Novo estudo mapeia receptores de olfato no nariz de camundongos

O olfato é um daqueles sentidos em que muita gente só repara quando ele falha. Ele funciona como um alerta essencial para fumaça, comida estragada e outros sinais de perigo imediato.

Além disso, é o olfato que influencia o sabor dos alimentos, desperta lembranças e pode mudar o clima de um momento inteiro.

Mesmo tão presente no dia a dia, por muito tempo os cientistas souberam, de forma surpreendente, pouco sobre como esse sistema é organizado dentro do nariz. Um novo estudo agora resolve uma parte importante desse quebra-cabeça.

Trabalhando com camundongos, pesquisadores produziram o primeiro mapa detalhado dos receptores de olfato no nariz.

Um sistema altamente organizado

O trabalho contraria a ideia antiga de que esse sistema seria, em grande parte, desordenado.

Em vez disso, a equipa observou que os receptores de olfato seguem uma organização bem definida, formando faixas horizontais que vão da parte superior do nariz até a parte inferior.

Liderada pelo professor Sandeep Datta, do Blavatnik Institute na Harvard Medical School, a pesquisa abre caminho para futuros tratamentos contra a perda de olfato - um problema para o qual a medicina ainda tem poucas respostas.

O olfato era o último sentido sem mapa

Em outros sistemas sensoriais, mapas existem há bastante tempo.

Já se sabe muito sobre como os receptores do olho se distribuem para processar a visão, como o ouvido lida com o som e como a pele capta o toque.

Os especialistas também conseguiram entender como esses mapas sensoriais se conectam a sistemas correspondentes no cérebro. O olfato, porém, ficou fora dessa regra.

Essa lacuna persistiu durante anos, em parte porque o olfato é um sistema muito mais “bagunçado” do que os demais.

Camundongos têm cerca de 20 milhões de neurónios olfatórios e mais de mil tipos diferentes de receptores de olfato.

Receptores de olfato no nariz

Para comparar, a visão de cores depende sobretudo de apenas três tipos de receptores visuais.

Cada receptor de olfato reconhece um conjunto específico de moléculas odoríferas, o que torna todo o sistema muito mais complexo.

Os cientistas identificaram pela primeira vez os tipos de receptores de olfato em 1991. Nas décadas seguintes, continuaram a procurar um mapa claro dentro do nariz.

O que surgiu, a princípio, foi desanimador: os receptores pareciam apenas vagamente agrupados em algumas zonas amplas.

Isso sustentou a hipótese dominante de que a expressão dos receptores de olfato era, em grande medida, aleatória - e de que o olfato simplesmente funcionaria de maneira diferente dos outros sentidos.

Um padrão marcante que espelha o cérebro

Com a evolução das ferramentas genéticas, a equipa decidiu retomar a questão com um nível de detalhe muito maior do que o possível no passado.

No novo estudo, os pesquisadores combinaram sequenciamento de célula única e transcriptómica espacial para analisar cerca de 5,5 milhões de neurónios, obtidos de mais de 300 camundongos.

Uma das abordagens indicou quais receptores de olfato cada neurónio estava a expressar. A outra revelou onde esses neurónios estavam posicionados dentro do nariz.

“Este é, sem exagero, um dos tecidos neurais mais sequenciados de todos os tempos, mas precisávamos dessa escala de dados para compreender o sistema”, disse Datta.

O resultado não apontou aleatoriedade. Os neurónios desenhavam faixas horizontais sobrepostas, bem organizadas - estendendo-se do topo à base do nariz conforme o receptor expresso.

O desenho repetiu-se de um animal para outro. E, mais impressionante ainda, a disposição no nariz refletiu mapas de olfato já conhecidos no bulbo olfatório do cérebro.

O olfato talvez não seja a exceção

A mudança pode soar técnica, mas altera profundamente a forma como os pesquisadores encaram o sentido do olfato.

“Os nossos resultados trazem ordem a um sistema que antes se acreditava não ter ordem, o que muda, em termos conceituais, como pensamos que isso funciona”, disse Datta.

Com isso, o olfato passa a se aproximar mais de visão, audição e tato, que dependem de mapas ordenados de receptores para ajudar o cérebro a organizar a informação que chega.

Se o olfato usa um princípio semelhante, então talvez ele não seja a “exceção estranha” que parecia ser.

Como esse mapa é construído

Os pesquisadores não se limitaram a descrever o mapa: também quiseram entender como o organismo o forma.

Os dados apontam o ácido retinoico como parte central da explicação. Essa molécula regula a atividade de genes e, no nariz, aparentemente cria um gradiente que orienta os neurónios para o tipo certo de receptor, conforme o local onde se encontram.

Em outras palavras, a posição de um neurónio no nariz ajuda a definir qual receptor de olfato ele vai expressar.

Quando a equipa aumentou ou diminuiu os níveis de ácido retinoico, o mapa dos receptores deslocou-se para cima ou para baixo. Isso reforçou a ideia de que se trata de uma estrutura construída ativamente.

“Mostramos que o desenvolvimento consegue o feito de organizar mil receptores de olfato diferentes em um mapa incrivelmente preciso e consistente entre os animais”, disse Datta.

Por que isso importa além da ciência básica

A perda de olfato pode impactar a vida de forma mais profunda do que muitos imaginam. Ela tira parte do prazer de comer, reduz sinais de alerta do ambiente e pode aumentar o risco de depressão.

A pandemia de COVID-19 também fez com que muito mais pessoas percebessem o quão desestabilizadora pode ser a perda do olfato.

O próprio Datta estudou a perda de olfato na COVID-19, o que ajuda a entender por que esse novo mapa tem tanto peso.

“Não conseguimos consertar o olfato sem entender, em nível básico, como ele funciona”, afirmou.

Direções para pesquisas futuras

Agora, a equipa investiga por que as faixas de receptores aparecem exatamente nessa ordem. Também está a analisar tecido humano para verificar até que ponto o mapa se mantém semelhante entre espécies.

Esse caminho pode, no futuro, dar suporte ao desenvolvimento de tratamentos, incluindo terapias com células-tronco ou até interfaces cérebro-computador para pessoas que perderam o sentido do olfato.

“O olfato tem um efeito muito profundo e abrangente na saúde humana; por isso, restaurá-lo não é apenas uma questão de prazer e segurança, mas também de bem-estar psicológico”, disse Datta.

“Sem entender este mapa, estamos condenados a falhar no desenvolvimento de novos tratamentos.”

A pesquisa foi publicada na revista Cell.