Auxiliar do terceiro sentido sexto sentido ou coisa

Auxiliar do terceiro sentido, sexto sentido, ou coisa nenhuma? - O enigma do órgão vomeronasal Biologia do Desenvolvimento Elaborado por : Licenciatura em Biologia Humana Ana Caetano nº 28106 Filipa Azevedo nº 28124 4ºsemestre (2ºano) 28 de Junho de 2012 Júris: Prof. Fernando Capela Prof. Paulo de Oliveira

Um pouco de história. . . • O órgão vomeronasal foi descrito pela primeira vez por um anatomista e cirurgião holandês Frederick Ruysch em 1703, caraterizando um pequeno órgão no nariz de uma criança de dois anos. Mas, foi Kolliker, um anatomista suíço que deu provas da presença do órgão vomeronasal (OVN) no humano e conseguia identificar esta estrutura histologicamente tanto em embriões como em adultos

O orgão vomeronasal - características • Localiza-se adjacente ao osso vómer, na mucosa da base do septo nasal, entre o nariz e a boca • Pode ser bilateral ou unilateral • É composto pelo lúmen VN e pelo epitélio VN • Possui quimiorecetores • Tem um nervo vomeronasal que liga o OVN ao bulbo olfactório acessório

O orgão vomeronasal - características • Alguns estudos apontam para diferentes caraterísticas morfológicas • como diferentes tamanhos na abertura do OVN • Diferentes formas da abertura : oval, elíptica, fissural É considerado um órgão vestigial: Um órgão vestigial é um órgão que não apresenta qualquer função aparente, ou que tem uma função quase nula

O OVN noutras espécies ØÉ ativo ØDeteta feromonas ØEnvolvido por estrutura óssea ØLiga-se bulbo olfativo acessório, que comunica com o hipotálamo neuroendócrino

O OVN noutras espécies • Macacos do Novo Mundo – Platirríneos Ø Varia desde um tubo alongado até à forma de um saco arredondado Ø Algumas espécies apresentam linhas nervosas mas com baixa reatividade a estímulos quimiosensoriais Ø Pensa-se que linhagens de Platirríneos possam apresentar o OVN reduzido ou mesmo vestigial O OVN é extremamente semelhante nos humanos e nos chimpanzés, que é a espécie mais próxima ao Homo Sapiens

Desenvolvimento Pré-natal Pouco se sabe ainda sobre o desenvolvimento deste órgão e sobre os fatores de crescimento que atuam sobre ele na fase pré-natal em humanos O OVN humano começa o seu desenvolvimento por volta dos 37 dias após conceção – estadio 15 segundo os estadios de Carnegie Começa com invaginações epiteliais bilaterais no septo nasal e formação de cartilagens paraseptais da zona superior em direção anterior

Desenvolvimento Pré-natal Após as invaginações, os sulcos resultantes das mesmas fundem-se originando Estruturas tubulares, que vão persistir durante todos os trimestres da gestação Evolução do desenvolvimento do OVN

Desenvolvimento Pré-natal • Segundo Smith (1995) e Smith et al. (1996) o volume e comprimento do OVN parece aumentar durante o crescimento fetal, embora numa proporção menor quando comparado com outras estruturas da zona média da face • Num estudo em que foram analisadas as medidas do volume epitelial e do lúmen do OVN conclui-se que a maioria do volume deste órgão é ocupado pelo lúmen, que aumenta ao longo das 16 a 30 semanas Feto com 16 semanas

Óxido Nítrico – Sinal Precoce? • Um estudo realizado com embriões de ratinhos, foram testadas a presença e distribuição da imunoreactividade para a enzima oxido nítrico sintetase tipo I. • Como resultado observou-se que esta enzima é expressa primeiramente nalgumas fibras nervosas extrínsecas e atingem o nervo vomeronasal por volta do 15. º dia e as áreas de desenvolvimento vascular ao 16. º dia • O desenvolvimento dos vasos do OVN dá-se ao 18. º dia Foi possível concluir que no ratinho a síntese de óxido nítrico é um evento precoce no desenvolvimento das estruturas vomeronasais nervosas centrais e periféricas, representando um sinal precice da maturação neuroquímica do OVN

