{"id":{"repo_id":"uns-ar","oai_identifier":"oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/7621"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/uns-ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/7621","repository":{"repo_id":"uns-ar","name":"Universidad Nacional del Sur","base_url":"https://repositoriodigital.uns.edu.ar/oai/request"},"display":{"title":"Alteraciones moleculares y de la inervación del sistema auditivo en un modelo animal de sordera debido a despolarización crónica de las células sensoriales","abstract":"Las células ciliadas externas (CCEs) del órgano de Corti (OC) requieren del canal de potasio dependiente de voltaje KCNQ4 para restaurar su potencial de membrana en reposo y regular su excitabilidad. En humanos, la pérdida de función de este canal causa la hipoacusia progresiva DFNA2, caracterizada por degeneración celular y deterioro auditivo. El sistema olivococlear medial (MOC), mediante la activación de los receptores nicotínicos α9α10 y la posterior apertura de los canales BK y SK2, contribuye de manera complementaria a la repolarización de las CCEs. Sobre esta base, el objetivo de esta tesis fue caracterizar los cambios en los componentes estructurales y sinápticos de las células sensoriales que se producen en ausencia de KCNQ4, y determinar si la potenciación del sistema MOC puede atenuar la degeneración asociada a DFNA2. En un modelo knockout (KO) de KCNQ4 se identificaron alteraciones extensas en la organización estructural y sináptica del OC. Las CCEs mostraron un retraso en la maduración de las terminales eferentes, acompañado por una progresiva desorganización de los canales BK y una marcada deslocalización de prestina, evidenciando un deterioro estructural temprano. A nivel aferente, las CCEs presentaron un aumento en el número y tamaño de las cintas sinápticas, mientras que las células ciliadas internas (CCIs) exhibieron una disminución en el número y volumen de sus sinapsis, junto con una desorganización progresiva de sus haces de estereocilios. Además, se observó un incremento de la señal de apoptosis en las células de Deiter hacia las 10 semanas, lo cual indica un compromiso del soporte estructural de las células sensoriales. A nivel molecular, la ausencia de KCNQ4 provocó una desregulación temprana de componentes sinápticos eferentes y proteínas fijadoras de calcio, seguida por una respuesta parcialmente compensatoria en etapas más avanzadas. Para evaluar si el aumento en la activación del sistema MOC podría mitigar este fenotipo, se generó y analizó un modelo doble mutante (KO-KI), sobre el KO de KCNQ4 que incorpora la mutación Chrna9L9’T, capaz de potenciar la actividad eferente. Sin embargo, esta sobreactivación no sólo resultó insuficiente para frenar la degeneración inducida por la pérdida de KCNQ4, sino que se asoció a un agravamiento del fenotipo. Los animales KO-KI exhibieron una pérdida temprana y acentuada de CCEs, así como un deterioro auditivo levemente más severo que en el KO de KCNQ4, reflejado en las respuestas ABR y DPOAEs. También mostraron una disminución del número de botones eferentes y una redistribución de las terminales hacia el dominio lateral de las CCEs, alteraciones que podrían contribuir a un incremento del estrés funcional y acelerar la degeneración celular. En conjunto, estos resultados demuestran que KCNQ4 es esencial para la estabilidad estructural y la supervivencia de las CCEs durante el desarrollo, y que su ausencia desencadena una cascada de disfunciones sinápticas, moleculares y celulares tanto en CCEs como en CCIs. Asimismo, indican que la sobreactivación del sistema eferente, no puede compensar la pérdida del canal y podría incluso exacerbar el daño, destacando a KCNQ4 como un elemento no sustituible para la homeostasis coclear.","abstract_html":"Las células ciliadas externas (CCEs) del órgano de Corti (OC) requieren del canal de potasio dependiente de voltaje KCNQ4 para restaurar su potencial de membrana en reposo y regular su excitabilidad. En humanos, la pérdida de función de este canal causa la hipoacusia progresiva DFNA2, caracterizada por degeneración celular y deterioro auditivo. El sistema olivococlear medial (MOC), mediante la activación de los receptores nicotínicos α9α10 y la posterior apertura de los canales BK y SK2, contribuye de manera complementaria a la repolarización de las CCEs. Sobre esta base, el objetivo de esta tesis fue caracterizar los cambios en los componentes estructurales y sinápticos de las células sensoriales que se producen en ausencia de KCNQ4, y determinar si la potenciación del sistema MOC puede atenuar la degeneración asociada a DFNA2. En un modelo knockout (KO) de KCNQ4 se identificaron alteraciones extensas en la organización estructural y sináptica del OC. Las CCEs mostraron un retraso en la maduración de las terminales eferentes, acompañado por una progresiva desorganización de los canales BK y una marcada deslocalización de prestina, evidenciando un deterioro estructural temprano. A nivel aferente, las CCEs presentaron un aumento en el número y tamaño de las cintas sinápticas, mientras que las células ciliadas internas (CCIs) exhibieron una disminución en el número y volumen de sus sinapsis, junto con una desorganización progresiva de sus haces de estereocilios. Además, se observó un incremento de la señal de apoptosis en las células de Deiter hacia las 10 semanas, lo cual indica un compromiso del soporte estructural de las células sensoriales. A nivel molecular, la ausencia de KCNQ4 provocó una desregulación temprana de componentes sinápticos eferentes y proteínas fijadoras de calcio, seguida por una respuesta parcialmente compensatoria en etapas más avanzadas. Para evaluar si el aumento en la activación del sistema MOC podría mitigar este fenotipo, se generó y analizó un modelo doble mutante (KO-KI), sobre el KO de KCNQ4 que incorpora la mutación Chrna9L9’T, capaz de potenciar la actividad eferente. Sin embargo, esta sobreactivación no sólo resultó insuficiente para frenar la degeneración inducida por la pérdida de KCNQ4, sino que se asoció a un agravamiento del fenotipo. 