Órgano vomeronasal

O órgano vomeronasal (OVN) ou órgano de Jacobson é un órgano sensorial olfactorio auxiliar que se encontra en moitos animais. Encóntrase preto do vómer e dos ósos nasais. Foi descuberto por Frederik Ruysch en 1732 e despois por Ludwig Jacobson en 1813. Este é o órgano sensorial implicado na resposta de flehmen en mamíferos.
O OVN é o primeiro estadio do sistema olfactivo accesorio e contén neuronas sensoriais que detectan estímulos químicos. Os axóns destas neuronas proxéctanse ao bulbo olfactivo accesorio, que envía impulsos á amígdala cerebral e o núcleo do leito da estría terminal, que á súa vez envían proxeccións ao hipotálamo.
O órgano vomeronasal utilízase principalmente para detectar feromonas, mensaxeiros químicos que portan información polo aire entre individuos da mesma especie. Como ocorre con outros sistemas olfactivos, as mensaxes químicas detéctanse ao unírense a receptores acoplados á proteína G. As neuronas do OVN expresan receptores de tres familias, chamados V1R, V2R, e FPR. Os receptores son diferentes entre si e pertencentes a grandes familias de receptores do sistema olfactivo principal. Os estímulos alcanzan o OVN en fase líquida (disoltos) por medio dun mecanismo de bombeo; os sinais principais para o OVN son, por tanto, non volátiles e requiren contacto físico directo.
A súa presenza en moitos animais foi amplamente estudada e demostrouse en moitos estudos a importancia do sistema vomeronasal para a función de reprodución e comportamento social (por medio da súa influencia sobre o hipotálamo anterior). A súa presenza e funcionalidade en humanos foi controvertida, aínda que a maioría dos estudos están de acordo con que o órgano sofre regresión durante o desenvolvemento fetal. Moitos xenes esenciais para o funcionamento do OVN en animais (como o TRPC2) non son funcionais en humanos. Aínda que a comunicación química parece ocorrer entre humanos, isto non implica necesariamente de que o órgano vomeronasal humano sexa funcional. Estrutura
O OVN encóntrase na base da cavidade nasal. Consta de dúas partes, separadas polo septo nasal, e ambas as partes teñen un lume con forma de C alongada, ou crecente. Está incluída dentro dunha cápsula cartilaxinosa ou ósea que se abre na base da cavidade nasal. As neuronas receptoras vomeronasais posúen axóns que van desde o OVN ao bulbo olfactorio accesorio (BOA), tamén chamado bulbo vomeronasal. Estes receptores sensoriais están localizados na superficie cóncava medial do lume con forma de crecente. A superficie convexa lateral do lume está cuberta de células ciliadas non sensoriais, onde se encontran as células basais. Na parte dorsal e ventral do lume están as glándulas vomeronasais, que producen un fluído que enche o lume vomeronasal. Preto do lume pasan vasos sanguíneos que se dilatan e constrinxen, formando unha bomba vascular que envían estímulos ao lume. Un fino conduto, que se abre no piso da cavidade nasal dentro dos orificios nasais, é a única vía de acceso para os estímulos químicos.
