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
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Odorante Epitelio olfatorioFeromona Órgano Vomeronasal (VNO)
Odorantes y Feromonas Antena y Palpo Maxilar
Genes de los quimiorreceptores
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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.
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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
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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.
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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.
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Transducción de la señal
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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
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VR en vertebradosDetección de olores y feromonas con quimiorreceptores
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V1RGαi
TRPC2
V2RGαo
OD.
Gαi
IP3Ca
CaCa
Ca
++
+
+
+
PLC
OR en insectos
OR
Or83b
OD.
++
+
+
+
¿AMPc?
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• 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)
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Transmisión de la información al cerebro
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Circuitos VR
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• 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
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• 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.
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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.
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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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