Un estudio publicado en Nature Neuroscience [1] por un equipo del Instituto de Investigación Scripps (EE.UU.) describe el mecanismo molecular que nos permite percibir la temperatura procedente de un foco de calor.
Para entenderlo tendremos que hablar de lo picante que está el chile.
El chile (chili), guindilla o ají contiene capsaicina, (8-metil-N-vanillil-6-nonenamida, C18H27NO3) y otros compuestos similares, que estimulan los receptores de calor y dolor de la epidermis, provocando así una irrigación sanguínea más intensa, sudoración y, por lo tanto, una disminución de la temperatura corporal.
Por otra parte, los humanos y otros animales vertebrados usan neuronas sensoriales especializadas para detectar la temperatura, la presión y otros estímulos físicos en la piel.
Estas neuronas se localizan en la médula espinal y sus axones se prolongan hasta la piel y otros órganos. En la superficie de estos axones hay proteínas que forman canales iónicos que permiten el paso de iones del interior al exterior de la neurona y viceversa.
Algunos de estos canales iónicos actúan como sensores de temperatura: cuando se alcanza determinada temperatura se abren permitiendo la entrada de iones en la neurona, lo que cambia la diferencia de potencial en la membrana celular, siendo esta señal eléctrica la que neurona transmite al cerebro.
La existencia de neuronas especializadas para frío y calor se ha conocido durante años, pero lo que no se sabía era qué moléculas “sentían” la temperatura y enviaban la señal a la neurona de que debía informar al cerebro.
En 1997 [2] la cosa cambió cuando se pudo demostrar que el canal catiónico TRPV1 [en la imagen] se abre cuando la temperatura está por encima de 42 ºC.
Este canal puede ser activado por varios estímulos, entre ellos la capsaicina del chile.
Esta característica es la que ha sido empleada ahora por los investigadores del Scripps para descubrir cual es el mecanismo molecular de funcionamiento del TRPV1.
Había dos teorías para explicar la activación de los canales iónicos en respuesta a la temperatura.
Basándose en el parecido con los canales iónicos activados por el voltaje, la primera teoría proponía que la sensibilidad para el voltaje estaría tan ajustada que las variaciones en la temperatura provocarían pequeñas variaciones en el voltaje que, a su, vez, desencadenaría la apertura del canal.
Por otro lado, la segunda teoría proponía que estos canales tendrían una estructura modular y, por tanto, un dominio específico que permitiría su activación por la temperatura.
El equipo de investigadores usó una aproximación al problema sencilla pero muy laboriosa.
La idea era generar mutaciones del TRPV1 que afectasen a un solo aminoácido y después comprobar cuáles de estas mutaciones impedía que la proteína siguiese siendo sensible a la temperatura pero, eso sí, permitiese su activación por la capsaicina.
Se generaron y comprobaron 8.500 mutaciones.
Los resultados indicaban que las mutaciones que tenían los efectos buscados se concentraban en una zona de la proteína, la región del poro exterior, lo que apoya la idea de que existe un “dominio sensor de temperatura”
El equipo descubrió que el TRPV1 tiene dos maneras de abrir el canal: por un breve período de tiempo, de sólo un milisegundo, o por un período relativamente largo, de alrededor de 10 milisegundos.
Las mutaciones que alteraban la sensibilidad a la temperatura interferían con las aperturas de larga duración, pero no con las cortas.
Los investigadores creen, a la vista de estos resultados, que el dominio de la zona del poro externo contribuye a la termosensibilidad de TRPV1 estabilizando el estado abierto.
Nuestra capacidad para sentir la temperatura está íntimamente relacionada con nuestra capacidad para sentir dolor, la mejor comprensión de estas proteínas puede ser crucial para el desarrollo de fármacos que puedan activarlas o bloquearlas, creando analgésicos más eficaces.
Referencias:
[1]
Grandl, J., Kim, S., Uzzell, V., Bursulaya, B., Petrus, M., Bandell, M., & Patapoutian, A. (2010). Temperature-induced opening of TRPV1 ion channel is stabilized by the pore domain Nature Neuroscience DOI: 10.1038/nn.2552
[2]
Nature-Neuroscience
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