Durante o desenvolvemento embrionario, as neuronas sensoriais vomeronasais fórmanse a partir da placoda nasal (olfactoria), na beira anterior da placa neural (nervio terminal ou nervio cranial cero). Función
En mamíferos, as neuronas sensitivas dun órgano vomeronasal detectan sinais químicos non volátiles, que requiren o contacto físico directo coa fonte de olor. Notablemente, algúns cheiros actúan como sinais de comunicación química (feromonas) doutros individuos da mesma especie. A diferenza do bulbo olfactorio principal que envía sinais neuronais ao córtex olfactorio, o OVN envía sinais neuronais ao bulbo olfactorio accesorio e despois á amígdala e núcleo do leito da estría terminal e finalmente ao hipotálamo. Como o hipotálamo é un centro neuroendócrino maior (afectando a aspectos da fisioloxía reprodutora e comportamento así como outras funcións como a temperatura corporal), isto pode explicar como os olores influencian o comportamento agresivo e de apareamento. Por exemplo, en moitos vertebrados, os sinais nerviosos do cerebro pasan a información sensorial ao hipotálamo sobre os cambios estacionais e a dispoñibilidade para o apareamento. Á súa vez, o hipotálamo regula a liberación de hormonas reprodutoras necesarias para reproducirse. Debe terse en conta tamén que algunhas feromonas son detectadas polo sistema olfactivo principal. Epitelio sensorial e receptores
O OVN ten unha forma de crecente tubular e está dividido en dous polo septo nasal. A área cóncava medial do lume está tapizada por un epitelio pseudoestratificado que ten tres tipos principais de células: as células receptoras, as células de soporte e as células basais. As células de soporte están localizadas superficialmente sobre a membrana mentres que as células basais se encontran na membrana basal preto do epitelio non sensorial. As neuronas receptoras posúen microvilosidades apicais, nas cales están localizados os receptores sensoriais, que son receptores acoplados á proteína G que se adoitan denominar receptores de feromonas, xa que os receptores vomeronasais foron ligados coa detección de feromonas.
Identificáronse tres tipos de receptores acoplados á proteína G no OVN, e cada un nunha rexión distinta: os V1Rs, V2Rs e FPRs. En total son sete receptores transmembrana que non están estreitamente relacionados con receptores de olores expresados no neuroepitelio olfactorio principal. Os receptores de tipo V1, V1Rs, están ligados á proteína G, Gαi2. O beneficio para o receptor acoplado á proteína G é que sinalizan en máis dunha dirección. Os V1Rs están localizados no compartimento apical do OVN e teñen un extremo NH2 relativamente curto e unha gran diversidade de secuencia no seu dominio transmembrana. O V1R exprésase especificamente no órgano vomeronasal de roedores e crese que é responsable da recepción de feromonas, causando unha transdución de sinais.
Os receptores de tipo V2, V2Rs, están ligadas á proteína G, Gαo. Estas teñen extremos NH2 terminais extracelulares longos, que se cre que son o dominio de unión de moléculas de feromonas, e están localizados no compartimento basal do OVN. Os xenes V2R poden ser agrupados en catro familias, denominadas do A ao D. Os V2Rs da familia C son bastante distintos dos doutras familias e exprésanse na maioría das neuronas basais do OVN.
As neuronas sensoriais do órgano vomeronasal actúan nunha vía de sinalización diferente á utilizada polas neuronas sensoriais do sistema olfactivo. A activación dos receptores estimula a fosfolipase C, que á súa vez causa a apertura da canle iónica TRPC2. Coa estimulación activada por feromonas, a produción de IP3 increméntase en membranas do OVN en moitos animais, mentres que a adenil ciclase e a adenosina monofosfato cíclica (AMPc), as principais moléculas transdutoras de sinais do sistema olfactivo principal, permanecen inalteradas. Esta tendencia observouse en moitos animais, como o hámster, o porco, a rata e a serpe Thammophis coa introdución de secreción vaxinais ou seminais no medio ambiente.
Suxeriuse que os V1Rs e V2Rs son activados por distintos ligandos ou feromonas. As evidencias de que as proteínas Gi e Go son activadas por estimulación por medio de distintas feromonas apoian esta idea. As proteínas Gi son activadas por estimulación don olores lipófilos.
As proteínas Go por outra parte é activada por proteína non volátiles, como as proteínas urinarias maiores dos ratos e o péptido secretor de glándula exócrina 1 (ESP1).
Moitas neuronas vomeronasais son activadas por substancias químicas da urina. Algúns dos compostos activos son esteroides sulfatados. Detectar os tipos e cantidades de diferentes esteroides sulfatados proporciona información sobre o estado fisiolóxico do doante da urina, e pode servir así como sinal de honestidade.
Estudos recentes probaron a presenza dunha nova familia de proteínas similares ao receptor de formil péptidos nas membranas do OVN dos ratos, o que indica unha relación filoxenética estreita de mecanismos de sinalización usados na olfacción e a quimiotaxe. Animais
O sistema vomerosnasal funcional encóntrase en moitos animais, incluíndo todas as serpes e lagartos, e en moitos mamíferos, como os ratos, ratas, elefantes, vacúns, cans, gatos, cabras e porcos. As píntegas teñen un comportamento de apertura nasal que se supón activa o seu OVN.
