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News from UC Davis Health System

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NEWS | March 2, 2012

Investigación de UC Davis muestra que el cuerpo siente una gama de temperaturas caliente

(SACRAMENTO, Calif.)

El sol del verano es placentero, pero una quemadura de verano no lo es. Investigaciones realizadas en los últimos 20 años han mostrado que las proteínas en la superficie de las células nerviosas le permiten al cuerpo sentir varias temperaturas distintas. Ahora los científicos han descubierto cómo sólo algunas de esas proteínas, llamadas canales iónicos, nos pueden permitir distinguir quizá docenas de temperaturas distintas, desde tibias hasta muy calientes.

Los científicos han mostrado que los bloques de construcción, o sub-unidades, de los canales iónicos sensibles a la temperatura pueden juntarse a través de muchas combinaciones distintas, generando nuevos tipos de canales, cada uno de ellos capaz de detectar una temperatura distinta. En la cultura celular, el descubrimiento demuestra por primera vez que sólo cuatro genes, cada uno codificando un tipo de sub-unidad, pueden generar docenas de distintos canales sensibles a la temperatura.

 "Antes los investigadores asumían que porque hay sólo cuatro genes, hay sólo cuatro canales con sensibilidad a la temperatura, pero ahora hemos mostrado que hay muchos más," dice Jie Zheng, líder de la investigación y profesor asociado de fisiología y biología de la membrana en la Facultad de Medicina de UC Davis.

La investigación fue publicada en la Revista de Química Biológica 2 de marzo.

Los canales iónicos son poros en las membranas de las células. Su capacidad de abrirse y cerrarse controla el flujo de iones cargados, lo cual activa o desactiva la señalización de las neuronas - en este caso para informar al cuerpo sobre la temperatura que la neurona siente.

Los investigadores mostraron que cuando se combinan distintas sub-unidades, el canal híbrido o heteromérico que resulta puede detectar temperaturas en un punto medio entre lo que los canales "padres" pueden detectar.

Uno de los canales que estudiaron, llamado TRPV1, reacciona a temperaturas calientes -aproximadamente 100 grados Fahrenheit.  Este canal también es responsable de nuestra capacidad para sentir comidas como los pimientos picantes. Un segundo canal, TRPV3, responde a temperaturas de aproximadamente 85 grados.  También siente muchos sabores de comida, tales como los de romero, orégano, vainilla y canela, que provocan una sensación templada.

Cuando las sub-unidades TRPV1 y TRPV3 se recombinan, el canal heteromérico se ajusta a aproximadamente 92 grados. Sorprendentemente, el estudio mostró que el canal híbrido tiene una sensibilidad química aun más alta que los canales que lo formaron.

Zheng y sus colegas también mostraron que los canales formados por las sub-unidades TRPV1 y TRPV3 reaccionan a la temperatura en un punto medio entre las dos sub-unidades del canal constituyente. Pero exponer repetidamente los canales híbridos a la temperatura deseada aumentó su reacción, resultando en una conducta llamada sensitización, también exhibida por el TRPV3.

"Dice 'yo recuerdo esta temperatura, voy a hacer mucho ruido para avisarle al sistema que está viniendo,'" dijo Zheng. El proceso le permite al cuerpo ser más sensible a la temperatura.

En cambio, el TRPV1 típicamente responde de la misma forma cuando es expuesto repetidamente a la temperatura deseada - y a veces hasta disminuye su reacción, en un proceso llamado desensitización. Zheng explica que esto le ayuda al cuerpo a adaptarse a altas temperaturas.

La investigación se realizó después de trabajos que el equipo publicó en el 2007 demostrando que las sub-unidades sensibles a la temperatura se pueden combinar para formar canales heteroméricos. Sin embargo, en el momento los científicos no sabían cómo estos canales responden a la temperatura. El nuevo trabajo muestra que los canales son en realidad sensibles a distintas temperaturas.

"Saber que hay distintos canales iónicos con sensibilidad a la temperatura ahora abre el camino para entender cómo las neuronas codifican información precisa de la temperatura, lo cual es un proceso importante que nos permite disfrutar del rico espectro de temperaturas en la vida -un apretón de manos memorable, una ducha relajadora, una taza de café caliente -y agreguemos el sabor de la vainilla por favor," dice Zheng. "Lo que es aun más importante, es que puede ofrecer ideas sobre la causa y el tratamiento potencial de trastornos de sensibilidad a la temperatura, como el síndrome de Raynaud.

Los científicos introdujeron los genes para las sub-unidades de los canales TRIPV1 y TRPV3 en células cultivadas de un riñón humano. Marcaron los genes con marcadores fluorescentes para confirmar cuándo se combinaban las proteínas resultantes para formar un nuevo complejo de canales.

Una vez que se formaron los canales funcionales, los científicos usaron una pipeta de vidrio con un borde muy fino para medir las respuestas de los canales iónicos a los cambios de temperatura.

Para aumentar rápidamente la temperatura, construyeron un aparato que les permitió enviar un rayo láser de luz infrarroja a la célula. El método les permitió calentar los canales de forma más de mil veces más rápida que los dispositivos comerciales de calefacción que existen.

La investigación colaborativa es financiada por los Institutos Nacionales de Salud, la Asociación Estadounidense del Corazón y por el gobierno de China.

Facultad de Medicina de UC Davis
La Facultad de Medicina de UC Davis es una de las facultades líderes de medicina en el país, reconocida por sus investigaciones y programas de atención primaria. La facultad ofrece programas de maestría con acreditación completa en salud pública e informática, y su programa combinado de medicina y doctorado está capacitando a la próxima generación de médicos científicos para conducir investigaciones de alto impacto y traducir sus descubrimientos en mejor atención clínica. Además de ser reconocida como líder en investigación médica, la escuela está comprometida a atender a comunidades marginales y mejorar la salud rural. Para mayor información, visite la Facultad de Medicina de UC Davis en medschool.ucdavis.edu.