OLFATTO

Epitelio olfattivo:
Rilevazione e trasduzione delle molecole odorose avvengono ad opera di un piccolo e sottile strato di cellule chemosensoriali, i neuroni olfattivi, che costituiscono l’epitelio olfattivo che ricopre i turbinati della cavità nasale posteriore. Essi sono estroflessioni ossee su cui è stratificato l’epitelio olfattivo e favoriscono la percezione odorosa attraverso il riscaldamento dell’aria e l’aumento delle turbolenze e della superficie recettoriale esposta.
L’epitelio olfattivo è ricoperto da un sottile strato di muco, prodotto dalle ghiandole di Bowman. Esso ha la funzione di concentrare gli odori e successivamente di eliminarli, poiché viene continuamente sostituito (le sostanze nell’aria devono dissolversi nello strato di muco prima di raggiungere le cellule recettoriali).

Ci sono 3 tipi di cellule principali nell’epitelio:

• Cellule recettrici dell’olfatto = trasduzione stimoli. I neuroni olfattivi sono bipolari e proiettano i loro assoni alle regioni centrali del SN; essi sono capaci di rigenerarsi durante tutto l’arco di vita, producendo in continuazione nuovi neuroni. I loro corpi cellulari proiettano un dendrite nella cavità nasale, sulla cui sommità è presente una protuberanza, il bottone olfattivo, da cui dipartono le ciglia immerse nel muco. Ciglia e bottoni rappresentano le strutture da cui ha origine lo stimolo elettrico prodotto dal legame dell’odore con il proprio recettore. Alla base, il neurone olfattivo è dotato di un unico assone che attraversa la lamina cribrosa e, dopo essersi unito con altri assoni a formare il nervo olfattivo, penetra nel bulbo olfattivo dove avviene la PRIMA SINAPSI, a livello del glomerulo.
• Ciglia delle cellule olfattive = gli odori si legano qui
• Cellule staminali = danno origine a nuovi recettori e sono localizzate alla base dell’epitelio
• Strato mucoso = serve per diluire le sostanze odorose e contiene anticorpi
• Cellule di supporto = produzione di muco. Si trovano nella regione più apicale dell’epitelio ed esplicano un’azione protettiva sulla sua integrità, producendo enzimi detossificanti in grado d’inattivare agenti chimici dannosi.

I recettori olfattivi quindi non hanno una struttura che li protegge, e SONO NEURONI, i cui assoni entrano direttamente nel SNC. Per questo è importante che il muco possieda gli anticorpi, per proteggersi da virus e batteri che altrimenti arriverebbero al cervello. I neuroni olfattivi sono tra i più sottili e lenti di tutto il corpo, quindi ci vuole molto tempo per percepire gli odori, rispetto ad altri stimoli (400ms + 500ms per la consapevolezza di averlo percepito).
L’uomo possiede circa 20 mln di recettori, contro i 220 mln del cane (stesso numero di odori percepito ma a concentrazioni 100 mln di volte inferiori); ci si può addestrare a riconoscere gli odori e a discriminarli anche senza avere un olfatto così sviluppato. Curiosità: i cani possono rilevare i tumori, in particolare quelli dello stomaco, elaborando gli odori che derivano da saliva, urine ed altri fluidi corporei.

Trasduzione:

• L’odore si lega con recettori specifici di membrana.
• Il legame tra odore e recettore causa il rilascio intracellulare della subunità alfa (GαOLF) di una specifica proteina G che attiva l’adenilatociclasi di tipo III (ACIII).
• Tale enzima incrementa i livelli di AMP ciclico (cAMP), inducendo l’apertura di un canale posto sulle membrane ciliari (CNGA2), specificamente permeabile ai cationi e in particolare al Ca++.
• L’ingresso di Ca contribuisce solo moderatamente alla depolarizzazione della cellula, in quanto viene “aiutato” dall’apertura di canali per il Cl- che esce
• La depolarizzazione consente l’apertura di canali V-D e la generazione del PdA.

Le sostanze odorose rimaste in contatto con la cellula vengono allontanate o degradate, tramite meccanismi di rapido adattamento.

Vie olfattive centrali:
Gli assoni dei recettori olfattivi attraversano la lamina cribrosa formando il nervo olfattivo (I nervo cranico), che penetra nel bulbo olfattivo → 1° SINAPSI con neuroni di II ordine, le cellule mitrali, che danno origine a strutture sferiche denominate glomeruli. In ogni glomerulo convergono parecchie fibre olfattive, che conferiscono al sistema elevata sensibilità, ed è interconnesso con una rete di neuroni inibitori detti periglomerulari. I corpi cellulari delle cellule mitrali sono localizzati nel bulbo, mentre gli assoni si riuniscono postero-ventralmente formando il tratto olfattivo, che penetra nell’encefalo e giunge alla corteccia olfattiva primaria (che comprende tubercolo olfattivo, corteccia piriforme ed entorinale, …).

