O cheiro molda a maneira como vivenciamos o mundo todos os dias. Ajuda-nos a detectar o perigo, acrescenta profundidade aos sabores e liga-se fortemente às memórias e emoções. Apesar da sua importância, os cientistas têm lutado para compreender completamente como este sentido funciona a nível biológico.
“A olfação é supermisteriosa”, diz Sandeep (Robert) Dutta, professor de neurobiologia do Instituto Blavatnik da Harvard Medical School. Em comparação com a visão, a audição e o tato, a biologia básica do olfato é menos compreendida.
Cientistas criam primeiro mapa detalhado de receptores de odores
Num novo estudo utilizando ratos, Dutt e seus colegas criaram o primeiro mapa detalhado mostrando como mais de mil tipos de receptores de cheiro estão dispostos dentro do nariz.
O que eles descobriram desafiou suposições de longa data. Em vez de serem distribuídos aleatoriamente, os neurônios que transportam esses receptores são altamente organizados. Eles formam faixas ou listras horizontais, que vão da parte superior do nariz até a parte inferior, agrupadas por tipo de receptor.
“Nossos resultados trazem ordem a um sistema que antes se pensava que não tinha ordem, o que muda conceitualmente a forma como pensamos que funciona”, disse Dutta, autor sênior do estudo.
Os pesquisadores também mostraram que este mapa do nariz se alinha com o mapa correspondente do bulbo olfativo do cérebro. Esta conexão fornece novos insights sobre como a informação olfativa viaja do nariz para os circuitos neurais.
Resultados divulgados em 28 de abril célula.
A longa busca por um mapa de sabores
Os cientistas há muito entendem como os receptores sensoriais estão dispostos nos olhos, ouvidos e pele, e como esses padrões se conectam ao cérebro. O cheiro é excepcional.
“O olfato tem sido uma exceção; é a sensação que está faltando no mapa há muito tempo”, disse Dutt.
Um dos motivos é a complexidade. Os ratos têm cerca de 20 milhões de neurônios olfativos, cada um expressando um dos mais de mil tipos de receptores. Em contraste, a visão humana das cores depende de apenas três tipos principais de receptores. Cada receptor odorífero detecta um conjunto específico de moléculas odoríferas, tornando o sistema mais complexo.
Os pesquisadores começaram a identificar receptores de odores em 1991. Nas décadas seguintes, eles procuraram padrões na forma como esses receptores estavam organizados. Estudos anteriores sugeriram que os receptores apareciam apenas em algumas áreas amplas, portanto a sua colocação era em grande parte aleatória.
À medida que novas ferramentas genéticas se tornaram disponíveis, a equipe de Dutt revisitou a questão com uma abordagem mais robusta.
Um padrão oculto é revelado em milhões de neurônios
A equipe analisou quase 5,5 milhões de neurônios em mais de 300 ratos. Eles combinaram o sequenciamento unicelular, que identifica quais receptores cada neurônio expressa, com a transcriptômica espacial, que identifica onde esses neurônios estão localizados.
“Este é sem dúvida o tecido neural mais sequenciado atualmente, mas precisávamos de dados nessa escala para compreender o sistema”, disse Dutt.
Seus resultados revelaram um padrão claro e consistente. Os neurônios são bem organizados, com faixas horizontais sobrepostas com base nos receptores que carregam. Este arranjo é quase idêntico em todos os animais estudados e corresponde de perto à forma como a informação do odor é mapeada no cérebro.
Como se formam os mapas de odores
Os pesquisadores também investigaram como essa estrutura específica se desenvolve. Eles identificaram o ácido retinóico, uma molécula que regula a atividade genética, como um fator chave.
Um gradiente de ácido retinóico parece guiar os neurônios no nariz, ajudando cada um a ativar o receptor odorífero correto, dependendo de sua localização. Quando os pesquisadores alteram os níveis dessas moléculas, todo o mapa do receptor muda para cima ou para baixo.
“Mostramos que a evolução pode alcançar esta façanha de organizar milhares de receptores de odores diferentes num mapa incrivelmente preciso que é consistente entre os animais”, disse Dutta.
Um estudo separado, liderado pelo laboratório de Catherine Dulac, professora da Universidade Zander, no Departamento de Biologia Molecular e Celular da Universidade de Harvard, publicado no mesmo número de células, teve resultados consistentes.
O que isso significa para o tratamento da perda de olfato
Além do avanço da ciência básica, esta descoberta pode ter implicações práticas. Atualmente, existem poucos tratamentos eficazes para a deficiência do olfato, embora possam afetar a segurança, a nutrição e a saúde mental.
“Não podemos corrigir o cheiro sem compreender como funciona a um nível fundamental”, disse Dutt.
A equipe está agora trabalhando para entender por que as faixas receptoras aparecem em sua ordem específica e se a mesma organização existe nos humanos. Este conhecimento poderá orientar novas abordagens, incluindo a terapia com células estaminais ou interfaces cérebro-computador, destinadas a restaurar o sentido do olfato.
“O cheiro tem um efeito realmente profundo e abrangente na saúde humana, portanto restaurá-lo não é apenas para prazer e segurança, mas também para o bem-estar emocional”, disse Dutta. “Sem compreender este mapa, poderemos não conseguir desenvolver novos tratamentos”.
Autoria, financiamento, publicação
Autores adicionais do artigo incluem David Brann, Tatsuya Tsukahara, Cyrus Tau, Dennis Kallur, Rylin Lubash, Lakshya Kannan, Nell Klimpart, Mihali Kollo, Martin Escamilla-del-Arenal, Bogdan Bintu, Andreas Schaefer, Alexander Fleishman e Thomas.
O financiamento para a pesquisa foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde (bolsas R01DC021669, R01DC021422, R01DC021965 e F31DC019017), pelo Young Tan Collective em Harvard e por uma bolsa de pesquisa de pós-graduação da National Science Foundation.
