Είναι άνοιξη, τα λουλούδια ανθίζουν, όμορφα μυρίζουν. Μπορεί η άνοιξη και τα αρώματά της να είναι δεδομένα για τους πολλούς, δεν ισχύει όμως το ίδιο για τουλάχιστον 20% του πληθυσμού που εμφανίζει μερική ή ολική απώλεια όσφρησης και δεν… παίρνει καν μυρωδιά τη φύση που οργιάζει τέτοια εποχή.
Το ζήτημα δεν αφορά όμως μόνο την απόλαυση που χαρίζουν οι μεθυστικές μυρωδιές είναι άκρως πρακτικό (ακόμη και κυριολεκτικώς ζωής ή θανάτου). Όχι, δεν υπερβάλλουμε. Φανταστείτε, για παράδειγμα, ότι ένα άτομο με ανοσμία πιθανώς δεν θα αντιληφθεί εγκαίρως το ξέσπασμα μιας πυρκαγιάς ώστε να απομακρυνθεί γρήγορα προκειμένου να μην κινδυνεύσει.
Αχαρτογράφητο μυστήριο
Για αυτό και η δημιουργία του πρώτου «χάρτη» της όσφρησης, μιας αίσθησης τόσο σημαντικής, η οποία όμως μέχρι σήμερα παρέμενε… αχαρτογράφητη, αναμένεται να αποδειχθεί πολύτιμη για εκατομμύρια άτομα με υποσμία ή ανοσμία.
Διότι η όσφρηση αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της ανθρώπινης ζωής: προσφέρει πληροφορίες για το περιβάλλον γύρω μας, μας προειδοποιεί για πιθανούς κινδύνους, ενισχύει την αίσθηση της γεύσης και «γεννά» συναισθήματα αλλά και αναμνήσεις.
Παρότι ο νέος αναλυτικός αυτός χάρτης των οσφρητικών υποδοχέων, που ανήκει σε ερευνητές του Ινστιτούτου Blavatnik της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ και ο οποίος δημοσιεύθηκε προσφάτως στο επιστημονικό περιοδικό «Cell», ήταν… ποντικίσιος – κοινώς χαρτογραφήθηκαν οι περισσότεροι από 1.000 οσφρητικοί υποδοχείς της μύτης ποντικών –, οι ερευνητές που τον δημιούργησαν θεωρούν ότι αποτυπώνει τη δομή και τη λειτουργία και του ανθρώπινου οσφρητικού συστήματος.
Μέχρι σήμερα η όσφρηση παρέμενε ένα «σούπερ μυστήριο», όπως ανέφερε στο ΒΗΜΑ-Science ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Σαντίπ Ρόμπερτ Ντάτα, καθηγητής Νευροβιολογίας στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ. «Η γνώση για τη βιολογία της όσφρησης που είχαμε ως τώρα υπολειπόταν πολύ σε σύγκριση με εκείνη που αφορούσε την όραση, την ακοή και την αφή, καθώς οι τρεις αυτές αισθήσεις είχαν χαρτογραφηθεί, η όσφρηση όμως όχι».
Πιο πολύπλοκη αίσθηση
Γιατί συνέβαινε αυτό; Εν μέρει επειδή η όσφρηση είναι πιο πολύπλοκη σε σχέση με τις υπόλοιπες αισθήσεις. Τα ποντίκια, για παράδειγμα, διαθέτουν περί τους 20 εκατομμύρια οσφρητικούς νευρώνες, οι οποίοι εκφράζουν περισσότερους από χίλιους διαφορετικούς τύπους οσφρητικών υποδοχέων – την ίδια στιγμή έχουν μόλις τρεις κύριους τύπους οπτικών υποδοχέων για την έγχρωμη όραση. Κάθε τύπος οσφρητικού υποδοχέα ανιχνεύει μια μοναδική υπο-ομάδα οσφρητικών μορίων.
Οι επιστήμονες πρωτοταυτοποίησαν διαφορετικούς τύπους οσφρητικών υποδοχέων το 1991. Έκτοτε, επί 35 συναπτά έτη, διερευνούσαν τη χωροταξία της όσφρησης αλλά είχαν παρατηρήσει μόνο ότι οι υποδοχείς έτειναν να εκφράζονται αποκλειστικά σε μια ζώνη από τις πολλές του οσφρητικού ιστού. Έτσι επί μακρόν επικράτησε η θεωρία ότι η έκφραση των οσφρητικών υποδοχέων είναι σε μεγάλο βαθμό τυχαία και άρα η όσφρηση είναι μια αίσθηση διαφορετική από τις άλλες, στην οποία επικρατεί λίγο – πολύ το… χάος.
Χρήση προηγμένων τεχνικών
Ο καθηγητής Ντάτα όμως, ο οποίος πάσχιζε να….μπει στη μύτη της καθεστηκυίας ελλιπούς γνώσης μέσω πολλών ερευνών του σχετικά με την όσφρηση και την απώλειά της (όπως στις περιπτώσεις ανοσμίας που προκάλεσε ο πρόσφατος πανδημικός κορωνοϊός SARS-CoV-2), αποφάσισε με την ομάδα του να βάλει τους οσφρητικούς υποδοχείς… στη θέση τους αποκαλύπτοντας την οργάνωσή τους εντός της μύτης. Γιατί τώρα; Διότι τώρα υπάρχουν πλέον προηγμένες γενετικές τεχνικές ικανές να του λύσουν τα χέρια.
