Δημιούργησαν για πρώτη φορά άτλαντα της όσφρησης – Πού θα βοηθήσει

Η αίσθηση της όσφρησης είναι για τους περισσότερους από εμάς ένα αναπόσπαστο μέρος της καθημερινής ζωής. Παίζει καθοριστικό ρόλο στην παροχή πληροφοριών για το περιβάλλον γύρω μας, προειδοποιώντας μας για πιθανούς κινδύνους (μούχλα, φαγητό που καίγεται, δηλητηριώδη αέρια κ.ά.), ενώ παράλληλα ενισχύει την αίσθηση της γεύσης και δημιουργεί συναισθήματα και αναμνήσεις.

Παρά τη σημασία της, από επιστημονική άποψη, η όσφρηση παραμένει ένα εξαιρετικά μυστηριώδες φαινόμενο, με την κατανόηση της βιολογίας της να είναι πίσω από άλλες αισθήσεις, όπως η όραση, η ακοή και η αφή, όπως εξήγησε ο καθηγητής νευροβιολογίας Σαντίπ Ρόμπερτ Ντάττα από το Ινστιτούτο Μπλαβάτνικ της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ.

Ωστόσο, η ομάδα του Ντάττα παρουσίασε μια επαναστατική ανακάλυψη: τον πρώτο λεπτομερή άτλαντα οργάνωσης των περισσότερων από χίλιους τύπους υποδοχέων μυρωδιάς στη μύτη.

Η μελέτη τους έφερε στο φως ότι, σε αντίθεση με ό,τι πίστευαν οι επιστήμονες, τα νευρικά κύτταρα που εκφράζουν αυτούς τους υποδοχείς οργανώνονται με μεγάλη ακρίβεια σε οριζόντιες ζώνες, βασισμένες στον τύπο του υποδοχέα από την κορυφή μέχρι τη βάση της μύτης.

Η οργάνωση της μύτης και του εγκεφάλου

Η ομάδα διαπίστωσε ότι οι υποδοχείς στη μύτη δεν είναι τυχαία κατανεμημένοι, όπως πίστευαν μέχρι τώρα, αλλά ακολουθούν μια ακριβή χωρική διάταξη. Τα νευρικά κύτταρα που εκφράζουν τους υποδοχείς μυρωδιάς οργανώνονται σε διαδοχικές οριζόντιες γραμμές από πάνω προς τα κάτω, με βάση τον τύπο του υποδοχέα που φέρουν.

Το ενδιαφέρον της ανακάλυψης είναι ότι αυτός ο άτλαντας της μύτης συνεργάζεται με τον οσφρητικό βολβό του εγκεφάλου, προσφέροντας στοιχεία για το πώς η πληροφορία μετακινείται από τη μύτη στον εγκέφαλο.

Ο Ντάττα σημείωσε πως, ενώ η ανακάλυψη του χάρτη της μύτης είναι από μόνη της συναρπαστική, είναι επίσης θεμελιώδης για την ανάπτυξη θεραπειών για την απώλεια της όσφρησης, ένα πρόβλημα που σήμερα δεν έχει λύσεις. «Δεν μπορούμε να αποκαταστήσουμε την όσφρηση χωρίς να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί σε βασικό επίπεδο», είπε χαρακτηριστικά.

Ένας χάρτης χάθηκε για πολύ καιρό

Για πολλά χρόνια, υπήρχαν χάρτες που περιέγραφαν πώς οι υποδοχείς του ματιού, του αυτιού και του δέρματος οργανώνονται για να συλλαμβάνουν και να ερμηνεύουν πληροφορίες από τις αισθήσεις της όρασης, της ακοής και της αφή. Οι επιστήμονες είχαν κατανοήσει πώς αυτοί οι χάρτες αντιστοιχούν στους χάρτες του εγκεφάλου.

