detecciÓn de olores y feromonas con quimiorreceptores. fisiología médica ii

Detección de olores y feromonas con

quimiorreceptores

Lola Fernández de la Fuente BursónBárbara Pérez FabraRocío Pérez RuzCarlos Ruiz García

Grado en MedicinaCurso 2010/2011Fisiología Médica II

Introducción

• Odorante: compuesto químico volátil con un peso molecular de 300 o menor que provoca la percepción del olor.

• Feromona: – Proteínas o pequeñas moléculas, incluso no

volátiles, liberadas por un individuo y recibido por otro de su misma especie.

– Informan sobre sexo, raza, especie…– Provocan cambios endocrinos y de

comportamiento en el receptor.Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II

Modos de detección

Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II

Odorante Epitelio olfatorioFeromona Órgano Vomeronasal (VNO)

Odorantes y Feromonas Antena y Palpo Maxilar

Genes de los quimiorreceptores


OR en vertebrados

• Se expresan durante la embriogénesis.• Los genes de los vertebrados codifican receptores

olfatorios (OR) de tipo GPCR. Su expansión ocurrió con el paso a la vida terrestre.

• Cada neurona olfatoria expresa un solo tipo de OR, que responde a un odorante específico.

• El número de genes no está relacionado con la capacidad olfatoria.

• Los genes de OR son altamente polimórficos, lo que explica las diferencias entre invividuos en la capacidad de detectar olores específicos.


VR en vertebrados

• Se expresan tras el nacimiento comunicación adulta.• Cada neurona posee un único tipo de VR, que

responde a una feromona concreta.• V1R capa apical. – Codificados por un único exón.– 90% pseudogenes en humanos. 5 intactos.

• V2R capa basal. – Estructuras complejas intrón-exón con extremo amino

extracelular. – Todos pseudogenes en humanos (20). Ninguno intacto.

OR en insectos

• Número de genes muy variable interespecies.• Hay mucho menos genes para los OR, pero con

mayor conservación (más estables, menor variabilidad) que vertebrados.

• Tienen el extremo amino intracelular y el carboxilo extracelular, al contrario de los GPCR de los vertebrados.

• Complejo heteromultimérico formado por Or83b (siempre constante) + OR (variable).

Funcionamiento de los quimiorreceptores

Acoplamiento ligando-receptor


OR en vertebrados (ratón)

• El OR tiene una porción variable (transmembrana) para el acoplamiento odorante-receptor, y una relativamente constante para el ensamblaje y estabilización del mismo.

• Sistema homólogo La poseen las células en sí. Un OR activa una vía concreta.

• Sistema heterólogo Un mismo OR activa distintas vías (Gα15 y Gαs)– Ventaja: más rápida.– Desventaja: ineficaz traslocación de OR a la membrana

plasmática. Solución: rodopsina, chaperonas…OR

VR en vertebrados (ratón)

• V1R Reconoce odorantes (presas, depredadores y ambiente físico) y feromonas volátiles (apareamiento). Vía similar a los OR.

• V2R Reconoce péptidos y proteínas, como:– MUPs : componente de la orina que provoca un

comportamiento agresivo en el varón.– MHCs : inhibe la implantación del embrión

(embarazo).– ESPs : activan V2Rp5.


OR en insectos

• La gran mayoría de OR son de tipo general, y detectan una gran variedad de odorantes.

• Utilizan sistemas homólogos (Drosophila: Or43a) y heterólogos (Xenopus: BmOR2, análogo del Or83b).

• Los insectos han seleccionado un conjunto de toda la familia de ORs especializado en la recepción de feromonas, en lugar de utilizar una nueva familia de genes (VRs de los vertebrados).

• Existe una excepción en Drosophila, que detecta únicamente feromonas.


Transducción de la señal


OR en vertebrados

OR

CNG

Canal Cl

OD.Ric8BGolf

Golf

Golf

Golf

Adenil Ciclasa III

AMPcAMPc

AMPc

AMPc

AMPc

AMPcAMPc

+

Ca

Cl-

PKAß Arrestina

GKR

Ric8B

Desensibilización


VR en vertebradosDetección de olores y feromonas con quimiorreceptores

Fisiología Médica II

V1RGαi

TRPC2

V2RGαo

OD.

Gαi

IP3Ca

CaCa

Ca

++

+

+

+

PLC

OR en insectos

OR

Or83b

OD.

++

+

+

+

¿AMPc?