Η ερευνητική ομάδα συνδύασε την τεχνική της αλληλούχησης μεμονωμένων κυττάρων με τη χωρική μεταγραφωμική (τεχνολογία αιχμής που επιτρέπει την ακριβή χαρτογράφηση της γονιδιακής έκφρασης απευθείας μέσα στους ιστούς) προκειμένου να εξετάσει περί τα 5,5 εκατομμύρια νευρώνες σε περισσότερα από 300 ποντίκια.
Ο συνδυασμός των δύο τεχνικών αποκάλυψε ποιοι οσφρητικοί υποδοχείς εκφράζονται από τους νευρώνες στη μύτη αλλά και πού ακριβώς «κατοικοεδρεύουν» αυτοί οι υποδοχείς.
Πολύ συγκεκριμένη οργάνωση
Τα ευρήματα εξέπληξαν τους ερευνητές καθώς αποκάλυψαν ότι, σε αντίθεση με ό,τι πίστευαν επί δεκαετίες οι επιστήμονες, οι νευρώνες που εκφράζουν αυτούς τους υποδοχείς έχουν πολύ συγκεκριμένη οργάνωση.
Για την ακρίβεια, σχηματίζουν οριζόντιες αλληλοεπικαλυπτόμενες λωρίδες ανάλογα με τον τύπο του κάθε υποδοχέα οι οποίες διατρέχουν τον επιθηλιακό ιστό, τη «φόδρα» που «ντύνει» εσωτερικά τη μύτη, από την κορυφή ως τη βάση του. «Γνωρίζουμε επί έτη πως τα ποντίκια διαθέτουν περί τους 1.000 οσφρητικούς υποδοχείς. Ωστόσο όλοι θεωρούσαν πως το νευρικό σύστημα δεν θα είχε την ικανότητα να οργανώνει αυτούς τους υποδοχείς σε έναν χάρτη με συνοχή. Εμείς δείξαμε ότι η βιολογία έχει την εκπληκτική ικανότητα να τακτοποιεί 1.000 διαφορετικά πράγματα με συγκεκριμένη σειρά. Και αυτό αλλάζει ριζικά το τι πιστεύουμε πλέον για τη λειτουργία της όσφρησης» σχολίασε ο καθηγητής. Ο δρ Ντάτα και οι συνεργάτες του ανέφεραν ότι αυτή η τόσο συγκεκριμένη χωρική τοποθέτηση των οσφρητικών υποδοχέων οργανώνεται κατά την ανάπτυξη και ελέγχεται από ομάδες γονιδίων. Οπως μάλιστα εξήγησε, «ανακαλύψαμε πως ένα μόριο που ονομάζεται ρετινοϊκό οξύ διαδραματίζει ρόλο-κλειδί σε αυτή τη διαδικασία. Εντοπίσαμε μια διαβάθμιση στην ποσότητα ρετινοϊκού οξέος σε διαφορετικά σημεία της μύτης. Παρεμβαίνοντας στην έκφραση του μορίου αποδείξαμε ότι συμβάλλει στον έλεγχο της γονιδιακής δραστηριότητας καθοδηγώντας κάθε νευρώνα στο να εκφράσει τον σωστό τύπο υποδοχέα της όσφρησης ανάλογα με τη θέση στην οποία εκείνος βρίσκεται».
Επιπροσθέτως η ομάδα του Χάρβαρντ είδε ότι ο χάρτης των υποδοχέων της μύτης που δημιούργησε «κούμπωνε» με τους ήδη υπάρχοντες χάρτες που αφορούν τον οσφρητικό βολβό του εγκεφάλου (εγκεφαλική δομή υπεύθυνη για την επεξεργασία των οσμών), ρίχνοντας φως στο πώς οι οσφρητικές πληροφορίες ταξιδεύουν από τη μύτη στον εγκέφαλο.
Χαρτογράφηση και της ανθρώπινης όσφρησης
Επόμενο βήμα για τους ερευνητές, διά στόματος του επικεφαλής τους, είναι το να κατανοήσουν γιατί οι λωρίδες των οσφρητικών υποδοχέων έχουν αυτή τη συγκεκριμένη διάταξη μέσα στη μύτη – έχουν μάλιστα ξεκινήσει σχετικές μελέτες προς αυτή την κατεύθυνση. Η ομάδα βρίσκεται επίσης σε διαδικασία χαρτογράφησης και των ανθρώπινων οσφρητικών υποδοχέων, μας πληροφόρησε ο δρ Ντάτα. Είναι πράγματι σημαντικό το γεγονός ότι ο καθηγητής και η ομάδα του έφεραν στο φως τα καλά κρυμμένα μυστικά της όσφρησης αφού, σε ό,τι αφορούσε τη δομή και λειτουργία της, μέχρι τώρα η επιστήμη μάλλον… δεν έβλεπε πέρα από τη μύτη της.
