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Los científicos del noroeste descubren el “receptor del wasabi” para el dolor en flatworms

Un equipo de investigación de la Universidad Northwestern ha descubierto cómo escalda calor y daño del tejido active un receptor antiguo del “dolor” en animales simples. Las conclusión podían llevar a las nuevas estrategias para el diseño analgésico de la droga para el tratamiento de seres humanos.

(Y a menudo primero) el componente más simple de nuestra experiencia del dolor se llama el “nociception.” Esto refiere al hecho que los receptores dedicados en nuestra carrocería responden rápidamente a las condiciones potencialmente perjudiciales, tales como calor o daño extremo del tejido, a los reflejos protectores del salto-arranque -- como la eliminación de una mano de una estufa caliente.

Los animales simples tales como tornillos sin fin e insectos no sufren dolor en el sentido humano, sino que utilizan sistemas de receptor nociceptivos para navegar lejos de condiciones potencialmente perjudiciales.

En un estudio publicado esta semana por la neurología de la naturaleza del gorrón, el neurobiólogo del noroeste Marco Gallio y los colegas denuncian que los flatworms del planarian, las moscas del vinagre y los seres humanos pueden utilizar un mecanismo genético molecular notable similar para responder a escaldar calor, las substancias químicas irritantes y daño del tejido.

“Ese los planarians utilizan el mismo receptor molecular que las moscas, los ratones y los seres humanos para descubrir estímulos potencialmente perjudiciales o nocivos del ambiente muestran un nivel notable de protección evolutiva,” dijo a Gallio, profesor adjunto de la neurobiología en la universidad del noroeste de Weinberg de artes y las ciencias y el autor correspondiente del estudio.

Esto implica que nuestros reflejos más simples del dolor tienen mucho en común con los de la mayoría de los otros animales y que qué científicos aprenden haciendo la investigación básica sobre los sistemas más simples puede tener reverberaciones que extiendan hasta el final al tratamiento del dolor en seres humanos.

Los “flatworms del Planarian están entre los animales más simples con un cerebro central, y son capaces de comportamientos activos tales como oscilación y forrajeando,” Gallio dijo. “Como tal, son un gran modelo para entender algunos de los principios de base de la función de sistema nervioso.”

El equipo de investigación de Gallio encontró que los planarians poseen su propia variante de un receptor ya famoso, el ankyrin potencial 1 (TRPA1) del receptor transitorio. TRPA1 es el más conocido como el “receptor del wasabi” en seres humanos y como sensor para los irritantes ambientales que dan lugar a la sensación del dolor y del picor. TRPA1 es un objetivo importante para las nuevas drogas analgésicas.

En su estudio, Gallio y los colegas descubrieron que el planarian simple también posee TRPA1 y que, como en seres humanos, controla las reacciones a las substancias químicas irritantes. De otras maneras, sin embargo, el planarian TRPA1 estaba más bién el TRPA1 de la mosca del vinagre; bastante que siendo activado por temperatura fría dolorosa (como el ser humano), probó esencial navegar los tornillos sin fin lejos del calor peligroso.

Los “tornillos sin fin del Planarian dirigidos para faltar TRPA1 aparecían totalmente insensibles al calor potencialmente mortífero y aventuraron en nuestra cámara experimental heated como si totalmente esté inconsciente del peligro,” Gallio dijo. “Éste era notable pero también de desconcierto. Sabíamos de otros experimentos que el planarian TRPA1 no fue activado directamente por temperatura caliente, como TRPA1s de otras especies somos.”

Para probar más lejos esto, los investigadores diseñaron un experimento ambicioso. “Produjimos gen-intercambios entre los tornillos sin fin del planarian, los seres humanos y las moscas,” Gallio dijo.

“Descubrimos que el planarian TRPA1 (insensible al calor, en sus los propio) e incluso el gen humano TRPA1 (activado por el frío bastante que calor) podría rescatar una mosca del vinagre del mutante TRPA1 y restablecer su capacidad de responder a escaldar calor. Éste era emocionante y deflector,” él dijo.

La solución a este rompecabezas vino de otros experimentos, mostrando que el calor potencialmente peligroso causa la producción de un intermedio de la substancia química en ambos planarians y vuela. El daño tisular es acompañado a menudo por la producción rápida de una firma química integrada por el peróxido de hidrógeno (H2O2) y la otra especie reactiva del oxígeno (ROS).

“Nuestros resultados demuestran que H2O2 y el ROS también son producidos escaldando calor, y éste ajusta bien con el papel de TRPA1 como un receptor para una variedad de substancias químicas irritantes, incluyendo H2O2 y el ROS,” Gallio dijo.

La idea que Gallio y sus colegas propongan es que cuando un animal, sea un tornillo sin fin, una mosca o un ser humano, entra en contacto con temperaturas potencialmente perjudiciales, rapid, producción localizada de H2O2 y ROS del tejido escaldado activa TRPA1 en las neuronas nociceptivas, contribuyendo al gatillo de una reacción de alarma que navegue el animal lejos del peligro adicional.

El laboratorio de Gallio utiliza generalmente la Drosophila de la mosca del vinagre (el organismo modelo estudiado por los beneficiarios del Premio Nobel De este año para la fisiología o del remedio para los descubrimientos en el reloj circadiano) como sistema modelo para estudiar cómo el cerebro tramita la información simple sobre el ambiente. Para este trabajo, Gallio combinó hacia arriba con el cristiano Petersen, profesor adjunto en el departamento de ciencia biológicas moleculares en del noroeste, que utiliza flatworms como modelo para la regeneración del órgano.

Los “Flatworms son un modelo menos común en neurología del comportamiento, pero son bienes estudiado para que su capacidad regenere totalmente una nueva carrocería incluso de pequeños fragmentos del cortocircuito,” dijo a Petersen, uno de los autores del papel. “Este trabajo demuestra la importancia de estudiar organismos modelo diversos para revelar los componentes conservados de un proceso biológico complejo. El estudio abre la puerta en la disección de la genética del comportamiento y de las reacciones ambientales usando planarians.”