Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/100/16
Ciudad de México, 4 de mayo de 2016

• Los canales iónicos y su estudio a nivel básico son de significativa importancia porque varios de ellos están relacionados con enfermedades como epilepsia, diabetes, cáncer, Parkinson y artritis, destaca la biomédica Tamara Rosenbaum Emir.

La doctora Tamara Rosenbaum Emir, Premio de Investigación de la Academia Mexicana de Ciencias 2011, impartió este miércoles la conferencia “Quema, pica, duele: los affaires de una sola molécula”.
Foto: AMC/Elizabeth Ruiz Jaimes.
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La Tierra es un planeta con condiciones ambientales extremas y los organismos han evolucionado para adquirir ciertas características adaptativas para sobrevivir en ellas. Y para que esto sea posible ha sido necesaria la presencia de dos importantes capacidades para la supervivencia, una, la posibilidad de detectar la temperatura o termocepción, y la otra, detectar dolor o nocicepción.

“La forma en que los seres humanos logran esta capacidad de detección se debe a la presencia de neuronas sensoriales que van desde la periferia del cuerpo llevando señales entrantes hasta el sistema nervioso central, donde se interpreta y se procesa la información y después, a través de neuronas motoras, se generan las señales salientes que les permite alejarse de una situación que puede ser peligrosa e incluso letal”, explicó Tamara Rosenbaum Emir, Premio de Investigación de la Academia Mexicana de Ciencias 2011.

La investigadora que impartió este miércoles la conferencia “Quema, pica, duele: los affaires de una sola molécula”, comentó que los trabajos que realiza con su grupo de investigación en el Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, tienen que ver con el estudio de la relación que existe entre la estructura y la función de ciertas proteínas llamadas canales iónicos que permiten percibir ciertos estímulos dolorosos.

El grupo que lidera Rosenbaum Emir fue el primero en el mundo que describió la compuerta de activación de uno de los canales iónicos llamados Receptores del Potencial Transitorio (TRP, por sus siglas en inglés), lo cual lograron con técnicas de biología molecular y de electrofisiología:

“Pudimos determinar que la región que regula el paso de los iones a través del canal TRPV1 está cercana al centro de la vía de conducción iónica o poro. Este tipo de descubrimientos nos ha permitido entender las bases moleculares de fenómenos como el dolor neuropático, proceso que está íntimamente ligado, entre otros, al canal TRPV1, con el que trabajamos”, explicó.

Activación y regulación de canales TRPV
Con el avance de las investigaciones se ha descubierto que hay varios tipos de estos canales TRP y cada uno es capaz de responder a diferentes temperaturas. La forma en que se han podido detectar las diferentes temperaturas se debe a la existencia de moléculas especializadas que se activan al estar expuestas a esos diferentes estímulos.

Estos canales, señaló la científica, además de responder a diferentes temperaturas, son capaces de responder a compuestos que se encuentran en diversos tipos de plantas. Por ejemplo, el canal TRPM8 responde a temperaturas más o menos frescas, se activa también con un compuesto presente en la menta, por mentol. “Cuando mascamos un chicle, aparte del sabor de la menta que activa un receptor distinto, hay una sensación de frescura y la razón de esto es que se activa el receptor de temperatura TRPM8 y el sistema nervioso central lo interpreta como `te estás enfriando”.

En el otro extremo se tiene la misma situación con el TRPV1, que es una molécula que se activa a temperaturas cercanas a los 42 grados centígrados (que son temperaturas nocivas), pero también se activa por el componente irritante del chile, la capsaicina. Sobre esta molécula la investigadora centró la charla que ofreció hoy en la Facultad de Ciencias de la UNAM.

El canal TRPV1 se clonó en 1997 y se demostró que era un canal que dejaba pasar iones como el calcio y el sodio, que son iones con carga positiva. Este canal es polimodal, además de activarse con la capsaicina y el calor, se activa cuando hay un medio extracelular ácido, como el que se produce cuando se ingiere el jugo de limón, y en presencia de moléculas que pueden encontrar en varios tipos de animales cuyas picaduras o mordeduras causan dolor, como el de algunas serpientes.

Pero también hay moléculas endógenas (dentro de nuestro organismo) que activan al canal TRPV1, como el lípido llamado ácido lifosfatídico (LPA, por siglas en inglés) que durante treinta años fue asociado al dolor neuropático. Hasta hace poco se pensaba que era porque el LPA interactuaba con receptores que a su vez, al activarse en presencia del LPA, producían una secuencia de señales intracelulares que resultaban en dolor crónico.

“Al interior del equipo nos preguntamos si era posible que el LPA pudiera producir dolor agudo a través de la activación del canal TRPV1 y lo que hicimos fue probar esa hipótesis. El LPA no solo está en nuestro cuerpo, produciéndose y viajando acoplado a la albúmina y aumenta localmente cuando hay condiciones patológicas como la ateroesclerosis y la isquemia, sino también puede haber ciertas condiciones externas que lo aumenten localmente. Así, cuando una víbora de cascabel muerde a un humano y le inyecta sus enzimas, estas moléculas usan al precursor del LPA que está en todas las membranas celulares y aumenta el LPA produciéndose dolor”, dijo.

Indicó que ese dolor que se siente es por la activación del TRPV1, que con experimentos de electrofisiología, biología molecular y bioquímica demostró junto con sus colaboradores que lo que hace el LPA es unirse a la región carboxilo terminal que está al final del canal TRPV1, y al pegarse en esta zona provoca que el poro del canal se abra y produzca una señal en la célula que se traduce en una sensación dolorosa.

La neurofisióloga indicó que los canales iónicos y su estudio a nivel básico son importantes porque varios de ellos están relacionados con enfermedades como: fibrosis quística, riñón poliquístico, prurito, sordera, dolor, epilepsia, diabetes, angina de pecho, asma, migraña, ansiedad, miotonias, cáncer, arritmias, convulsiones, Parkinson, artritis, parálisis hipertérmica periódica, Miastenia gravis, etcétera. “No hay esperanza de entender cómo funciona un sistema complejo sin utilizar una visión reduccionista para entender a sus componentes, en este caso a las moléculas mismas”.

Entender cómo funcionan estas moléculas, dónde se pega un agonista (componente que tiene la capacidad de activar al canal iónico), cómo se abren o se cierran los canales iónicos y cómo se bloquean ha permitido diseñar fármacos que han sido muy útiles en tratar afecciones cardiacas, por ejemplo. Una variedad de medicamentos para contrarrestar diversas enfermedades como lo son las arritmias explotan la interacción entre los canales iónicos y diversos fármacos.

Por ello, en el laboratorio de Rosenbaum Emir estudian los mecanismos moleculares de la activación y la regulación de los canales TRP que funcionan como sensores intrínsecos del ambiente celular y externo.

“Usamos una combinación de técnicas electrofisiológicas, de biología molecular y bioquímicas para estudiar a estos canales y el papel que juegan los diversos aminoácidos y distintas regiones que los conforman en su función. En la medida en que entendamos cómo funcionan estos receptores podemos comenzar a comprender qué pasa en patologías como las neuropatías asociadas a varios tipos de enfermedades y a la inflamación”, sostuvo durante la plática que forma parte del Ciclo de Conferencias Premios de Investigación de la AMC.

Elizabeth Ruiz Jaimes.