Un diminuto enzima podría ser la clave para un alivio del dolor más seguro

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tulane, en colaboración con ocho instituciones adicionales, descubrió una forma inesperada en que las células nerviosas envían mensajes, lo que podría transformar la comprensión científica del dolor y guiar el desarrollo de tratamientos más seguros y efectivos.

El estudio, co-dirigido por Matthew Dalva, director del Tulane Brain Institute, y Ted Price de la Universidad de Texas en Dallas, reveló que las neuronas pueden liberar un enzima fuera de la célula que activa señales de dolor tras una lesión. Los hallazgos, publicados en la revista Science, también aportan nueva información sobre cómo las células del cerebro fortalecen sus conexiones durante el aprendizaje y la memoria.

Enzima Externa Relacionada con la Activación del Dolor

"Este hallazgo cambia nuestra comprensión fundamental de cómo se comunican las neuronas", afirmó Dalva. "Hemos descubierto que un enzima liberado por las neuronas puede modificar proteínas en la superficie de otras células para activar la señalización del dolor, sin afectar el movimiento o la sensación normales".

Los investigadores identificaron este enzima como la kinasa lonesome vertebrada (VLK). Encontraron que las neuronas utilizan VLK para comunicarse en el espacio que rodea a las células, donde altera proteínas cercanas de maneras que pueden influir en cómo viajan las señales entre las células nerviosas.

El Papel de VLK en la Señalización Celular y el Desarrollo de Medicamentos

"Esta es una de las primeras demostraciones de que la fosforilación puede controlar cómo interactúan las células en el espacio extracelular", comentó Dalva. "Esto abre una nueva forma de pensar sobre cómo influir en el comportamiento celular y potencialmente una forma más sencilla de diseñar medicamentos que actúen desde el exterior en lugar de tener que penetrar en la célula".

El equipo descubrió que las neuronas activas liberan VLK, lo que aumenta la actividad de un receptor involucrado en el dolor, el aprendizaje y la memoria. Cuando los investigadores eliminaron VLK de las neuronas sensoriales del dolor en ratones, los animales no experimentaron el dolor postquirúrgico normal, aunque sus capacidades de movimiento y sensoriales permanecieron intactas. Por el contrario, cuando se aumentaron los niveles de VLK, las respuestas al dolor se intensificaron.

Implicaciones para el Dolor, el Aprendizaje y la Plasticidad Neural

"Este estudio aborda el núcleo de cómo funciona la plasticidad sináptica, es decir, cómo evolucionan las conexiones entre neuronas", señaló Price, director del Centro de Estudios Avanzados del Dolor y profesor de neurociencia en la Escuela de Ciencias del Comportamiento y del Cerebro de la Universidad de Texas en Dallas. "Tiene amplias implicaciones para la neurociencia, especialmente en la comprensión de cómo el dolor y el aprendizaje comparten mecanismos moleculares similares".

Un Camino que Podría Simplificar el Diseño de Medicamentos Futuros

Los hallazgos también ofrecen uno de los primeros ejemplos de cómo influir en las interacciones entre proteínas en la superficie celular sin entrar en la célula misma. Dalva indicó que esto podría facilitar el desarrollo de medicamentos y reducir efectos no deseados, ya que el agente terapéutico actuaría desde el exterior de la célula.

Los próximos pasos incluyen determinar si este mecanismo afecta solo a un pequeño conjunto de proteínas o representa un proceso biológico más amplio que ha pasado desapercibido. Si se demuestra que es generalizado, podría reconfigurar las estrategias de tratamiento para enfermedades neurológicas y otras.

Un Gran Esfuerzo Colaborativo

La investigación se llevó a cabo en asociación con colegas de la Universidad de Texas Health Science Center en San Antonio, el MD Anderson Cancer Center, la Universidad de Houston, Princeton University, la Universidad de Wisconsin-Madison, la Escuela de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York y Thomas Jefferson University.

"Nuestros hallazgos solo fueron posibles gracias a este tipo de colaboración", concluyó Dalva. "Al combinar la experiencia de Tulane en biología sináptica con las fortalezas de nuestros socios, pudimos revelar un mecanismo que tiene implicaciones no solo para el dolor, sino también para el aprendizaje y la memoria en diversas especies".

El proyecto recibió apoyo de subvenciones del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, el Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas y el Centro Nacional de Recursos de Investigación, todos parte de los Institutos Nacionales de Salud. Los co-primeros autores incluyen a Dr. Sravya Kolluru, Dr. Praveen Chander y Dr. Kristina Washburn, todos miembros del Dalva Lab en Tulane.