Receptores de odor descobertos nos pulmões

Seu nariz não é o único órgão em seu corpo que pode sentir a fumaça do cigarro flutuando no ar. Cientistas da Universidade de Washington em St. Louis e da Universidade de Iowa mostraram que os pulmões têm receptores de odor também.

Ao contrário dos receptores em seu nariz, que estão localizados nas membranas das células nervosas, os de seus pulmões estão nas membranas das células neuroendócrinas. Em vez de enviar impulsos nervosos para o cérebro que lhe permitem “perceber” o cheiro acre de um cigarro aceso em algum lugar nas proximidades, eles acionam células neuroendócrinas em forma de garrafa para despejar hormônios que fazem as vias aéreas se contraírem.

A classe recém-descoberta de células que expressam receptores olfativos em vias respiratórias humanas, chamadas de células neuroendócrinas pulmonares, ou PNEC, foi encontrada por uma equipe liderada por Yehuda Ben-Shahar, PhD, professor assistente de biologia, no Arts & Sciences, e de medicina em Washington University, em St. Louis, e incluindo os colegas Steven L. Brody, MD, e Michael J. Holtzman, MD, da Escola de Medicina da Universidade de Washington, e Michel J. Welsh, MD, da Universidade de Iowa Carver College of Medicine.

“Esquecemo-nos”, disse Ben-Shahar, “que o nosso plano corporal é um tubo dentro de um tubo, e que os nossos pulmões e nosso intestino estão abertos para o ambiente externo. Embora eles estejam dentro de nós, eles são na verdade parte de nossa camada externa. Então, eles constantemente sofrem agressões ambientais”, disse ele, “ e faz sentido que nós evoluímos mecanismos para nos proteger”.

Em outras palavras, as PNEC, descrito na edição de março da revista American Journal of Respiratory celular e Biologia Molecular, são sentinelas, guardas cujo trabalho é excluir os produtos químicos irritantes ou tóxicos.

As células podem ser responsáveis ​​pela hipersensibilidade química que caracteriza as doenças respiratórias, tais como a doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e asma. Os pacientes com estas doenças são orientados a evitar fumaça do trânsito, odores fortes, perfumes e similares irritantes, que podem desencadear constrição das vias aéreas e dificuldades respiratórias.

Os receptores de odores sobre as células pode ser um alvo terapêutico, Ben-Shahar sugere.  Bloqueando-os, pode ser possível evitar alguns ataques, permitindo que as pessoas para reduzir o uso de esteroides ou broncodilatadores.

Cada vez que você respira

Quando um mamífero inala, os produtos químicos voláteis fluem ao longo de dois pedaços de tecido epitelial especializado no alto das passagens nasais. Estes tecidos são ricos em células nervosas com moléculas de ligação olfativas especializadas embutidas em suas membranas.

Se um produto químico toca em um desses receptores, o neurônio é acionado, enviando impulsos ao longo do nervo olfativo para o bulbo olfativo do cérebro, onde o sinal é integrado com as de centenas de outras células semelhantes a evocar o cheiro de couro velho ou  lavanda seca.

Consciente de que as doenças das vias respiratórias são caracterizadas por hipersensibilidade a estímulos voláteis, Ben-Shahar e seus colegas perceberam que os pulmões, como o nariz, devem ter alguns meios de detectar produtos químicos inalados.

Anteriormente, uma equipe da Universidade de Iowa, onde Ben-Shahar era um pesquisador associado de pós-doutorado, tinha procurado por genes expressos por manchas de tecidos de doadores para transplante de pulmão. Eles encontraram um grupo de células ciliadas que expressam receptores de sabor amargo. Quando foram detectadas substâncias ofensivas, os cílios batem mais fortemente para varrê-los para fora da via aérea. Este resultado foi destaque na capa de 28 de agosto de 2009, da revista Science.

Mas já que as pessoas são sensíveis a muitas substâncias inaladas, não apenas os amargos, Ben-Shahar decidiu procurar novamente. Desta vez, ele descobriu que estes tecidos também apresentam  receptores de odor, e não em células ciliadas, mas sim nas células neuroendócrinas, células em forma de balão que despejam serotonina e vários outros neuropeptídios quando são estimuladas.

Isso fazia sentido. “Quando as pessoas com doença das vias aéreas têm respostas patológicas para odores, estas são geralmente muito rápidas e violentas”, disse Ben-Shahar. “Os pacientes de repente desligam e não podem respirar, e essas células podem explicar isso.”

Ben-Shahar salienta as diferenças entre os quimiorreceptores presentes no nariz e nos pulmões. As células do nariz são neurônios, ele aponta cada um como um receptor estreitamente sintonizado e seus sinais devem ser entrelaçados no cérebro para interpretar o nosso ambiente odor.

As células nas vias aéreas são secretoras e não neuronais, e podem conter mais de um receptor, então eles estão mais ou menos afinados. Em vez de enviar impulsos nervosos para o cérebro, que inundam os nervos locais e músculos com serotonina.  “Eles estão possivelmente projetados”, disse ele, “para obter uma resposta rápida, fisiológica, se você inalar algo que é ruim para você.”.

O diagrama do revestimento das vias aéreas sugere como as células neuroendócrinas pulmonares (vermelho) desencadeia uma resposta a produtos químicos inalados. Quando um produto químico (triângulo laranja) toca em no receptor (preto) estes secretam produtos químicos (setas laranja fina), que têm efeito imediato, mas localizada nos músculos (azuis) e nervos (rosa), possivelmente desencadeando respostas, tais como tosse.

Os mecanismos diferentes explicam por que a percepção desempenha um papel muito mais forte no sabor e cheiro do que na tosse em resposta a uma irritação. É possível, por exemplo, para desenvolver um gosto por cerveja. Mas ninguém aprende a tossir, a resposta é rápida e em grande parte automática.

Os cientistas suspeitam que, essas células pulmonares neurossecretoras, contribuam para a hipersensibilidade dos pacientes com DPOC a substâncias irritantes no ar. A DPOC é um grupo de doenças, incluindo enfisema, que é caracterizada por tosse, chiado, falta de ar e aperto no peito.  Quando os cientistas analisaram os tecidos das vias aéreas de pacientes com DPOC, eles descobriram que tinham mais destas células, neurossecretoras, do que tecidos das vias aéreas de doadores saudáveis.

Ratos e Homens

Como geneticista, Ben-Shahar gostaria de ir mais longe, batendo para fora genes para se certificar de que o desarranjo das células neurossecretoras não está apenas relacionado com doenças respiratórias, mas em vez disso é suficiente para produzi-lo.

Mas há um problema. “Por exemplo, um fígado de um ratinho e um fígado de um ser humano é muito semelhante, que expressam os mesmos tipos de células. Mas os pulmões de diferentes espécies de mamíferos são muitas vezes muito diferentes; você pode vê-lo de relance”, disse Ben-Shahar.  “Claramente, os primatas evoluíram linhagens celulares distintas e sistemas de sinalização para as funções específicas do sistema respiratórias.” Isso se torna um desafio para desvendar os mecanismos biomoleculares de doenças respiratórias.

Ainda assim, ele está esperançoso de que os caminhos PNEC ira fornecer alvos para drogas que ira melhorar e controlar a asma, DPOC e outras doenças respiratórias. Eles seriam bem-vindos. Houve um aumento acentuado nessas doenças nas últimas décadas, as opções de tratamento têm sido muito limitadas, e não há cura.

https://news.wustl.edu/news/Pages/26271.aspx