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En humanos, la pérdida de función de este canal causa la hipoacusia progresiva DFNA2, caracterizada por degeneración celular y deterioro auditivo. El sistema olivococlear medial (MOC), mediante la activación de los receptores nicotínicos α9α10 y la posterior apertura de los canales BK y SK2, contribuye de manera complementaria a la repolarización de las CCEs. Sobre esta base, el objetivo de esta tesis fue caracterizar los cambios en los componentes estructurales y sinápticos de las células sensoriales que se producen en ausencia de KCNQ4, y determinar si la potenciación del sistema MOC puede atenuar la degeneración asociada a DFNA2. En un modelo knockout (KO) de KCNQ4 se identificaron alteraciones extensas en la organización estructural y sináptica del OC. Las CCEs mostraron un retraso en la maduración de las terminales eferentes, acompañado por una progresiva desorganización de los canales BK y una marcada deslocalización de prestina, evidenciando un deterioro estructural temprano. 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Sin embargo, esta sobreactivación no sólo resultó insuficiente para frenar la degeneración inducida por la pérdida de KCNQ4, sino que se asoció a un agravamiento del fenotipo. Los animales KO-KI exhibieron una pérdida temprana y acentuada de CCEs, así como un deterioro auditivo levemente más severo que en el KO de KCNQ4, reflejado en las respuestas ABR y DPOAEs. También mostraron una disminución del número de botones eferentes y una redistribución de las terminales hacia el dominio lateral de las CCEs, alteraciones que podrían contribuir a un incremento del estrés funcional y acelerar la degeneración celular. En conjunto, estos resultados demuestran que KCNQ4 es esencial para la estabilidad estructural y la supervivencia de las CCEs durante el desarrollo, y que su ausencia desencadena una cascada de disfunciones sinápticas, moleculares y celulares tanto en CCEs como en CCIs. Asimismo, indican que la sobreactivación del sistema eferente, no puede compensar la pérdida del canal y podría incluso exacerbar el daño, destacando a KCNQ4 como un elemento no sustituible para la homeostasis coclear.","Outer hair cells (OHCs) of the organ of Corti (OC) rely on the voltage-gated potassium channel KCNQ4 to restore their resting membrane potential and regulate excitability. In humans, loss of function of this channel causes the progressive hearing loss DFNA2, characterized by cellular degeneration, and auditory decline. The medial olivocochlear (MOC) system, through activation of α9α10 nicotinic receptors and the subsequent opening of BK and SK2 channels, contributes complementarily to OHC repolarization. Based on this, the aim of this thesis was to characterize the structural and synaptic changes occurring in the sensory cells in the absence of KCNQ4, and to determine whether enhancing MOC activity could mitigate the degeneration associated with DFNA2. In a KCNQ4 knockout (KO) model, extensive alterations in the structural and synaptic organization of the OC were identified. OHCs exhibited delayed maturation of efferent terminals, along with progressive disorganization of BK channels and marked prestin mislocalization, indicating early structural deterioration. At the afferent level, OHCs showed an increase in the number and size of synaptic ribbons, whereas inner hair cells (IHCs) displayed a reduction in both the number and volume of their synapses, together with progressive disruption of their stereociliary bundles. Additionally, an increase in apoptosis signal was observed in Deiters’ cells at 10 weeks, indicating compromised structural support of sensory cells. At the molecular level, the absence of KCNQ4 produced early dysregulation of efferent synaptic components and calcium-binding proteins, followed by a partially compensatory response at later stages. To evaluate whether increased MOC activation could mitigate this phenotype, a double-mutant model (KO-KI) was generated and analyzed by introducing the Chrna9L9’T mutation, known to potentiate efferent activity, on the KCNQ4 KO background. However, this enhanced activation was not only insufficient to prevent the degeneration triggered by KCNQ4 loss but was also associated with a worsened phenotype. KO-KI animals exhibited an earlier and more pronounced loss of OHCs, as well as more severe auditory impairment than the KCNQ4 KO, as reflected in ABR and DPOAE measurements. They also showed a reduction in the number of efferent boutons and a redistribution of terminals toward the lateral domain of OHCs, alterations that may contribute to increased functional stress and accelerate cellular degeneration. Taken together, these findings demonstrate that KCNQ4 is essential for the structural stability and survival of OHCs during inner ear development, and that its absence triggers a cascade of synaptic, molecular, and cellular dysfunctions in both OHCs and IHCs. Furthermore, they indicate that enhancing efferent activity, cannot compensate for the loss of the channel and may even exacerbate damage, highlighting KCNQ4 as an irreplaceable element for cochlear homeostasis."]