Se il recettore (olfattivo) non sta nel naso -If the receptor is not in the nose

What is real? How do you define real? If you are talking about what you can feel, what you can smell, what you can taste and see, then real is simply electrical signals interpreted by your brain. This is the world that you know (The Matrix, 1999).

senses

Quand’è che un odore diventa tale? Parafrasando un detto noto, potremmo dire l’odore sta nel naso – e nel cervello – di chi annusa. Senza addentrarci negli aspetti filosofici della questione, possiamo ragionevolmente affermare che la realtà esiste “indipendentemente” dalla nostra percezione, però, diventa per noi “reale” grazie ai nostri sensi, con i quali possiamo percepirla, seppur spesso in modo sfuggevole, soggettivo e ingannevole. E allora, in quest’ottica, quando un odore diventa un odore?

La percezione olfattiva è il risultato di processi fisiologici, cognitivi e psicologici, che si svolgono principalmente nel nostro cervello e ci permettono di definire alcune sensazioni come odorose. Il naso da solo non farebbe molto se non fosse ben cablato e non avesse un sistema efficiente per comunicare al cervello le informazioni ricevute. Per cui, un odore, diventa davvero tale quando, dopo essersi legato a specifici recettori nel nostro naso, viene “rielaborato” nella nostra testa. Sembra banale dirlo ma, se i recettori per le molecole odorose si trovassero su altre cellule, in altre parti del nostro corpo, noi non sentiremmo alcun odore.

La cosa intrigante, ma che può confondere alcuni, è che però alcuni recettori olfattivi si trovano davvero anche in altre parti del corpo. Come mai?

Si chiamano recettori olfattivi ectopici, perché appunto localizzati in parti esterne al naso – a dirla tutta, sono stati trovati “fuori posto” anche alcuni recettori per il gusto – e non si tratta di anomalie e disfunzioni, come pure potrebbe accadere. I ricercatori li hanno trovati in diversi organi e tessuti: lingua, polmoni e altri tratti delle vie respiratorie, su alcune cellule della muscolatura liscia dei bronchi, reni, pancreas, milza, testicoli, spermatozoi, cervello, sangue, pelle.

In alcuni casi, evidenze sperimentali indicano o suggeriscono possibili funzioni, per altri si è appena iniziato a capire e a ipotizzare a cosa possano servire.

È stata abbastanza studiata, per esempio, la funzione del recettore “hOR 17-4”, scovato sugli spermatozoi e studiato da Marc Spehr e colleghi già nel 2003. Questo recettore, espresso anche nel naso, risponde a una molecola chiamata bourgeonal, un’aldeide aromatica il cui odore richiama quello del mughetto, e per questo usata infatti anche in profumeria. Che ci fa questo recettore sugli spermatozoi?

La sua presenza è stata confermata negli ultimi anni anche da altri studi scientifici, che hanno trovato anzi altri recettori in diverse parti dello spermatozoo: testa, “collo” , coda. L’ipotesi principale, anche se non ci sono ancora prove dirette, è che questi recettori svolgano una funzione chemotattica, cioè contribuiscano all’attrazione dello spermatozoo verso molecole chimiche rilasciate dalla cellula uovo, e quindi facilitando la fecondazione. Tuttavia, anche se con test in vitro si è visto che il recttore risponde al bourgeonal, non sono ancora state isolate molecole specifiche dalle cellule uovo che possano agire nello stesso modo su quel recettore.

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From Flegel et al., Front. Mol.Biosci., 2015

 

Un altro dato curioso, ottenuto dai ricercatori nel 2010 testando la molecola bourgeonal su 500 soggetti adulti, 250 maschi e 250 femmine, è che in questo studio i maschi sono risultati più sensibili delle donne: percepivano questa molecola a concentrazioni molto piu basse rispetto alle donne (13 parti per bilione negli uomini, 26 ppb nelle donne). Il come e il perché di questo fatto non è ancora del tutto chiaro.

Recettori olfattivi ectopici, dicevamo, sono stati isolati in diversi tessuti e in certi casi si pensa abbiano un ruolo nel riconoscimento di sostanze chimiche importanti per il metabolismo cellulare o la comunicazione tra cellule. Nel caso dei recettori trovati nel pancreas, per esempio, un’ipotesi è che possano contribuire al controllo del rilascio di insulina, ma non è ancora stato accertato.

Di fatto la comunicazione tra cellule e la regolazione delle funzioni fisiologiche di tessuti e organi avviene in buona parte attraverso sofisticati meccanismi che coinvolgono molecole chimiche usate come “messaggeri”. Dal momento che i recettori olfattivi sono fatti per riconoscere molecole chimiche – normalmente gli odori nel naso – è ragionevole pensare che alcuni di essi possano essere espressi anche in altre parti del corpo per riconoscere altre molecole chimiche importanti per le funzioni dei tessuti in cui sono espressi. Questo non deve però trarre in inganno e far pensare che anche quei recettori, espressi in altre parti del corpo, servano in qualche modo a “sentire” gli odori. Per capirci: immaginiamo il recettore olfattivo nel naso come una serratura che può essere aperta (cioè attivato) da una chiave (la molecola odorosa). Questa serratura si trova, diciamo, su una porta d’ingresso e quindi il risultato della sua “attivazione” sarà far entrare e uscire le persone da casa. Ma di serrature ce ne sono tanti tipi, e non solo sulle porte: possono trovarsi anche su finestre, valigette, scatole, armadietti e via dicendo. La funzione specifica della serratura non cambia o cambia poco– c’è un meccanismo che fa “scattare” un’apertura – ma il risultato finale, una porta che si apre e gente che entra, un armadietto in cui vengono riposte delle cose, una valigetta per trasportare degli oggetti, decisamente cambia. Perciò, così come aprendo la serratura di un cassetto non possiamo aspettarci come effetto finale l’ingresso o l’uscita di persone, analogamente, dall’attivazione di un recettore olfattivo, scovato per esempio nelle cellule epiteliali, non potremo aspetterci una sensazione olfattiva.

