Tamara Rosenbaum: los canales iónicos nos llevan a entender por qué sentimos dolor o frío

Por: María Luisa Santillán, Ciencia UNAM-DGDC.

El estudio de los canales iónicos es un área en la que pocos investigadores mexicanos han incursionado y uno de ellos es la doctora Tamara Luti Rosenbaum Emir, quien además con su trabajo en este campo ha contribuido al conocimiento y estructura de dichos canales, y ha sentado las bases para que se estudien distintos aspectos de ellos.

Un canal iónico es una proteína que se inserta en la membrana de la célula y desde ahí permite regular el paso de iones cargados eléctricamente del interior hacia el exterior de ella.

Varias han sido las aportaciones de Tamara, quien pertenece al Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, las cuales iniciaron desde que cursó su doctorado en Ciencias Biomédicas y posteriormente durante las dos estancias posdoctorales que realizó, la primera en la Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook, y la segunda en la Universidad de Washington, en Seattle.

Durante el doctorado estuvo bajo la tutela de la doctora Marcia Hiriart, quien estudia diabetes y la fisiología de las células beta pancréaticas. En ese momento fue cuando tuvo el primer acercamiento a los canales iónicos de sodio y de calcio, para conocer cómo participaban en la fisiología de dichas células.

Posteriormente, su interés se centró en estudiar la parte molecular de los canales iónicos, así, durante su primera estancia posdoctoral trabajó con canales de sodio en neuronas y en la segunda, se incorporó al laboratorio de la doctora Sharona Gordon en Seattle y estudió canales activados con nucléotidos cíclicos, los cuales están relacionados con el funcionamiento visual.

Fue por esta época que se publicó el primer artículo que habló de los canales iónicos llamados receptores del potencial transitorio vaniloide 1 o TRPV1, era el año de 1997 y el doctor David Julius de la Universidad de California daba cuenta de este canal, el cual tenía muchos activadores, era novedoso y por primera vez se podía explicar por qué sentimos calor o frío. Julius, junto con Ardem Patapoutian, fueron galardonados con el Premio Nobel de Medicina 2021.

 

“Le dije a Sharona que a mí me encantaría empezar a trabajar con estos canales, conseguimos el DNA y lo empezamos a usar en su laboratorio. De hecho, monté primero la línea ahí, antes de venirme a México. Cuando estaba en los últimos años del posdoc le dije que a mí me gustaría empezar a hacer un canal mutante en el que había 18 aminoácidos sustituidos por residuos de cisteína. La idea era utilizar una técnica especial que nos permitiría entender las relaciones entre su función y su estructura, esto era muy difícil”, explica la doctora Rosenbaum.

Ahí empezó a producirlo y cuando llegó a México ya había mutado 8 de las 18 mutaciones que tenía que hacer. Después, ya en su laboratorio publicó un par de artículos en los que usaron este canal mutante para entender mejor la estructura y la función del canal TRPV1 y la comunidad científica empezó a solicitarles esta herramienta por su utilidad.

Con esta línea de investigación se incorporó al Instituto de Fisiología Celular en 2004, en donde ha estudiado la estructura y función de los canales TRP que están relacionados con procesos de inflamación y dolor, distrofias musculares, y enfermedades pulmonares y renales.

Estudios con TRPC1 y lípidos

Un canal iónico es una proteína que se inserta en la membrana de la célula y que permite regular el paso de iones cargados eléctricamente del interior hacia el exterior de la célula. Estos iones pueden ser de cationes o aniones, mono y divalentes. Esta entrada tiene que ocurrir de forma regulada porque si todo el tiempo están pasando iones de sodio y de calcio las células se mueren o pueden surgir enfermedades en las que se presenta hiperexcitabilidad neuronal como la epilepsia.

La doctora Rosenbaum explica que hay varios tipos de canales iónicos y estímulos específicos para cada uno de ellos, por ejemplo, algunos se activan por cambios en el potencial de membrana y otros más responden a cosas que encontramos en el ambiente.

Un tipo de canal con el que trabaja la doctora Rosenbaum en el TRPV1 responde a estímulos ambientales (por ejemplo, temperaturas calientes nocivas) y es activado por diversas moléculas incluyendo la capsaicina, el compuesto pungente de los chiles del género Capsicum.

Tamara explica que cuando comemos mucho chile tenemos una sensación de calor por la activación de neuronas sensoriales trigeminales en la boca, porque éste es un canal que también es termosensible. Así, el cerebro interpreta su activación con capsaicina como un cambio en la temperatura e incluso podemos sudar en respuesta a esto.

