Além da dor e da pressão: o Prêmio Nobel de 2021 para prêmios de medicina trabalha na percepção sensorial

David Julius e Ardem Patapoutian receberam a mais alta honraria da medicina por suas pesquisas sobre como os corpos humanos entendem e respondem ao mundo exterior.



Pimentas picantes, ricas em capsaicina (Crédito: Pink Sherbet Photography / Wikipedia)



Principais conclusões
  • Os fisiologistas David Julius e Ardem Patapoutian receberam o Prêmio Nobel de Medicina por suas pesquisas sobre a percepção sensorial humana.
  • Em 1997, o Dr. Julius descobriu o caminho neural que é ativado pela capsaicina, fazendo com que os alimentos picantes fiquem quentes quando consumidos.
  • Em 2010, o Dr. Patapoutian descobriu o caminho neural que responde à pressão externa, dando-nos uma definição mais clara do que significa tocar.

Na segunda-feira, 4 de outubro de 2021, a Real Academia Sueca de Ciências em Estocolmo anunciou a vencedores do Prêmio Nobel em Fisiologia ou Medicina. O prêmio foi concedido em conjunto a David Julius, fisiologista, e Ardem Patapoutian, biólogo molecular e neurocientista. Os homens foram homenageados por suas pesquisas sobre a percepção sensorial humana; cada um tinha, independentemente do outro, descoberto mecanismos pelos quais os corpos humanos respondem ao toque e à temperatura.



A importância dos cinco sentidos não pode ser subestimada. São meios pelos quais experimentamos e compreendemos o mundo ao nosso redor, transformando estímulos externos em sinais elétricos que nosso cérebro traduz nas sensações de visão, audição, olfato, tato e paladar. Como exatamente essa transformação funciona em um nível molecular, no entanto, não ficou muito claro e ainda continua sendo uma das questões mais evasivas da ciência moderna.

Como tal, a Academia raramente deixa de destacar pesquisadores que contribuem para resolver esse mistério duradouro. Georg von Békésy, que ganhou o Prêmio Nobel em 1961, descobriu como nossos tímpanos convertem ondas de pressão em vibrações. Apenas seis anos depois, o mesmo prêmio foi concedido a Ragnar Granit, Halden Keffer Hartline e George Wald por seus descobertas sobre os processos visuais fisiológicos e químicos no olho.



A pesquisa do Dr. Julius e do Dr. Patapoutian se baseia e vai além do trabalho de seus predecessores. Em comparação com outros sentidos – cuja mecânica está ligada a órgãos específicos – os receptores de dor e pressão estão embutidos no sistema nervoso e podem ser encontrados em todo o nosso corpo, tornando-os incrivelmente difíceis de estudar. Foi o último sistema sensorial principal a cair na análise molecular, Dr. Julius, tentando racionalizar o recebimento do prêmio, disse à imprensa na segunda-feira .



David Julius: por que os alimentos picantes têm gosto quente?

Dr. Julius nasceu em 1955 em Brighton Beach, Brooklyn, filho de pais de ascendência judaica Ashkenazi. Ele decidiu se tornar um pesquisador ainda jovem, obtendo um diploma de bacharel no MIT seguido de um doutorado na Universidade da Califórnia, em Berkely. Ele terminou sua educação com um programa de treinamento de pós-doutorado na Universidade de Columbia, onde estudos sobre serotonina e LSD estimularam o interesse em como o corpo humano processa e responde ao mundo exterior.

Dr. Julius, que atualmente atua como presidente do Departamento de Fisiologia da Universidade da Califórnia em San Francisco, fez sua descoberta premiada já em 1997. Durante aquele ano, sua equipe de pesquisadores compilou uma biblioteca de vias neurais que são ativados pela capsaicina, um composto que dá aos alimentos picantes como pimentas a sensação de queimação quando consumidos. Ao longo do caminho, o Dr. Julius descobriu o TRPV1, o canal iônico que atua como nosso principal receptor de capsaicina.



Dr. Júlio

Modelo de homologia do canal de íons TRPV1 (Crédito: Boghog2 / Wikipedia)

Para apreciar verdadeiramente a descoberta do Dr. Julius, um pouco de contexto pode ser necessário. A menos que você desenvolva tolerância, comer alimentos picantes é doloroso. Pimentas e wasabi dão uma sensação estranha de que sua boca está pegando fogo e, por muito tempo, os pesquisadores simplesmente não conseguiam descobrir por que isso acontecia. Não conseguindo identificar quaisquer benefícios imediatos dessa resposta, eles especularam que deve ser o remanescente de alguma adaptação evolutiva distante.



