Fisiología - Olfato ¿Cómo percibimos y diferenciamos olores?

Fisiología de la Olfacción

Introducción a la Olfacción

• La clase se centra en la fisiología de la olfacción, explorando cómo el cuerpo percibe olores y cómo el cerebro los diferencia.

• El sentido del olfato es un sentido químico, menos estudiado que otros sentidos debido a su desarrollo limitado en humanos y su naturaleza subjetiva.

Comparación con Animales

• En animales, el aparato olfatorio está más desarrollado, esencial para comportamientos reproductivos y territoriales al detectar feromonas.

• Los humanos también perciben olores que evocan recuerdos emocionales; existen tipos básicos de odorantes como alcanforado, floral y mentolado.

Histología de la Mucosa Olfatoria

• Dentro de las cavidades nasales hay dos tipos de mucosa: respiratoria (humedece y filtra aire) y olfatoria (ubicada en el techo).

• La mucosa olfatoria humana tiene una superficie aproximada de 5 a 10 cm², contrastando con perros donde cubre casi toda la cavidad nasal.

Composición Celular de la Mucosa Olfatoria

• La mucosa olfatoria es amarillenta por lipofuscina; está compuesta por epitelio cilíndrico ciliado pseudoestratificado sin células caliciformes.

• Contiene células especializadas: células olfatorias (neuronas bipolares), sustentaculares (soporte mecánico), basales (células madre), y glándulas de Bowman.

Función de las Células Olfatorias

• Las células olfatorias tienen un soma central con dos axones; uno forma el nervio olfatorio hacia el sistema nervioso central.

• El otro axón se dirige hacia las cavidades nasales, terminando en vesículas olfatorias que contienen cilios importantes para la percepción del olor.

Regeneración Celular

• Las células olfatorias tienen una vida media aproximada de un mes; son excepcionales ya que pueden regenerarse fácilmente.

• Las células basales actúan como progenitoras para reemplazar las células olfatorias muertas cada mes.

Células Sustentaculares y Glándulas Bowman

• Las células sustentaculares proporcionan soporte a las células olfatorias y producen proteínas fijadoras de odorantes (OBP).

Transduction Olfatoria: Mecanismo de Percepción de Olores

Proceso de Transducción Olfatoria

• Las moléculas odoríferas, o odorantes, ingresan a las cavidades nasales mediante la inspiración, donde son atrapadas por el moco segregado por las células sustentaculares.

• Dentro del moco se encuentran las proteínas fijadoras de sustancias odoríferas (OBP), que capturan los odorantes y los transportan hacia los cilios olfatorios.

• La OBP lleva al odorante hacia los receptores olfatorios acoplados a proteínas G, conocidos como Golf o r. Estos receptores son esenciales para la activación del proceso olfativo.

• Al unirse el odorante al receptor olfatorio, se activa la subunidad alfa de la proteína G, que a su vez activa la adenilato ciclasa.

• La adenilato ciclasa transforma ATP en AMP cíclico, lo que activa canales iónicos permitiendo el ingreso de sodio y calcio al interior celular.

Despolarización Celular

• El ingreso de sodio y calcio provoca una despolarización en la célula olfatoria desde un potencial en reposo de -55 mV hasta -30 mV.

• Este proceso implica que las moléculas odoríferas son atrapadas en el moco y llevadas a los receptores olfatorios acoplados a proteína G, desencadenando toda una serie de reacciones bioquímicas.

• La salida de iones negativos (cloruro) junto con el ingreso de iones positivos (sodio y calcio) es crucial para lograr esta despolarización efectiva.

Detección Diferencial de Olores

• Se plantea cómo logramos distinguir entre diferentes olores; aproximadamente el 2% del genoma humano codifica cerca de 1000 receptores olfatorios funcionales, aunque solo 350 son activos.

• Los otros 650 genes han acumulado mutaciones convirtiéndose en pseudogenes. Esto deja a los humanos con 350 genes capaces de modificar distintos receptores olfativos.

• Cada uno de estos genes codifica un receptor individual con selectividad química diferente; esto permite que cada odorante se acople a un receptor específico para su identificación única por parte del cerebro.

Olfactory Response Mechanisms

Understanding Olfactory Encoding

• The brain differentiates between various odors, such as a strand of hair and a hamburger, through a process known as population coding. Each olfactory receptor is unique to specific odorants.

Steps in Olfactory Response Termination

• The olfactory response concludes in two phases:

• Odorants can diffuse away from the epithelium, ceasing stimulation of chemoreceptors.

• They may exit through the nostrils or move to the nasopharynx, preventing further interaction with mucosal receptors.

• Additionally, odorants are broken down by scavenger enzymes present in mucus. These include immunoglobulin A and cytochrome P450 synthesized by Bowman’s glands.

Sensory Adaptation Explained

• Sensory adaptation occurs when prolonged exposure to an unpleasant odor leads to diminished neural responses. This phenomenon allows individuals to become less aware of persistent smells over time.

• When exposed to an unpleasant odor for more than a minute, the body adapts through several mechanisms that reduce sensitivity.

Mechanisms of Sensory Adaptation

• The first mechanism involves cyclic AMP (cAMP), which activates protein kinase A (PKA). This process ultimately reduces olfactory transduction by affecting receptor activity.

• Calcium binds with calmodulin forming a complex that inhibits cAMP production and closes ion channels, preventing depolarization of olfactory cells.

• The calcium-calmodulin complex also activates another protein kinase that inhibits adenylate cyclase, further reducing cAMP levels and maintaining reduced sensitivity to odors.

Central Feedback Mechanism

• A central feedback mechanism exists involving neurons from the olfactory regions of the brain that inhibit mitral cells via granular cells. This system plays a crucial role in modulating olfactory signals based on prior exposure.