As serpes usan este órgano para cheirar as presas, sacando repetidamente a lingua para recoller olores e tocando coa lingua ao retraela na abertura do órgano.
O órgano está ben desenvolvido en primates estrepsirrinos como os lémures e os loris, está desenvolvido en grao diverso nos monos do Novo Mundo, e pouco desenvolvido nos monos do Vello Mundo e simios.
Os elefantes transfiren os estímulos quimisensoriais á abertura vomeronasal no teito das súas bocas utilizando unha estrutura prénsil, ás veces chamada "dedo", da punta da súa trompa.
A tartaruga Chrysemys picta utiliza este órgano para cherar baixo a auga.
Nalgúns outros mamíferos o órgano enteiro contráese ou bombea para arrastrar os olores. Algúns mamíferos, specialmente félidos e ungulados (o que inclúe, entre outros, cabalos, vacas e porcos), urealizan un movemento facial distintivo chamado resposta de flehmen para dirixiren os compostos inhalados a este órgano. Flehmen é unha palabra alemá que significa 'mostrar os dentes superiores'. O animal levanta a cabeza unha vez que percibiu o cheiro, engurra o fociño e eleva os beizos, e deixa de respirar momentaneamente. O comportamento de flehmen está asociado cunha “especialización anatómica”, e os animais que presentan o comportamento de flehmen teñen condutos e papila incisiva, os cales conectan a cavidade oral co OVN, que se encontra detrás dos dentes. Porén, os cabalos son a excepción: mostran a resposta de flehmen pero non teñen unha comunicación por un conduto incisivo entre as cavidades nasal e oral porque non respiran pola boca, senón que o seu OVN conecta coas vías nasais por medio do conduto nasopalatino.
Estudos de comportamento
Kudjakova et al. realizaron estudos sobre o comportamento exploratorio de ratas de razas híbridas extirpándolles o seu OVN. Os estudos mostraron que o comportamento exploratorio das ratas cos OVN extirpados era significativamente diferente do normal. Estes resultados suxiren que a extirpación do OVN privaba as ratas experimentais de importante información social. Isto tradúcese nunha redución da actividade exploratoria no animal experimental e un baixo número de reaccións específicas de especie.
Outro estudo dirixido por Beauchamp et al. investigou o papel do OVN no comportamento social dos machos de coello de Indias. Á metade dos coellos de Indias extirpóuselles o seu sistema OVN, mentres que os outros foron sometidos a falsas operacións nas que non se lles extirpou o órgano. Os resultados suxiren que o OVN nos machos de coello de Indias doméstico é necesario para a resposta normal ante os cheiros sexuais. Porén, “en ausencia doutros sistemas sensoriais poden manter un comportamento sexual normal en certas condicións das probas de laboratorio. ”
Os estudos sobre especies cun órgano vomeronasal (VNO) demostraron a súa importancia na detección dunha resposta ás feromonas. Os estudos demostraron que o OVN responde principalmente a sinais feromonais socialmente relevantes. A extirpación do OVN altera e en moitos casos causa a perda do comportamento sexual en machos de rata. Ademais, a lesión do OVN orixina un incremento da latencia á primeira penetración e exaculación. As lesións tamén causan unha diminución no número de exaculacións e a súa eficiencia. As ratas sen experiencia sexual que teñen lesións no OVN teñen máis alteracións no comportamento sexual que os grupos de control. Estes datos contrastan con estudos similares realizados en hámsteres, que encontraron que a eliminación do OVN en machos sexualmene experimentados tiña pouco ou ningún efecto sobre o comportamento.
Nas ratas, o OVN é sexualmente dimórfico, xa que é máis grande en machos que en femias. Porén, non hai diferenza discernible en tamaño entre os machos control e as femias androxenizadas ou femias control e machos castrados, con tal de que a androxenización e a castración sexan prepubescentes. Estes datos suxiren que a testosterona é responsable do desenvolvemento do OVN.
