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08/06/2017
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El Sistema VomeronasalEl Sistema Vomeronasal
…un sistema olfatorio “accesorio” en tetrápodos
Dr. Lucas D. JungblutLaboratorio de Biología del DesarrolloDBBE, [email protected]
Reptiles Anfibios Mamíferos
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Frederik Ruysch
Ludwig Lewin Jacobson
- (Jacobson 1813) primera descripción detallada del OVN en mamíferos
- Órgano vomeronasal (OVN) descubierto por Ruysch (1732) en serpientes
- (Gudden 1870) confirma existencia de un bulbo olfatorio accesorio (BOA)
- (McCotter 1912) confirma por microdisección la conexión entre OVN y BOA
Primer paso en la identificación del SVN
- (Scalia & Winans 1970-1975) identifican las proyecciones del BOA hacia un área específica de la amígdala en el cerebro.
A partir de estos hallazgos se asume que la mayoría de los mamíferos poseen DOS sistemas quimiosensoriales
¿Qué grupos de vertebrados poseen un sistema olfatorio accesorio?
¿Cuál es el rol fisiológico del SVN?
PRESENTE
AUSENTE
?
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Período Devónico medio 400 millones de años
Broman (1920) SVN de tetrápoda = SO de peces
Bertmar(1981)
SVN aparece en tetrápoda como una consecuencia de la adaptación al ambiente terrestre
- OVN ubicado en la región ventromedial de la cavidad olfatoria (ventrolateral en urodelos)
- Se conecta con la cavidad olfatoria o con la boca (dependiendo del grupo)
EO OVN
Diferencias y algunas semejanzas entre el SVN y el SO
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Diferencias y algunas semejanzas entre el SVN y el SO
Receptores de membrana y vías de señalización específicos en cada sistema sensorial
Diferencias y algunas semejanzas entre el SVN y el SO
Proyecciones separadas del MOB y el AOB hacia zonas cerebrales de mayor integración en todos los tetrápodos estudiados.
Tirindelli et al 2009(From Pheromones to Behavior)
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¿Cual es la función del SVN?
SistemaOlfatorio
SistemaVomeronasal
Detección de feromonas
Detección de kairomonas
“olores comunes”
MamíferosMamíferosDetección de estímulos sociales
Reacción de Flehmenposibilita la entrada de estímulos químicos al OVN
Ungulados
Félidos
Roedores
¿Cómo llegan los estímulos al OVN?
Contactodirecto
yBombeo vascular
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En muchos mamíferos el SVN es heterogéneo
V2R – Go V1R–Gi2
V2R–Go
MamíferosMamíferos
V1R – Gi2
Pequeñas moléculas (volátiles)
Moléculas grandes (no volátiles)
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MamíferosMamíferos
SVN
Comportamientos sociales, principalmente reproductivo
Efecto Lee-Boot: las hembras de ratón agrupadas en una caja (sin macho) suprimen o retrazan sus ciclos estrales
Efecto Vandenbergh: aceleración de la pubertad en hembra joven por exposición a moléculas presentes en la orina de un ratón macho
Efecto Whitten: moléculas de la orina de macho inducen la sincronización del ciclo estral en hembras
Sustancias presentes en la orina de ratones
Efecto Bruce: estímulos químicos de un macho “extraño” previenen implantación
MamíferosMamíferos
- Las MUPs son muy abundantes en orina y otras secreciones animales
- Proteínas de la familia de las lipocalinas
- Bajo peso molecular (19KDa)
- Funcionan como moléculas transportadoras de pequeñas moléculas hidrofóbicas (feromonas)
¿Qué hay en la orina además de orina?