Ωστόσο, η όσφρηση παρέμενε το μεγάλο κενό στη σύνδεση αυτών των χαρτών. Από το 1991, οι επιστήμονες ξεκίνησαν να αναγνωρίζουν τύπους υποδοχέων μυρωδιάς, και για 35 χρόνια ερευνούσαν αν υπήρχε χάρτης για την όσφρηση.

Στην αρχή, παρατήρησαν ότι οι υποδοχείς συνήθως εκφράζονταν σε περιοχές της οσφρητικής περιοχής, οδηγώντας στην επικρατούσα θεωρία ότι η έκφραση των υποδοχέων ήταν τυχαία και ότι η όσφρηση ήταν διαφορετική από τις άλλες αισθήσεις.

Αλλά καθώς οι τεχνικές γενετικής έρευνας εξελίχθηκαν, ο Ντάττα και οι συνεργάτες του αποφάσισαν να επανεξετάσουν την ιδέα της δημιουργίας ενός χάρτη για την όσφρηση.

Χρησιμοποίησαν τεχνικές αλληλουχίας μονοκυττάρων και χωρικής μεταγραφίας για να εξετάσουν περίπου 5,5 εκατομμύρια νευρικά κύτταρα από περισσότερους από 300 ποντικούς.

Χρησιμοποιώντας αυτές τις μεθόδους, κατέστη δυνατό να προσδιορίσουν τους τύπους υποδοχέων που εκφράζονται από τα νευρικά κύτταρα και τη θέση τους στην μύτη.

Μια ακριβής οργάνωση με αντίκτυπο στην ιατρική

Τα αποτελέσματα της μελέτης ήταν εντυπωσιακά: οι νευρώνες οργανώνονται σε συμπαγείς, επικαλυπτόμενες οριζόντιες ζώνες από την κορυφή της μύτης προς τα κάτω, ανάλογα με τον τύπο του υποδοχέα που φέρουν.

Η οργάνωση αυτή ήταν συνεπής μεταξύ των ποντικών και αντανακλούσε την οργάνωση των χαρτών μυρωδιάς στον εγκέφαλο, όπως είχε παρατηρηθεί σε άλλες αισθήσεις, όπως η όραση και η ακοή.

Η μελέτη αποκάλυψε επίσης ότι η οργάνωση αυτή καθοδηγείται από το ρετινοϊκό οξύ, μια μόρια που ρυθμίζει τη δραστηριότητα των γονιδίων. Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η ροή του ρετινοϊκού οξέος στη μύτη καθοδηγεί κάθε νευρώνα να εκφράσει τον σωστό τύπο υποδοχέα ανάλογα με τη χωρική του θέση.

Εάν προστεθεί ή αφαιρεθεί ρετινοϊκό οξύ, ο χάρτης των υποδοχέων μετακινείται προς τα πάνω ή προς τα κάτω.

Τώρα, οι επιστήμονες εξετάζουν γιατί οι υποδοχείς οργανώνονται με αυτόν τον συγκεκριμένο τρόπο και μελετούν τους υποδοχείς της όσφρησης σε ανθρώπινο ιστό για να κατανοήσουν σε ποιο βαθμό ο χάρτης της όσφρησης είναι συνεπής σε όλα τα είδη. Αυτή η κατανόηση θα βοηθήσει στην ανάπτυξη θεραπειών για την απώλεια της όσφρησης, η οποία συνδέεται με ψυχολογικές συνέπειες όπως η κατάθλιψη.

«Η όσφρηση έχει πραγματικά βαθιά και πανταχού παρούσα επίδραση στην ανθρώπινη υγεία, οπότε η αποκατάστασή της δεν αφορά μόνο την ευχαρίστηση και την ασφάλεια, αλλά και την ψυχική ευημερία», κατέληξε ο Ντάττα. «Χωρίς την κατανόηση αυτού του χάρτη, κινδυνεύουμε να αποτύχουμε στην ανάπτυξη νέων θεραπειών».

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Cell.