O sistema olfativo é responsável por captar as substâncias químicas voláteis do ambiente que podem provocar diversos cheiros característicos (aroma, odor, fragrância). Além dos gases que constituem a atmosfera (N², O², CO² e outros) existem milhares de substâncias orgânicas voláteis que são reconhecidas pelo sistema olfativo humano ¹, são os odores. O sistema olfativo desempenha um papel importante para a interpretação das condições do meio ambiente, permitindo ao indivíduo detectar e reconhecer situações de risco, como incêndios ou alimentos impróprios, ou ainda, situações favoráveis à vida, como os odores que ativam memórias importantes para a alimentação e, também, memórias afetivas que são importantes nas relações sociais. O alcance e a sensibilidade do sistema olfativo humano são notáveis e possuem um repertório olfativo extenso que é representado de modo geral por substâncias orgânicas de diferentes classes químicas e contendo diversos grupos funcionais em suas estruturas, tais como: aldeídos, alcoóis, cetonas, ésteres e outros (Figura 1).
Em 1991, foi publicado na revista Cell o artigo A Novel Multigene Family May Encode Odorant Receptors: A Molecular Basis for Odor Recognition”. Os autores Richard Axel e Linda B. Buck receberam em conjunto o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2004 pelas descobertas apresentadas naquele artigo 2. O estudo mostrou uma superfamília de genes para receptores de odor e elucidou a forma como se organiza e funciona o sistema olfativo. Os autores indicaram que 3% dos genes dos humanos, cerca de 1000 genes, codificam para o mesmo quantitativo de receptores olfativos e que cada um deles é expresso exclusivamente em um único tipo de célula receptora olfativa, presente no epitélio nasal.
Segundo Axel e Buck, cada receptor olfativo tem a capacidade de detectar mais de uma substância odorante com estruturas químicas relacionadas. Desta forma, é a combinação das substâncias odorantes, de um modo específico, que define o tipo de odor que percebemos, ou seja, um cheiro específico é como um código composto por diferentes substâncias odorantes que sensibilizam o sistema olfativo naquele instante 3. O estímulo inicia-se na membrana das células olfativas que estão localizadas na região superior da cavidade nasal, onde se encontra o epitélio olfativo (Figura 2). A célula receptora olfativa, além da proteína receptora de odor, possui um sistema molecular próprio para a transdução de sinais olfativos, que são direcionados ao bulbo olfatório, onde são amplificados os sinais e direcionados às regiões superiores do cérebro 4. Então, sempre que sentimos um cheiro específico devemos nos lembrar que existe um padrão de substâncias voláteis que são codificados no cérebro e nos remetem a uma memória olfativa, que pode nos levar a um estado de felicidade, tristeza, euforia, medo, fome, alerta, ou ainda nos remeter a uma imagem, um lugar ou um sabor característico, como madeira, folhas, floresta, solo, curral e couro.
A forma como a natureza constrói, organiza e traduz as informações, quase sempre serve de modelo para o desenvolvimento de produtos inovadores. O nariz artificial ou eletrônico é um dos grandes avanços tecnológicos na área do sistema olfativo. Trata-se de um equipamento que imita o nariz humano, com a função de sentir odores, reconhecê-los e eventualmente medir suas concentrações. Formado por conjunto de sensores de gases que detectam a presença deles, acoplados a um sistema de reconhecimento de padrões, de modo semelhante ao que acontece no sistema olfativo dos animais 5. Se você tem curiosidade e pretende saber mais sobre esse assunto leia o artigo na íntegra em: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.12.007
Figura 1. Algumas substâncias voláteis secretadas por plantas aromáticas e presente em óleos essenciais. As substâncias estão organizadas por classes químicas (em negrito). α-pineno 1, β- pineno 2, δ-3-careno 3, ρ-cimeno 4, (‒)-sabineno 5, mirceno 6, (–)-limoneno 7, linalol 8, eucaliptol 9, citronelal 10, mentol 11, citronelol 12, nerol 13, neral 14, geraniol 15, geraniale 16, acetato de citronelila 17, acetato de mentila 18, α-santaleno 19, β-cariofileno 20, germacreno D 21, (Z)-α-trans-bergamotol 22, β-sinensal 23, eugenol 24 e metil eugenol 25 (fonte doi: 10.5935/1984-6835.20150142)
Figura 2. Organização do sistema olfatório. Os cílios se projetam para a cavidade nasal em contato com o muco sobre o epitélio olfativo. Os odorantes dissolvem-se na camada de muco, atingem as células receptoras, que são ativadas e enviam um sinal elétrico para os glomérulos nos bulbos olfatórios, posteriormente são transmitidos para regiões superiores do cérebro.
Rayssa Vicente Nascimento**
* Esse artigo é parte do trabalho apresentado na disciplina de Seminário do PPGQ/UFRRJ e foi revisado pelo orientador Marco Andre A. Souza professor do Depto de Bioquímica da UFRRJ.
**Rayssa V. Nascimento é Bacharel em Química, atualmente está cursando o mestrado em química no programa de pós-graduação em Química – PPGQ/UFRRJ. A dissertação da estudante envolve prospecção de espécies nativas da mata atlântica em busca de plantas aromáticas e óleos essenciais.
Referências:
1. Wetzel, C. H. et al. Specificity and Sensitivity of a Human Olfactory Receptor Functionally Expressed in Human Embryonic Kidney 293 Cells and Xenopus Laevis Oocytes. J. Neurosci. 19, 7426–7433 (1999).
2. Buck, L. & Axel, R. A novel multigene family may encode odorant receptors: A molecular basis for odor recognition. Cell 65, 175–187 (1991).
3. Firestein, S. How the olfactory system makes sense of scents. Nature 413, 211–218 (2001).
4. Lancet, D. & Pace, U. The molecular basis of odor recognition. Trends Biotechnol. Sci. 12, 63–66 (1987).
5. Son, M., Lee, J. Y., Ko, H. J. & Park, T. H. Bioelectronic Nose: An Emerging Tool for Odor Standardization. Trends Biotechnol. 35, 301–307 (2017).