Miembro 8 de la subfamilia M (melastatina) del canal catiónico potencial del receptor transitorio (TRPM8), también conocido como receptor 1 del frío y el mentol (CMR1), es una proteína que en los humanos está codificada por el gen TRPM8 . [5] [6] El canal TRPM8 es el principal transductor molecular de la somatosensación de frío en humanos. [5] [7] Además, las mentas pueden desensibilizar una región mediante la activación de los receptores TRPM8 (el receptor del "frío"/mentol). [8]
El canal TRPM8 es un homotetrámero , compuesto por cuatro subunidades idénticas con un dominio transmembrana con seis hélices (S1-6). Los primeros cuatro, S1–4, actúan como sensor de voltaje y permiten la unión de mentol , icilina y agonistas de canales similares . S5 y S6 y un bucle de conexión, también parte de la estructura, forman el poro, un canal catiónico no selectivo que consiste en una región hidrofóbica altamente conservada . Se requiere una variedad de componentes diversos para lograr un alto nivel de especificidad en respuesta a los estímulos del frío y del mentol que eventualmente conducen al flujo de iones a través del canal de proteínas. [9] [10]
TRPM8 es un canal iónico : al activarse, permite la entrada de iones Na + y Ca 2+ al interior de la célula, lo que conduce a la despolarización y a la generación de un potencial de acción. La señal se conduce desde aferentes primarios (tipo C y A-delta) y eventualmente conduce a la sensación de frío y dolor por frío. [5]
La proteína TRPM8 se expresa en neuronas sensoriales y se activa con temperaturas frías y agentes refrescantes, como el mentol y la icilina , mientras que WS-12 y CPS-369 son los agonistas más selectivos de TRPM8. [11] [12]
TRPM8 también se expresa en la próstata , los pulmones y la vejiga, donde su función no se comprende bien.
La superfamilia del canal de potencial receptor transitorio (TRP), que incluye los receptores de mentol (TRPM8) y capsaicina ( TRPV1 ), cumple una variedad de funciones en los sistemas nerviosos central y periférico . En el sistema nervioso periférico, los PRT responden a estímulos de temperatura , presión , agentes inflamatorios y activación de receptores . Las funciones de los receptores en el sistema nervioso central incluyen el crecimiento de neuritas, la señalización de receptores y la muerte celular excitotóxica resultante de estímulos nocivos. [13]
McKemy et al. , 2002 proporcionó algunas de las primeras pruebas de la existencia de un receptor activado por el frío en todo el sistema somatosensorial de los mamíferos. [5] Utilizando enfoques basados en imágenes de calcio y pinzas de parche , mostraron una respuesta en las neuronas del ganglio de la raíz dorsal (GRD) que la exposición al frío, a 20 °C o menos, conduce a una respuesta en la afluencia de calcio. Se demostró que este receptor responde tanto a las temperaturas frías, como al mentol y a agonistas similares ahora conocidos del receptor TRPM8. Funciona en conjunto con el receptor TRPV1 para mantener un rango de temperatura umbral factible en el que nuestras células se sientan cómodas y nuestra percepción de estos estímulos se produce en la médula espinal y el cerebro, que integran señales de diferentes fibras de diferente sensibilidad a la temperatura. La aplicación de mentol a la piel o las membranas mucosas da como resultado directamente la despolarización de la membrana , seguida por la entrada de calcio a través de canales de calcio dependientes del voltaje , lo que proporciona evidencia del papel de TRPM8 y otros receptores TRP para mediar nuestra interacción sensorial con el medio ambiente en respuesta al frío en el de la misma manera que en respuesta al mentol. [14]
A diferencia del receptor TRPV1 ( capsaicina ), que se potencia con un pH bajo, se demostró que las condiciones ácidas inhiben la respuesta TRPM8 Ca 2+ al mentol y la icilina (un agonista del receptor de mentol). Se plantea la hipótesis de que los receptores TRPV1 y TRPM8 actúan juntos en respuesta a condiciones inflamatorias: TRPV1 , por acción de protones, aumenta la sensación de ardor del dolor, mientras que la acidez inhibe TRPM8 para bloquear la sensación más placentera de frescor en casos más extremos de dolor. [15]
