¿Qué son los gasotransmisores y cómo señalizan en tu cuerpo?

Gases tóxicos, mensajeros esenciales

El óxido nítrico, el monóxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno son más conocidos como venenos. Basta con respirar una cantidad suficiente de cualquiera de ellos para morir. Sin embargo, cada célula del cuerpo humano fabrica deliberadamente pequeñas cantidades de estos mismos gases y los utiliza para enviar mensajes que mantienen el funcionamiento de los órganos. Los científicos los llaman gasotransmisores, una clase de moléculas de señalización que ha reescrito la biología de los libros de texto en las últimas tres décadas.

A diferencia de los neurotransmisores convencionales, como la serotonina o la dopamina, los gasotransmisores no pueden almacenarse en vesículas. Se producen a demanda, se difunden libremente a través de las membranas celulares sin necesidad de un receptor en la puerta y se descomponen en cuestión de segundos. Esa velocidad y permeabilidad los hacen especialmente adecuados para la comunicación rápida y de corto alcance entre y dentro de las células.

Los tres grandes

Óxido Nítrico (NO)

El óxido nítrico fue el primer gasotransmisor reconocido por la ciencia. En 1998, Robert Furchgott, Louis Ignarro y Ferid Murad ganaron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por demostrar que el NO relaja las paredes de los vasos sanguíneos, disminuyendo la presión arterial. El descubrimiento explicó cómo funciona realmente la nitroglicerina, prescrita para el dolor de pecho desde la década de 1870. Hoy en día, se sabe que el NO regula la defensa inmunitaria, la cicatrización de heridas y la comunicación neuronal. Las enzimas llamadas óxido nítrico sintasas (NOS) lo producen a partir del aminoácido L-arginina.

Monóxido de Carbono (CO)

El monóxido de carbono, el asesino silencioso de las calderas defectuosas, también es generado dentro de cada cuerpo humano por la enzima hemo oxigenasa, que descompone la hemoglobina vieja. En las minúsculas concentraciones que producen las células, el CO actúa como agente antiinflamatorio, ayuda a regular los ritmos circadianos y protege los tejidos durante el trasplante de órganos. Debido a que el CO es químicamente estable, puede viajar más lejos que el NO antes de degradarse, lo que lo hace eficaz para la señalización a través de distancias más largas dentro del tejido.

Sulfuro de Hidrógeno (H₂S)

El miembro más nuevo del trío, el sulfuro de hidrógeno, huele a huevos podridos y es letal en altas dosis. Pero en las concentraciones nanomolares que produce el cuerpo, el H₂S relaja el músculo liso, modula la inflamación y desempeña un papel fundamental en el cerebro. Dos enzimas, la cistationina β-sintasa (CBS) en el cerebro y la cistationina γ-liasa (CSE) en los tejidos periféricos, lo generan a partir del aminoácido cisteína.

Cómo funcionan a nivel molecular

Cada gasotransmisor señaliza a través de un truco químico diferente. El NO activa una enzima llamada guanilato ciclasa soluble, que produce una molécula de segundo mensajero (GMP cíclico) que desencadena efectos posteriores como la dilatación de los vasos sanguíneos. El CO se une a las proteínas hemo que contienen hierro, alterando su actividad. El H₂S modifica las proteínas a través de un proceso llamado S-sulfhidración, que consiste en unir un átomo de azufre a residuos de cisteína reactivos en las proteínas diana, lo que normalmente las activa.

Según una revisión en Nature Reviews Drug Discovery, los tres gases pueden interactuar con las vías de los demás, a veces amplificando y a veces oponiéndose a los efectos de los demás, un nivel de diafonía que los investigadores aún están cartografiando.

Por qué son importantes para la medicina

La comprensión de los gasotransmisores ya ha producido fármacos de gran éxito. El Viagra (sildenafilo) funciona prolongando la cascada de señalización del NO. El NO inhalado es una terapia estándar para los recién nacidos con hipertensión pulmonar. Los investigadores están desarrollando ahora fármacos donantes de H₂S de liberación lenta para afecciones que van desde la insuficiencia cardíaca hasta la enfermedad inflamatoria intestinal.

Investigaciones recientes de Johns Hopkins Medicine han destacado el papel del H₂S en la enfermedad de Alzheimer. Los científicos descubrieron que los ratones modificados genéticamente para carecer de la enzima CSE, y por lo tanto incapaces de producir niveles normales de sulfuro de hidrógeno, desarrollaban pérdida de memoria, daño en el ADN y barreras hematoencefálicas comprometidas, todos ellos signos distintivos del Alzheimer. Los hallazgos sugieren que mantener niveles saludables de H₂S en el cerebro puede ser protector contra la neurodegeneración.

Qué viene después

El mayor reto es la dosificación. Los tres gases son tóxicos en altas concentraciones, por lo que las empresas farmacéuticas están diseñando moléculas que liberen cantidades controladas sólo donde sea necesario. Varios compuestos liberadores de H₂S ya están en ensayos clínicos. Mientras tanto, un puñado de investigadores argumentan que otros gases pequeños, como el dióxido de azufre y el amoníaco, podrían eventualmente unirse a la familia de los gasotransmisores, aunque la evidencia sigue siendo preliminar.

Lo que comenzó como una paradoja —venenos que curan— se ha convertido en una de las fronteras más activas de la investigación biomédica. Los gases que tu cuerpo produce para matar invasores y transmitir mensajes pronto podrían ser aprovechados para tratar enfermedades que van desde la hipertensión hasta la demencia.