Immunocytochemical Localization of TASK-3 Channels in Rat Motor Neurons

Abstract

Motor neurons are large cholinergic neurons located in the brain stem and spinal cord. In recent years, a functional role for TASK channels in cellular excitability and vulnerability to anesthetics of motor neurons has been described. Using a polyclonal monospecific antibody against the tandem pore domain K(+) channel (K2P channel) TWIK-related acid-sensitive K(+) channel (TASK-3), we analyzed the expression of the TASK-3 protein in motor systems of the rat CNS. Immunocytochemical staining showed strong TASK-3 expression in motor neurons of the facial, trigeminal, ambiguus, and hypoglossal nuclei. Oculomotor nuclei (including trochlear and abducens nucleus) were also strongly positive for TASK-3. The parasympathetic Edinger-Westphal nucleus and dorsal vagal nucleus showed significant, but weaker expression compared with somato- and branchiomotoric neurons. In addition, motor neurons in the anterior horn of the spinal cord were also strongly labeled for TASK-3 immunoreactivity. Based on morphological criteria, TASK-3 was found in the somatodendritic compartment of motor neurons. Cellular staining using methyl green and immunofluorescence double-labeling with anti-vesicular acetylcholine transporter (anti-vAChT) indicated ubiquitous TASK-3 expression in motor neurons, whereas in other brain regions TASK-3 showed a widespread but not ubiquitous expression. In situ hybridization using a TASK-3 specific riboprobe verified the expression of TASK-3 in motor neurons at the mRNA level.

Modulatory mechanisms and multiple functions of somatodendritic A-type K+ channel auxiliary subunits

“…TASK-3 channels are members of the K2P channel family that is sensitive to acid and inhalation anesthetics at clinically relevant concentrations and widely expressed in the rodent brain (Talley et al, 2001; Vega-Saenz de Miera et al, 2001; Aller et al, 2005; Aller and Wisden, 2008). At a subcellular level, TASK-3 channel are expressed in the somatodendritic regions of the neuron, much like Kv4 channels (Marinc et al, 2012). …”

Participação dos canais de vazamento para K+ na sensibilidade à acidose dos motoneurônios respiratórios do núcleo motor dorsal do vago de ratos

“…Sabe-se que em diferentes patologias do sistema respiratório ocorre a redução do pH arterial e aumento da PaCO2 (ARAUJO et al, 2008;CABRAL;MUELLER, 2010;VENKATARAMAN et al, 2020). Além disso, canais de vazamento K2P, especificamente canais do tipo TASK-1 e TASK-3, são altamente expressos no DMV e também são sensíveis às alterações no pH extracelular (BAYLISS et al, 2001;BERG, 2004;MARINC et al, 2012;NIEMEYER et al, 2010;RAJAN et al, 2000). LIVINGSTON;BERGER, 1993;MORAES;MACHADO, 2015;SAH, 1992;SAH;MCLACHLAN, 1993;WANG;BIEGER;NEUMAN, 1991).…”

“…Ao verificarmos que a corrente de vazamento é principalmente mediada pelo íon K + , consideramos então a participação dos canais de vazamento K2p, da subfamília TASK que são expressos no sistema nervoso central (KANG;HAN;KIM, 2006;MEDHURST et al, 2001;TALLEY et al, 2001), principalmente TASK-1 e TASK-3 que são expressos no DMV (BAYLISS et al, 2001;MARINC et al, 2012), e que estes canais apresentam sensibilidade às alterações no pH extracelular (BROWN, 2000;NIEMEYER et al, 2010;RAJAN et al, 2000;SIROIS et al, 2000;TALLEY et al, 2000). Vale destacar que utilizamos aCSF em pH muito baixo (pH 6.9), para maximizar as respostas da condutância de vazamento e do potencial de membrana em repouso dos motoneurônios respiratórios do DMV.…”

“…Neste protocolo experimental, realizamos novamente a análise da condutância de vazamento dos motoneurônios respiratórios do DMV, porém utilizando aCSF em pH 6.9. Utilizamos um pH ácido, visto que a corrente de vazamento dos motoneurônios respiratórios é mediada principalmente pelo íon K + , e que canais de vazamento para K + sensíveis ao pH ácido estão expressos no DMV (BAYLISS et al, 2001;MARINC et al, 2012). Por fim, voltamos para as condições inicias com aCSF em pH 7.4, contendo os bloqueadores, e observamos o retorno do potencial de membrana em repouso para -55.27 ± 9.38 mV (Figura 10, painéis A e B).…”

“…NIEMEYER et al, 2010), TASK-3 no DMV, HN e Locus Coeruleus(BERG, 2004;MARINC et al, 2012) e TREK-1 em neurônios do Núcleo do trato solitário (NTS) e motoneurônios doHN (TALLEY et al., 2001). Por outro lado, os canais TWIK-1 e TRESK são expressos em outras regiões do tronco encefálico que não estão necessariamente envolvidos no controle da respiraçãoBRAUN; CZIRJÁK, 2012;HUANG;FAN, 2008;LESAGE et al, 1997).…”