Regressão do OVN – verdade ou mito? Regressão • Durante muito tempo a comunidade científica admitiu que o OVN apesar de persistir no adulto regredia ainda durante a fase fetal da ontogénese Degeneração • Com a realização de estudos morfométricos que mostraram que aparentemente não existia uma regressão do órgão, surgiu a hipótese de que os recetores degeneravam, tornando-se não funcionais

Complicações do estudo do OVN O facto de não existirem muitos estudos ou pelos menos estudos conclusivos sobre as funções e desenvolvimento deste órgão é porque: É de difícil reconhecimento, por se confundir com estruturas da mucosa nasal; Facilmente apresenta secções degradadas ou destruídas; Facilmente é destruído pelo manuseador

Quimiorrecetores do OVN • Os órgãos VN são unidades de recetores pertencentes ao Sistema Olfativo Acessório Órgão Vomeronasal Nervos Vomeronasais Bulbo Olfativo Acessório Recetores quimiosensoriais do epitélio olfativo

Quimiorrecetores do OVN Existem três famílias de recetores expressos no epitélio do OVN: V 1 R; V 2 R e V 3 R Os mais importantes são os V 1 R e V 2 R, e são recetores acoplados de proteínas G de 7 segmentos transmembranares, que ativam a via de transdução de sinal

Famílias de genes V 1 R e V 2 R • O Tamanho e a composição destas famílias de genes são diferentes consoante a espécie de mamífero. • Por exemplo no caso dos V 1 Rs, há mais de 100 V 1 Rs funcionais no rato, enquanto que no humano e chimpanzé apenas 5 se encontram intactos no genoma, acompanhados de um grande número de pseudo-genes. O mamífero que até agora apresentou o maior reportório de genes desta família foi o ornitorrinco que conta com 270 genes intactos.

Desenvolvimento Pós-natal 27 cadavéres - Septo nasal 2 – 86 anos Dissecados, descalcificados, seccionados em série, corados e examinados Estudos actuais Dia 37 Gestação Nascimento Estado Adulto A presença do vomeronasal foi reportada como uma estrutura homóloga, com uma forma semelhante a um ducto, em todas as idades

Desenvolvimento Pós-natal Evidências do estudo Variabilidade do tamanho do orgão Pronunciada assimetria bilateral Epitélio ciliado pseudoestratificado, que não é quimiossensorial Abertura das glândulas septais nasais para o interior do lúmen do OVN Falta de correlação entre a idade pós-natal e o tamanho do orgão Apenas é possível a visualização correta do orgão através de análises histológicas em série Uma abertura como único elemento visível à superfície

Desenvolvimento Pós-natal Anatomia Comparada Grande desafio relacionado com a Ontogenia e Filogenia dos vertebrados > 200 anos Muita confusão e imprecisões: • Persistência • Identificação • Localização • Tamanho • Morfologia • Função Alguns livros descrevem o OVN incorretamente ou afirmam que ele não está presente no ser humano

Desenvolvimento Pós-natal Definição complicada nos humanos Típico OVN Leva ao ducto nasopalatino Semelhante ao epitélio olfativo neurossensorial

Desenvolvimento Pós-natal Definição complicada nos humanos O orgão vomeronasal humano não expõe nenhuma destas características Maioria dos estudos A estrutura, no entanto, pode ser considerada um OVN, uma vez que é homóloga ao verdadeiro orgão, noutras espécies Células Neuronais no OVN Podem acabar por desaparecer mais tarde

Desenvolvimento Pós-natal O OVN tem sido descrito como sendo a abertura da fossa nasopalatina, localizada no recesso nasopalatino OVN e fossa nasopalatina são independentes Moran et al. (1991, 1995) localizou as aberturas do OVN, 1 mm acima da base do nariz Zbar et al. (2000) localizou as aberturas do OVN, de 1 a 3 mm acima da base do nariz O tubo epitelial do OVN em si não pode ser observado grosseiramente