Además… se vio que las MUPs per se pueden funcionar como estímulo de neuronas vomeronasales
Alto contenido proteico, fundamentalmente
MUPs (major urinary proteins)
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Estímulos de la orina de machos desencadenan comportamientos agresivos en otros machos
Esta respuesta no se observa en animales Knockout para Trpc2
Se identifican dos MUPs específicas que estimulan el comportamiento agresivo de los machos
Las MUPs que desencadena el comportamiento agresivo activan neuronas Go (V2R) en el OVN
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MHC y el reconocimiento de individuos
Se encontró que las neuronas vomeronasales de la capa basal (V2R) responden a péptidos derivados del MHC clase I
MamíferosMamíferosSVN y SO trabajando en conjunto
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MamíferosMamíferos
OVN y cuidado parental en ratones
La sensibilidad de las neuronas vomeronasales es modulada según la condición social
MamíferosMamíferosOVN y cuidado parental en ratones
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OVN y cuidado parental en ratones MamíferosMamíferos
La ablación del OVN permite el comportamiento parental en machos naive
MamíferosMamíferosDetección de kairomonas en el OVN
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MamíferosMamíferosDetección de kairomonas en el OVN
El OVN participa en la detección de estímulos que indican la presencia de predador
eug: eugenol (olor ctrol)Restr: Restricción física
NPHT: naftaleno (olor aversivo general)
MamíferosMamíferos¿Qué estímulo esta siendo detectado?
MUPs de las especies predadoras
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Variabilidad en el repertorio de genes V1R
Pseudogenes
Genes potenciales
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ReptilesReptiles
SquamataLagartos y serpientes
Quelonios
Entrada de estímulos al OVN por mecanismo de “arrastre” con la lengua
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ReptilesReptilesReceptores vomeronasales de la família V2R acoplados a Go
Serpientes del género Thamnophiscomo modelo de estudio
En período reproductivo las hembras secretan, en el lado dorsal del cuerpo, una feromona “atractante” de machos
Mezcla de 13 cadenas largas (C29-C37) saturadas y monoinsaturadas de metil cetonas
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Cuando un macho localiza una hembra que libera feromona desencadena
una serie de comportamientos de cortejo estereotipados:
•Frota la “barbilla” en el dorso de la hembra
•Aumenta la frecuencia de extensión de la lengua
•Produce ondulaciones corporales caudocefálicas
Los macho sin OVN funcional (ya sea por ablación o por bloqueo) son
incapaces de detectar y responder adecuadamente a la señal de la hembra
Es más… en experimentos de electrofisiología se observo que la feromona estimula específicamente neuronas vomeronasales de manera dosis dependiente
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Reconocimiento y rastreo de presas mediado por el OVN
Dos estímulos identificados hasta la actualidad:
ESSElectro-shock-induced protein
ParvalbúminasProteínas con actividad antibacteriana secretada
en el mucus epidérmico de ranas y paces
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AnfibiosAnfibios
Feromonas sexuales en salamandras
Plethodon shermani
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Feromonas sexuales en salamandras
PRF (Plethodontid Receptivity
Factor):
• Proteínas de 22KDa
• 3 isoformas
• Relacionadas con las citoquinas
de la familia IL-6
Extractos glandulares:Dos familias de compuestos con
múltiples isoformas
PMF (Plethodontid Modulating
Factor):
• Proteínas de 7KDa
• 30 isoformas
• Relacionadas con las toxinas de
las serpientes
Feromonas sexuales en salamandras
Aplicación del estímulo + AGB
Activación de neuronas vomeronasales
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¿Y en los anuros? Feromona proteica (splendiferina) secretada en machos
Atrae hembras co-específicas
OVN?
Las larvas de anfibios anuros (los renacuajos)
• Detección de fuentes de alimento• Detección de predadores
• Reconocimiento de animales emparentados y no emparentados (Kin recognition)• Detección de “feromonas” de alarma
utilizan claves químicas en una gran variedad de comportamientos
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El SVN habría surgido en el ancestro común acuático durante la evolución de los tetrápodos…
Pero nada se sabe acerca de la función del OVN en el medio acuático!
¿Por qué estudiar los sistemas quimiosensoriales y la comunicación química en renacuajos?
Expresión de Go (V2R) en neuronas vomeronasalesDurante todo el período larval
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Neuronas vomeronasales conectadas sinápticamente al BOA
Las larvas de R. arenarum detectan señal de alarma presente en homogenatos de co-específicos pero no de heteroespecíficos
Video
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Test de elección-evitación
¿Qué órgano sensorial participa en la detección de la señal de alarma?
Homogenatos + AGB
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Ablación quirúrgica del OVN en larvas de R. arenarum
Ablación quirúrgica del EO + OVN
Test de elección-evitación en animales ablacionados
La detección de señales de alarma, como claves de alimento,
dependen de la integridad del EO pero NO del OVN en larvas de R.
arenarum.