Nobel: premio Medicina al senso della pelle per carezze e calore

C’è anche il piccante del peperoncino dietro le scoperte di Julius e Patapoutian


La nostra capacità di percepire il caldo e il freddo. Il tatto che ci fa sentire il contatto con gli altri. Sono sensazioni essenziali per la sopravvivenza e sostengono la nostra interazione con il mondo che ci circonda. Nella nostra vita quotidiana le diamo per scontate, ma dietro tutto questo c’è un meccanismo sofisticato. Come vengono avviati gli impulsi nervosi in modo che la temperatura e la pressione possano essere percepite? A rispondere a questa domanda ci hanno pensato i vincitori del premio Nobel per la Medicina o la Fisiologia di quest’anno, David Julius e Ardem Patapoutian.


Julius ha utilizzato la capsaicina, un composto pungente del peperoncino che induce una sensazione di bruciore, per identificare un sensore nelle terminazioni nervose della pelle che risponde al calore. Patapoutian invece ha utilizzato cellule sensibili alla pressione per scoprire una nuova classe di sensori che rispondono a stimoli meccanici nella pelle e negli organi interni.


Queste “scoperte rivoluzionarie”, come sono state definite dagli esperti dell’Assemblea dei Nobel, hanno dato vita a intense attività di ricerca che hanno portato a un rapido aumento della nostra comprensione di come il sistema nervoso percepisce il calore, il freddo e gli stimoli meccanici.


E così viene premiata l’importanza di ‘calore’ e tatto, proprio nell’era in cui gli esseri umani hanno dovuto metterli da parte, l’era delle distanze sociali causa pandemia di Covid.


I vincitori del premio hanno identificato i collegamenti critici mancanti nella comprensione della complessa interazione tra i sensi e l’ambiente. Uno dei grandi misteri che l’umanità deve affrontare è la questione di come percepiamo l’ambiente. I meccanismi alla base dei sensi hanno innescato la nostra curiosità per migliaia di anni: come la luce viene rilevata dagli occhi, come le onde sonore influenzano le nostre orecchie interne, come i diversi composti chimici interagiscono con i recettori del nostro naso e della nostra bocca generando odore e gusto. Abbiamo anche altri modi per percepire il mondo che ci circonda. Camminando ad esempio a piedi nudi su un prato in una calda giornata estiva si possono sentire il calore del sole, la carezza del vento e i singoli fili d’erba sotto le dita. Queste impressioni di temperatura, tatto e movimento sono essenziali per l’adattamento all’ambiente in continua evoluzione.


Nel 17esimo secolo, il filosofo René Descartes immaginò fili che collegassero diverse parti della pelle con il cervello. Le scoperte hanno poi rivelato l’esistenza di neuroni sensoriali specializzati che registrano i cambiamenti nel nostro ambiente. Joseph Erlanger e Herbert Gasser hanno ricevuto il Nobel per la Medicina nel 1944 per la scoperta di diversi tipi di fibre nervose sensoriali che reagiscono a stimoli distinti, ad esempio, nelle risposte al tocco doloroso e non doloroso. Da allora è stato dimostrato che le cellule nervose sono altamente specializzate nel rilevare e trasdurre diversi tipi di stimoli, consentendo una percezione sfumata di ciò che ci circonda; ad esempio, la nostra capacità di percepire le differenze nella trama delle superfici attraverso la punta delle dita, o la nostra capacità di discernere sia il calore piacevole che il calore doloroso. Prima delle scoperte di Julius e Patapoutian, la comprensione di come il sistema nervoso percepisce e interpreta l’ambiente non era completa. C’era una domanda fondamentale irrisolta: come vengono convertiti la temperatura e gli stimoli meccanici in impulsi elettrici nel sistema nervoso? 


Dal fuoco del peperoncino al brivido del mentolo, così sono stati svelati i ‘sensori’ delle cellule


Nell’ultima parte degli anni ’90, Julius all’University of California San Francisco, negli States, ha sfruttato il piccante del peperoncino per fare un passo avanti. Si sapeva già che la capsaicina attiva le cellule nervose causando sensazioni di dolore, ma il modo in cui ci riesce era un enigma irrisolto. Julius e collaboratori hanno creato una libreria di milioni di frammenti di Dna corrispondenti a geni espressi nei neuroni sensoriali che possono reagire al dolore, al calore e al tatto. Hanno fatto esprimere i singoli geni di questa raccolta in cellule coltivate che normalmente non reagiscono alla capsaicina e ne hanno identificato uno solo in grado di rendere le cellule sensibili alla sostanza: il gene codificava per una nuova proteina del canale ionico e questo recettore appena scoperto è stato poi battezzato Trpv1.


Julius si è reso conto di avere scoperto un recettore sensibile al calore che si attiva a temperature percepite come dolorose. Da lì sono derivati altri studi e l’identificazione di ulteriori recettori di rilevamento della temperatura. Sia Julius che Patapoutian hanno poi usato la sostanza chimica mentolo per identificare il Trpm8, recettore attivato dal freddo. Sono poi stati identificati ulteriori canali ionici correlati a Trpv1 e Trpm8 e si è scoperto che sono attivati ​​da un intervallo di temperature diverse. Molti laboratori hanno portato avanti programmi di ricerca per studiare i ruoli di questi canali nella sensazione termica utilizzando topi geneticamente manipolati privi di questi geni appena scoperti. La scoperta di Trpv1 di Julius è stata la svolta per capire come le differenze di temperatura possono indurre segnali elettrici nel sistema nervoso.


Ma ancora non era chiaro come gli stimoli meccanici potessero essere convertiti nei sensi del tatto e della pressione. I ricercatori avevano precedentemente trovato sensori meccanici nei batteri, ma i meccanismi di base nei vertebrati rimanevano sconosciuti. Patapoutian, in forze allo Scripps Research Institute a La Jolla, California, voleva identificare questi recettori sfuggenti. E con i suoi collaboratori ha individuato per la prima volta una linea cellulare che emetteva un segnale elettrico misurabile quando le singole cellule venivano colpite con una micropipetta. Alla fine sono stati identificati 72 geni candidati e studiandoli è stato scoperto un nuovo canale ionico ‘meccanosensibile’ del tutto sconosciuto, chiamato Piezo1, dalla parola greca che significa pressione. Da qui è stato scoperto anche un secondo gene, Piezo2, essenziale per il tatto. Piezo2 svolge un ruolo chiave nel rilevamento della posizione e del movimento del corpo, noto come propriocezione. I due canali regolano ulteriori importanti processi fisiologici tra cui la pressione sanguigna, la respirazione e il controllo della vescica urinaria. Questa conoscenza viene oggi utilizzata per sviluppare trattamenti per un’ampia gamma di patologie.


Fonte: Adnkronos Salute

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