El Premio Nobel de Medicina o Fisiología de 2021 ha recaído en los dos investigadores responsables del descubrimiento de los receptores de la temperatura y el tacto. Concretamente, el Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia), institución responsable de la concesión del galardón, ha reconocido a los estadounidenses David Julius (derecha) y Ardem Patapoutian (izquierda) por su contribución decisiva al conocimiento de los mecanismos que posibilitan la percepción de la presión y de la temperatura, abriendo así el camino a la investigación del tratamiento del dolor y de un gran número de enfermedades.

Como destaca el Instituto Karolinska, “David Julius utilizó la capsaicina, un compuesto picante de las guindillas que induce una sensación de ardor, para identificar un sensor en las terminaciones nerviosas de la piel que responde al calor. Por su parte, Ardem Patapoutian utilizó células sensibles a la presión para descubrir una nueva clase de sensores que responden a estímulos mecánicos en la piel y los órganos internos. Estos descubrimientos revolucionarios dieron paso a intensas investigaciones que aumentaron rápidamente nuestra comprensión sobre cómo nuestro sistema nervioso percibe el calor, el frío y los estímulos mecánicos. Los galardonados identificaron los eslabones críticos que aún faltaban en nuestro entendimiento sobre la compleja interacción entre nuestros sentidos y el medio ambiente”.

Frío y calor

La capacidad de sentir la temperatura, el tacto y el movimiento es absolutamente esencial para nuestra adaptación a un entorno constantemente cambiante. Tal es así que el ser humano siempre se ha preguntado cuáles son los mecanismos que le permiten percibir, o ‘sentir’, el mundo físico a través de las sensaciones somáticas. Una cuestión que empezó a dilucidarse ya en el siglo XVII, cuando René Descartes propuso la existencia de unos ‘hilos’ que, conectando diferentes partes de la piel con el cerebro, transmitían señales mecánicas ante la presencia de un estímulo –por ejemplo, tocar una llama.

Sin embargo, hubo que esperar hasta la primera mitad del siglo XX para que los científicos –entre otros, Santiago Ramón y Cajal, Premio Nobel de Medicina o Fisiología en 1906– constataran la existencia de neuronas sensoriales especializadas que registran los cambios en el entorno. Y asimismo, a que Joseph Erlanger y Herbert Gasser demostraran la presencia de diferentes tipos de fibras nerviosas sensoriales que reaccionan a los distintos estímulos, descubrimiento reconocido con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología de 1944 y que abrió la puerta a una gran multitud de hallazgos sobre nuestros sentidos. Pero aún quedaba por resolver una pregunta fundamental sobre cómo nuestro sistema nervioso siente e interpreta el medio ambiente: ¿cómo se convierten la temperatura y los estímulos mecánicos en impulsos eléctricos dentro de este sistema nervioso?

David Julius inició a finales de los 90 una serie de estudios para identificar la diana celular de la capsaicina y, así, tratar de obtener una visión fundamental del mecanismo del dolor. Para ello, empleó ADN complementario (ADNc) de neuronas sensoriales para hallar un gen que pudiera conferir sensibilidad a la capsaicina en células que no presentaban una respuesta natural. Y lo que halló es el ADNc responsable de la expresión de un canal iónico –posteriormente bautizado como TRPV1– que ha demostrado activarse por temperaturas percibidas como dolorosas.

El descubrimiento de TRPV1 abrió la vía al hallazgo de nuevos receptores sensibles a la temperatura: los denominados ‘receptores de potencial transitorio’ (TRP). Entre otros, el TRPM8, identificado de forma independiente tanto por David Julius como por Ardem Patapoutian a partir de sus investigaciones con el mentol –compuesto presente en numerosos productos, caso de los chicles, y que induce una sensación de frescor sobre las mucosas– y que se activa por el frío. En definitiva, el descubrimiento inicial de TRPV1 por David Julius posibilitó el conocimiento molecular de la termosensibilidad.

¡Me muevo!

Por su parte, los estudios de Ardem Patapoutian con varios genes candidatos expresados en células mecanosensibles tenían por objetivo identificar a aquellos canales iónicos activados por estímulos mecánicos. Una labor que permitió el hallazgo de dos canales, bautizados como PIEZO1 y PIEZO2, que representaban una clase totalmente nueva de canales iónicos que actúan como sensores mecánicos.

Es más; Patapoutian también demostró que PIEZO2 es el principal transductor mecánico en nervios somáticos y que su presencia es absolutamente fundamental para nuestra percepción del tacto y la propiocepción –o capacidad de sentir nuestra posición y movimiento de nuestro cuerpo.

Como concluye el Instituto Karolinska, “el descubrimiento revolucionario de los canales TRPV1, TRP8M y PIEZO1 y PIEZO2 nos ha permitido entender cómo el calor, el frío y las fuerzas mecánicas pueden iniciar una serie de impulsos nerviosos que nos permiten percibir y adaptarnos a nuestro entorno. Las numerosas investigaciones derivadas de estos descubrimientos tienen por objeto elucidar sus funciones en una gran variedad de procesos fisiológicos, siendo los conocimientos adquiridos empleados para el desarrollo de tratamientos para un amplio abanico de condiciones y enfermedades, incluido el dolor crónico”.

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