Dr. Julius respondeu a esta pergunta mostrando-nos pelo que o TRPV1 é responsável: manter nossos corpos protegidos de altas temperaturas. O canal responde não apenas à capsaicina, mas também a temperaturas superiores a 110 graus Fahrenheit. O TRPV1 também age quando somos feridos ou queimados pelo sol, fazendo com que o tecido danificado fique quente ao toque. Em todos os casos, o canal transmite um sinal que nossos cérebros transformam na sensação de calor.



Ardem Patapoutian: como se sentem os seres humanos?

O corpo humano é um ecossistema infinitamente complexo. O objetivo final da análise molecular é descobrir como esse ecossistema funciona avaliando o propósito de cada gene individual e as proteínas para as quais ele codifica. Dado que se acredita que os humanos tenham entre 20.000 e 25.000 deles, não é uma tarefa fácil. Há muitas maneiras de fazer isso, e cada pesquisador adota sua própria abordagem.

Onde o Dr. Julius montou uma biblioteca genética inteira, o Dr. Patapoutian trabalhou por tentativa e erro. Isolando as células em uma placa de Petri e cutucando-as com uma pipeta microscópica, ele e seus colegas pesquisadores inativaram um gene após o outro. Uma vez que as células pararam de responder a essa interferência, elas sabiam que haviam encontrado o canal responsável por sentir e reagir ao toque.



Ilustração esquemática de um canal Piezo1 (Crédito: SimonYel / Wikipedia)

Dr. Patapoutian - que nasceu em Beirute e atualmente trabalha no centro de pesquisa biomédica sem fins lucrativos Scripps Research - nomeou esses canais Piezo1 e Piezo2 , depois da palavra grega para pressão, que, ao que parece, é tudo que o toque realmente é. Tendo finalmente identificado esses canais anteriormente desconhecidos, o Dr. Patapoutian abriu caminho para estudos subsequentes. Nos últimos anos, outros pesquisadores mostraram que esses canais também regulam outros processos fisiológicos, como nos informar que nossa bexiga está cheia.



Machanosensation é como as células falam umas com as outras pela força, Dr. Patapoutian explicou em um press release publicado no site da Scripps. Não sabíamos a importância dos sensores de pressão para o corpo até os encontrarmos pela primeira vez (…) Falamos de uma chave que destrava uma porta que abre para um quarto. Esses receptores são a chave para a compreensão da biologia e da doença.

Contribuições e perguntas

Os pesquisadores vencedores do Prêmio Nobel devem ser julgados não apenas pelo conteúdo de seus estudos, mas também pelo potencial desses estudos para pesquisas futuras. Como os vencedores anteriores, o Dr. Julius e o Dr. Patapoutian abriram o caminho para vários estudos. Depois que o Dr. Julius identificou um dos canais que nos faz sentir dor na forma de temperaturas ardentes, as empresas farmacêuticas tentaram desenvolver uma nova geração de medicamentos analgésicos não opióides que funcionavam bloqueando esses canais.

Esses esforços foram, infelizmente, infrutíferos. TRPV1, ao que parece, também desempenha um papel fundamental na regulação da temperatura do nosso corpo durante as febres. Bloquear esses canais pode não apenas ser prejudicial, mas também fazer com que outros canais em nosso sistema nervoso ativar e supercompensar . Além disso, a dor, como o Dr. Julius descobriu, serve a um propósito: nos conscientizar das ameaças externas. Consequentemente, anular a dor nos roubaria um de nossos sentidos, tornando-nos parcialmente cegos para o mundo ao nosso redor.

Como essas empresas farmacêuticas não conseguiram transformar as descobertas do Dr. Julius em resultados tangíveis, é tentador concluir que sua pesquisa não é tão importante quanto o Comitê do Nobel gostaria que acreditássemos. Mas embora o comitê tenha feito algumas escolhas controversas no passado, especialmente nas categorias de paz e literatura, suas escolhas na ciência tendem a ser um pouco mais sólidas. Afinal, as descobertas não acontecem em um dia. Em vez disso, nossa compreensão científica avança passo a passo, com as conquistas de hoje fortemente apoiadas nas descobertas dos pesquisadores de ontem.

Neste artigo, pesquisa médica, medicina, prêmio nobel, ciência

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