Ilustración de David Julius y Ardem Patapoutian. / Niklas Elmehed | Instituto Karolinska
El pasado lunes 4 de octubre se anunció que el jurado del Instituto Karolinska, ubicado en Suecia, había otorgado el Premio Nobel de Medicina o Fisiología a los científicos Ardem Patapoutian y David Julius por haber descubierto los receptores del tacto y de la temperatura.
Percibir el frío, el calor o el dolor es una característica evolutiva que ha permitido que los seres humanos se relacionen, adapten y protejan de su entorno. ¿Pero cómo y por qué somos capaces de sentir y responder ante estos agentes? Esto hemos tratado de responderlo desde hace mucho tiempo. Por ejemplo, en el siglo XVI René Descartes propuso que la piel y el cerebro se conectaban a través de unos hilos; siglos después, Joseph Erlanger y Herbert Gasser descubrieron que diversos nervios sensoriales reaccionan a estímulos diferentes, como la respuesta al tacto doloroso y al no doloroso. Por este hallazgo ganaron el Premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1944.
Después, diversos estudios demostraron que las células nerviosas son unidades especializadas en la recepción y conversión de estímulos en impulsos eléctricos (transducción), y que gracias a esto podemos identificar y reaccionar ante lo frío, lo caliente, lo suave, lo rasposo, un golpe, una quemadura, etcétera. Sin embargo, antes de las investigaciones de Patapoutian y Julius se desconocía qué moléculas intervenían y cómo.
El jurado del Instituto Karolinska declaró que los descubrimientos, hechos de manera independiente por cada investigador, han permitido comprender cómo el calor, el frío y la fuerza mecánica pueden iniciar impulsos nerviosos que nos permiten percibir y adaptarnos al mundo.
Sensores del tacto y la presión
Patapoutian utilizó células cultivadas mecanosensibles para identificar los canales iónicos que se activan con fuerza mecánica.
Ardem Patapoutian, biólogo y neurocientífico que trabaja en The Scripps Research, en California, se hizo acreedor al Premio Nobel de Medicina 2021 por haber descubierto qué sensores celulares de la piel y de los órganos internos responden a la presión.
En 2010, Patapoutian y su equipo describieron dos receptores cuya función es sentir presión externa: Piezo1 y Piezo2. Asimismo encontraron que estos receptores regulan el tacto en la piel y los órganos internos, la respiración, la presión arterial y el control de la vejiga. Además, propusieron que Piezo2 es esencial para el sentido de la posición de las diferentes partes del cuerpo (propiocepción). Desde entonces estos descubrimientos han permitido ampliar el conocimiento acerca de cómo percibe el sistema nervioso los diferentes estímulos, sobre todo los relacionados con el dolor, así como diseñar nuevos tratamientos para combatirlo.
El fisiólogo español Carlos Belmonte, investigador del Instituto de Neurociencias de Alicante, afirmó que gracias a trabajos de investigación como el mencionado ha sido posible entender que tras un episodio de dolor intenso los receptores pueden quedar afectados por las moléculas que generan inflamación, lo que provoca que sigan enviando señales de dolor durante mucho tiempo, además de dejar muy sensible la zona en cuestión.
Calor, dolor y capsaicina
David Julius uso capsaicina para identificar el receptor TRPV1, un canal iónico que se activa con el calor doloroso. Ahora entendemos cómo diferentes temperaturas inducen señales eléctricas en el sistema nervioso.
David Julius, fisiólogo de la Universidad de California en San Francisco, diseñó un experimento con el fin de identificar el sensor de las terminaciones nerviosas que se encuentran en la piel y que responden al calor, para ello utilizó capsaicina (sustancia que les da el picor a los chiles).
Al igual que Patapoutian, Julius inició sus investigaciones hace más de dos décadas. El equipo que comandaba en ese entonces identificó al receptor TRPV1 como el responsable de convertir la sensación de ardor que provoca el chile en un impulso nervioso; es decir, la investigación permitió conocer y comprender todo el proceso que inicia al tener contacto con la capsaicina y que termina en el cerebro. Después de realizar otros experimentos, David Julius se dio cuenta que este mismo receptor funge como un sensor de calor que se activa a temperaturas consideradas como dolorosas.
En la actualidad, David Julius —quien en 2010 ganó el Premio Príncipe de Asturias—estudia la relación de diferentes venenos de arañas y reptiles con el dolor. También trabaja para desentrañar los misterios que hay detrás de la capacidad de los murciélagos y las serpientes para percibir la luz infrarroja, e investiga cómo captan los campos eléctricos los tiburones y rayas.
Mismo resultado, diferentes investigaciones
El hallazgo de TRPV1 abrió la posibilidad de encontrar otros receptores. Cada uno de los investigadores, sin haberse puesto de acuerdo, se dieron a la tarea de buscar un receptor que se activara con el frío, la sustancia que utilizaron con este fin fue el mentol. El resultado fue el descubrimiento del receptor TRPM8.
Con base en las investigaciones de Julius y Patapoutian se han llevado a cabo investigaciones que han desvelado la presencia de otros receptores relacionados con los diferentes grados de frío y calor, y con el dolor que estas temperaturas provocan.
El comité del Premio Nobel indicó que todo este conocimiento se está utilizando para desarrollar tratamientos para una amplia gama de enfermedades, incluido el dolor crónico.
Leticia Monroy Valentino
Referencias
https://elpais.com/ciencia/2021-10-04/premio-nobel-de-medicina.html
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/
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