Cóclea: líquidos

Composição dos fluidos cocleares 

A composição da endolinfa é uma particularidade importante da cóclea. Com efeito, este líquido que enche a rampa média, é muito rico em potássio (150mM), muito pobre em sódio (1mM) e quase sem cálcio (20 a 30 µM).

A perilinfa (em azul) preenche as rampas vestibular (1) e timpânica (2). 

A endolinfa (em verde) é o líquido da rampa média ou canal coclear(3), sendo muito rica em potássio segregado pela estria vascular e possuindo um potencial positivo de +80mV em relação à perilinfa.

Note que apenas a superfície do órgão espiral de Corti (designadamente os cílios das células ciliadas) é banhada pela endolinfa.

Perilinfa

Existem dois tipos de perilinfa: a da rampa vestibular e a da rampa timpânica; as duas têm uma composição muito semelhante à do líquido cefaloraquidiano: Rica em sódio (140 mM) e pobre em potássio (5mM) e cálcio (1,2 mM). a origem da perilinfa da rampa vestibular é diferente da da rampa timpânica. Enquanto que a perilinfa da rampa vestibular provém do plasma através da barreira hematoperilinfática, a perilinfa da rampa timpânica provém do líquido cefaloraquidiano. 

Endolinfa

A endolinfa é, ela própria, gerada a partir da perilinfa.

O potencial endococlear é a soma de dois potenciais: um potencial positivo devido à secreção ativa de K⁺ pela estria vascular (+ 120mV), e um potencial negativo gerado pela difusão passiva de iões K⁺ pelas células ciliadas (-40mV). Este potencial pode ser posto em evidência após uma anóxia.

É de notar que o desenvolvimento da composição iónica da endolinfa precede o desenvolvimento do potencial endococlear. Com efeito, as concentrações definitivas de iões da endolinfa surgem  durante a primeira de vida pósnatal no rato, enquanto que o potencial endococlear só se desenvolve a partir do 12º dia de vida pósnatal e só atinge os valores definitivos na 3ª semana de vida pósnatal. 

Composição e propriedades dos dois fluidos cocleares

Porquê a endolinfa?

Parece que a cóclea encontrou um processo de fazer entrar e sair potássio sem dependência de ATP.

Em regra geral, se um ião entra numa célula de forma passiva, ele sairá de forma ativa e vice versa.

Só o polo apical das células ciliadas está banhado pela endolinfa, muito rica em K⁺ e que apresenta um potencial positivo de 80mV. Os iões K⁺ vão assim entrar de forma passiva nestas células visto haver uma maior concentração de K⁺ na endolinfa que no interior das células ciliadas e o seu potencial de repouso ser de - 60mV, o que favoriza a entrada de K⁺. A saida dos iões K⁺ também se faz de forma passiva pois a concentração destes iões é maior no interior das células ciliadas que no exterior do seu corpo celular que é banhado por perilinfa. Todo este processo resulta numa economia importante de ATP para as células ciliadas.  

Estria vascular

A estrutura que sintetiza a endolinfa é a estria vascular. A estria vascular é uma estrutura epitelial complexa composta de vários tipos de células. As células basais e marginais são verdadeiras células epiteliais enquanto que as intermediárias são "melanócitos-like". Os vasos sanguíneos permitem o  aporte de oxigénio e nutrientes necessário ao bom funcionamento do conjunto das células da estria vascular.

Estrutura da estria vascular (microscopia eletrónica de transmissão)
A estria vascular é ricamente vascularizada (C) e é constituida por 3 tipos de células:

as células marginais (M), que bordejam o canal cóclear (endolinfático) e que desencadeiam um papel fundamental na troca de iões.

as células intermediárias (I), ricas em pigmento melânico,

• as células basais (B).

Ciclo do potássio O fluxo de potássio proveniente dos fibroblastos do ligamento espiral penetra nas células basais por uma rede de junções comunicantes. Estas junções são compostas por conexões, hexameros de 6 proteínas transmembranosas chamadas conexinas, que formam entre si um canal hidrófilo de 2 nm de diâmetro. As conexinas 26 e 30 (CX) são as conexinas mais expressas na parede lateral da cóclea e na estria vascular. Mutações nos genes destas duas conexinas são a causa mais frequente de surdez não sindrómica pré-lingual no Homem.

O potássio passa das células basais (B) para as células intermediárias (I) por esta mesma rede. O potássio sai das células intermediárias por canais potássicos Kir4.1 para voltar ao espaço intraestrial (verde). É a passagem dos iões K+ através da membrana das células intermediárias que gera o potencial endococlear. As mutações do Kir4.1 são responsáveis no Homem pelo sindrome de EAST (Epilepsia, Ataxia, Surdez e Tubulopatia.  A manutenção duma pequena concentração de potássio (cerca de 1 mM) no espaço intraestrial é necessário para gerar um potencial de 100mV.

Esta tarefa é executada pela Na,K-ATPase expressa nas membranas celulares das células intermedìárias e marginais. Para além disso, o co-transportador NKCC1, expresso na membrana das células marginais, intervém também nessa regulação utilizado o gradiente de sódio gerado pela Na,K-ATPase para fazr reentrar potássio na célula marginal. Este mecanismo de entrada de potássio nas células marginais é muito rentável pois utilizado uma única molécula de ATP é capaz de fazer entrar 5 iões de potássio (2 graças à K-ATPase e 3 graças à NHCC1). Por fim, os iões cloro, que entram ao mesmo tempo que os iões sódio e potássio, através do co-transportador NKCC1, são expulsos pelos canais de cloro CLC-K associados à sua subunidade reguladora, a bartina. As mutações da bartina são responsáveis pelo sindroma  de Bartter, que associa a surdez com tubulopatia.

O potássio irá ser finalmente segregado para a rampa média da cóclea por canais potássicos KCNQ1 associados à sua unidade reguladora KCNE1. As mutações dos seus dois génes são responsáveis pelo sindroma de Jervell e Lange-Nielsen (Sindroma do QT longo), que associam surdez bilateral a alongamento do espaço QT cardíaco.