Um mapa escondido no seu nariz pode explicar como funciona o cheiro

“O olfato é supermisterioso”, disse Sandeep (Robert) Datta, professor de neurobiologia no Instituto Blavatnik da Harvard Medical School. Em comparação com a visão, a audição e o tato, a biologia básica do olfato permaneceu menos compreendida.

Cientistas criam o primeiro mapa detalhado de receptores de cheiro

Num novo estudo utilizando ratos, Datta e seus colegas construíram o primeiro mapa detalhado mostrando como mais de mil tipos de receptores de cheiro estão dispostos dentro do nariz.

O que eles encontraram desafia suposições de longa data. Em vez de serem distribuídos aleatoriamente, os neurônios que transportam esses receptores são altamente organizados. Eles formam faixas horizontais, ou listras, 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 isso funciona”, disse Datta, autor sênior do estudo.

Os pesquisadores também mostraram que esse mapa no nariz se alinha com os mapas correspondentes no bulbo olfatório do cérebro. Esta conexão oferece uma nova visão sobre como as informações olfativas viajam do nariz para os circuitos neurais.

As descobertas foram publicadas em 28 de abril em Célula.

A longa busca por um mapa olfativo

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 tem sido a exceção.

“O olfato tem sido a única exceção; é o sentido que está faltando no mapa há muito tempo”, disse Datta.

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. Por outro lado, a visão humana das cores depende de apenas três tipos principais de receptores. Cada receptor de cheiro detecta um conjunto específico de moléculas de odor, tornando o sistema muito mais complexo.

Os pesquisadores começaram a identificar receptores de cheiro 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 zonas amplas, levando à ideia de que a sua colocação era maioritariamente aleatória.

À medida que novas ferramentas genéticas se tornaram disponíveis, a equipe de Datta revisitou a questão com métodos mais poderosos.

Um padrão oculto revelado em milhões de neurônios

A equipe analisou cerca de 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 agora sem dúvida o tecido neural mais sequenciado de todos os tempos, mas precisávamos dessa escala de dados para compreender o sistema”, disse Datta.

Seus resultados revelaram um padrão claro e consistente. Os neurônios formam faixas horizontais sobrepostas e bem organizadas com base no receptor que carregam. Este arranjo era quase idêntico em todos os animais estudados e correspondia de perto à forma como as informações olfativas são mapeadas no cérebro.

Como o mapa olfativo se forma

Os pesquisadores também investigaram como essa estrutura precisa se desenvolve. Eles identificaram o ácido retinóico, uma molécula que regula a atividade genética, como um fator chave.

Um gradiente de ácido retinóico no nariz parece guiar os neurônios, ajudando cada um a ativar o receptor olfativo correto dependendo de sua posição. Quando os pesquisadores alteraram os níveis desta molécula, todo o mapa do receptor mudou para cima ou para baixo.

“Mostramos que o desenvolvimento pode alcançar a façanha de organizar milhares de receptores de odores diferentes em um mapa incrivelmente preciso e consistente entre os animais”, disse Datta.

Um estudo separado liderado pelo laboratório de Catherine Dulac, professora da Universidade Xander no Departamento de Biologia Molecular e Celular da Universidade de Harvard, publicado na mesma edição da Cell, apresentou resultados consistentes.

O que isso significa para tratar a perda do olfato

Além do avanço da ciência básica, esta descoberta poderá ter impacto prático. Atualmente, a perda do olfato tem poucos tratamentos eficazes, embora possa afetar a segurança, a nutrição e a saúde mental.

“Não podemos consertar o cheiro sem entender como ele funciona em um nível básico”, disse Datta.

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 terapias 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 psicológico”, disse Datta. “Sem compreender este mapa, estamos fadados ao fracasso no desenvolvimento de novos tratamentos”.

Autoria, Financiamento, Divulgações

Autores adicionais no 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 em Harvard e por uma bolsa de pesquisa de pós-graduação da National Science Foundation.