El Premio Nobel de Medicina de este año premia a la investigación que busca aprender lo que ocurre en nuestro cuerpo y descifrar cómo una célula puede captar una variable física como la temperatura o la presión y transmitirla al cerebro.
Por Guillermo López Lluch
Catedrático del área de Biología Celular. Investigador asociado del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo. Investigador en metabolismo, envejecimiento y sistemas inmunológicos y antioxidantes, Universidad Pablo de Olavide
Madrid, 5 de octubre (The Conversation).- No sé si se ha parado usted a pensar cómo es posible que la interacción de una sustancia con los receptores de la lengua o de la nariz acabe siendo reconocida con un sabor o un olor determinado. Desconozco también si todos entendemos verdaderamente cómo un fotón interaccionando con una célula en la retina nos permite reconocer un color, y millones de esos fotones, todo un paisaje. Ignoro si todos ven tan increíble como yo que unas simples ondas del aire, canalizadas por los circuitos del oído interno, nos hagan disfrutar del sonido del viento, de una sinfonía, de una conversación o, por qué no, del bullicio de la ciudad.
Todas estas sensaciones se deben a que tenemos unas células localizadas en unos órganos determinados que reaccionan con sustancias, fotones u ondas y emiten señales que llegan al cerebro. Allí, con todo integrado podemos darnos cuenta de lo jugoso y apetitoso que es el plato que vemos, olemos y acabamos degustando mientras escuchamos una agradable música.
En todo este universo de sentidos, suele haber uno al que dejamos de lado: el tacto. Bueno, el tacto y no solo el tacto, sino cualquier sensación ligada al tacto. Muy especialmente a los receptores de presión como los mecanorreceptores, a los de la temperatura o termorreceptores y a los del dolor o nocireceptores.
Son receptores importantísimos para personas que carecen de la vista y que perciben mucho de lo que les rodea por el tacto. Tan cruciales como para informarnos de que eso que vamos a tocar está demasiado caliente o frío y que nos puede acabar dañando la piel. Y si hay algo que no anda bien en nuestra pierna, nos avisan con dolor, una sensación desagradable pero vital.
Tan importantes son que el premio Nobel en Fisiología o Medicina de 2021 ha galardonado a dos investigadores centrados en su estudio. Un premio que resalta la importancia de la investigación básica para conocer cómo funciona nuestro cuerpo y, a partir de ahí, poder buscar soluciones a problemas.
DAVID JULIUS Y LOS RECEPTORES DEL DOLOR
David Julius es uno de esos ejemplos de investigador formado en múltiples laboratorios hasta que recaló en el departamento de Fisiología de la Universidad de California en San Diego, donde es actualmente catedrático. Su investigación se ha centrado en entender cómo se activan las células que producen la señal de alarma que reconocemos como dolor.
El dolor nos avisa de que algo perjudicial está ocurriendo. Pero también supone un gran problema de salud cuando se vuelve crónico como en procesos inflamatorios o fibromialgias entre otras dolencias. El doctor Julius se centró en este problema al descubrir el receptor que provocaba la sensación de quemazón que tenemos cuando tomamos alimentos picantes y profundizar en los mecanismos celulares y moleculares relacionados con el dolor.
El grupo de Julius descubrió que la capsaicina, un compuesto que se encuentra en múltiples alimentos picantes, interaccionaba con una proteína que activaba una señal en unas determinadas células que transmitían al cerebro sensación de calor. Sin embargo, cuando la sensación era elevada, estas células también transmitían dolor.
Tirando del hilo, su grupo de investigación también localizó el receptor para el frío que, curiosamente, es el mismo que para el mentol. Asimismo, descubrieron que ambos, los receptores para el calor y el frío, son muy parecidos. Es decir, que nuestras células sensibles a la temperatura contienen receptores similares para avisar al cuerpo tanto de las altas como de las bajas temperaturas. Además de que ambos acaban produciendo sensación de dolor.
For teachers: here is a free and easy-to-use lesson on the 2021 #NobelPrize in Physiology or Medicine.
You can find the Nobel Prize lesson – ‘Receptors reacting to temperature and pressure’ – here: https://t.co/EUTGWuzb1o
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 5, 2021
Los mecanismos moleculares descubiertos por el Dr. Julius han sido esenciales para enfocar las terapias contra el dolor, abriendo la búsqueda de fármacos más específicos para su tratamiento.
ARDEM PATAPOUTIAN Y EL DOLOR NEUROPÁTICO
Ardem Patapoutian coincidió en la Universidad de California en San Francisco con el Dr. Julius cuando realizaba una estancia posdoctoral. Inmigrante armenio, llegó a EU con la intención de convertirse en médico, pero pronto quedó atrapado por la magia de la investigación científica. Se licenció en Ciencias por la Universidad de California en Los Ángeles, doctorándose posteriormente en el Instituto Tecnológico de California. Actualmente es profesor en el departamento de Neurociencia del Instituto Médico Howard Hughes en California.
Su investigación se centró en otros receptores: en aquellos que responden a la presión, y no solo en la piel, sino también en los vasos sanguíneos. No nos damos cuenta, pero en nuestro cuerpo continuamente inciden o se producen fuerzas de presión, y estos receptores nos informan de si estamos sentados, acostados, con la mano sobre el teclado o incluso si nuestro corazón bombea bien.
Usando técnicas básicas de cultivo celular, el grupo del Dr. Patapoutian desarrolló células que respondían a la presión. A partir de ahí, empleando modificaciones de los genes, fue descubriendo qué genes eran los responsables de que esas respuestas. Encontraron una serie de genes que codificaban para unas proteínas a modo de canales para iones positivos a las que llamaron Piezo. Estas proteínas son las que activan a las células que responden a los estímulos mecánicos y que informan al cerebro de que nos están acariciando, estamos sentados, nos han empujado o alguien nos pellizca.
Pero tienen otras funciones. Una de estas proteínas, la Piezo2, es la que nos informa de que la vejiga está llena. Ya pueden imaginarse la importancia que tiene, especialmente por las noches. Pero también es importante para la integridad del músculo esquelético y su carencia provoca enfermedades causadas por mal ensamblaje de músculos con huesos. Y recientemente se han encontrado en plantas donde también ejercen funciones que informan sobre la presión que se ejerce sobre la planta.
UN PREMIO PARA LA INVESTIGACIÓN BÁSICA
El Premio Nobel en Fisiología o Medicina de 2021 premia a la investigación básica que busca aprender cómo somos y qué es lo que ocurre en nuestro cuerpo. Que intenta descifrar cómo una célula es capaz de captar una variable física como es la temperatura o la presión y transmitirla al cerebro para que así el organismo responda a estos estímulos.
Las proteínas implicadas en estas respuestas son importantes en diferentes enfermedades y, una vez que sabemos qué proteína actúa y cómo lo hace, podemos encontrar soluciones a enfermedades que producen dolor, falta de sensibilidad o exceso de ésta.
De nuevo, el conocimiento abre las puertas para mejorar la salud.
