El Premio Nobel de Medicina 2021 ha sido otorgado a los descubridores de los receptores de la temperatura y el tacto: los doctores David Julius y Ardem Patapoutian. Ambos doctores reciben el galardón de la Real Academia de las Ciencias de Suecia por sus importantes contribuciones al estudio de cómo el sistema nervioso es capaz de sentir el calor, el frío o los impulsos mecánicos.
La percepción de la temperatura y el tacto son dos claves de la evolución de las especies, y el ser humano no es una excepción. Nuestra relación con el entorno que nos rodea ha dictado patrones de comportamiento y condicionado nuestras decisiones. Sin embargo, notar el frío, el calor o la diferencia que hay entre una superficie lisa o rugosa son sensaciones que aunque damos por hecho a diario, no sabemos bien cómo se producen, y a su comprensión se ha dedicado este Premio.
Ambos doctores han sido galardonados por el Instituto Karolinska con el Premio Nobel de Medicina en 2021 por mejorar la comprensión de estos factores. El Dr Julius utilizó la capsaicina para identificar sensores de los receptores nerviosos de la piel que responden al calor.
A lo mejor no sabes que la capsaicina es un compuesto irritante del chile picante que produce una sensación de quemazón, o de algunos de los pimientos de Padrón que habrás tomado… y ¡recordado!.
El Dr. Patapoutian usó células sensibles a la presión para descubrir una nueva clase de sensores que responden a los estímulos mecánicos en la piel y en los órganos internos.
N Engl J Med 2021 (16 December); Vol 385 (25)
La imagen muestra cómo los receptores de capsaicina son identificados por sus expresiones de genes, una vez que han sido aislados de neuronas sensoriales clonadas y transferidas a una línea celular humana. Los niveles de calcio en las señales de respuesta ayudaron a identificar las células que respondían a la capsaicina. Algunas mostraron actividad y sus genes fueron aislados para identificar los receptores.
Una estrategia similar fue usada en laboratorio del Dr Patapoutian para identificar los receptores que se activan con el frío o con el mentol. Identificaron genes con una secuencia similar en los canales receptores de la línea celular responsables de la deformación mecánica, y que determinaban las proteínas de las membranas celulares identificadas como expresión del estímulo mecánico sensitivo.
Todos hemos tenido alguna vez alguna experiencia con los pimientos picantes y la capsaicina es el producto químico que causa dicha sensación de quemazón. Fisiológicamente es una respuesta al calor y se pensó que podrían activar los receptores de las neuronas sensoriales. Las que se exponían a la capsaicina retransmitían una señal de calcio en respuesta, identificando el pool de genes que se requerían para que funcionasen.
Lo que no esperaban los investigadores del Nobel era encontrar que el receptor no sólo se activaba con la capsaicina, sino con las temperaturas que los humanos perciben como calor. El misterio de por qué los pimientos picantes causaban una sensación de ardor se había resuelto.
Todos estos estudios fueron después confirmados en ratones, y ha sido un descubrimiento importante para entender la termorregulación: un proceso que los animales usan para regular su temperatura corporal.
Comer comidas picantes que contengan capsaicina produce sudoración en los humanos, una respuesta fisiológica relacionada con el calor, y que sucedía en los ratones cuando se les inyectaba capsaicina. Estas comidas no forman parte de una dieta saludable.
Los investigadores habían descubierto cómo la activación de ciertos genes era necesario para el proceso homeostático, esencial para la supervivencia porque permitía una rápida identificación por parte de los receptores de las temperaturas que sobrepasan el rango fisiológico.
El Dr Patapoudian y su equipo recibieron el Premio Nobel por identificar unos receptores que detectaban las temperaturas frías, así como la sensación de frialdad que produce el mentol y las temperaturas templadas. Los receptores se activaban con sustancias como el aceite de mostaza o el formaldehído, que producen una sensación de picor, quemazón y rigidez similar al frío.
Este mismo equipo también estudió la sensación sobre cómo los animales detectan los estímulos mecánicos o las fuerzas, estudiando líneas celulares. Identificaron 73 proteínas transmembrana que se expresaban en las líneas celulares, y fueron estudiando una por una para detectar la responsable del canal mecano-sensitivo.
Se identificaron unos genes muy relacionados con otros de mamíferos responsables de distintos procesos mecánicos como la sensación de tocar, inflar los pulmones, la sensación de tener la vejiga llena, … Las mutaciones que afectaban a estos receptores termo y mecánico sensitivos se asociaban a ciertas enfermedades raras sindrómicas que fueron analizadas por compañías farmacéuticas para desarrollar nuevos analgésicos. Estos no se pudieron testear clínicamente por sus efectos secundarios, pero la sensación de calor se reducía si se utilizaban antagonistas de dichos receptores, e incluso algunos pacientes llegaban a escaldarse cuando bebían bebidas calientes o se bañaban usando este medicamento.
Las importantes contribuciones de ambos doctores fue determinante para concederles el Premio Nobel de Medicina 2021, ya que ayuda a comprender cómo el sistema nervioso es capaz de sentir el calor, el frío o los impulsos mecánicos, es decir, la percepción de estos estímulos esenciales para la supervivencia.