Descubren una proteína que regula la sensibilidad al dolor

 
Nuestras neuronas sensoriales, cuya función es recopilar información sobre lo que sucede dentro y alrededor del cuerpo, tienen extensiones largas e intrincadas conocidas como axones. Estas extensiones se extienden por todo el cuerpo, transmitiendo diversas sensaciones en respuesta a diferentes estímulos. En una investigación el equipo de los Departamentos de Ciencias Biomoleculares y Neurociencia Molecular del Instituto Weizmann de Ciencias descubrió una proteína reguladora que es responsable de preparar las terminaciones nerviosas. Los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales están situados a lo largo de la columna vertebral y, para realizar su trabajo correctamente, a cada uno de ellos le crece un axón que se divide en dos cuando se crea: una rama crece en dirección al sistema nervioso central, mientras que la otra crece en dirección al sistema nervioso central. otro se extiende a varias partes del cuerpo.

Estos axones pueden ser increíblemente largos; el más largo de ellos se extiende desde la base de la columna hasta los dedos de los pies. Cuando alcanzan las capas externas de la piel, se dividen aún más en intrincadas que monitorean el calor, el dolor, el tacto y otros estímulos.

Los investigadores abordaron primero un desafío importante: los ratones no pueden sobrevivir sin el gen que codifica esta proteína reguladora, por lo que tuvieron que diseñar genéticamente un ratón en el que el gen Kif2a esté silenciado sólo en las neuronas sensoriales.

Utilizando estos ratones genéticamente modificados, los investigadores descubrieron que la proteína Kif2a continúa actuando como jardinero incluso después del nacimiento, y demostraron que su ausencia conduce al crecimiento de cada axón padre se divide en más ramas hijas.

Los investigadores identificaron un ligero aumento en la densidad de los axones en la piel de ratones de un mes de edad que carecían del gen que codifica Kif2a; Después de tres meses, la situación se deterioró. Los científicos concluyeron que la actividad de la proteína desempeña un papel importante en las neuronas sensoriales a lo largo de la vida y que las consecuencias de la ausencia de la proteína se vuelven cada vez más evidentes con la edad.

Durante el primer mes después del nacimiento, los ratones no revelaron hipersensibilidad a los estímulos en los distintos experimentos, a pesar del ligero aumento en la densidad de los axones sensoriales en su piel. Sin embargo, después de tres meses mostraron hipersensibilidad al dolor y al calor, y la intensidad de su respuesta a estos estímulos aumentó, al igual que la duración de esta respuesta, mientras que la sensibilidad al tacto permaneció sin cambios.

Para examinar si esta hipersensibilidad al dolor estaba relacionada con el cambio estructural en las terminaciones de los axones, utilizaron un modelo informático que imita las relaciones entre los cambios estructurales y la actividad nerviosa.

El modelo sugirió que los cambios en la estructura de las terminaciones de los axones en los ratones mutantes podrían explicar tanto la respuesta más intensa a los estímulos como el tiempo prolongado de esa respuesta.

Para validar sus hallazgos, los investigadores modificaron genéticamente ratones en los que la proteína reguladora estaba ausente sólo en aquellas neuronas sensoriales que expresan un receptor que se sabe que está involucrado en la sensación de dolor: el receptor de capsaicina, el mismo compuesto que le da a los chiles su picante. Cuando se activaron estas neuronas, los ratones mostraron hipersensibilidad y se comportaron de una manera que indicaba un mayor nivel de dolor.

Sin embargo, el hallazgo más sorprendente se produjo seis meses después del nacimiento: aunque la densidad de las terminaciones de los axones se mantuvo alta, la hipersensibilidad al dolor desapareció. 

Para comprender cómo funciona este mecanismo compensatorio, los investigadores secuenciaron moléculas de ARN mensajero de las neuronas sensoriales de ratones de diferentes edades y mapearon los cambios en los niveles de expresión de varios genes. Descubrieron que cuando los ratones alcanzaron los seis meses de edad, hubo una caída en la expresión de varias proteínas que desempeñan un papel clave en la transmisión de la sensación de dolor. Utilizando el modelo informático, demostraron que estos cambios en los niveles de expresión son suficientes para compensar la hipersensibilidad provocada por el exceso de terminaciones axónicas.

Los hallazgos del estudio, que arrojan luz sobre los mecanismos que regulan nuestra sensibilidad al dolor, podrían ayudar a allanar el camino hacia el desarrollo de nuevos métodos para el manejo del dolor crónico.

El estudio fue publicado en la revista Cell Reports.