Calor, presión y luego dolor

METRO.Las personas tienen la capacidad de orientarse en su entorno y reaccionar ante los estímulos. Para ello deben percibir y evaluar la luz, los ruidos, los olores, pero también el calor, el frío y el tacto. Esto supone que estas sensaciones son registradas por un receptor, convertidas en una señal eléctrica y transmitidas desde las células nerviosas al cerebro. Solo entonces el cerebro puede evaluar y responder a estas sensaciones. Los ganadores del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de este año identificaron los receptores de presión y temperatura y se aseguraron de que hoy sepamos cómo estos estímulos se traducen en señales eléctricas y qué papel juegan los sensores de temperatura y presión en enfermedades como el dolor y la hipertensión.

El estadounidense David Julius recibe el Premio Nobel por el descubrimiento de un sensor de temperatura. Para la cacería usó la capsaicina contenida en la guindilla, que deja un dolor severo en forma de ardor en la boca. El bioquímico Ardem Patapoutian, nacido en Beirut y emigrado a Estados Unidos, recibió el premio por una clase de sensores que responden a estímulos mecánicos en la piel y órganos internos como los pulmones y la vejiga urinaria. Para su investigación utilizó células cultivadas que responden a la presión.

Cualquiera que haya caminado descalzo sobre césped húmedo en una suave mañana de verano puede comprender el papel que juegan la presión y la temperatura en la percepción del medio ambiente. Juntos, ambos estímulos crean una imagen compleja del frío matutino, la humedad de la hierba, el suave toque de las briznas de hierba y una primera impresión del calor del día que se acerca. Sin el trabajo de Julius y Patapoutian, los procesos bioquímicos y eléctricos subyacentes a esta compleja percepción del medio ambiente seguirían siendo una caja negra.

David Julius de la Universidad de California se dio cuenta en la década de 1990 de que la capsaicina era la clave para comprender la percepción de la temperatura. En ese momento se sabía que la sustancia activaba las células nerviosas y causaba una sensación de dolor, pero nadie sabía cómo era el receptor de capsaicina. Julius ha creado una biblioteca de innumerables genes que se activan en las células nerviosas por el dolor, el calor y el tacto. Su idea era incluir el gen del receptor de capsaicina entre estos genes. Para averiguarlo, transfirió todos los genes a células de cultivo celular que normalmente no reaccionan a la sustancia. Esperaba que la célula que contenía el gen receptor que estaba buscando reaccionara a la capsaicina y fuera reconocida por ella. Luego, un análisis más detallado mostró que la capsaicina y el receptor de calor es un nuevo canal iónico que genera la señal eléctrica y se llamó TRPV1.

Pero, ¿cómo percibes el frío? Para encontrar este receptor, David Julius y Ardem Patapoutian del Instituto de Investigación Scripps en La Jolla utilizaron de forma independiente un anzuelo diferente: el mentol químico, que deja una sensación de frío punzante en la piel. Con esto descubrieron el receptor de frío TRPM8. Posteriormente, se identificaron otros canales iónicos que responden a otras temperaturas. Sin el descubrimiento de TRPV1 por David Julius, esta investigación no habría despegado.

El sensor de presión fue descubierto por Ardem Patapoutian. Para hacer esto, utiliza una línea celular que emite una señal eléctrica cuando las células individuales son golpeadas con una micropipeta. Patapoutian descubrió 72 genes que podrían usarse como receptores de presión. Para encontrar el gen correcto, los inactivó uno tras otro y comprobó si las células habían perdido la capacidad de responder al tacto o la presión con una señal eléctrica. Finalmente, encontró el canal iónico correcto. Este fue nombrado Piezo1 por la palabra griega para presión. Pronto se descubrió un segundo canal de iones. Ambos se activan al tocar la membrana celular. Piezo2 no solo es importante para el sentido del tacto, también juega un papel importante en la percepción de nuestra posición y movimiento en el espacio. Piezo1 y Piezo2 también son activos en procesos fisiológicos en los que la presión juega un papel, como la presión arterial, la respiración y el vaciado de la vejiga. Los descubrimientos hechos por los dos también son importantes para la medicina. El calor, por ejemplo, se superpone mucho con el dolor.

David Julius nació en Nueva York en 1955, obtuvo su doctorado en Berkeley y regresó a la Universidad de Columbia. En 1989 se trasladó a la Universidad de California en San Francisco. Ardem Patapoutian nació en Beirut en 1967, emigró cuando era adolescente y obtuvo su doctorado en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena. Desde 2000 ha colaborado con el Instituto de Investigación Scripps en La Jolla.