Tendencias21

Calmar el dolor con luz

Científicos de Estados Unidos han demostrado que la luz se puede utilizar para activar y desactivar los receptores opioides del cerebro, los que gestionan el dolor y la recompensa, y que habitualmente son manejados con fármacos. El objetivo es desarrollar fórmulas de control del dolor que no tengan los efectos secundarios de las drogas.

Calmar el dolor con luz

Los fármacos opioides interactúan con los receptores de las células del cerebro aplacando la respuesta al dolor del cuerpo. Pero ahora, neurocientíficos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis (Missouri, EE.UU.) han encontrado una forma de activar los receptores opioides con la luz.

En un tubo de ensayo, los científicos conjugaron la proteína rodopsina, sensible a la luz, con partes clave de los receptores opioides para activar las vías de los receptores utilizando luz. También influyeron en el comportamiento de ratones mediante la inyección de los receptores en el cerebro, utilizando luz en lugar de medicamentos para estimular una respuesta de recompensa.

Sus conclusiones se publicaron el jueves en la revista Neuron. El objetivo final es desarrollar formas de utilizar la luz para aliviar el dolor, una línea de descubrimientos que también podría conducir a mejores fármacos analgésicos con menos efectos secundarios.

Pero antes de que eso sea posible, los investigadores están tratando de aprender las maneras más eficaces para activar y desactivar las vías de los receptores opioides en las células cerebrales. Michael R. Bruchas, profesor ayudante de anestesiología y de neurobiología, e investigador principal del estudio, explica que el trabajo con luz en lugar de fármacos analgésicos hace que sea mucho más fácil entender cómo funcionan los receptores dentro de la compleja red de células y circuitos del cerebro y la médula espinal.

«Ha sido difícil determinar exactamente cómo trabajan los receptores opioides porque tienen múltiples funciones en el cuerpo», explica Bruchas en la nota de prensa de la universidad. «Estos receptores interactúan con medicamentos analgésicos llamados opiáceos, pero también están involucrados en la respiración, se encuentran en el tracto gastrointestinal y desempeñan un papel en la respuesta de recompensa.»

Así que los investigadores buscaron una manera de conseguir que los receptores opioides realizaran una sola tarea a la vez, y resultó ser casi tan fácil como apretar un interruptor de la luz, de acuerdo con Bruchas y sus colaboradores.

Mediante la combinación de la proteína rodopsina, que detecta la luz en la retina del ojo, con un tipo específico de receptor opioide llamado receptor opioide mu, los investigadores fueron capaces de construir un receptor que responde a la luz exactamente de la misma manera que los receptores opioides estándar responden a los analgésicos.

Cuando se expone un receptor opioide a un fármaco analgésico, inicia la actividad en vías químicas específicas del cerebro y la médula espinal. Y cuando los investigadores proyecton luz sobre los receptores que contenían rodopsina, se activaron las mismas vías celulares.

Experimento

En un tubo de ensayo, los investigadores expusieron los receptores a luz y luego vieron cómo lanzaban las mismas sustancias químicas que liberan los receptores opioides estándar.

Luego, en ratones, los investigadores implantaron un diodo emisor de luz (LED) del tamaño de un cabello humano en una región del cerebro vinculada a la respuesta de recompensa, e inyectaron los receptores sensibles a la luz que habían fabricado genéticamente en la misma región del cerebro. Las neuronas de esa parte del cerebro liberan productos químicos como la dopamina que crean sentimientos de euforia.

En las décadas de estudios opioides previos, los investigadores han observado a ratones y ratas presionando una palanca para recibir una dosis de morfina, por ejemplo. La morfina activaría los receptores opioides y la liberación de dopamina, y los animales disfrutarían la respuesta y presionarían la palanca de nuevo para continuar sintiendo esa sensación de recompensa.

Esta es una de las razones por la que los pacientes suelen abusar de los opiáceos que reciben como tratamiento para el dolor y las tasas de abuso se han disparado en los últimos diez años.

Para ofrecer una sensación parecida utilizando la luz, los investigadores pusieron a los ratones en una cámara cerrada. En una parte de la cámara, un dispositivo láser de fibra óptica estimulaba la liberación de dopamina en el cerebro. Cuando los animales dejaban esa parte de la cámara, la luz sobre el cerebro se apagaba. Poco después, los ratones regresaban a la parte de la cámara que activaba el dispositivo de fibra óptica para que el cerebro pudiera recibir más estimulación de luz.

«Mediante la activación de los receptores con la luz, estamos causando presumiblemente que el cerebro libere más dopamina», explica Bruchas. «En lugar de que sea una droga como la morfina la que activa un receptor opioide, es la luz la que ofrece la recompensa.»

Los investigadores fueron capaces de variar la respuesta de los animales en función de la cantidad y el tipo de luz emitida por el LED. Los diferentes colores de la luz, la duración de la exposición a la luz, y si la luz pulsada era o no constante producían efectos ligeramente diferentes.

Adicción

Cuando una persona toma un medicamento opioide como vicodina para aliviar el dolor, tales drogas interactúan con los receptores en el cerebro para mitigar las sensaciones de dolor. Pero con el tiempo, los pacientes desarrollan tolerancia y a veces adicción. Los opioides también pueden ralentizar drásticamente la respiración de una persona, también, y habitualmente causar estreñimiento.

En teoría, los receptores ajustados a la luz no pueden presentar el mismo peligro. Los investigadores dicen que algún día podría ser posible activar o desactivar las células nerviosas sin afectar a cualquiera de los otros receptores en los que las drogas analgésicas sí influyen, aunque el logro de ese objetivo será difícil.