Desenvolvimento Pós-natal Comprimento do OVN < 3 mm > 3 mm 2 aos 68 anos Maior OVN 3 mm Crescimento em comprimento após nascimento

Desenvolvimento Pós-natal Ramificações intactas dos nervos terminais e trigémeos Não é químiosensorial Transporta as secreções seromucosas desde as glândulas circundantes do septo nasal Jacobson (1813) O OVN é um orgão regressivo que assumiu uma função dutal na sua forma atual

Desenvolvimento Pós-natal No desenvolvimento posterior, tanto no pré-natal como no pós-natal, os OVN humanos são estruturas tubulares que se abrem para a câmara nasal através de aberturas anteriores Semelhante Chimpanzés Diferente Maioria dos primatas Otolemur (prossímios)

Funcionamento Sistema Olfativo Hipotálamo Funções Viscerais Nervo I Possível diferenciação do Nervo I Nervo Vomeronasal Centros Autonómicos

Funcionamento Detetam geralmente substâncias químicas distintas, quase sempre não voláteis Células químiosensitivas Projeção de fibras para o bulbo olfativo acessório Nervo vomeronasal Sensibilidade a feromonas Regulam o comportamento reprodutivo e outros comportamentos sociais

Funcionamento Em animais – não humanos O OVN nestes animais serve para detetar feromonas emitidas por certos animais, como possíveis parceiros, predadores e/ou presas, apesar de certas hormonas serem detetadas pelo epitélio olfativo Alguns animais usam distintos movimentos faciais para conduzir compostos químicos a este orgão

Hu Funcionamento manos Potencial recetor Compostos da pele humana Demonstraram o dimorfismo sexual Compostos da pele humana 16 androsteronas e estrenos Despolarização Local Estimulantes olfativos

Hu Funcionamento manos Androsteronas Glândula apócrina Nódulo que representa um orgão vomeronasal funcional Não há consenso científico sobre conexão neural entre o OVN de humanos adultos e o seu cérebro

Feromonas Humanas Papel Biológico Karlson e Luscher (1959) ”substâncias que são segregadas para o exterior por um individuo e recebidas por um segundo individuo da mesma espécie, no qual exercem uma reação específica, como por exemplo, um comportamento ou processo evolutivo, bem definidos” Podem estar em todos os fluídos e secreções corporais e são regulados/produzidos, em parte, pelo conjunto de genes responsáveis pelas funções imunitárias - human leucocyte antigen - HLA Conferem um cheiro único a cada individuo, que pode ser preditivo de subtis diferenças entre genótipos

Feromonas Humanas Papel Biológico Karlson e Luscher (1959) ”substâncias que são segregadas para o exterior por um individuo e recebidas por um segundo individuo da mesma espécie, no qual exercem uma reação específica, como por exemplo, um comportamento ou processo evolutivo, bem definidos” Inclui, agora, o conceito de benefícios mútuos, tanto para o recetor como para o emissor Escolha do parceiro pelo odor Resultante do tipo de gene leucocitário humano Menos taxas de aborto Construção da cumplicidade mãe-criança

Feromonas Humanas Papel Biológico A androestradiona ativou a parte anterior do córtex pré-frontal lateral inferior, para além das áreas olfativas e do córtex temporal superior Atenção, perceção visual, reconhecimento e cognição Efeitos no metabolismo cerebral, sem deteção consciente – sinais químicos modelarão o estado psicológico, sem serem conscientemente discernidos

Feromonas Humanas Papel Biológico Há quatro classes de feromonas: Primárias • Afetam ciclos sexuais • Mulheres no mesmo ambiente – ciclo sincronizado Sinalizadoras • Afetam decisões do dia-a-dia • Mãe reconhece o seu recém-nascido pelo cheiro Modeladoras • Afetam o humor • Mulheres sujeitas a feromonas – boa disposição De libertação • Atração sexual • Bebés são atraídos pelo cheiro dos seios das mães

Conclusão Possível papel na deteção de feromonas Sinalização e modulação comportamental e social intraespecífica, principalmente, sexual Evidências frágeis, mas parecem acumular-se