Come dicevamo all’inizio, un odore diventa un odore nella nostra testa dopo che una cascata di messagi chimici e segnali elettrici porta l’informazione attraverso strutture, specializzate per quello, dal naso al cervello.

E, però, è sempre grazie agli affascinanti meccanismi del nostro cervello-mente che possiamo immaginare, come poetica ispirazione, di poter annusare e sentire gli odori non solo col naso ma con tutto il nostro corpo.

 

If the Olf-receptor is somewhere else

When an odor becomes an odor? When do we smell what we smell? What we know about reality – aside from philosophical issues – comes from our senses; it exists independently from us, but somehow, we can say, it becomes “real” to us thanks our senses.

About smell, we can say an odor becomes an odor in our head, that is when a molecule, after binding the receptors in our nose, sends a message to our brain, which processes it, and the odor becomes a smell perception. Without this pathway we could not smell any odor. If the odorant receptor would be somewhere else, in our body, we could not have any smell perception.

However, we do have some odorant receptors outside our nose, expressed in other organs and tissue. Why?

Scientists have found ectopic odorant receptor – odorant receptors expressed not in the nose – in many tissues: lung, spleen, pancreas, heart, testis, sperm, and skin. However their function is in most of cases still under discussion.

One of the most studied is the receptor “hOR 17-4”. This odorant receptor is present in the nose, and in sperm. Marc Spehr and colleagues discovered already in 2003 that it can be activated by the compound bourgeonal, an aromatic aldehyde which smells like lily of the valley, and therefore used often in perfumery as well. Why on heart sperm should express such receptors? This and other studies suggest these odorant receptors (meanwhile scientists find other odorant receptors on sperm) can help sperm, through a chemotactic mechanism, to find their way to the egg during fecundation. There is still no direct prove of that, and so far no physiological odorants emitted by the egg has been isolated yet, so scientists are still working on it in order to clarify the details of such fascinating mechanism.

In general, an odorant receptor is made to detect chemicals, and since often cell-to-cell communication in our body happens via chemicals, released and detected by cells, it makes sense that, in certain cases, our body evolved systems which use also odorant receptor in other tissues to detect substances. That does not mean we can “sense” and smell with such ectopic receptors of course, but their function aside their “conventional” job in the nose remain an intriguing mechanism and a scientific open field of research.

An odor becomes an odor in our head, and we cannot really “smell” with the full body. But still, we do it, every time we let our inspiration and our minds float aside an odor perception.

Bonus

These receptors seems to be quite conserved among species and scientist found them not only in humans

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Summer digest II

Nell’ultimo scorcio di estate vi lascio ancora una carrellata di notiziole e appuntamenti intorno a olfatto e odori, riprenderemo poi da metà settembre con post “più corposi” (sì a me piace seguire il calendario scolastico, c’ho pure il diario ancora :D).

 

  • Il topo “super-sniffer” (l’hanno chiamato loro così eh)

Lo studio, condotto dai ricercatori del laboratorio di Paul Finestein della City University di New York, è stato pubblicato a luglio scorso sulla rivista scientifica Cell Reports. In breve, gli scienziati hanno messo a punto una nuova strategia di modificazione genetica che permette a un predefinito recettore olfattivo di essere espresso più di quanto avverrebbe normalmente, e di conseguenza il topo con questa “amplificazione” recettoriale diventa molto più sensibile all’odore corrispondente. Il MouSensor, come è stato chiamato, potrà essere molto utile per sviluppare linee di ratti super-sniffer da addestrare a riconoscere sostanze come il trinitrotoluene (TNT) presente nelle mine e che potrebbero così essere usati senza rischio per sminare i campi (questi animali essendo molto piccoli hanno un peso non sufficiente a innescare le mine). Un’altra applicazione interessante potrà essere lo sviluppo di nose on a chip e tecnologie per la diagnosi precoce di malattie che danno come campanello di allarme la produzione di molecole e “odori” specifici.

  • ECRO – meeting dal 7-10 Settembre, Atene

L’annuale congresso della società europea dei sensi chimici quest’anno si terrà ad Atene nella prima metà di settembre. Si tratterà come sempre di un importante momento di scambio in ambito scientifico.

  • Scent – the smell of architecture

A Basilea invece a partire dal 31 agosto, fino al 21 dicembre, il Scent Culture Institute organizza una serie di mostre e incontri interessanti (in tedesco), per il pubblico generico, su olfatto e spazio architettonico. In che modo interagiamo e veniamo influenzati dagli odori a seconda dello spazio pubblico e architettonico in cui ci troviamo e dei materiali di cui questi spazi sono fatti.

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  • Pitti Fragranze

Fiera di profumeria artistica che si svolge a Firenze dal 9 all’11 settembre, un bel posto per chi ama i profumi e volesse iniziare a esplorare un po’ meglio di più questo mondo, o per chi già li ama e vuole seguire le ultime novità.