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Detección de olores y feromonas
con quimiorreceptores
Lola Fernández de la Fuente Bursón
Bárbara Pérez Fabra
Rocío Pérez Ruz
Carlos Ruiz García
Grado en Medicina
Curso 2010/2011
Fisiología 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
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
Odorante  Epitelio olfatorio
Feromona  Órgano Vomeronasal (VNO)
Odorantes y Feromonas 
Antena y Palpo Maxilar
Genes de los quimiorreceptores
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
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.
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
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.
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• V2R  capa basal.
– Estructuras complejas intrón-exón con extremo amino
extracelular.
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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
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
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.
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
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.
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
Transducción de la señal
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Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
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• En especies de mamíferos, el bulbo olfativo (OB) es la primera región cerebral que retransmite señales
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luego envía su axón al sistema central olfativo.
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• 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
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• 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
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
• 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:
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• Esto da lugar a variaciones en la respuesta a una
misma feromona según el sexo del receptor.
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
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.
Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II
Conclusiones
1. 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
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Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores
Fisiología Médica II

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DETECCIÓN DE OLORES Y FEROMONAS CON QUIMIORRECEPTORES. Fisiología Médica II

  • 1. Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Lola Fernández de la Fuente Bursón Bárbara Pérez Fabra Rocío Pérez Ruz Carlos Ruiz García Grado en Medicina Curso 2010/2011 Fisiología Médica II
  • 2. 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
  • 3. Modos de detección Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II Odorante  Epitelio olfatorio Feromona  Órgano Vomeronasal (VNO) Odorantes y Feromonas  Antena y Palpo Maxilar
  • 4. Genes de los quimiorreceptores Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 5. 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. Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 6. 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.
  • 7. 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).
  • 8. Funcionamiento de los quimiorreceptores Acoplamiento ligando-receptor Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 9. 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
  • 10. 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. Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 11. 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. Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 12. Transducción de la señal Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 13. OR en vertebrados OR CNG Canal Cl OD. Ric8B Golf Golf Golf Golf Adenil Ciclasa III AMPc AMPc AMPc AMPc AMPc AMPcAMPc + Ca Cl- PKA ß Arrestina GKR Ric8B Desensibilización Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 14. VR en vertebradosDetección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II V1RGαi TRPC2 V2RGαo OD. Gαi IP3 Ca Ca Ca Ca + + + + + PLC
  • 15. OR en insectos OR Or83b OD. ++ + + + ¿AMPc? Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 16. • 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 neuronas receptoras 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) Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 17. Transmisión de la información al cerebro Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 18. Circuitos VR Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II • 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.???
  • 19. Circuitos OR Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II • 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.
  • 20. 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. Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 21. 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. Detección de olores y feromonas con quimiorreceptores Fisiología Médica II
  • 22. Conclusiones 1. 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 Fisiología Médica II