Al igual que los pelos a los que se asemejan, los cilios vienen en todas las longitudes, de cortos a largos. Pero a diferencia del cabello de nuestra cabeza, la longitud de los cilios sensoriales en las células nerviosas de nuestra nariz tiene un significado mucho más que meramente cosmético. Un equipo deInvestigadores de la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania encontraron un patrón dependiente de la ubicación en la longitud de los cilios en la cavidad nasal del ratón que afecta la sensibilidad a los olores. El descubrimiento también puede tener implicaciones importantes para el estudio de la vista y el tacto. Su trabajo fuepublicado esta semana en línea en Biología actual antes de la impresión.
Aunque el equipo de investigación, dirigido por Minghong Ma, PhD, profesor asociado de Neurociencia, ha estado estudiando el sistema olfativo durante años, este nuevo descubrimiento fue un feliz accidente. El equipo estaba investigando el papel potencial de un gen en particular en elMaduración de las neuronas sensoriales olfativas OSN en ratones. Debido a que el crecimiento de los cilios OSN es un hito en la determinación de la madurez celular, Ma y sus colegas ya estaban estudiando la longitud de los cilios en la cavidad nasal del ratón.
"Descubrimos inesperadamente un gradiente sorprendente en la longitud de los cilios, en el que las células en la parte frontal de la nariz tienen cilios mucho más largos que las de la parte posterior", dijo Ma. "El descubrimiento de que estos cilios olfativos más largos y sensibles se encuentran enLas regiones de la cavidad nasal donde pueden detectar más moléculas pueden conducir a pistas importantes sobre cómo operan estas células en otros sistemas sensoriales. Muchos otros tipos de células usan cilios para detectar estimulación externa, como fotorreceptores en el ojo y células epiteliales en el riñón.Esperamos que nuestro trabajo se base en el trabajo de otros para comprender mejor cómo las células usan su 'antena' para detectar estímulos y, en última instancia, arrojar luz sobre enfermedades con cilios deteriorados ".
A medida que los investigadores investigaban las OSN con más detalle, se emocionaron al descubrir que la organización espacial de las células en la cavidad nasal coincidía con la sensibilidad celular a los olores entrantes, como el químico de aceite de clavo que usaban, y compartía muchas similitudes conotros sistemas sensoriales. Si bien los cilios son parte de casi todas las células de mamíferos, muchos de los detalles de cómo funcionan, como la forma en que sus formas individuales se relacionan con la función, siguen siendo desconocidos.
Usando una variedad de métodos microscópicos, computacionales, fisiológicos y genéticos, el equipo profundizó en los factores que crean los patrones que observaron. Los cilios en las OSN de la parte inferior de la cavidad nasal no tenían un gradiente de longitud significativo, a diferencia de la ubicación marcada:diferencia de longitud dependiente observada en la cavidad nasal superior.
El equipo preguntó si las diferencias de longitud podrían deberse a la cantidad de estimulación que cada OSN recibe en un lugar en particular. Descubrieron que los cilios más largos definitivamente parecen estar ubicados en áreas que reciben moléculas más olorosas y que los cilios más largos son más sensibles.Pero aunque la estimulación externa afecta la longitud, el patrón general en toda la cavidad nasal es inherente y se establece al nacer, independientemente de los factores externos.
"Nuestro estudio sugiere que si priva a una fosa nasal del flujo de aire y los olores, los cilios crecen más en todas las regiones de esa fosa nasal", explicó Ma. Curiosamente, sin embargo, el gradiente de longitud de los cilios permanece intacto, aunque con cilios más largos en general. Estos datos sugieren que la estimulación puede modular la longitud de los cilios, pero no es necesaria para establecer el patrón ".
Dado que la molécula de señalización intracelular AMP cíclico cAMP puede regular la longitud de los cilios en varias células, incluidas las OSN, los investigadores estudiaron los efectos de eliminar una enzima clave, ACIII adenilil ciclasa de tipo III en la vía. Los ratones que carecen de ACIII mostraron unaalteración significativa en el patrón de longitud de los cilios, con cilios marcadamente acortados o ausentes. Mientras tanto, los ratones normales, de control, tenían una mayor expresión del gen Adcy3, que se correlaciona con el patrón de distribución de la longitud de los cilios.
"Sabemos que ACIII, y probablemente la señalización de AMPc aguas abajo, juega un papel integral en el establecimiento y mantenimiento del patrón de cilios", señala Ma. "Sin embargo, aún no se comprende cómo estas moléculas están causando diferencias dependientes de la ubicación en la longitud de los cilios. "El equipo planea investigar esa pregunta, junto con cómo el cerebro integra la información de las OSN con diferentes longitudes y sensibilidades de cilios.
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Materiales proporcionado por Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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