Conclusão Funcionalidade posta em dúvida em adultos humanos Possibilidade dos recetores serem não-funcionais em seres humanos Na maioria são pseudo-genes Há a hipótese de ser o próprio epitélio olfativo a reconhecer as feromonas, como acontece noutras espécies

Conclusão A influência destes sistemas, mesmo que venha a ser provada, deve ser subtil e indireta, dada a complexidade comportamental e social da nossa espécie Nós temos uma vontade própria capaz de contornar determinações biológicas

Conclusão Hipótese explicativa do eventual vestigialismo do OVN Jianzhi Zhang (2003) “com o desenvolvimento de um esquema sexual de cores já não são necessárias feromonas para perceber se a fêmea está pronta para acasalar” 23 milhões de anos Mutação Visão a cores Primatas com o rabo vermelho Prontas para acasalar OVN perdeu importância Deixou de ser vital à reprodução Reconhecer-se o modelo humano como essencialmente visual pode requerer alguma reconsideração

Conclusão Questão-chave Onde se dá a receção das feromonas? Neuroepitélio olfativo ou VNO Escassez de evidências convincentes que comprovem a presença de um VNO funcional Há muito por explorar

Conclusão Resultados extremamente variáveis – falta de consenso Os humanos são obstinadamente diferentes

F ! m i Obrigada pela vossa atenção.

Bibliografia • Bhatnagar, K. P. , & Smith, T. D. (2001). The human vomeronasal organ. III. Postnatal development from infancy to the ninth decade. Journal of Anatomy, 199, 289– 302. • Wysocki, C. & Preti, G. Facts, fallacies, fears and frustrations with human pheromones. Anat. Rec. A 281, 1201– 1211 (2004). • Ferreira, E. , Pombinho, J. , Tacanho, J. P. , Cerqueira, M. M. , Ribeiro, T. (s/d). Feromonas. • Smith, T. D. , Garrett, E. C. , Bhatnagar, K. P. , Bonar, C. J. , Bruening, A. E. , Dennis, J. C. , Kinznger, J. H. , Johnson, E. W. and Morrison, E. E. (2011), The Vomeronasal Organ of New World Monkeys (Platyrrhini). Anat Rec, 294: 2158– 2178. doi: 10. 1002/ar. 21509 • Zancanaro, C. , Merigo, F. , Mucignat-Caretta, C. and Cavaggioni, A. (2002), Neuronal nitric oxide synthase expression in the mouse vomeronasal organ during prenatal development. European Journal of Neuroscience, 16: 659– 664. doi: 10. 1046/j. 1460 -9568. 2002. 02113. x • Smith, T. D. , Bhatnagar, K. P. , 2000. The human vomeronasal organ. Part II. Prenatal development. J. Anat. 197, 421– 436. • Young JM, Massa HF, Hsu L, Trask BJ. Extreme variability among mammalian V 1 R gene families. Genome Res 2010; 20: 10 -18

Bibliografia • Grus, W. E. and Zhang, J. (2006), Origin and evolution of the vertebrate vomeronasal system viewed through system-specific genes. Bioessays, 28: 709– 718. doi: 10. 1002/bies. 20432 • Smith, T. D. , Siegel, M. I. , Mooney, M. P. , Burdi, A. R. , Burrows, A. M. , Todhunter, J. S. , 1997. Prenatal growth of the human vomeronasal organ. Anat. Rec. 248, 447– 455. • CARVALHO, Maria de Fátima Pereira de; ALVES, Adriana Leal and BARROS, Mirna Duarte. Study on the Morphology and Frequency of the Vomeronasal Organ in Humans. Int. J. Morphol. [online]. 2008, vol. 26, n. 2, pp. 283 -288. ISSN 0717 -9502. doi: 10. 4067/S 0717 -95022008000200006. Netografia • http: //www. cf. ac. uk/biosi/staffinfo/jacob/teaching/sensory/pherom. html (acedido a 26/06/2012) • http: //academic. reed. edu/biology/professors/srenn/pages/teaching/web_2007/emmylinh/ontoge ny. html (acedido a 25/06/2012)