El picante de una guindilla que permitió hallar la ruta del dolor
► El Nobel de Medicina reconoce el hallazgo de los receptores de la temperatura y el tacto
El Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2021 ha recaído en David Julius y Ardem Patapoutian por sus descubrimientos de receptores para la temperatura y el tacto, una información esencial para la supervivencia y nuestra interacción con el mundo que nos rodea. Su investigación tiene potenciales implicaciones médicas, porque arroja luz sobre cómo reducir el dolor crónico y agudo asociado a numerosas enfermedades, traumatismos y sus tratamientos, según Thomas Perlmann, director del comité Nobel de medicina. De hecho, varias farmacéuticas están investigando para identificar moléculas que actúen sobre estos receptores con el fin de tratar el dolor crónico.
El anuncio ha desbaratado los pronósticos de los expertos, a pesar de que Julius figura desde 2014 en la larga lista de científicos aspirantes al Nobel. Las apuestas iban hacia las vacunas de ARNm, la adhesión celular, la epigenética o la resistencia a los antibióticos.
En 1944, Erlanger y Gasser recibieron este galardón por hallar diferentes tipos de fibras nerviosas sensoriales que reaccionan a estímulos distintos. Desde entonces, se ha demostrado que las células nerviosas están especializadas en la detección y transducción de distintos tipos de estímulos, lo que permite una percepción matizada de nuestro entorno. Pero quedaba una pregunta fundamental sin resolver▶ ¿cómo se convierten los estímulos térmicos y mecánicos en impulsos eléctricos en el sistema nervioso?
El hallazgo de la capsaicina
A finales de los años 90, Julius descubrió que el receptor que provoca sensación de quemazón en la boca al ingerir capsaicina –el ingrediente picante de la guindilla o pimientos de Padrón– es también el mismo que detecta el calor.
Julius también halló el primer gen que codifica un receptor que actúa como sensor de la temperatura, TRPV1, usando la capsaicina. Descubrió que la señal que envía el receptor se integra en el cerebro y esta hace que, si el calor es tan elevado que puede quemar los tejidos, se perciba dolor.
Posteriormente identificó el gen del receptor de la capsaicina y, en cultivos de células, descubrió que el calor también lo activa. A continuación, halló el receptor del frío y el del frescor, recurriendo al mentol presente en la menta. Y, para su sorpresa, comprobaron que el receptor para el mentol y la baja temperatura es el mismo, y que se parece al de la capsaicina.
Siguiendo esa línea de exploración del entorno llegó hasta el wasabi, del que identificó también el receptor del compuesto.
Este mecanismo es muy importante para entender el dolor de una lesión inflamatoria y puede servir para comprender cómo las lesiones provocan dolor agudo pero también crónico.
El descubrimiento Julius se publicó en el año 1997. Por entonces Patapoutian – un inmigrante armenio que llegó a EE.UU. huyendo de la guerra del Líbano–, estudiaba las bases moleculares de la percepción sensorial.
Primero identificó los genes de los receptores que se activan con la tensión, la fuerza mecánica del estiramiento. Llamadas Piezos, estas proteínas son responsables de la percepción de la presión en la piel y los vasos sanguíneos, y su relevancia para la salud va más allá del sentido del tacto.
Su grupo localizó por primera vez una línea celular que emitía una señal eléctrica cuando se pinchaban células individuales. Asimismo identificó 72 genes candidatos que codifican posibles receptores. Y para descubrir el gen responsable de la mecano sensibilidad en las células estudiadas inactivaron uno a uno todos los genes.
Después de una ardua búsqueda, halló un gen cuyo silenciamiento hizo que las células se volvieran insensibles a los pinchazos. Habían descubierto un canal de iones mecanosensibles nuevo y desconocido que recibió el nombre de Piezo1. Posteriormente descubrió un segundo gen, Piezo2. «Sabíamos que existían y que hacían algo muy diferente a la mayor parte de las otras células que se comunican entre sí químicamente», señaló Patapoutian.
El control de la vejiga
El avance de Patapoutian dio lugar a una serie de artículos que demostraban que el canal iónico Piezo2 es esencial para el sentido del tacto y que juega un papel clave en la detección de importancia crítica de la posición y el movimiento del cuerpo, la propiocepción. En trabajos posteriores, se ha demostrado que los canales Piezo1 y Piezo2 regulan procesos fisiológicos importantes adicionales, como la presión arterial, la respiración y el control de la vejiga urinaria.