Se han publicado numerosos estudios que investigan el efecto de la aplicación de L-mentol como modelo para la sensibilización a TRPM8. [5] [16] El principal hallazgo de consenso es que la sensibilización a TRPM8 aumenta la sensación de dolor por frío, también conocido como hiperalgesia por frío . [5] Se realizó un experimento en un estudio cruzado doble ciego de dos vías aplicando L-mentol al 40% en el antebrazo, utilizando etanol como control. La activación del canal del receptor TRPM8 (el principal canal del receptor de mentol) resultó en una mayor sensibilización al estímulo del mentol. Para investigar los mecanismos de esta sensibilización, Wasner et al. , 2004, realizaron un bloqueo de la conducción de fibras A del nervio radial superficial en otro grupo de sujetos. Esto terminó reduciendo la sensación de frío e hiperalgesia inducida por el mentol porque el bloqueo de la conducción de la fibra A resultó en la inhibición de una clase de nociceptores de fibras nerviosas del grupo C necesarios para transducir la sensación de dolor. Concluyeron que el mentol sensibiliza los nociceptores periféricos C sensibles al frío y activa las fibras A delta específicas del frío. [5] [7] [17]
Como es común en respuesta a muchos otros estímulos sensoriales, existe mucha evidencia experimental de la desensibilización de la respuesta humana de los receptores TRPM8 al mentol. [5] Las pruebas que implicaron la administración de cigarrillos que contenían mentol y nicotina a no fumadores, que indujeron lo que clasificaron como una respuesta irritante, después de la sensibilización inicial, mostraron una respuesta decreciente en los sujetos con el tiempo, prestándose a la incidencia de desensibilización. Se utilizó etanol , con propiedades irritantes y desensibilizantes similares, como control de la nicotina, para distinguirla de la respuesta inducida por el mentol. Se observó que el receptor de mentol se sensibiliza o desensibiliza según las condiciones celulares, y el mentol produce una mayor actividad en los canales controlados por voltaje de Ca 2+ que no se observa en el etanol, el ciclohexanol y otros controles irritantes, lo que sugiere un receptor molecular específico. Dessirier et al. , 2001, también afirman que la desensibilización cruzada de los receptores de mentol puede ocurrir mediante mecanismos moleculares desconocidos, aunque plantean la hipótesis de la importancia del Ca2+ en la reducción de la excitabilidad celular de una manera similar a la del receptor de capsaicina . [18]
La mutagénesis de los sitios de fosforilación de la proteína quinasa C en TRPM8 (serinas y treoninas de tipo salvaje reemplazadas por alanina en mutantes) reduce la respuesta desensibilizante. [19]
El cariofileno inhibe TRPM8, que ayuda a los mamíferos a mejorar la tolerancia al frío a bajas temperaturas ambientales. [20]
Cliff y cols. , 1994, realizaron un estudio para descubrir más sobre las propiedades del receptor de mentol y si el mentol tenía la capacidad de desensibilizarse cruzadamente con otros receptores químicos irritantes. Se sabía que la capsaicina tenía desensibilización cruzada con otros agonistas irritantes, mientras que no se conocía la misma información sobre el mentol. En el estudio participaron sujetos que tomaron mentol o capsaicina durante un tiempo prolongado a intervalos regulares. Hubo tres conclusiones importantes sobre la desensibilización cruzada: 1) Ambas sustancias químicas se autodesensibilizan, 2) los receptores de mentol pueden desensibilizarse en respuesta a la capsaicina y, lo más novedoso, 3) los receptores de capsaicina se sensibilizan en respuesta al mentol. [21]
En una búsqueda de compuestos que activaran el receptor del frío TRPM8, se buscaron en las industrias de fragancias compuestos que produzcan una sensación refrescante. De 70 compuestos relevantes, los siguientes 10 produjeron la respuesta de aumento de [Ca2+] asociada en células HEK293 transfectadas con mTRPM8 utilizadas para identificar agonistas. Los agonistas del receptor de mentol identificados experimentalmente y comúnmente utilizados incluyen linalool , geraniol , hidroxicitronelal , icilina , WS -12 , Frescolat MGA, Frescolat ML, PMD 38 , Coolact P, M8-Ag y Cooling Agent 10 . [15] [16] Los agonistas utilizados tradicionalmente incluyen mentol [22] y borneol . [23]
Se identificaron BCTC, tio-BCTC, capsazepina y M8-An [24] como antagonistas del receptor TRPM8. Estos antagonistas bloquean físicamente el receptor del frío y el mentol, uniéndose al dominio de detección de voltaje S1-S4 , impidiendo la respuesta. [15]
Los parches fríos se han utilizado tradicionalmente para inducir analgesia o alivio del dolor causado por lesiones traumáticas. [29] El mecanismo subyacente de la analgesia inducida por el frío permaneció oscuro hasta el descubrimiento de TRPM8.