Estes estudos de comportamento mostran a importancia do sistema vomeronasal nas redes sociais dos animais e nas actividades diarias. Moitos estudos mostraron a importancia do sistema vomeronasal para a reprodución e as redes sociais. Os sisemas neuromoduladores poden actuar sobre o sistema vomeronasal para mediar nos comportamentos sexuais sinalados polo bulbo olfactivo accesorio. Humanos
Realizáronse moitos estudos para determinar se realmente hai un OVN nos humanos adultos. O asunto foi moi debatido e aínda non está totalmente resolto, pero a maioría dos expertos considera que non hai un OVN funcional en humanos. Trotier et al. estimaron que arredor do 92% dos seus suxeitos que non sufrira unha cirurxia septal tiñan polo menos un OVN intacto. Kjaer e Fisher Hansen, por outra parte, afirmaron que a estrutura do OVN desaparecía durante o desenvolvemento fetal, como tamén ocorre nalgúns primates. Porén, Smith e Bhatnagar (2000) afirmaron que a Kjaer e Fisher Hansen simplemente se lles pasou desapercibida a estrutura nos fetos vellos. Won (2000) encontrou evidencias dun OVN en 13 de 22 cadáveres estudados (59, 1%) e en 22 dos seus 78 pacientes vivos (28, 2%). Nun estudo publicado en 2016 Stoyanov et al. encontraron que o órgano estaba presente no 26, 83% da poboación búlgara, usando unha análise retrospectiva de case un milleiro de pacientes ambulatorios de endoscopias nasais.
Dados estes descubrimentos, algúns científicos argumentaron que nos humanos adultos hai un órgano vomeronasal. Porén, a maioría dos investigadores trataron de identificar a abertura do órgano vomeronasal en humanos, en lugar de identificar a propia estrutura epitelial tubular. Deste xeito, argmentouse que ditos estudos, que empregaban métodos observacionais macroscópicos, pasáballes desapercibido ou incluso identificaban mal o órgano vomeronasal.
Entre os estudos que utilizaron métodos microanatómicos, non hai evidencias de que os seres humanos teñan neuronas sensitivas activas como as dos sistemas vomeronasais que funcionan doutros animais. Ademais, non hai evidencias ata agora que suxiran que hai nervios e conexións de axóns entre calquera célula sensorial existente que poida haber no OVN e o cerebro. Igualmente, non hai probas dun bulbo olfactorio accesorio nos humanos adultos, e os xenes clave implicados no funcionamento do OVN noutros mamíferos están convertidos en pseudoxenes en seres humanos. Por tanto, mentres que a presenza dunha estrutura en humanos adultos é unha cuestión moi debatida, unha revisión da literatura científica feita por Tristram Wyatt chegou á conclusión de que, "a maioría neste campo. .. son escépticos sobre a probabilidade dun OVN funcional en seres humanos adultos coas probas actuais. " Outros vertebrados
Ademais do sistema olfactivo principal, a cobra Thamnophis ten tamén un sistema vomeronasal. O órgano vomeronasal xoga un importante papel nalgúns vertebrados coa súa sensibilidade cara aos compostos químicos que están relacionados co apareamento ou a detección de presas. Por exemplo, as cobras usan o órgano para detectar a presenza de presas ou predadores recollendo os sinais químicos que hai no ambiente sacando repetidamente a súa lingua bífida. Ademais, este animal tamén usa o órgano vomeronasal na súa comunicación con feromonas. Debería facerse unha distincións entre os olores e os "vomolores". Os olores son compostos químicos que son detectados polas células sensoriais do epitelio nasal polo proceso da olfacción. Os vomolores son compostos químicos que se detectan nas células sensoriais do órgano vomeronasal por medio do proceso da vomerolfacción. Ao entraren no lume do órgano, as moléculas químicas entrarán en contacto coas células sensoriais que están no epitelio neurosensorial do órgano vomeronasal. Novas investigacións demostraron que o órgano vomeronasal é necesario para que a cobra Thamnophis responda a olores das presas que viaxan polo aire, pero non responden a olores no aire de animais que non son as súas presas.