Nowe szczegóły dotyczące rozwoju psiego węchu

U ludzi ta tkanka – zwana nabłonkiem węchowym – jest pojedynczym płaskim płatem wyściełającym dach jamy nosowej. Jednak u psów nabłonek węchowy tworzy złożony labirynt, składający się i zwijający się na licznych wypustkach kostnych, zwanych małżowinami nosowymi, które tworzą się w jamie nosowej.

Nabłonek węchowy zawiera wyspecjalizowane neurony, które wiążą się z cząsteczkami zapachu i wysyłają do mózgu sygnały interpretowane jako zapach. Psy mają setki milionów tych neuronów więcej niż ludzie. Zakłada się, że ta dodatkowa złożoność strukturalna jest odpowiedzialna za doskonałe zdolności węchowe psów. Ale, co zaskakujące, nigdy nie zostało to udowodnione naukowo.

Nowe szczegóły dotyczące rozwoju nabłonka węchowego

Teraz naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis odkryli nowe szczegóły dotyczące rozwoju nabłonka węchowego. Nowa wiedza może pomóc naukowcom udowodnić, że małżowiny i wynikająca z nich większa powierzchnia nabłonka węchowego są jednym z ostatecznych powodów, dla których psy maja tak dobry węch.

„Uważamy, że powierzchnia nabłonka ma znaczenie dla tego, jak dobrze zwierzęta czują i jakie zapachy mogą wykrywać” – powiedział dr n. med. David M. Ornitz, profesor biologii rozwojowej. „Jednym z powodów, dla których uważamy, że jest to spowodowane różnicami w złożoności tych małżowin. Zwierzęta, o których myślimy, że mają świetny węch, mają naprawdę złożone układy małżowin”.

Badanie, opublikowane 9 sierpnia w czasopiśmie Developmental Cell , może również pomóc odpowiedzieć na odwieczne pytanie ewolucyjne: w jaki sposób zmysły węchu zwierząt stały się tak niezmiernie zmienne? Sposób, w jaki te zdolności rozeszły się w historii ewolucji, pozostaje tajemnicą. Zrozumienie tych sygnałów może pomóc naukowcom wyjaśnić, w jaki sposób psy wyewoluowały niezwykły system węchowy, a ludzie mieli stosunkowo zahamowany rozwój.

Nowo odkryta komórka macierzysta FEP

Pierwszy autor Lu M. Yang, doktorant w laboratorium Ornitza, odkrył, że nowo odkryta komórka macierzysta, którą naukowcy nazwali komórkami FEP, kontroluje wielkość powierzchni nabłonka węchowego. Te komórki macierzyste wysyłają również specyficzną cząsteczkę sygnałową do leżących poniżej małżowin, nakazując im wzrost.

Dowody sugerują, że ten przesłuch sygnalizacyjny między nabłonkiem a małżowinami nosowymi reguluje skalę układu węchowego, który ostatecznie się rozwija, co czasami prowadzi do powstania nabłonka węchowego o większej powierzchni, tak jak u psów.

Gdy komórki macierzyste nie mogą prawidłowo sygnalizować, wzrost małżowin nosowych i powierzchnia nabłonka węchowego ulegają zatrzymaniu. Aby zbadać to w laboratorium, myszy z takim zahamowaniem węchowym można teoretycznie porównać z typowymi myszami, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak te sygnały rządzą ostateczną złożonością układu węchowego zwierzęcia.

„Przed naszymi badaniami nie wiedzieliśmy, jak nabłonek rozszerza się z maleńkiej łatki komórek do dużego arkusza, który rozwija się w połączeniu ze złożonymi małżowinami nosowymi” – powiedział Yang. „Możemy to wykorzystać, aby zrozumieć, dlaczego na przykład psy mają tak dobry węch. Mają niezwykle złożone struktury małżowin nosowych, a teraz znamy niektóre szczegóły dotyczące rozwoju tych struktur”.

Praca ta została sfinansowana przez Fundację March of Dimes; National Institutes of Health (NIH), grant o numerach HL111190 i DC012825; Wydział Biologii Rozwoju na Uniwersytecie Waszyngtońskim; Laboratorium Neuroobrazowania HOPE Center Alafi, numer grantu NCRR 1S10RR027552; oraz Washington University Center for Cellular Imaging of the Children’s Discovery Institute, grant nr CDI-CORE-2015-505 i NS086741.