Descubierta una nueva proteína que interviene en el sentido del tacto
Experimentos con ratones y células humanas muestran que en la sensación táctil interviene un nuevo elemento desconocido hasta ahora
La piel es el órgano más grande del cuerpo humano. La de un hombre puede ocupar dos metros cuadrados, pesar hasta cinco kilogramos y ser tan gruesa como un centímetro, en las plantas de los pies, o tan fina como 0,5 milímetros, en las bolsas testiculares. Es la interfaz con la que los humanos nos relacionamos con el entorno, sintiendo desde el frío hasta las quemaduras, pasando por los golpes o las formas. En sus tres principales capas, en especial la epidermis, hay más de 11.000 proteínas, la mayoría con funciones por descubrir. Ahora, un grupo de investigadores ha descubierto una, llamada ELKIN1, que parece ser esencial en el sentido del tacto, el más olvidado de los sentidos. De faltarnos, igual no podríamos sentir todas las caricias.
Gary Lewin, del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular (Berlín, Alemania), lleva más de 20 años investigando los canales iónicos, proteínas presentes en la membrana, la envoltura, de las células. Tienen la capacidad de abrirse y permitir el intercambio de iones entre el interior y el exterior de la célula. Ejercen distintas funciones según el tipo celular. En el caso de las neuronas sensoriales, estos canales convierten un determinado estímulo (calor, frío, presión) en corrientes iónicas (similares a las eléctricas) que llegan desde las terminaciones nerviosas más periféricas hasta el cerebro. En 2020, estudiando tejidos de un melanoma, una investigadora del Laboratorio de Fisiología Molecular de las Sensaciones Somáticas que dirige Lewin descubrió una proteína que daba sensibilidad mecánica a estas células cancerosas. “Descubrimos que poseen una actividad de canales iónicos muy similar a la que se encuentra en los receptores táctiles. Identificamos a ELKIN1 como responsable de esta actividad. El siguiente paso era obvio, ver si tenía algo que ver con el tacto”, cuenta el autor sénior de esta investigación, que hace unos años descubrió cómo los ratopines rasurados son insensibles a ciertos tipos de dolor.
Para comprobarlo, realizaron una serie de experimentos con ratones y células humanas, cuyos resultados acaban de publicar en la revista Science. A los roedores, les modificaron el gen ELKIN1 usando la técnica CRISPR para que no expresaran la proteína funcional. Después les hicieron cosquillas con un bastoncillo de algodón en las patas traseras. Comprobaron que los no modificados las retiraban en el 90% de las veces. Sin embargo, los ratones mutantes solo las retiraron en el 47,5% de las ocasiones, lo que demostró que tenían pérdida de sensibilidad a estímulos mecánicos.
“ELKIN1 tiene un papel importante en el tacto”, dice Óscar Sánchez, del laboratorio de Lewin y coautor de la investigación. “Pero existen otros canales iónicos, como PIEZO2. Es altamente probable que en los casos en que los ratones mutantes para ELKIN1 mostraron respuesta al estímulo mecánico, PIEZO2 estuviera compensando la ausencia del otro canal”, añade. En octubre de 2021 le dieron el premio Nobel de Medicina a los investigadores David Julius y Ardem Patapoutian. Al primero, por descubrir receptores de la temperatura. Al segundo, por describir por primera vez dos canales encargados de sentir la presión a los que llamaron PIEZO1 y PIEZO2. Uno regula la sensación de presión en los órganos internos, la respiración o el control de la orina en la vejiga. El otro, además de la propiocepción, el sentido por el cual puedes cerrar los ojos y tocarte la nariz, es clave para el sentido del tacto. Ahora, de confirmarse este trabajo, PIEZO2 y ELKIN1 trabajarían juntos.
