humo

La nariz no es el único órgano del cuerpo que puede detectar el humo de un cigarrillo flotando en el aire. Científicos de la Universidad de Washington en St. Louis y de la Universidad de Iowa han mostrado que tus pulmones también tienen receptores olfativos.

 

A diferencia de los receptores de tu nariz, que están localizados en las membranas de las células nerviosas, los de tus pulmones se encuentran en las membranas de las células neuroendocrinas. En lugar de enviar a tu cerebro los impulsos nerviosos que le permiten “percibir” el olor acre de un cigarrillo encendido en algún lugar cercano, activan las células neuroendocrinas lageniformes, o con forma de frasco, para que liberen hormonas que constriñen tus vías respiratorias.

 

El nuevo tipo de células descubiertas que expresan receptores olfativos en las vías respiratorias humanas, llamadas células neuroendocrinas pulmonares o CNEPs, han sido identificadas por un equipo dirigido por el doctor Yehuda Ben-Shahar, profesor ayudante de Biología en la facultad de Artes & Ciencias, y profesor de Medicina en la Universidad de Washington en St. Louis, junto con sus colegas Steven L. Brody y Michael J. Holtzman, doctores en Medicina de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington, y Michel J. Welsh, doctor en Medicina, de la Facultad Carver de Medicina de la Universidad de Iowa.

 

“Olvidamos”, dice Ben-Shahar, “que nuestro diseño corporal consiste en un tubo dentro de un tubo, de manera que nuestros pulmones y nuestro intestino están abiertos al medio exterior. Aunque estén dentro de nosotros, en realidad son parte de nuestra capa externa. De modo que sufren constantemente agresiones ambientales”, dice, “y tiene sentido que desarrolláramos mecanismos para protegernos.”

 

En otras palabras, las CNEPs, descritas en la edición de marzo de la revista American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology, son centinelas, guardias, cuyo trabajo es impedir el paso a los agentes químicos irritantes o tóxicos.

 

Estas células podrían ser las responsables de la hipersensibilidad química que caracteriza a enfermedades respiratorias como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y el asma. A los pacientes con estas enfermedades se les recomienda que eviten el humo del tráfico, los olores acres, los perfumes y las sustancias irritantes similares, ya que pueden desencadenar constricción de las vías respiratorias y problemas respiratorios.

 

Los receptores olfativos de las células podrían ser un objetivo terapéutico, sugiere Ben-Shahar. Al bloquearlos, se podrían prevenir algunos ataques, permitiendo a los pacientes reducir el uso de esteroides o broncodilatadores.

 

Cada vez que respiras

Cuando un mamífero inspira, las sustancias químicas volátiles circulan por dos áreas de tejido epitelial especializado de la parte superior de las fosas nasales. Estas áreas son ricas en células nerviosas que contienen unas moléculas insertadas en sus membranas, especializadas en unirse a las moléculas responsables del olor.

 

Si un agente químico se une a uno de estos receptores, la neurona se activa, enviando impulsos a lo largo del nervio olfativo hasta el bulbo olfatorio en el cerebro, donde la señal se integra con cientos de señales de otras células similares para evocar el aroma del cuero viejo o de la lavanda seca.

 

Consciente de que las enfermedades de las vías respiratorias se caracterizan por una hipersensibilidad a los estímulos volátiles, Ben-Shahar y sus colegas se dieron cuenta de que los pulmones, como la nariz, deben contar con medios que detecten los productos químicos inhalados.

 

Anteriormente, un equipo de la Universidad de Iowa, donde Ben-Shahar fue investigador postdoctoral asociado, había buscado genes expresados por áreas de tejido procedente de enfermos transplantados de pulmón. Descubrieron un grupo de células ciliadas que expresan receptores del sabor amargo. Cuando las sustancias agresivas eran detectadas, los cilios batían más fuerte para barrerlas de la vía respiratoria. Este resultado fue presentado en la portada de la edición del 28 de agosto de 2009 de la revista Science.

Pero como la gente es sensible a muchas sustancias inhaladas, no sólo a las amargas, Ben-Shahar decidió revisar de nuevo el tema. Esta vez descubrió que estos tejidos también expresan receptores olfativos, no en las células ciliadas, sino en las células neuroendocrinas, células lageniformes que vierten serotonina y varios neuropéptidos al ser estimuladas.