Un grupo de investigación ha informado que TRPM8 se activa mediante agentes químicos refrescantes (como el mentol ) o cuando la temperatura ambiente cae por debajo de aproximadamente 26 °C, lo que sugiere que media en la detección de estímulos térmicos fríos por parte de las neuronas sensoriales aferentes primarias de las fibras nerviosas aferentes . [30]
Tres grupos de investigación independientes han informado que los ratones que carecen de la expresión funcional del gen TRPM8 tienen una capacidad gravemente afectada para detectar temperaturas frías . [31] Sorprendentemente, estos animales son deficientes en muchos aspectos diversos de la señalización del frío, incluida la percepción del frío frío y nocivo, la sensibilización al frío provocada por lesiones y la analgesia inducida por el enfriamiento. Estos animales proporcionan una gran cantidad de información sobre las vías de señalización molecular que participan en la detección de estímulos fríos y dolorosos. Muchos grupos de investigación, tanto en universidades como en empresas farmacéuticas, participan activamente en la búsqueda de ligandos selectivos de TRPM8 para utilizarlos como fármacos analgésicos neuropáticos de nueva generación. [16] [24]
Se encontró que las bajas concentraciones de agonistas de TRPM8, como el mentol (o la icilina), eran antihiperalgésicas en ciertas condiciones, [32] mientras que las altas concentraciones de mentol causaron hiperalgesia tanto por frío como mecánica en voluntarios sanos. [17]
Los ratones knockout para TRPM8 no solo indicaron que TRPM8 es necesario para la sensación de frío, sino que también revelaron que TRPM8 media tanto la alodinia fría como la mecánica en modelos de dolor neuropático en roedores. [33] Además, recientemente se demostró que los antagonistas de TRPM8 son eficaces para revertir el dolor establecido en modelos de dolor neuropático y visceral. [34] [24]
La regulación positiva de TRPM8 en los tejidos de la vejiga se correlaciona con el dolor en pacientes con síndromes de vejiga dolorosa. [35] Además, TRPM8 está regulado positivamente en muchas líneas celulares de cáncer de próstata y Dendreon/Genentech están buscando un enfoque agonista para inducir la apoptosis y la muerte de las células de cáncer de próstata. [36]
Los canales TRPM8 pueden ser un objetivo para el tratamiento del cáncer de próstata . TRPM8 es un canal de Ca 2+ dependiente de andrógenos necesario para que las células del cáncer de próstata sobrevivan y crezcan. La inmunofluorescencia mostró la expresión de la proteína TRPM8 en el RE y la membrana plasmática de la línea celular LNCaP sensible a andrógenos . TRPM8 se expresó en células insensibles a los andrógenos, pero no se demostró que fuera necesario para su supervivencia. Mediante la eliminación de TRPM8 con ARNip dirigidos a los ARNm de TRPM8 , se demostró la necesidad del receptor TRPM8 en las células cancerosas dependientes de andrógenos. Esto tiene implicaciones útiles en términos de terapia génica , ya que existen muy pocas opciones de tratamiento para hombres con cáncer de próstata. Como proteína regulada por andrógenos cuya función se pierde a medida que el cáncer se desarrolla en las células, la proteína TRPM8 parece ser especialmente crítica en la regulación de los niveles de calcio y recientemente se ha propuesto como el foco de nuevos medicamentos utilizados para tratar el cáncer de próstata. [37]
Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos , que se encuentra en el dominio público .