O cheiro molda a forma como vivenciamos o mundo todos os dias. Ajuda-nos a detectar o perigo, acrescenta profundidade ao sabor e cria fortes ligações com memórias e emoções. Apesar da sua importância, os cientistas têm lutado para compreender completamente como este sentido funciona a nível biológico.
“O sentido do olfato é supermisterioso”, disse Sandeep (Robert) Datta, 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 permanece pouco compreendida.
Cientistas criam primeiro mapa detalhado de receptores de odores
Num novo estudo utilizando ratos, Datta e colegas criaram o primeiro mapa detalhado mostrando como mais de mil tipos de receptores olfativos estão dispostos no nariz.
Suas descobertas desafiam suposições de longa data. Os neurônios que transportam esses receptores não são distribuídos aleatoriamente, mas são altamente organizados. Eles formam faixas ou listras horizontais que vão de cima para baixo do nariz e são agrupadas por tipo de receptor.
“Nossos resultados trazem ordem a um sistema que antes se pensava não ter ordem, o que muda conceitualmente nossa visão de como ele funciona”, disse Datta, autor sênior do estudo.
Os pesquisadores também mostraram que este mapa no nariz é consistente com o mapa correspondente no bulbo olfatório do cérebro. Esta conexão fornece novos insights sobre como as mensagens de odor viajam do nariz para os circuitos neurais.
Os resultados da pesquisa foram publicados em 28 de abril célula.
O longo processo de encontrar um mapa olfativo
Os cientistas já compreenderam há muito tempo como os receptores sensoriais estão dispostos nos olhos, ouvidos e pele, e como esses padrões se conectam ao cérebro. A exceção é o cheiro.
“O cheiro é uma exceção; é uma sensação que não vê um mapa há muito tempo”, disse Datta.
Um dos motivos é a complexidade. Os ratos têm aproximadamente 20 milhões de neurônios olfativos, cada um expressando um dos mais de 1.000 tipos de receptores. Em comparação, a visão humana das cores depende de apenas três tipos principais de receptores. Cada receptor de odor detecta um conjunto específico de moléculas de odor, tornando o sistema ainda mais complexo.
Os pesquisadores começaram a identificar receptores olfativos em 1991. Nas décadas seguintes, eles procuraram padrões na disposição desses receptores. Os primeiros estudos sugeriram que os receptores aparecem em apenas algumas áreas amplas, levando à crença de que a sua localização é principalmente aleatória.
À medida que novas ferramentas genéticas se tornam disponíveis, a equipe de Datta revisita a questão com métodos mais poderosos.
Padrões ocultos revelados em milhões de neurônios
A equipe analisou aproximadamente 5,5 milhões de neurônios de mais de 300 ratos. Eles combinaram o sequenciamento unicelular, que identifica quais receptores cada neurônio expressa, com a transcriptômica espacial, que identifica a localização desses neurônios.
“Este é sem dúvida o tecido neural mais sequenciado já sequenciado, mas precisamos de dados desta escala para compreender este sistema”, disse Datta.
Seus resultados revelaram um padrão claro e consistente. Os neurônios formam faixas horizontais sobrepostas e bem organizadas com base nos receptores que carregam. Este arranjo foi quase idêntico em todos os animais estudados e correspondeu estreitamente à forma como as mensagens de odor são mapeadas no cérebro.
Como os mapas olfativos são formados
Os pesquisadores também estudaram como essa estrutura precisa se desenvolveu. Eles descobriram que o ácido retinóico, uma molécula que regula a atividade genética, era o fator chave.
Os gradientes de ácido retinóico no nariz parecem guiar os neurônios, ajudando cada neurônio a ativar o receptor olfativo correto com base em sua localização. Quando os pesquisadores alteraram os níveis desta molécula, todo o espectro do receptor mudou para cima ou para baixo.
“Mostramos que o desenvolvimento pode alcançar a façanha de organizar mil receptores olfativos diferentes em um mapa extremamente preciso e consistente entre os animais”, disse Datta.
Outro estudo liderado pelo laboratório de Catherine Dulac, professora da Universidade Xander no Departamento de Biologia Molecular e Celular da Universidade de Harvard e publicado na mesma edição da Cell, alcançou resultados consistentes.
O que isso significa para o tratamento da perda de olfato
Além de promover o avanço da ciência básica, a descoberta pode ter implicações práticas. Atualmente, existem poucos tratamentos eficazes para a anosmia, embora possam afetar a segurança, a nutrição e a saúde mental.
“Não podemos corrigir o cheiro sem compreender como o cheiro funciona a um nível fundamental”, disse Datta.
A equipe está atualmente trabalhando para entender por que as faixas receptoras aparecem em uma ordem específica e se o mesmo tecido existe em humanos. Este conhecimento poderá orientar novas abordagens destinadas a restaurar o sentido do olfato, incluindo terapia com células estaminais ou interfaces cérebro-computador.
“O cheiro tem efeitos verdadeiramente profundos e abrangentes na saúde humana, portanto restaurar o cheiro não é apenas para prazer e segurança, mas também para o bem-estar psicológico”, disse Datta. “Sem compreender este mapa, estamos fadados a não conseguir desenvolver novos tratamentos”.
Autoria, Financiamento, Divulgação
Outros autores do artigo incluem David Brann, Tatsuya Tsukahara, Cyrus Tau, Dennis Kalloor, Rylin Lubash, Lakshanya Kannan, Nell Klimpert, Mihaly Kollo, Martin Escamilla-Del-Arenal, Bogdan Bintu, Andreas Schaefer, Alexander Fleischmann e Thomas Bozza.
O financiamento para a pesquisa foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde (bolsas R01DC021669, R01DC021422, R01DC021965 e F31DC019017), pelo Yang Tan Collective da Universidade de Harvard e por uma bolsa de pesquisa de pós-graduação da National Science Foundation.
