Учёные впервые составили карту обонятельных рецепторов

Два новых исследования, опубликованные в журнале Cell, показывают, что обоняние гораздо более организовано, чем предполагалось. Доктор Сандип Роберт Датта и его коллеги из Гарвардской медицинской школы создали первую подробную карту примерно 1100 рецепторов запаха в носу мыши. В сопутствующем исследовании лаборатория Кэтрин Дюлак в том же университете создала аналогичную карту и проследила, как эти рецепторы связаны с мозгом. «Впервые у нас есть полная карта того, как запахи представлены в носу и в мозге, подобная той, что существует для зрения и слуха», — сообщила нейробиолог Дюлак изданию The Epoch Times в электронном письме. Для людей, утративших обоняние после COVID-19, черепно-мозговой травмы или просто с возрастом, этот скрытый порядок имеет большое значение. Потеря обоняния — это больше, чем просто неудобство: еда становится безвкусной, а повседневные предупреждающие запахи, такие как дым, газ или прокисшее молоко, труднее обнаружить. Однако восстановление обоняния оказалось чрезвычайно сложной задачей, и новые открытия объясняют почему. Скрытая география внутри носа Результаты исследования показывают, что обоняние устроено гораздо более гармонично, чем предполагалось ранее, и это ставит под сомнение устоявшееся представление о том, что эта система хаотична. Каждый тип обонятельного рецептора, который обнаруживает уникальный набор молекул запаха, находится в обонятельном эпителии — ткани, расположенной в верхней части носа и отвечающей за восприятие запахов. Учёные впервые начали выделять типы обонятельных рецепторов в 1991 году, но тогда казалось, что рецепторы располагаются широкими полосами. «Считалось, что каждый обонятельный рецептор разбросан по носу как попало, без какой-либо очевидной закономерности, объясняющей работу системы», — сообщил Датта, профессор нейробиологии Гарвардской медицинской школы и старший автор первого исследования, в электронном письме изданию The Epoch Times. Для создания карт исследователи проанализировали около пяти миллионов нервных клеток сотен мышей, используя инструменты, которые показывают, какие рецепторы экспрессируют отдельные нейроны и где именно они расположены в носовой полости. Исследователи обнаружили, что клетки сгруппированы в отчётливые горизонтальные полосы, идущие от верхней части носа к нижней, в зависимости от типа обонятельных рецепторов, которые они экспрессируют. Эта закономерность наблюдалась у сотен мышей, что позволило создать общую карту запахов. Второе исследование расширило карту, включив в неё область мозга, где определённые гены транслировались в различные обонятельные рецепторы в тканях носа мыши и в той области мозга, которая передаёт информацию о запахах. Карта мозга напоминала карту носа, что указывает на наличие скоординированной системы, напрямую связывающей нос с мозгом. Как формируется карта Команда Датты также исследовала, как формируется карта запахов в носу. Их работа указывает на ретиноевую кислоту, молекулу, которая помогает направлять рост по всему организму, как на ключевой организующий сигнал. В процессе развития обонятельные нейроны подвергаются воздействию различных уровней ретиноевой кислоты. В обонятельном эпителии ретиноевая кислота формирует градиенты по поверхности носа, и эти локальные химические различия, по‑видимому, определяют, какой обонятельный рецептор нейрон в итоге будет экспрессировать. Когда исследователи экспериментально нарушили передачу сигналов ретиноевой кислоты, сама карта рецепторов изменилась. Области экспрессии рецепторов сместились вверх или вниз внутри ткани, что позволяет предположить, что химические градиенты помогают формировать пространственную структуру носа. Полученные результаты свидетельствуют о том, что обоняние развивается в соответствии с набором биологических инструкций, которые направляют нейроны в нужные места и соединяют их в функционирующую сенсорную сеть. Почему это важно для восстановления обоняния От нарушения обоняния страдают миллионы людей, а возможности лечения остаются ограниченными. Новые открытия помогают объяснить, почему восстановление обоняния может быть таким сложным: одной лишь замены нейронов может быть недостаточно для воссоздания точной пространственной организации системы. Новым клеткам, возможно, потребуется восстановить связи в правильных положениях. «Понимание природы этой карты имеет решающее значение, если мы хотим создать инструменты для восстановления обоняния носа», — сказал Датта. Например, для правильного восстановления обонятельной карты с помощью терапии стволовыми клетками необходимо распределить новые клетки по всей обонятельной ткани, а не в отдельных участках. Однако человеческие обонятельные рецепторы ещё не были картированы таким же образом, поэтому неизвестно, имеют ли люди ту же организацию, что и мыши. Исследователям ещё предстоит подтвердить, насколько результаты, полученные на мышах, применимы к данной ситуации, заявил в электронном письме изданию The Epoch Times доктор Брэдли Голдштейн, специалист по заболеваниям пазух носа, из Медицинской школы Университета Дьюка, который не принимал участия в исследованиях. «У нас пока нет прямых доказательств существования такой организации у людей, — сказал он, — но вполне вероятно, что используются аналогичные стратегии, и понимание этих сигналов является ключевым шагом вперёд». Исследователи начинают изучать ткани человека, чтобы выяснить, насколько точно карта обоняния у мышей отражает биологию обоняния человека — это первый шаг к пониманию того, как такое важное и хрупкое чувство однажды может быть восстановлено.