Imagen: Eat This, Not That
Han pasado casi dos años desde que publiqué un post sobre el sentido de la vista, allá en los inicios de este blog, ¡con lo que ya va siendo hora de hablar otra vez sobre la bioquímica de la percepción sensorial!
En esta ocasión voy a hablaros sobre el sentido del olfato, cuyo funcionamiento es realmente asombroso y tiene además una serie de particularidades que lo hacen muy interesante de analizar. Así que, sin más dilación, ¡vamos a meter las narices en este asunto!
Bioquímica de las células olfativas
Antes de empezar, es importante hacer un mini-repaso sobre la anatomía del epitelio olfatorio: este tejido se localiza, cómo no, en el interior de nuestra nariz y está formado por tres tipos principales de células (las células de soporte, las células basales y las neuronas sensoriales olfativas (NSO), siendo estas últimas las responsables de percibir los olores y mandar las señales nerviosas que corresponden).
Las NSO son neuronas de tipo bipolar, es decir, que "se estiran" en direcciones opuestas emitiendo prolongaciones hacia la superficie de nuestra nariz (siendo ahí donde se unen las moléculas responsables del olor) y también hacia la zona basal del epitelio olfativo mediante axones que pasan por unos huecos del hueso etmoides y finalmente hacen sinapsis con otras neuronas localizadas en el bulbo olfatorio (1).
Así luce el epitelio olfatorio. Las células coloreadas en verde oscuro son las NSO, en las cuales nos vamos a centrar en este post (Fuente).
La forma que tienen las NSO de percibir olores es bastante sencilla: todas ellas poseen en su membrana receptores capaces de unirse a moléculas concretas (los odorantes) que van flotando por el aire que nos rodea, y cuando se produce esa unión, las NSO se activan y mandan señales nerviosas a las neuronas del bulbo olfatorio, que a su vez pueden activarse y enviar impulsos nerviosos hacia el sistema nervioso central.
La unión de un odorante a su receptor es específica, pero NO del todo, es decir, que un mismo odorante es capaz de unirse a varios tipos de receptores olfatorios (aunque no a todos), y un mismo receptor olfatorio podrá unirse con mayor o menor afinidad a distintos odorantes. De esta manera, somos capaces de percibir una inmensa cantidad de olores distintos, cada uno con sus propios matices, peculiaridades e intensidad.
Aquí vemos cómo ciertos odorantes son capaces de unirse a receptores olfativos de diferente tipo, y cómo un mismo receptor olfativo es capaz de unirse a diferentes tipos de moléculas odorantes. En este caso, el receptor olfativo de tipo 5 puede unirse hasta a ¡7 tipos distintos de las diferentes moléculas estudiadas! (Fuente).
El proceso por el que un odorante se une a su receptor o receptores específicos y activa a las NSO correspondientes se conoce como transducción olfatoria. Este proceso sucede porque al darse la unión del odorante a su receptor olfatorio, este último puede activar a una proteína llamada Golf (que no Golf, no me seáis) capaz de unirse a su vez a otra proteína llamada adenilato ciclasa, que transforma el ATP en una molécula señal llamada AMP cíclico o cAMP. El cAMP puede activar unos canales de ion calcio de la membrana plasmática, haciendo que suba por tanto la concentración de este ion en la célula, lo cual provoca que se pase a un estado de despolarización. Además, la subida de calcio activa unos canales de cloruro, que se abren y dejan salir este segundo ion causando una despolarización aún mayor en la NSO, lo que finalmente se traduce en una liberación de neurotransmisores que llevan la señal olorosa percibida a las neuronas del bulbo olfatorio (2) (3).
En resumen: la unión de un odorante a su receptor es similar a la acción de pulsar un interruptor de tal manera que se encienda, por ejemplo, una bombilla (que en este caso sería la propia NSO, que se activa y envía señales al sistema nervioso en forma de neurotransmisores).
Esquema del proceso de transducción olfatoria (Fuente).
