Explicado: Nobel por decifrar a ciência do toque

David Julius e Ardem Patapoutian identificaram o mecanismo pelo qual os detectores de toque se comunicam com o sistema nervoso. Quais são as implicações de suas pesquisas para a medicina?

Cientistas americanos David Julius (à esquerda) e Ardem Patapoutian.

Os cinco sentidos pelos quais os seres humanos percebem e experimentam o mundo ao seu redor são bem conhecidos. Os mecanismos internos dentro do corpo humano, por meio dos quais nos tornamos cientes e respondemos à luz, som, cheiro e paladar, foram bastante bem compreendidos por várias décadas. A compreensão de como sentimos através do toque - a percepção de calor ou frio, aperto ou tensão ou a sensação de dor física - iludiu os cientistas por muito tempo.

Até David Julius e Ardem Patapoutian, trabalhando independentemente nos Estados Unidos, fazerem uma série de descobertas no final dos anos 1990 e no início dos anos 2000 para descobrir os detectores de toque em nosso corpo e o mecanismo pelo qual eles se comunicam com o sistema nervoso para identificar e responder a um toque particular. Por sua pesquisa inovadora, que ainda está em andamento, Julius, de 66 anos, e Patapoutian, de 54, foram declarados vencedores conjuntos do Prêmio Nobel de Fisiologia de 2021 na segunda-feira.

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O Nobel de Fisiologia é o primeiro em ciências a ser anunciado. O Prêmio Nobel de Física será anunciado na terça-feira, seguido pelo de Química um dia depois.

Sensores

Julius e Patapoutian receberam o prêmio por suas descobertas de receptores para temperatura e toque . Simplificando, eles descobriram os sensores moleculares no corpo humano que são sensíveis ao calor e à pressão mecânica e nos fazem sentir calor ou frio, ou o toque de um objeto pontiagudo em nossa pele.

Sensores artificiais são familiares no mundo de hoje. Um termômetro é um sensor de temperatura muito comum. Em uma sala, uma mesa ou cama não seria capaz de perceber mudanças de temperatura mesmo quando expostas ao calor, mas um termômetro sim. Da mesma forma, no corpo humano, todas as moléculas não sentem o calor quando são expostas a ele. Apenas proteínas muito específicas o fazem, e é seu trabalho retransmitir esse sinal para o sistema nervoso, que então aciona uma resposta apropriada. Os cientistas sabiam que tais sensores deviam existir, mas não foram capazes de identificá-los até que Julius descobriu o primeiro receptor de calor.

Foi uma descoberta fundamental. A identificação do receptor de calor por Julius no final da década de 1990 veio por meio de um escrutínio muito tedioso de centenas de genes para verificar sua sensibilidade à temperatura. Hoje, temos computadores e modelos muito eficientes que podem reduzir o trabalho e acelerar o processo, mas naquela época era necessária muita pesquisa meticulosa. Essa primeira descoberta levou à identificação de vários outros receptores. Assim como há receptores sensíveis ao calor, há outros que podem sentir frio. E ainda outros, que podem sentir pressão. Agora conhecemos vários deles, disse Dipanjan Roy, neurocientista do National Brain Research Center em Manesar.

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O mecanismo

A capacidade humana de sentir calor ou frio e pressão não é muito diferente do funcionamento dos muitos detectores com os quais estamos familiarizados. Um detector de fumaça, por exemplo, dispara um alarme quando detecta fumaça além de um certo limite. Da mesma forma, quando algo quente ou frio toca o corpo, os receptores de calor permitem a passagem de algumas substâncias químicas específicas, como íons de cálcio, através da membrana das células nervosas. É como um portão que se abre para um pedido muito específico. A entrada do produto químico dentro da célula provoca uma pequena mudança na voltagem elétrica, que é captada pelo sistema nervoso.

Existe todo um espectro de receptores que são sensíveis a diferentes faixas de temperatura. Quando há mais calor, mais canais se abrem para permitir o fluxo de íons, e o cérebro é capaz de perceber temperaturas mais altas. Coisas semelhantes acontecem quando tocamos algo extremamente frio, disse Aurnab Ghose, neurocientista do Instituto Indiano de Educação e Pesquisa em Ciências em Pune.

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Ghose disse que esses receptores eram sensíveis não apenas ao toque externo, mas também podiam detectar mudanças de temperatura ou pressão dentro do corpo.

Nobel de fisiologia ou medicina

Quando nossa temperatura corporal desvia do nível ideal, por exemplo, ocorre uma reação. O corpo se esforça para voltar à temperatura ideal, ou central. Isso acontece apenas porque os receptores de calor são capazes de sentir uma mudança na temperatura, e o sistema nervoso tenta restaurá-la, disse ele.

Mas isso não é tudo. Quando nossa bexiga urinária está cheia, por exemplo, a pressão na bexiga aumenta. Essa mudança na pressão é sentida pelos receptores de pressão e retransmitida ao sistema nervoso, que cria essa necessidade de se aliviar. Mudanças na pressão sanguínea são sentidas de maneira semelhante, e ações corretivas iniciadas ... É por isso que as descobertas desses receptores são tão fundamentais para nossa compreensão de como nosso corpo funciona, disse Ghose.

Implicações terapêuticas

Avanços na fisiologia freqüentemente resultam em uma melhora na capacidade de lutar contra doenças e distúrbios. Esta não é diferente. Como apontou Sneha Shashidhara, doutora em neurociência cognitiva, a identificação desses receptores abre a possibilidade de regular seu funcionamento. Por exemplo, existem receptores que nos fazem sentir dor. Se esses receptores puderem ser suprimidos ou menos eficazes, a pessoa sentirá menos dor.

A dor crônica está presente em uma série de doenças e distúrbios. Anteriormente, a experiência da dor era um mistério. Mas, à medida que entendemos cada vez mais esses receptores, é possível que ganhemos a capacidade de regulá-los de forma que a dor seja minimizada, disse ela.

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Ghose disse que, de fato, as pesquisas nessa área já estão em andamento. É possível que a próxima geração de analgésicos funcione dessa maneira, disse ele, acrescentando que há várias outras implicações terapêuticas também, incluindo intervenções que podem ser úteis no tratamento de doenças como câncer ou diabetes.

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