Para Lewin, “desempeñan funciones complementarias, cada uno representa aproximadamente el 50% del tacto”. De ser así, las distintas sensaciones táctiles del exterior llegarían a las terminaciones que las neuronas sensoriales que, partiendo de los ganglios raquídeos (en la columna vertebral), alcanzan la epidermis. Allí, los canales PIEZO2 y ELKIN1, de forma solapada o combinadas, convertirían el tacto en corriente iónica que viajaría hacia arriba por el sistema nervioso hasta llegar al cerebro, el encargado de interpretar si lo que está sintiendo es un roce o una pedrada.
Les faltaba trasladar los resultados observados en los ratones a los humanos. Para ello, usaron una especie de neuronas sensoriales humanas obtenidas a partir de células madre que tienen propiedades electrofisiológicas similares a las neuronas de los ganglios raquídeos. En ellas, detectaron tanto la presencia de ELKIN1 como su contribución a las corrientes iónicas disparadas por la presión aplicada con unas pipetas tan pequeñas, de unas pocas micras, que son una de las grandes novedades de esta investigación.
Si Lewin lleva 20 años investigando los canales iónicos, José Antonio Vega, catedrático de anatomía y embriología humana en Universidad de Oviedo, viene investigando los estímulos mecánicos desde hace 43. “Desde inicios de este siglo se han ido conociendo muchos de estos canales, los nociceptores (los del dolor), los termorreceptores, los de las temperaturas extremas… los higroceptores, es decir, los de la humedad que están ahí, pero aún no los hemos descubierto. Tienes un brazo fuera y el otro en agua tibia. Percibes que está mojada, pero no sabemos como se produce la sensación. Yo llevo años detrás de ellos”, comenta. Vega, que ha tenido ocasión de leer la investigación de Lewin y sus colegas. Destaca su excelencia, su alto nivel. Incluso el técnico. “Yo quiero contar con esa tecnología”, comenta. Pero cree también que no cierran el círculo.
“Demuestran que en las neuronas sensoriales mecanoreceptoras de los ganglios raquídeos se expresa este gen, ELKIN1. Demuestran también que ELKIN1 es necesario y suficiente para conferir mecanosensibilidad a los cultivos celulares”, destaca Vega, que añade: “Estudian las células, estudian los ganglios, estudian las fibras, pero no estudian los corpúsculos sensitivos que hay debajo de la piel”. Para él, es lo que falta. En su libro El tacto. Tocar y Sentir (de acceso gratuito), del que también es coautor Iván Suazo, de la Universidad Autónoma de Chile, la descripción anatómica y funcional del sentido del tacto empieza con una serie de órganos sensoriales presentes bajo la piel, los corpúsculos sensitivos. Ahí empieza todo. Es en ellos donde la presión mecánica se convierte en estímulos eléctricos por medio de los canales iónicos. “Hay datos suficientes para decir que ELKIN1 está implicado en el tacto, pero no demuestran que está en el lugar donde se inicia la sensación táctil”, concluye. Vega se plantea pedirles las patitas de los ratones para buscar la presencia del nuevo canal iónico en los corpúsculos de su piel.
Para Teresa Giráldez, catedrática de la Universidad de La Laguna (Tenerife) e investigadora de los distintos canales iónicos, esto es lo mejor de la investigación científica: “Trabajos como este muestran que las historias no están completas. La gente piensa, le dieron el Nobel Ardem [Patapoutian], ya no hay nada más que hacer. Pero siempre puedes seguir tirando del hilo, como han hecho estos investigadores que proponen este nuevo canal mecanosensitivo”. Como Vega, Giráldez apunta lo que echa en falta: “Lo que tienes que demostrar ahora es que las neuronas del tacto leen ese gen, producen la proteína y además la expresan en la membrana y producen el estímulo eléctrico”. Una vez que la encuentren en los propios corpúsculos y, como sucedió con el Nobel de 2021, hallen a personas con el gen ELKIN1 mutado que no diferencien, por ejemplo, un golpe de una caricia, podrían hacerse acreedores del premio.