En la parte de abajo de este esquemita se representa en color azul el intercambiador de iones sodio y calcio, que se encarga de introducir sodio en la célula y expulsar a la vez el ion calcio con el fin de detener la cascada de señalización iniciada por la unión del odorante a su receptor (ya que, como podréis imaginar, las NSO no deben estar activadas permanentemente). Además, para "apagar" la señal olfativa también actúa una enzima activada por calcio, la calmodulina (CaM), que se une a otra proteína (CaMK) capaz de fosforilar a la adenilato ciclasa e inactivarla, para que deje de producir cAMP (que, por cierto, también deja de ejercer su acción porque es degradado por otra enzima llamada fosfodiesterasa, pero que no aparece en estos esquemas...).
Otro esquemita más de este proceso. Aunque tiene ya unos cuantos años, puede servir para que se entienda un poco mejor el proceso... :-) (Fuente).
Sin embargo, esto no es todo...
Aparte de todo lo que os he contado, hay varios puntos adicionales de complejidad en el procesamiento de los estímulos olfativos, pues muchos de los aromas que percibimos no vienen dados por un único odorante, sino por decenas o incluso cientos de ellos (4). Por ello, cuando olemos, por ejemplo, el aroma de nuestra comida o perfume favorito, realmente estamos exponiendo nuestro olfato a un gran repertorio de odorantes, cada uno de los cuales se unirá a distintos receptores olfativos según su afinidad por ellos. De esta forma, se activarán grupos concretos de NSO y a diferentes intensidades, produciendo señales que llegarán en última instancia al sistema nervioso central y ahí se integrarán todas ellas, generando una percepción particular del aroma presente.
Por otro lado, el sentido del olfato tiene una amplia variación entre individuos, dependiendo de las variantes genéticas que tengamos en los diferentes genes que codifican los receptores olfatorios y de cómo nuestro cerebro procese e integre las señales que le llegan de las diferentes NSO que forman nuestro epitelio olfatorio.
En esta infografía vemos algunos de los compuestos odorantes que posee el café. Cada uno de ellos contribuye a los matices y aromas particulares que posee cada variedad de café, haciendo las delicias de los que amamos esta bebida (Fuente).
Esto explica por qué hay personas que sienten repulsión hacia ciertos aromas (como el olor a gasolina), mientras que hay otras a las que realmente les agradan (como es mi caso con el ejemplo de la gasolina jejeje). Además, a la variabilidad genética se suma también un componente ambiental muy importante: seguro que alguna vez habéis olido un aroma que os ha transportado directamente a vuestro pasado y ha abierto el baúl de vuestros recuerdos más remotos, evocando momentos o épocas de vuestra vida pasada e incluso personas especiales.
Se cree que esa capacidad de los olores de producirnos tales emociones se debe a que las señales nerviosas desencadenadas en el bulbo olfatorio llegan de forma directa a una región del cerebro llamada sistema límbico, que precisamente está relacionada con el procesamiento de las emociones y la memoria (5). Como es evidente, esto también condiciona nuestros gustos y reacciones ante los distintos olores que percibimos en el día a día.
Esto ha sido todo por hoy, espero que os haya parecido interesante este post y, ¡nos vemos en la próxima!
Referencias
1. Ronnett, G. V., & Moon, C. (2002). G proteins and olfactory signal transduction. In Annual Review of Physiology (Vol. 64, pp. 189–222). https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.64.082701.102219
2. Matthews, H. R., & Reisert, J. (2003). Calcium, the two-faced messenger of olfactory transduction and adaptation. In Current Opinion in Neurobiology (Vol. 13, Issue 4, pp. 469–475). https://doi.org/10.1016/S0959-4388(03)00097-7
3. Purves, D., Augustine, G., Fitzpatrick, D., Katz, L., LaMantia, A.-S., McNamara, J., & Williams, M. (2001). Neuroscience. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2001.
4. Gu, I., Howard, L., & Lee, S.-O. (2022). Volatiles in Berries: Biosynthesis, Composition, Bioavailability, and Health Benefits. Applied Sciences, 12 (20), 10238. https://doi.org/10.3390/app122010238
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