El equipo de Bruchas está planeando estudios futuros que utilizarán estos receptores para probar formas de controlar las células cerebrales que median en el comportamiento del dolor y la recompensa con la luz en lugar de con fármacos.

Daño cerebral

Investigadores estadounidenses están probando también como tratar el daño cerebral de veteranos de la Guerra del Golfo con luz roja e infrarroja.

Los veteranos se ponen un casco forrado con diodos emisores de luz que aplican luz roja y del infrarrojo cercano al cuero cabelludo. También tienen diodos colocados en sus fosas nasales, para enviar fotones a las partes más profundas del cerebro. La luz es indolora y no genera calor. Un tratamiento dura unos 30 minutos.

La terapia aún está en pruebas, pero se ha comprobado que la luz de los diodos incrementa la salida de óxido nítrico cerca de donde están colocados los LEDs, lo cual mejora el flujo sanguíneo en esa ubicación.

«Estamos aplicando una tecnología que ha existido durante un tiempo», dice la investigador principal, Margaret Naeser, «pero que siempre se ha utilizado en el cuerpo, para la cicatrización de heridas y para tratar dolores musculares y problemas en las articulaciones. Estamos empezar a usarla en el cerebro».

Referencia bibliográfica:

Edward R. Siuda, Bryan A. Copits, Martin J. Schmidt, Madison A. Baird, Ream Al-Hasani, William J. Planer, Samuel C. Funderburk, Jordan G. Mccall, Robert W. Gereau Iv, Michael R. Bruchas: Spatiotemporal Control of Opioid Signaling and Behavior. Neuron (2015). DOI: 10.1016/j.neuron.2015.03.066

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Dormir mal puede estar relacionado con problemas en la audición 2 junio, 2025
    Una investigación realizada en China y otros estudios recientes sugieren que las patologías del sueño, como el insomnio, el trastorno del movimiento periódico de las extremidades y la apnea del sueño podrían estar relacionados con la pérdida auditiva.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Un tatuaje electrónico puede leer los niveles de estrés 2 junio, 2025
    Un nuevo tatuaje electrónico portátil y ultradelgado que se coloca en la frente de forma no invasiva monitorea de manera inalámbrica la actividad cerebral, rastrea la carga cognitiva en tiempo real y potencialmente predice la fatiga mental y el estrés antes que se haga evidente.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • ¿El próximo Einstein será un algoritmo? Nace la primera científica artificial que genera conocimiento 2 junio, 2025
    Una inteligencia artificial ha concebido, ejecutado y escrito una investigación original que ha sido aceptada en ACL 2025, uno de los foros científicos más prestigiosos del mundo. Zochi es la primera científica artificial reconocida por la élite.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Crean un "hormigón viviente" que se repara a sí mismo 2 junio, 2025
    Un equipo de investigadores ha desarrollado un tipo de concreto que puede curarse a sí mismo aprovechando el poder del liquen sintético. Mejora notablemente intentos anteriores de producir hormigón "vivo" hecho con bacterias, ya que el nuevo material logra ser completamente autosuficiente.
    Redacción T21
  • El eco cuántico del cerebro: ¿estamos entrelazados con nuestros pensamientos? 2 junio, 2025
    El entrelazamiento cuántico, la "acción fantasmal a distancia" que tanto intrigó a Einstein, podría no ser solo una rareza del microcosmos, sino que tendría un eco medible en los procesos cognitivos inconscientes mediante un aparente fenómeno “supercuántico”.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Un enorme desierto en Asia se está transformando en un vergel gracias al cambio climático 1 junio, 2025
    Los hallazgos de un nuevo estudio muestran que la ecologización del desierto de Thar ha sido impulsada principalmente por más lluvias durante las temporadas de monzones de verano, un aumento del 64% en las precipitaciones en general por el cambio climático y, en segundo lugar, por la infraestructura de riego que lleva el agua subterránea […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La NASA está observando una enorme y creciente anomalía en el campo magnético de la Tierra 31 mayo, 2025
    La NASA está haciendo un seguimiento detallado de la "abolladura" o "bache" en el campo magnético terrestre descubierta en 1961, que crece rápidamente y podría ser el preludio de una inversión geomagnética: ocurre cuando los polos magnéticos norte y sur intercambian posiciones.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Los árboles pueden predecir las erupciones volcánicas 30 mayo, 2025
    La NASA, en colaboración con el Instituto Smithsonian, en Estados Unidos, está desarrollando nuevos métodos para anticipar erupciones volcánicas. Cuando el magma asciende a la superficie libera dióxido de carbono, y los árboles cercanos que absorben ese gas se vuelven más verdes y frondosos. Satélites como Landsat 8 vigilan la vegetación en zonas volcánicas, captando […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Los delfines se ponen nombres "en clave" 30 mayo, 2025
    Un nuevo estudio ha identificado que los delfines no solo se dan nombres para reconocerse, sino que además estas denominaciones podrían esconder información secreta o "en clave", que estaría ligada a los sistemas sociales que sustentan el equilibrio de sus comunidades.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Sorprenden a una “estrella araña” devorando a su compañera 30 mayo, 2025
    Una colaboración internacional de astrónomos ha identificado un extraño sistema estelar en el que un púlsar conocido como “estrella araña” devora material de su estrella compañera, en un hallazgo que representa un eslabón perdido en la evolución de sistemas binarios compactos. 
    Redacción T21