• Evolución muy diferente a la de vertebrados.• Ventaja evolutiva desarrollada por insectos voladores.

– La señal viaja mucho más rápido.– Evita gastos energéticos en segundos mensajeros.

• Vía menos eficiente que por segundos mensajeros (vertebrados).– Solución:

aumento del área de la membrana de las neuronasreceptoras mayor cantidad de OR

• Se produce actividad eléctrica por:– Activación ligando ó – Inhibición ligando

Mayor variedad de perfiles de respuesta (contrarresta el menor Nº

de OR)


Transmisión de la información al cerebro


Circuitos VR


• En especies de mamíferos, el bulbo olfativo (OB) es la primera región cerebral que retransmite señales nerviosas de neuronas olfativas sensoriales a neuronas secundarias, llamadas mitral/tufted células, esto luego envía su axón al sistema central olfativo.

• Los OB se encuentran en las antenas de los insectos• Un odorante individual activa subconjuntos distintos de ORS, causando la construcción glomerular el

modelo de activación que es único para cada odorante en una región estereotipada del OB (llamado un mapa de olor)

• Incluso para un mismo odorante, concentraciones diferentes causan diferentes modelos en un camino (vías) tal que más ¿glomeruli? es reclutado por las concentraciones más altas de odorantes

• las regiones olfatorias en la corteza primaria reciven impulsos desde el OB incluyendo el núcleo anterior olfativo (AON), ¿taenia tecta? (TT), el tubérculo olfativo (OT), la corteza piriforme (PYR), núcleo anterior cortical amigdalino (ACN), núcleo cortical amigdalino posterolateral (PLCN), y corteza entorhinal (CE).

• En insectos, las neuronas secundarias son la proyección las neuronas que proyectan axones alas regiones más altas del cebrerol (protocerebro)

• En mamíferos, cada una de las subregiones corticales proyectan la información a varias áreas en el cerebro

• La zona medial del área anterior del núcleo preóptico hipotalámico (MPOAAH), en el cual se localizan muchas neuronas GnRH, fue mostrada para recibir la entrada olfativa de varias áreas corticales

• ¿¿¿aquel integrado da la vuelta para inducir innato el comportamiento o cambios reproductivos existen en el sistema principal olfativo.???

Circuitos OR


• VNO- median las señales quimiosensoriales AOB, las cuales proyecta al cerebro basal, que contiene regiones reproductivas y de comportamiento de acoplamiento

• V1r-y V2R expresan neuronas proyectadas a las regiones rostral y caudal del AOB.• El neuronas secundarias entonces proyectan al BST del cual la información es

retransmitida al MPOA-AH; conductual y respuestas de la endocrina siguen • Como el MPOA contiene muchos GnRH o LHRH (hormona de liberación hormonal

luteinizantes neuronas), los impulsos VNO al núcleo amigdalino hipotalámico regulan la reproducción

• La señal VNO parece ser procesada en el área básica del cerebro que tarde o temprano puede conducirse hacia el reconocimiento de género y estímulo de acoplamiento de comportamientos agresivos.

• Los mecanismos subyacentes para tratamiento general del odorante induce efectos de conductuas o endocrinos los cuales son compartidos con ferhormonas para los cambios innatos o reproductivos del sistema vomeronasal.

Dimorfismo sexual

• Tanto en vertebrados como invertebrados (extremo en insectos), establecido en todos los niveles:– Feromonas específicas del sexo.– Receptores específicos del sexo.– Circuitos neuronales del cerebro específicos del sexo.

• Esto da lugar a variaciones en la respuesta a una misma feromona según el sexo del receptor.


Feromonas en humanos

• 1971, Martha McClintock describió el fenómeno de sincronización menstrual en mujeres.

• Los esteroides como androstenona y androstendiona pueden influir en el estado de ánimo, estado fisiológico y actividad neurológica. La respuesta varía según la orientación sexual del sujeto.


Conclusiones1. Los odorantes y las feromonas proceden de diferentes

fuentes y provocan distintos efectos cuando son detectadas por un animal.

2. Los odorantes y las feromonas se unen a receptores distintos, de familias distintas en mamíferos y de la misma familia en insectos.

3. Los OR de los vertebrados e insectos no están relacionados y tienen distintas vías de señalización.

4. Los odorantes recibidos implican una percepción (el olor), mientras que las feromonas activan una vía que implica un cambio fisiológico o de comportamiento directo. Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores

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