Credit: Scripps Research/Noah Berger
Quest’anno il Nobel per la medicina è stato assegnato alla scoperta dei recettori che nell’organismo consentono di percepire la temperatura e sono alla base del senso del tatto. A scoprirli sono stati gli scienziati David Julius, professore presso la Columbia University di New York, e Ardem Patapoutian, che lavora negli Stati Uniti nell’istituto Scripps a La Jolla in California.
Una storia antichissima quelle delle vie che permettono al cervello di reagire ai diversi input, sia meccanici sia termici. Già Cartesio, nel XVII secolo, aveva parlato del dilemma corpo-mente e di come quando tocchiamo qualcosa si apra un canale che riesce a trasmettere questa sensazione direttamente al cervello. Da lì in poi le ricerche sull’argomento non sono mancate. I ricercatori si sono focalizzati sulla raffinatezza del nostro senso del tatto, in grado di distinguere perfettamente tra due superfici, una ruvida e un’altra perfettamente liscia. Nel 1944 arriva un’altra scoperta: altri due scienziati, Joseph Erlangen ed Herbert Gasser, si aggiudicano il premio Nobel per la medicina per aver individuato le fibre nervose del senso del tatto, che consentono di distinguere tra stimoli dolorosi e non dolorosi.
Tuttavia, fino ad ora restava ancora sconosciuto il motivo per cui specifici processi molecolari traducano stimuli meccanici o calore in segnali elettrici che poi percorrono il nostro sistema nervoso. Cosa succede quando la pelle e un oggetto entrano in contatto? Cosa fa scattare la comunicazione al nostro cervello attraverso i nervi? Sono proprio queste le domande a cui David Julius e Ardem Patapoutian hanno risposto.
Tutto è iniziato in California negli anni Novanta, quando Julius, professore presso l’Università della California, stava conducendo uno studio sul peperoncino. Non si trattava di un lavoro sul vegetale di per sè, bensì sulla sensazione di calore che normalmente si prova quando entriamo in contatto con un peperoncino piccante e inziamo a sudare. Il suo team identificò che la responsabile di queste sensazioni era la capsaicina contenuta nel peperoncino, la stessa sostanza che Joseph Erlangen ed Herbert Gasser avevano identificato come resposanbile dell’attivazione di un recettore sensibile al dolore. Se siamo in grado di percepire calore e bruciore, ci dovevano essere dei recettori specifici nelle cellule nervose in grado di attivarsi in presenza della capsaicina.
Come primo step, Julius e il suo team 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. La loro ipotesi iniziale era che all’interno di questa milioni di frammenti ci fosse anche quello che codifica per la proteina sensibile alla capsaicina. Per riuscire ad individuarlo hanno inserito i geni di questa raccolta in cellule che normalmente non reagiscono alla capsaicina. Dopo svariati tentativi sono stati in grado di individuare la relativa proteina del canale ionico. I ricercatori hanno poi scoperto che questo recettore è anche un recettore sensibile al calore che viene attivato a temperature percepite come dolorose. Questo primo recettore venne chiamato con la sigla TRPV1.
Da questa scoperta, Julius e il suo team hanno proceduto utilizzando lo stesso metodo. Così facendo hanno scoperto un secondo recettore, il TRPM8, che funziona in maniera analoga al TRPV1 ma si attiva a basse temperature. In quegli stessi anni, a San Francisco presso lo Scripps Research Institute di La Jolla, un altro ricercatore stava portando avanti degli studi sui recettori. Si trattava proprio di Ardem Patapoutian, che in maniera del tutto indipendente da Julius, arrivò ad indentificarre il recettore TRPM8.
Patapoutian e i suoi collaboratori si focalizzarono a studiare come le cellule reagissero in seguito alla stimolazione con una micropipetta. Quello che scoprirono è che le cellule, dopo essere state stimulate meccanicamente, emettevano un segnale elettrico misurabile. Così facendo, i ricercatori hanno identificato due canali ionici sensibili alla pressione, Piezo1 e Piezo2, che sono espressi sulla superficie dei neuroni sensoriali. Studi successivi hanno dimostrato che questi stessi recettori sono anche coinvolti nella propriocezione, ovvero la capacità di percepire posizione e movimento del corpo. Ma non solo, giocano un ruolo importante anche nella regolazione della pressione sanguigna, nel controllo della vescica e nella respirazione.
Le scoperte rivoluzionarie dei canali TRPV1, TRPM8 e Piezo che hanno fatto vincere il premio Nobel per la medicina a David Julius e Ardem Patapoutian, ci hanno permesso di capire come il calore, il freddo e la forza meccanica possano avviare impulsi nervosa che ci permettono di percepire e, di conseguenza, adattarci al mondo che ci circonda. I canali TRP giocano un ruolo cruciale nella nostra capacità di percepire la temperatura. Il canale Piezo2 ci fornisce il senso del tattoo e la capacità di percepire posizione e movimento delle nostre parti del corpo. Dopo queste scoperte sono in corso numerose ricerche per cercare di chiarire la funzione di questi recettori in una varietà di processi fisiologici.
