Обоняние играет важнейшую роль в нашей повседневной жизни: оно предупреждает об опасности, обогащает вкус еды и тесно связано с памятью и эмоциями. Однако до недавнего времени учёные с трудом понимали, как этот орган чувств работает на биологическом уровне. Профессор Гарвардской медицинской школы Сандип Датта назвал обоняние "супер-загадочным", отметив, что оно изучено гораздо меньше, чем зрение, слух или осязание.
В новом исследовании на мышах команда Датты впервые создала детальную карту расположения более тысячи типов обонятельных рецепторов внутри носа. Результаты, опубликованные в журнале Cell, опровергли прежние представления: нейроны с этими рецепторами оказались чётко организованы в горизонтальные полосы, сгруппированные по типу. «Наши результаты вносят порядок в систему, которую прежде считали хаотичной», — пояснил Датта.
Исследователи также обнаружили, что эта носовая карта совпадает с соответствующими картами в обонятельной луковице мозга. Если учёные давно знают, как устроены рецепторы в глазах, ушах и коже, то обоняние оставалось исключением. Датта подчеркнул, что именно этому чувству дольше всего недоставало биологической карты.
Одна из причин сложности — огромное количество нейронов: у мышей их около 20 миллионов, каждый экспрессирует один из тысячи рецепторов, тогда как у человека цветовое зрение основано всего на трёх типах рецепторов. Проанализировав 5,5 миллионов нейронов от 300 мышей с помощью современного секвенирования, команда выявила чёткий рисунок из плотно организованных полос, почти одинаковый у всех животных. Важную роль в формировании этой структуры сыграла ретиноевая кислота — молекула, регулирующая активность генов.
Практическое значение открытия огромно: потеря обоняния почти не поддаётся лечению, хотя влияет на безопасность, питание и психическое здоровье. Это связано с тем, что обонятельные нейроны напрямую контактируют с внешней средой и повреждаются вирусами (например, SARS-CoV-2), токсинами и воспалением, что вызывает рубцевание ткани и гибель стволовых клеток. В отличие от сетчатки глаза или волосковых клеток уха, которые защищены анатомически, обонятельный эпителий легко травмируется, а его регенерация часто нарушается из-за фиброза или клеточного старения. В норме обонятельные нейроны обновляются каждые 30–60 дней, но этот процесс может нарушаться из-за хронического воспаления, аутоиммунных реакций, повреждения базальных стволовых клеток после тяжёлых вирусных инфекций или возрастного снижения клеточной активности. У пожилых людей и при длительном воздействии токсинов регенерация замедляется или полностью останавливается. «Мы не можем восстановить обоняние, не поняв его основ», — заявил Датта. Теперь учёные изучают, существует ли такая же организация у человека, и надеются, что карта поможет разработать терапию стволовыми клетками или нейроинтерфейсы для возвращения этого важнейшего чувства.
Источник: A hidden map in your nose could explain how smell works