Los receptores colinérgicos como modelo de avance para la ciencia
Por Doctor Eloy Gerardo Moreno Galindo*
A grandes rasgos, la fisiología se encarga de estudiar las funciones de los seres vivos, a nivel integral, celular y/o molecular, investigando cómo trabajan las distintas partes y órganos que nos conforman. Como fisiólogo (celular) y profesor-investigador en la Universidad de Colima, mi línea de investigación abarca el estudio de los canales iónicos y de los receptores acoplados a proteínas G (RAPG). Estos son dos grandes familias de proteínas que se encuentran en la membrana celular, es decir, en la barrera externa protectora de las células, y son parte fundamental de los mecanismos de control para el funcionamiento de las mismas.
Así, los canales iónicos regulan el paso de iones como el sodio, calcio, potasio y cloro; mientras que los RAPG (nombrados así porque a su vez interaccionan con otras proteínas que requieren una sustancia llamada guanina) activan una diversidad de respuestas celulares para controlar funciones como las del corazón, la percepción de sabores, el olfato, la vista, etc. Tanto los RAPG como los canales iónicos son regulados por sustancias externas (como los medicamentos) e internas de los organismos cuando se unen a ellos de manera específica.
Los canales iónicos y RAPG han sido elementos cruciales no sólo para el avance de las ciencias fisiológicas y médicas, cuestión de gran utilidad en nuestra vida diaria, sino también para una mejor comprensión de nuestro mundo y de nosotros mismos, que es un objetivo igualmente importante del quehacer científico. Como ejemplo de ello están los receptores colinérgicos, denominados así por la sustancia que los activa, acetilcolina. De estos existen dos clases, una son canales iónicos y la otra son RAPG.
En esta ocasión, mencionaré dos casos interesantes de cómo los receptores colinérgicos, han tenido un papel importante para el desarrollo de la ciencia. El primer caso se remonta a hace poco más 100 años, donde se creía que el sistema nervioso era una especie de red continua donde las células nerviosas o neuronas no eran independientes entre sí, sino que estaban estrechamente interconectadas y donde la información se transmitía por señales eléctricas de manera directa y prácticamente sin parar al pasar de unas a otras. Recién se había descubierto que las neuronas sí eran independientes y que había un cierto “espacio” entre unas y otras y entonces quedaba la duda de cómo “brincaba” el estímulo eléctrico. Es aquí, en 1921, donde a un fisiólogo alemán, Otto Loewi, entre sueños se le ocurrió el siguiente experimento: aisló dos corazones de rana, el primero con sus nervios y el otro sin ellos.
Al estimular eléctricamente el primer corazón, su frecuencia y fuerza de contracción disminuyeron. Luego, tomó el líquido donde estaba sumergido este corazón y colocó al segundo corazón en el mismo. Para su sorpresa, el segundo corazón también redujo la frecuencia de sus latidos ¡a pesar de que ni siquiera tenía nervios! demostrando que la acción fue causada por alguna sustancia liberada por el primer corazón en el líquido. Así se descubrió que la transmisión nerviosa requiere de sustancias químicas (neurotransmisores) liberadas en la unión entre las neuronas, lo que se conoce como neurotransmisión química. Este hallazgo fue esencial para comprender a la neurotransmisión como un mecanismo regulable o modificable que explicaría los procesos funcionales en condiciones normales y de enfermedad, con lo cual se abre la posibilidad de su corrección médica.
El segundo caso ocurrió hace casi 50 años y fue la demostración final de la existencia de los canales iónicos. El primer indicio provino cuando el médico italiano, Luigi Galvani descubrió de casualidad (como en muchas ocasiones en ciencia) la “electricidad animal”, o sea, la capacidad biológica para generar electricidad. Muchos otros avances se hicieron posteriormente y aunque se intuía la existencia de canales iónicos, no se había podido tener evidencia directa de ellos. Hasta que, en 1976, los fisiólogos alemanes Erwin Neher y Bert Sakmann, desarrollaron la técnica de patch clamp, en español: la fijación de voltaje en una pequeña área de la membrana celular, la cual permitió por fin la medición y observación de las pequeñísimas corrientes que pasan a través de un sólo canal iónico, lo cual fue un gran avance científico que consolidó grandemente el campo de la electrofisiología.
Los dos casos mencionados fueron realizados en tejidos y órganos con presencia de receptores colinérgicos tipo RAPG (el de 1921) y tipo canales iónicos (el de 1976) y ambas aportaciones a la ciencia fueron merecedoras de los Premios Nobel de Fisiología y Medicina, en 1936 y en 1991, respectivamente. Actualmente, los receptores colinérgicos tipo RAPG son un interesante modelo de estudio para un novedoso tema que es la sensibilidad al voltaje de los RAPG, siendo una línea de investigación de gran importancia para la fisiología y con gran posibilidad de utilidad médica. No pretendo sugerir que mi campo de estudio es meritorio para tan trascendente premio en investigación (aunque no me molestaría), pero lo que sí puedo decir es que no hay mejor premio que dedicarse uno a lo que le gusta y que aparte todavía te paguen por eso.
Para más información, puede consultarse el siguiente enlace: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4291908/
*Profesor-Investigador del Centro Universitario de Investigaciones Biomédicas de la Universidad de Colima, de las clases de Bioestadística y Seminarios de Investigación en el Posgrado de Ciencias Fisiológicas.
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