Cómo los dientes sienten el frío

Para las personas con caries, beber una bebida fría puede ser una agonía.

“Es un tipo de dolor único”, dice David Clapham, vicepresidente y director científico del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI). “Es simplemente insoportable”.

Ahora, él y un equipo internacional de científicos han descubierto cómo los dientes perciben el frío y han identificado a los actores moleculares y celulares involucrados. Tanto en ratones como en humanos, las células dentales llamadas odontoblastos contienen proteínas sensibles al frío que detectan caídas de temperatura, informa el equipo el 26 de marzo de 2021 en la revista. Avances de la ciencia. Las señales de estas células pueden, en última instancia, desencadenar una sacudida de dolor en el cerebro.

El trabajo ofrece una explicación de cómo un remedio casero milenario alivia los dolores de muelas. El ingrediente principal del aceite de clavo, que se ha utilizado durante siglos en odontología, contiene una sustancia química que bloquea la proteína “sensor de frío”, dice la electrofisióloga Katharina Zimmermann, quien dirigió el trabajo en la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nürnberg en Alemania.

El desarrollo de medicamentos que se dirijan a este sensor de manera aún más específica podría eliminar potencialmente la sensibilidad dental al frío, dice Zimmermann. “Una vez que se tiene una molécula a la que apuntar, existe la posibilidad de tratamiento”.

Canal misterioso

Los dientes se deterioran cuando las películas de bacterias y ácido corroen el esmalte, la capa blanquecina y dura de los dientes. A medida que el esmalte se erosiona, se forman hoyos llamados cavidades. Aproximadamente 2.400 millones de personas, aproximadamente un tercio de la población mundial, tienen caries no tratadas en los dientes permanentes, que pueden causar un dolor intenso, incluida una sensibilidad extrema al frío.

Nadie sabía realmente cómo los dientes sentían el frío, aunque los científicos habían propuesto una teoría principal. Pequeños canales dentro de los dientes contienen líquido que se mueve cuando cambia la temperatura. De alguna manera, los nervios pueden sentir la dirección de este movimiento, que indica si un diente está caliente o frío, han sugerido algunos investigadores.

“No podemos descartar esta teoría”, pero no hubo evidencia directa de ello, dice Clapham, neurobiólogo del Campus de Investigación Janelia del HHMI. El movimiento de fluidos en los dientes, y la biología de los dientes en general, es difícil de estudiar. Los científicos tienen que cortar el esmalte, la sustancia más dura del cuerpo humano, y otra capa dura llamada dentina, todo sin pulverizar la pulpa blanda del diente y los vasos sanguíneos y los nervios que contiene. A veces, todo el diente “simplemente se cae en pedazos”, dice Zimmermann.

Zimmerman, Clapham y sus colegas no se propusieron estudiar los dientes. Su trabajo se centró principalmente en los canales iónicos, poros en las membranas de las células que actúan como puertas moleculares. Después de detectar una señal, un mensaje químico o un cambio de temperatura, por ejemplo, los canales se cierran o se abren completamente y dejan que los iones ingresen a la celda. Esto crea un pulso eléctrico que pasa de una celda a otra. Es una forma rápida de enviar información y crucial en el cerebro, el corazón y otros tejidos.

Hace unos quince años, cuando Zimmermann era un postdoctorado en el laboratorio de Clapham, el equipo descubrió que un canal de iones llamado TRPC5 era muy sensible al frío. Pero el equipo no sabía en qué parte del cuerpo entraba en juego la capacidad de detección del frío de TRPC5. Descubrieron que no era la piel. Los ratones que carecían del canal iónico aún podían sentir el frío, informó el equipo en 2011 en la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

Después de eso, “llegamos a un callejón sin salida”, dice Zimmermann. El equipo estaba sentado a almorzar un día discutiendo el problema cuando finalmente se le ocurrió la idea. “David dijo: ‘Bueno, ¿qué otros tejidos del cuerpo sienten el frío?’ Zimmermann recuerda: la respuesta fueron los dientes.

Todo el diente

TRPC5 reside en los dientes, y más aún en los dientes con caries, descubrió el coautor del estudio Jochen Lennerz, patólogo del Hospital General de Massachusetts, después de examinar muestras de adultos humanos.

Una nueva configuración experimental en ratones convenció a los investigadores de que TRPC5 funciona como un sensor de frío. En lugar de abrir un diente y examinar únicamente sus células en un plato, el equipo de Zimmermann examinó todo el sistema: mandíbula, dientes y nervios dentales. El equipo registró la actividad neuronal cuando una solución helada tocó el diente. En ratones normales, esta gélida inmersión provocó actividad nerviosa, lo que indica que el diente estaba sintiendo el frío. No es así en ratones que carecen de TRPC5 o en dientes tratados con una sustancia química que bloquea el canal iónico. Esa fue una pista clave de que el canal de iones podía detectar el frío, dice Zimmermann. Otro canal de iones que estudió el equipo, TRPA1, también pareció desempeñar un papel.

El equipo rastreó la ubicación de TRPC5 hasta un tipo de célula específico, el odontoblasto, que reside entre la pulpa y la dentina. Cuando alguien con un diente expuesto a la dentina muerde una paleta, por ejemplo, esas células llenas de TRPC5 captan la sensación de frío y un “¡ay!” velocidades de señal al cerebro.

Esa sensación aguda no ha sido tan estudiada como otras áreas de la ciencia, dice Clapham. El dolor de dientes puede no considerarse un tema de moda, dice, “pero es importante y afecta a mucha gente”.

Zimmermann señala que el viaje del equipo hacia este descubrimiento abarcó más de una década. Descubrir la función de determinadas moléculas y células es difícil, dice. “Y una buena investigación puede llevar mucho tiempo”.

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