Gli assoni del tratto olfattivo si ramificano e seguono diverse vie:

• Corteccia olfattiva primaria e strutture temporali (non passano per il talamo)
• Corteccia periforme (amigdala, uncus dell’ippocampo e giro paraippocampale)
• Corteccia orbitofrontale, passando dal nucleo dorso-mediale del talamo (percezione cosciente degli odori, probabilmente elaborati in circuiti paralleli)

Allo stesso modo nella corteccia olfattiva primaria c’è la convergenza di fibre provenienti da diversi glomeruli:
- Dall’amigdala all’ipotalamo (risposte neuroendocrine)
- Dal tubercolo olfattivo e dalla corteccia entorinale ad altre regioni corticali e sottocorticali come l’ippocampo (integrazione di segnali destinati a memoria ed emozioni)
Analogamente al sistema olfattivo principale, i neuroni vomeronasali prendono contatto con le cellule mitrali nei glomeruli del bulbo olfattivo accessorio. Le proiezioni centrali delle cellule mitrali raggiungono aree diverse, da cui dipartono neuroni secondari che si dirigono direttamente nelle regioni ipotalamiche.

Basi genetiche:
Il genoma umano contiene 350 geni codificanti per i recettori olfattivi, ma molti sono “pseudogeni” non funzionanti (20% nei cani e 60% negli umani). Ogni cellula recettiva esprime un sottoinsieme di geni per i recettori. La % di pseudogeni è correlata alla vista tricromatica: l’aumento dell’acuità visiva ha costi sulla sensibilità olfattiva.

Riconoscimento degli odori:
Come possiamo distinguere miliardi di odori se i geni che codificano per i recettori olfattivi sono centinaia e il 60-70% neppure è espresso?

I vari odori attivano popolazioni di recettori diversi (codice di popolazione) con tempi diversi (sequenza temporale di attivazione), producendo configurazioni spazio-temporali diverse per i singoli odori.

Modello combinatorio: Il sistema olfattivo utilizza le risposte simultanee di un gran numero di recettori per codificare uno specifico odore, quindi l’identificazione di una molecola odorosa dipende dalla combinazione dei recettori attivati.
Il modello combinatorio si riflette nel bulbo → MAPPA SPAZIALE = distribuzione spaziale organizzata dei glomeruli che ricevono specifici recettori (recettori che esprimono un gene diverso si organizzano in glomeruli diversi).


Codifica temporale: frequenze di scarica neuronale caratteristiche, indotte da odori diversi e sequenza temporale di attivazione dei recettori diversi da parte di una sostanza. Es. l’odore di un profumo dipende dal fatto che la molecola odorosa si lega in tempi diversi con diversi recettori.

Quando si parla di odore si parla della trasduzione ad opera delle cellule olfattive dell’epitelio di una molecola odorosa; queste si attivano quando respiriamo → olfatto ortonasale. Si parla invece di aroma quando respiriamo con il cibo in bocca → olfatto retronasale.
Gusto e olfatto vengono uniti insieme dal nostro sistema percettivo in una meta-sensazione → sapore.

Deficit olfattivi:

• Anosmia = perdita del senso dell’olfatto per lesione delle vie o dei centri olfattivi. Cause: deviazione del setto nasale, sinusite, polipi, infezione, allergia o un banale raffreddore che modificano le cellule dell’epitelio olfattivo (reversibili) o trauma cranico, tumori e malattie genetiche (irreversibile).
• Malattie neurodegenerative = sintomi spesso preceduti dalla scarsa sensibilità olfattiva
• Legame con la depressione (prima degenerano le strutture legate all’olfatto) → farmaci contro la depressione infatti migliorano l’olfatto.
• Sindrome di Kallmann = ipogonadismo dovuto all’assenza congenita dei neuroni ipotalamici che producono l’ormone di rilascio delle gonadotropine, con conseguente mancata produzione da parte dell’ipotalamo di ormone follicolostimolante e luteinizzante → conseguenze: sterilità e mancato sviluppo sessuale, nonché anosmia dovuta a parziale o completa assenza del bulbo olfattivo.

Ignobel = premio Nobel per ricerche assurde (es. 2008: le orecchie ingannano il sapore: modificando il rumore delle patatine fritte scadute, ascoltando per esempio un rumore croccante, queste migliorano di sapore).