera una estructura neurosensorial plenamente desarrollada, denominada cóclea, en forma de hélice cónica. En el gráfico (E), se diferencia una estructura adicional denominada conducto endolinfático (4), (que sintetiza la endolinfa), presente en todos los órganos estato-acústicos de la filogenia de cordados, aunque sólo ha sido dibujada en este gráfico con el fin de simplificar la descripción ).