Il meccanismo di rilevamento degli odori è in parte ancora ignoto

La cavità nasale degli esseri umani somiglia molto alle protuberanze del Nematode e alle antenne del moscerino. L’area dei nostri recettori nasali è di appena 2,5 centimetri quadrati, ma nonostante sia piccolissima in essa si trovano oltre cinquanta milioni di recettori sensoriali. Il nostro sistema olfattivo è, però, in grado di rilevare solo le molecole che hanno determinate proprietà e le molecole odorose devono prima di tutto essere idrosolubili. Per farla breve, non siamo in grado di odorare nulla che si trovi nell’aria che non sia idrosolubile. Tra le altre proprietà che un odore deve avere vi sono l’elevata pressione di vaporizzazione, la scarsa polarità (una caratteristica chimica) e l’attività di superficie. La maggior parte degli odori è costituita da molecole relativamente piccole. Gli odori raccolti dalla nostra cavità nasale interagiscono poi con i recettori, minuscole molecole che veicolano le informazioni al cervello e che si trovano sulla superficie di minuscoli peli denominati ciglia; il modo in cui effettivamente questi riescono a rilevare e trasmettere le informazioni è ancora oggetto del contendere.

Se potessimo guardare dentro i nostri nasi, vedremmo che la superficie della zona nasale (denominata anche epitelio nasale) è allineata alle ciglia, ammassate nell’epitelio in uno strato di muco sottilissimo (spesso circa 0,06 millimetri) che è importante poiché crea l’ambiente fluido in cui sono immerse le ciglia, rendendo più efficiente il contatto degli odori con le ciglia. Lo strato mucoso è costituito da lipidi importanti per il trasporto delle molecole degli odori attraverso la cavità nasale, dal momento che gli odori che sentiamo sono solubili in questo strato lipidico, cosa che li rende in grado di interagire con i recettori ciliari. Da ogni neurone recettore olfattivo si estendono delle piccole ciglia simili a peli che ricordano delle fruste, su cui si trovano le proteine recettori che interagiscono con le molecole olfattive. Questi neuroni olfattivi sono riuniti nei glomeruli, raccolte di cellule (da dieci e cento) che convergono insieme all’interno delle cellule mitrali nel bulbo olfattivo del cervello e che sono un po’ come delle centrali di trasmissione che permettono al bulbo olfattivo di comunicare con il resto del cervello. A questo punto sarebbe opportuno notare che nei vertebrati è presente un secondo tipo di meccanismo olfattivo, anch’esso in grado di veicolare al nostro cervello odori e sensazioni interessanti e importanti. Questo percorso alternativo è il senso trigemino che viene considerato olfattivo perché coinvolge cellule neurali incorporate all’interno dell’epitelio olfattivo appena descritto. Queste sensazioni “simil-gustative” includono le sensazioni di pizzicore che derivano dalle cipolle o quelle di caldo e freddo che si hanno quando si ingerisce del cibo come senape, peperoncino o caramelle al mentolo.

Abbiamo già parlato di come la modalità di attivazione di questi piccoli recettori sia oggetto di un acceso dibattito nell’ambito dello studio dell’olfatto. Quando esiste una relazione chemiorecettiva tra una piccola molecola e il suo recettore, presumiamo che questa dipenda dall’interazione fisica della piccola molecola con il recettore, che ne cambia in qualche modo la conformazione e per contro genera una reazione nella cellula recettore olfattiva. Cosa succede in seguito? GPCR! Per essere più chiari: i GPCR di tipo odoroso o olfattivo si collegano al percorso del cAMP di cui abbiamo parlato in precedenza, per cui si ritiene si verifichi un contatto fisico della molecola dell’odore con il recettore e che l’attivazione avvenga attraverso questo tipo di contatto. Seguendo gli studi compiuti negli anni trenta da Malcolm Dyson, Luca Turin, un biofisico che lavora al MIT, ha suggerito, tuttavia, che le molecole olfattive vibrano nelle vicinanze di siti attivi delle molecole recettore. Questa vibrazione permette agli elettroni della molecola olfattiva di “incanalarsi” nella molecola e di attivare il recettore per indurre il GPCR nella parte interna della cellula. Dal momento che la molecola olfattiva non deve entrare in contatto con il recettore e poiché quest’ultimo non ha cambiato la sua conformazione, questa modalità di attivazione di un recettore è nota come meccanismo della carta magnetica, che è opposto a quello che di solito si immagina essere il modo in cui funzionano i chemiorecettori, più simile a un meccanismo del tipo “chiave e serratura”.

Ogni neurone recettore olfattivo presenta delle piccole ciglia simili a peli che ricordano delle fruste, su cui si trovano le proteine recettori che interagiscono con le molecole olfattive.

Stando alla teoria di Turin sulla ricezione degli odori, il tutto sembra funzionare come una visione in cui la luce di diverse lunghezze d’onda interagisce con le varie opsine. Nel “mondo di Turin”, le molecole olfattive hanno tutte qualità di vibrazione diverse, rilevabili dalle molecole recettore degli odori. Anche se la riesumazione di questa interessante tesi avanzata da Turin sull’olfatto potrebbe avere senso, la teoria convenzionale continua a sostenere che convenga spiegare il collegamento GPCR dell’olfatto col meccanismo del tipo “chiave e serratura”. Finora la segnalazione di tutte le cellule GPCR-mediate sembra essere attivata dalla modifica di conformazione della proteina recettore fissata alla membrana, a indicare che il lettore di carta magnetica potrebbe non adattarsi alle reazioni con le proteine G. Ma c’è di più: gli esperimenti di Andreas Keller e Leslie B. Vosshall della Rockefeller University di New York hanno reso evidente come non sia possibile supportare la teoria vibrazionale. Per dimostrare come questa non sia difendibile o quantomeno in grado di spiegare nei dettagli come funziona il rilevamento degli odori, i due ricercatori hanno utilizzato una particolare predizione della teoria vibrazionale, diversi soggetti umani e qualche baccello di vaniglia. Tuttavia, all’inizio dei loro esperimenti hanno anche tenuto a sottolineare che: «Finora non esiste alcuna teoria soddisfacente in grado di spiegare come una determinata molecola risulti nella percezione di un particolare odore». Vosshall spiega che, per quanto le attuali evidenze siano coerenti con l’ipotesi “della chiave e della serratura”, l’evidenza non dimostra che questo è il meccanismo tramite il quale si verifica il rilevamento degli odori. Per questo motivo abbiamo deciso di smettere di descrivere la percezione degli odori e andare, piuttosto, ad annusare le rose.

Fonte

• Rob DeSalle e Ian Tattersall, Brain. Il cervello Istruzioni per l’uso, Codice Edizioni 2013