},{"key":"dc:format","label":"Dc Format","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Alteraciones moleculares y de la inervación del sistema auditivo en un modelo animal de sordera debido a despolarización crónica de las células sensoriales"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor.advisor":["Spitzmaul, Guillermo Federico"],"dc:contributor.other":["Dionisio, Leonardo Raúl"],"dc:creator":["Rías, Ezequiel"],"dc:date":["2026-03-27"],"dc:date.accessioned":["2026-07-13T13:51:19Z"],"dc:date.available":["2026-07-13T13:51:19Z"],"dc:date.issued":["2025"],"dc:description.abstract":["Las células ciliadas externas (CCEs) del órgano de Corti (OC) requieren del canal de potasio dependiente de voltaje KCNQ4 para restaurar su potencial de membrana en reposo y regular su excitabilidad. 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A nivel aferente, las CCEs presentaron un aumento en el número y tamaño de las cintas sinápticas, mientras que las células ciliadas internas (CCIs) exhibieron una disminución en el número y volumen de sus sinapsis, junto con una desorganización progresiva de sus haces de estereocilios. Además, se observó un incremento de la señal de apoptosis en las células de Deiter hacia las 10 semanas, lo cual indica un compromiso del soporte estructural de las células sensoriales. A nivel molecular, la ausencia de KCNQ4 provocó una desregulación temprana de componentes sinápticos eferentes y proteínas fijadoras de calcio, seguida por una respuesta parcialmente compensatoria en etapas más avanzadas. Para evaluar si el aumento en la activación del sistema MOC podría mitigar este fenotipo, se generó y analizó un modelo doble mutante (KO-KI), sobre el KO de KCNQ4 que incorpora la mutación Chrna9L9’T, capaz de potenciar la actividad eferente. Sin embargo, esta sobreactivación no sólo resultó insuficiente para frenar la degeneración inducida por la pérdida de KCNQ4, sino que se asoció a un agravamiento del fenotipo. Los animales KO-KI exhibieron una pérdida temprana y acentuada de CCEs, así como un deterioro auditivo levemente más severo que en el KO de KCNQ4, reflejado en las respuestas ABR y DPOAEs. También mostraron una disminución del número de botones eferentes y una redistribución de las terminales hacia el dominio lateral de las CCEs, alteraciones que podrían contribuir a un incremento del estrés funcional y acelerar la degeneración celular. En conjunto, estos resultados demuestran que KCNQ4 es esencial para la estabilidad estructural y la supervivencia de las CCEs durante el desarrollo, y que su ausencia desencadena una cascada de disfunciones sinápticas, moleculares y celulares tanto en CCEs como en CCIs. Asimismo, indican que la sobreactivación del sistema eferente, no puede compensar la pérdida del canal y podría incluso exacerbar el daño, destacando a KCNQ4 como un elemento no sustituible para la homeostasis coclear.","Outer hair cells (OHCs) of the organ of Corti (OC) rely on the voltage-gated potassium channel KCNQ4 to restore their resting membrane potential and regulate excitability. In humans, loss of function of this channel causes the progressive hearing loss DFNA2, characterized by cellular degeneration, and auditory decline. The medial olivocochlear (MOC) system, through activation of α9α10 nicotinic receptors and the subsequent opening of BK and SK2 channels, contributes complementarily to OHC repolarization. Based on this, the aim of this thesis was to characterize the structural and synaptic changes occurring in the sensory cells in the absence of KCNQ4, and to determine whether enhancing MOC activity could mitigate the degeneration associated with DFNA2. 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To evaluate whether increased MOC activation could mitigate this phenotype, a double-mutant model (KO-KI) was generated and analyzed by introducing the Chrna9L9’T mutation, known to potentiate efferent activity, on the KCNQ4 KO background. However, this enhanced activation was not only insufficient to prevent the degeneration triggered by KCNQ4 loss but was also associated with a worsened phenotype. KO-KI animals exhibited an earlier and more pronounced loss of OHCs, as well as more severe auditory impairment than the KCNQ4 KO, as reflected in ABR and DPOAE measurements. They also showed a reduction in the number of efferent boutons and a redistribution of terminals toward the lateral domain of OHCs, alterations that may contribute to increased functional stress and accelerate cellular degeneration. Taken together, these findings demonstrate that KCNQ4 is essential for the structural stability and survival of OHCs during inner ear development, and that its absence triggers a cascade of synaptic, molecular, and cellular dysfunctions in both OHCs and IHCs. 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