Descubierto el misterioso proceso molecular de cómo el cuerpo percibe el frío

La forma exacta en la que el cuerpo humano percibe el frío es, en buena medida, todavía un misterio. La ciencia sabe que cuando alguien coge un puñado de nieve con la mano o roza un cubito de hielo con la lengua, se activa en las células nerviosas una proteína, de nombre TRPM8, que abre una especie de compuerta molecular para mandar esa señal gélida al cerebro. Ese es su modus operandi, así se supone que opera, pero no se había logrado ver esa proteína en acción ni se conocía con todo detalle su comportamiento. Hasta ahora.

Un equipo de investigadores de la Universidad de California, entre los que se encuentra el Nobel de Medicina David Julies, ha logrado capturar las primeras imágenes a nivel atómico de esa proteína sensora del frío en plena actividad. En un artículo publicado este miércoles en la revista Nature, escaparate de la mejor ciencia del mundo, los autores muestran cómo cambia esa molécula al exponerse a bajas temperaturas. El hallazgo abre una nueva vía de estudio para tratar el dolor provocado por el frío.

Julius ha dedicado su carrera a comprender algunos de los entresijos moleculares que permiten al ser humano percibir el mundo. Y la relevancia de sus investigaciones es tal que recibió el Nobel de Medicina por ello: en 2021, este científico estadounidense y el biólogo de origen armenio Ardem Patapoutian recibieron el galardón por descubrir cómo el sistema nervioso siente el frío, el calor y los impulsos mecánicos.

En la piel y en otros órganos hay terminaciones nerviosas —receptores sensoriales, los llaman— que permiten percibir la intensidad de estímulos químicos y también físicos, como el frío o el calor. Julius descubrió, trabajando con la capsaicina —una molécula presente en los pimientos picantes y causante de la sensación de calor y ardor al gusto—, cuál era el sensor de las terminaciones nerviosas en la piel que responden al calor: su equipo identificó el gen y la proteína responsables de traducir la señal de la capsaicina en un impulso nervioso que viaja hasta el cerebro. Era el receptor TRPV1.

Años más tarde, Julius y Patapoutian, trabajando en investigaciones independientes, recurrieron al mentol, ese ingrediente de los caramelos que crea una sensación de frescor en la boca, e identificaron también el receptor encargado de sentir frío: el TRPM8.

“Sabíamos que la percepción del frío implica la activación de un tipo o grupo específico de fibras nerviosas sensoriales. Estas fibras inervan la mayoría de las regiones del cuerpo, especialmente aquellas sensibles al frío, como los ojos y la boca. También sabíamos que estas fibras nerviosas expresan en su superficie una proteína llamada TRPM8, que les permite detectar temperaturas frías o agentes químicos (como el mentol) que producen una sensación de frescor”, cuenta Julius a EL PAÍS en una respuesta por correo electrónico. Sabían todo eso, pero faltaba una comprensión más profunda del comportamiento exacto de esta molécula cuando se expone a bajas temperaturas y cómo convierte esa información en la señal eléctrica que manda la información al cerebro.

Este nuevo trabajo arroja luz sobre esta incógnita. Julius explica que cuando las temperaturas descienden por debajo de los 26 grados centígrados, la proteína TRPM8 “experimenta cambios de forma sutiles pero importantes, que culminan en la apertura de un canal”. Esta especie de poro que se abre, anota, “permite el paso de iones como el sodio y el calcio a la fibra nerviosa sensorial, iniciando así la señal eléctrica que se transmite a la médula espinal”. “En este estudio, mapeamos y visualizamos regiones específicas de TRPM8 que son más sensibles a la temperatura y/o se mueven en respuesta al frío, iniciando así las transiciones de forma que conducen a la apertura del poro. También aclaramos cómo ciertas moléculas lipídicas de la membrana celular contribuyen a estabilizar dichos cambios de forma asociados a la apertura del poro”, cuenta.

En la práctica, estos hallazgos ayudan a comprender cómo funciona el principal sensor de frío en las fibras nerviosas humanas y abren una puerta para tratar el dolor que provoca el frío. “Las lesiones nerviosas, como las que se producen por la administración de agentes quimioterapéuticos, suelen provocar hipersensibilidad al frío, un síndrome significativo y debilitante conocido como alodinia al frío. Comprender los principios básicos de la sensación de frío y las propiedades detalladas de TRPM8, el principal sensor de frío en nuestro organismo, podría ayudar a orientar el desarrollo de agentes terapéuticos para tratar estas afecciones”, subraya el científico estadounidense.

Teresa Giráldez, catedrática de Fisiología en el Instituto de Tecnologías Biomédicas de la Universidad de La Laguna, y Luis Romero, investigador postdoctoral en el mismo centro, coinciden en que esta investigación es “preciosa y con mucho trabajo detrás”. “Lo más importante de esto es que proponen un mecanismo completo del funcionamiento de la molécula que siente el frío: cómo la molécula tiene cambios mecánicos y cómo se recolocan los átomos en respuesta al frío. Es una explicación molecular de cómo sentimos el frío”, explica entusiasmada Giráldez, que no ha participado en este estudio.

La investigadora destaca la complejidad de esta investigación y aplaude el método empleado para llegar a los hallazgos: “Comparan dos receptores del frío: el que hay en las células humanas y el que tienen las aves, que son menos sensibles al frío. Y encuentran que el receptor del pajarito tiene una ligera diferencia en una zona concreta de la molécula y describen cómo esa proteína puede transformar el fenómeno físico en un movimiento mecánico que luego se traduce en una cascada de procesos que provocan la activación de las neuronas y llega al cerebro”.

Giráldez también ve potencial terapéutico en este hallazgo: “Si determinas la zona exacta de la molécula donde se siente el frío, puedes encontrar alguna molécula o fórmula para regular o modular esa respuesta al frío”, plantea.