El canal TRPV1 está ampliamente relacionado a la sensación de dolor y a procesos de inflamación. El dolor es una propiedad adaptativa importante que nos informa que algo anda mal. Hay moléculas que se producen en nuestro cuerpo en algunos tipos de enfermedades, una de ellas es el ácido lisofosfatídico o LPA, que aparece en el cáncer de hueso, en la isquemia y en la angina de pecho, y produce dolor.

De esta manera, la investigadora explica que cuando hay dolor, en el cerebro pasan dos cosas: se activa el TRPV1 y le dice al cerebro que algo está mal, y lo segundo que ocurre es que se abre el canal, entran iones y la célula empieza a liberar sustancias que ayudan a contender la situación, por ejemplo, una arritmia o la vasoconstricción.

El LPA es una de las cosas que han estudiado en los últimos 10 años en el laboratorio de la doctora Rosenbaum, así encontraron que el LPA activa el TRPV1, pues durante décadas se pensó que producía dolor por otras vías, pero descubrieron que lo hacía por una vía aguda, que era a través de la activación directa del TRPV1, y que estaba asociada a diversas enfermedades.

“Desde hace más de 10 años, he estado trabajando con el campo de los lípidos y los canales, que es muy difícil, porque las técnicas que utilizamos dependen de que usemos células con membranas muy estables y cuando ponemos los compuestos a veces esas membranas se echan a perder y ya no podemos hacer el experimento, entonces, hay que tener mucha tenacidad, mucha paciencia, mucho tiempo invertido para poder hacer ese tipo de experimentos y creo que por eso nos han reconocido en este campo de la biofísica”, explica la universitaria.

Reconocimiento internacional

Últimamente también han trabajado con el canal TRPV4, el cual está relacionado con distintas enfermedades, ya que una pequeña mutación en éste hace que una persona desarrolle mal sus huesos y no crezcan.

Además, junto con otros investigadores de Polonia, Alemania y Estados Unidos descubrió que el prurito o comezón crónica, que se presenta en la colangitis biliar primaria y que disminuye significativamente la calidad de vida de los pacientes que presentan esta enfermedad autoinmune, se debe a la activación de este canal TRPV4 en la piel por el glicerofosfolípido lisofosfatidilcolina (LPC), misma que induce la secreción de un microRNA que activa al canal TRPV1 en terminales nerviosas, generando comezón.

 

“Ya identificadas las diversas entidades que generan la comezón podemos pensar en inhibir la producción de LPC o bien a los canales TRPV4 y TRPV1 para mejorar la calidad de vida de los pacientes con colangitis biliar primaria”.

“El interés original es la ciencia básica, generar conocimiento de cómo funciona, qué iones deja pasar, qué partes de estos canales participan en su activación, qué aminoácido o aminoácidos son responsables de unir una molécula, y eso se traduce siempre en entender algo más complejo. En el campo de los canales iónicos, muchas de las medicinas que tomamos para tratar diversas enfermedades, como las arritmias, son justamente compuestos que se descubrió que interactúan con canales iónicos y que regulan la frecuencia cardiaca”, destaca la universitaria.

Algunos de los trabajos de la doctora Rosenbaum han sido publicados en las revistas científicas más reconocidas en su campo, como en Nature Neuroscience, Nature Structural and Molecular Biology, Nature Chemical Biology, Nature Communications, eLife y el Journal of General Physiology, entre otras.

Recientemente también fue elegida para formar parte de la nueva Academia de Fisiología que es parte de la International Union of Physiological Sciences, como representante de México, el cual considera un honor, ya que “estaremos discutiendo cómo promover al campo de estudio y la enseñanza de la fisiología junto con tres premios Nobel que son parte de la nueva Academia. Somos 30 miembros y fuimos elegidos porque consideraron que nuestras contribuciones al campo de la fisiología han sido excepcionales.”

Los reconocimientos al trabajo científico de la doctora Tamara Rosenbaum no sólo son a nivel nacional, sino que en el entorno internacional también es reconocida por sus contribuciones al campo de los canales iónicos, aquellos alumnos que han transitado por su laboratorio son muestra del compromiso que tiene con la enseñanza y la transmisión del conocimiento, aspectos que desde que era niña la han acompañado en su vida, cuando “andaba de laboratorio en laboratorio”, convivía con investigadores de distintas áreas y empezaba a adentrarse en el mundo de la ciencia de la mano de su padre.