 

pulmones

BEN-SHAHAR
“Son células preciosas”, dice Ben-Shahar sobre las células neuroendocrinas pulmonares que ha estudiado en tejidos pulmonares. Las células lageniformes que están llenas de serotonina (teñidas aquí de verde) y otras sustancias químicas extienden los procesos a través de las células epiteliales (en morado) que revisten las vías respiratorias para controlar la composición química de cada inhalación/respiración. La parte superior de la imagen es una vista del plano del revestimiento de la vía respiratoria y la parte inferior es una sección a través del revestimiento.

 

Esto tenía sentido. “Cuando la gente con enfermedades de las vías respiratorias presenta respuestas patológicas a los olores, éstas son generalmente muy rápidas y violentas”, dice Ben-Shahar. “De repente los pacientes experimentan una obstrucción de sus vías respiratorias y no pueden respirar, y estas células podrían explicar por qué.”

 

Ben-Shahar destaca las diferencias entre la sensación química en la nariz y en el pulmón. Las células de la nariz son neuronas, señala, cada una con un receptor específico para una sustancia, y las señales de todas las células deben entrelazarse en el cerebro para interpretar el medio oloroso en el que estamos.

 

Las células en las vías respiratorias son secretoras, no células neuronales, y pueden contener más de un receptor, de manera que detectan las sustancias de un modo más general, no específico. En lugar de enviar impulsos nerviosos al cerebro, inundan los nervios locales y los músculos con serotonina y neuropéptidos. “Quizás estén diseñadas”, dice, “para desencadenar una respuesta fisiológica rápida si inhalas algo nocivo para ti.”

 

Epithelial

BEN-SHAHAR
Un diagrama del revestimiento de las vías respiratorias sugiere cómo las células neuroendocrinas pulmonares (en rojo) desencadenan una respuesta a las sustancias químicas inhaladas. Cuando una sustancia química (triángulo naranja) se une a un receptor (en negro), las células neuroendocrinas vierten sustancias químicas secretoras (las flechas finas naranjas) que tienen un efecto inmediato pero localizado en los músculos (en azul) y los nervios (en rosa), posiblemente generando respuestas como la tos.

 

Los diferentes mecanismos explican por qué la cognición juega un papel mucho más importante en el gusto y el olfato que en la tos como respuesta a una sustancia irritante. Es posible, por ejemplo, desarrollar el gusto por la cerveza. Pero nadie aprende a no toser; la respuesta es rápida y en gran medida automática.

 

Los científicos sospechan que estas células neurosecretoras pulmonares contribuyen a la hipersensibilidad a las partículas irritantes aéreas de los pacientes con EPOC. La EPOC es un grupo de enfermedades, que incluye el enfisema, que se caracteriza por tos, sibilancias, pérdida de aliento y opresión en el pecho.

 

Cuando los científicos analizaron los tejidos de vías respiratorias de pacientes con EPOC, descubrieron que tenían más de esas células neurosecretoras que los tejidos de vías respiratorias de donantes sanos.

De ratones y de hombres

Como genetista, Ben-Shahar querría avanzar más, inactivando genes  para asegurarse de que el desequilibrio de las células neurosecretoras no está simplemente correlacionado con las enfermedades de las vías respiratorias, sino que es suficiente para producirlas.

 

Pero hay un problema. “Por ejemplo, el hígado de un ratón y el hígado de un ser humano son muy parecidos, expresan los mismos tipos de células. Pero los pulmones de diferentes especies de mamíferos son a menudo muy distintos; esto se puede apreciar de un vistazo,” dice Ben-Shahar.

 

“Claramente, los primates han desarrollado distintos tipos de células y sistemas de señalización para funciones respiratorias específicas.”

 

Esto hace que sea un desafío desentrañar los mecanismos biomoleculares de las enfermedades respiratorias.

 

Sin embargo, Ben- Shahar tiene la esperanza de que las rutas de las CNEPs proporcionen dianas para fármacos que controlen mejor el asma, la EPOC y otras enfermedades respiratorias. Estos fármacos serían bienvenidos. En las últimas décadas, se ha producido un fuerte incremento de estas enfermedades, que no tienen cura, y se han limitado las opciones de tratamiento.

Artículo original publicado por Diana Lutz en Washington University in St. Louis

Traductor

Doctora en Filosofía analítica por la Universitat de Barcelona. Hay que estar al tanto de lo que dice la ciencia en la época en que vivimos.

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