Premiados los cient¨ªficos que han identificado los sensores del dolor, la temperatura y la presi¨®n

David Julius, cient¨ªfico de la Universidad de California en San Francisco, y Ardem Patapoutian, del Instituto Scripps, en La Jolla, Estados Unidos, han recibido este mi¨¦rcoles la decimotercera edici¨®n del Premio Fronteras del Conocimiento en la categor¨ªa de Biolog¨ªa y Biomedicina por ¡°identificar los receptores que nos permiten percibir la temperatura, el dolor y la presi¨®n¡±, seg¨²n se?ala el acta del jurado.

Los hallazgos de los dos investigadores ayudan a comprender la complejidad del tacto, quiz¨¢s el menos estudiado de los cinco sentidos humanos. ¡°Julius y Patapoutian¡±, dice el jurado, ¡°han desvelado las bases moleculares y neuronales para las sensaciones t¨¦rmicas y mec¨¢nicas del cuerpo humano¡±. El trabajo de los dos premiados abre, adem¨¢s, nuevas posibilidades para el desarrollo de terapias y tratamientos que reduzcan el dolor agudo y cr¨®nico generado por traumas y otras enfermedades, por ejemplo el dolor asociado a procesos inflamatorios como la artritis.

Picante y calor, menta y fr¨ªo

Julius (Nueva York, 1955) descubri¨® que el receptor que provoca la sensaci¨®n de quemaz¨®n en la boca cuando se ingiere comida picante es el mismo que detecta el calor sobre la piel. El investigador, licenciado en Ciencias de la Vida en el Instituto Tecnol¨®gico de Massachusetts, explica en un video que para descubrir los primeros receptores o detectores de temperatura ¡°nos dirigimos al mundo natural y aprovechamos el hecho de que algunas plantas como los chiles provocan una sensaci¨®n de ardor doloroso¡±.

El desaf¨ªo de Julius era entender c¨®mo el principal agente picante de los pimientos de Padr¨®n, llamado capsaicina, interact¨²a con el sistema nervioso y con las fibras nerviosas sensoriales para generar una sensaci¨®n de calor. El acta del jurado explica que el cient¨ªfico, doctor en Bioqu¨ªmica de la Universidad de California en Berkeley, ¡°identific¨® el primer gen que codifica un receptor que act¨²a como sensor de la temperatura, la prote¨ªna TRPV1¡±.

Julius descubri¨® que la se?al que env¨ªa el receptor se integra en el cerebro y, si el calor es tan elevado que puede quemar los tejidos, es interpretada como dolor. ¡°Las plantas se defienden generando sustancias que producen dolor a sus predadores, y se nos ocurri¨® explotar estas herramientas para tratar de entender la sensaci¨®n de dolor a escala molecular¡±, ha se?alado Julius.

Despu¨¦s de encontrar la relaci¨®n entre picante y calor, Julius y su equipo de trabajo emprendieron la b¨²squeda del receptor del fr¨ªo y comprobaron que el receptor para el mentol y la baja temperatura era el mismo. ¡°Lo m¨¢s fascinante de este hallazgo fue que esta mol¨¦cula es gen¨¦ticamente muy parecida al receptor activado por la capsaicina de los chiles y el calor¡±, dice Julius. Y contin¨²a: ¡°Estos descubrimientos nos revelaron que la naturaleza utiliza una estrategia com¨²n que permite a nuestro sistema nervioso detectar cambios en la temperatura a trav¨¦s de una familia de mol¨¦culas similares¡±.

Mecanobiolog¨ªa, presi¨®n en la piel y las arterias

Ardem Patapoutian (L¨ªbano, 1967) descubri¨® los receptores para fuerzas mec¨¢nicas que determinan la sensaci¨®n de presi¨®n en la piel y en los vasos sangu¨ªneos. Sus hallazgos han impulsado un nuevo campo de la ciencia que investiga las interacciones entre la biolog¨ªa, la ingenier¨ªa y la f¨ªsica llamado mecanobiolog¨ªa.

De acuerdo con el jurado, Patapoutian investiga por primera vez el papel de los receptores de presi¨®n en el interior del cuerpo, en sistemas como el excretor, para alertar cuando la vejiga urinaria est¨¢ llena, o el circulatorio, para regular la presi¨®n en los vasos sangu¨ªneos. Seg¨²n el acta, Patapoutian ¡°identific¨® los genes de los receptores que se activan con la tensi¨®n, la fuerza mec¨¢nica del estiramiento¡±. Estas prote¨ªnas se denominan Piezos y ¡°son responsables de la percepci¨®n de la presi¨®n en la piel y los vasos sangu¨ªneos, as¨ª que su importancia para la salud va m¨¢s all¨¢ del sentido del tacto¡±. Los Piezos son tambi¨¦n los encargados de detectar una caricia o de alertar cuando la piel est¨¢ inflamada tras una quemadura solar.

Nuestros cuerpos, dice el investigador que lleg¨® a Estados Unidos huyendo de la guerra en el L¨ªbano, se comunican principalmente a trav¨¦s de sustancias qu¨ªmicas. ¡°Casi todo lo que conocemos es percepci¨®n qu¨ªmica, incluido el gusto y el olfato, pero una parte ignorada de la biolog¨ªa ha sido la idea de la detecci¨®n de presi¨®n para la mecanosensaci¨®n. Sabemos que el tacto es un sistema que depende de ello. Las fuerzas f¨ªsicas mec¨¢nicas se traducen en sentidos el¨¦ctricos o qu¨ªmicos que nuestras neuronas pueden comprender¡±.

El grupo de Patapoutian ha encontrado la estructura tridimensional de los receptores Piezo, lo que ayuda a entender tambi¨¦n su funcionamiento mec¨¢nico: son grandes prote¨ªnas que entran y salen decenas de veces de la membrana de las c¨¦lulas, como si fueran un hilo el¨¢stico que se estira y encoge. El investigador del Instituto Scripps tambi¨¦n ha comprobado que estos sensores desempe?an un papel fundamental en la propiocepci¨®n, la capacidad de sentir la posici¨®n relativa de las partes del cuerpo, ¡°un sentido al que no prestamos atenci¨®n porque no lo podemos apagar¡±, pero del que dependemos plenamente para sostenernos en pie o aprender a caminar.

Patapoutian, licenciado en Ciencias en la Universidad de California en Los ?ngeles y doctor en Biolog¨ªa por el Instituto Tecnol¨®gico de California, explica que los Piezos se utilizan tambi¨¦n para detectar la densidad ¨®sea y la presi¨®n arterial. ¡°Podemos pensar que manipular los niveles de Piezo podr¨ªa ser beneficioso para la hipertensi¨®n y la osteoporosis¡±.

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