miniatura|Sección frontal das cavidades nasais dun embrión humano de 28 mm de longo. O órgano vomeronasal ou de Jakobson está etiquetado á dereita.
O órgano vomeronasal (OVN) ou órgano de Jacobson é un órgano sensorial olfactorio auxiliar que se encontra en moitos animais. Encóntrase preto do vómer e dos ósos nasais. Foi descuberto por Frederik Ruysch en 1732 e despois por Ludwig Jacobson en 1813.Jacobson, L. (1813). Anatomisk Beskrivelse over et nyt Organ i Huusdyrenes Næse. Veterinær=Selskapets Skrifter [en danés] 2,209–246. Este é o órgano sensorial implicado na resposta de flehmen en mamíferos.
O OVN é o primeiro estadio do sistema olfactivo accesorio e contén neuronas sensoriais que detectan estímulos químicos. Os axóns destas neuronas proxéctanse ao bulbo olfactivo accesorio, que envía impulsos á amígdala cerebral e o núcleo do leito da estría terminal, que á súa vez envían proxeccións ao hipotálamo.
O órgano vomeronasal utilízase principalmente para detectar feromonas, mensaxeiros químicos que portan información polo aire entre individuos da mesma especie. Como ocorre con outros sistemas olfactivos, as mensaxes químicas detéctanse ao unírense a receptores acoplados á proteína G. As neuronas do OVN expresan receptores de tres familias, chamados V1R,Dulac C, Axel R. A novel family of genes encoding putative pheromone receptors in mammals. Cell. 1995 Oct 20;83(2):195-206. V2R,Herrada G, Dulac C. A novel family of putative pheromone receptors in mammals with a topographically organized and sexually dimorphic distribution. Cell. 1997 Aug 22;90(4):763-73.Matsunami H, Buck LB. A multigene family encoding a diverse array of putative pheromone receptors in mammals. Cell. 1997 Aug 22;90(4):775-84.A new multigene family of putative pheromone receptors. Ryba NJ, Tirindelli R. Neuron. 1997 Aug;19(2):371-9. e FPR.Rivière S, Challet L, Fluegge D, Spehr M, Rodriguez I. Formyl peptide receptor-like proteins are a novel family of vomeronasal chemosensors. Nature. 2009 May 28;459(7246):574-7.Liberles SD, Horowitz LF, Kuang D, Contos JJ, Wilson KL, Siltberg-Liberles J, Liberles DA, Buck LB. Formyl peptide receptors are candidate chemosensory receptors in the vomeronasal organ. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Jun 16;106(24):9842-7. Os receptores son diferentes entre si e pertencentes a grandes familias de receptores do sistema olfactivo principal. Os estímulos alcanzan o OVN en fase líquida (disoltos) por medio dun mecanismo de bombeo; os sinais principais para o OVN son, por tanto, non volátiles e requiren contacto físico directo.
A súa presenza en moitos animais foi amplamente estudada e demostrouse en moitos estudos a importancia do sistema vomeronasal para a función de reprodución e comportamento social (por medio da súa influencia sobre o hipotálamo anterior). A súa presenza e funcionalidade en humanos foi controvertida, aínda que a maioría dos estudos están de acordo con que o órgano sofre regresión durante o desenvolvemento fetal. Moitos xenes esenciais para o funcionamento do OVN en animais (como o TRPC2) non son funcionais en humanos. Aínda que a comunicación química parece ocorrer entre humanos, isto non implica necesariamente de que o órgano vomeronasal humano sexa funcional.
Estrutura
miniatura|Situación do órgano de Jacobson nunha serpe. O OVN encóntrase na base da cavidade nasal. Consta de dúas partes, separadas polo septo nasal, e ambas as partes teñen un lume con forma de C alongada, ou crecente. Está incluída dentro dunha cápsula cartilaxinosa ou ósea que se abre na base da cavidade nasal. As neuronas receptoras vomeronasais posúen axóns que van desde o OVN ao bulbo olfactorio accesorio (BOA), tamén chamado bulbo vomeronasal. Estes receptores sensoriais están localizados na superficie cóncava medial do lume con forma de crecente. A superficie convexa lateral do lume está cuberta de células ciliadas non sensoriais, onde se encontran as células basais. Na parte dorsal e ventral do lume están as glándulas vomeronasais, que producen un fluído que enche o lume vomeronasal. Preto do lume pasan vasos sanguíneos que se dilatan e constrinxen, formando unha bomba vascular que envían estímulos ao lume. Un fino conduto, que se abre no piso da cavidade nasal dentro dos orificios nasais, é a única vía de acceso para os estímulos químicos.
Durante o desenvolvemento embrionario, as neuronas sensoriais vomeronasais fórmanse a partir da placoda nasal (olfactoria), na beira anterior da placa neural (nervio terminal ou nervio cranial cero).
Función
En mamíferos, as neuronas sensitivas dun órgano vomeronasal detectan sinais químicos non volátiles, que requiren o contacto físico directo coa fonte de olor. Notablemente, algúns cheiros actúan como sinais de comunicación química (feromonas) doutros individuos da mesma especie. A diferenza do bulbo olfactorio principal que envía sinais neuronais ao córtex olfactorio, o OVN envía sinais neuronais ao bulbo olfactorio accesorio e despois á amígdala e núcleo do leito da estría terminal e finalmente ao hipotálamo. Como o hipotálamo é un centro neuroendócrino maior (afectando a aspectos da fisioloxía reprodutora e comportamento así como outras funcións como a temperatura corporal), isto pode explicar como os olores influencian o comportamento agresivo e de apareamento. Por exemplo, en moitos vertebrados, os sinais nerviosos do cerebro pasan a información sensorial ao hipotálamo sobre os cambios estacionais e a dispoñibilidade para o apareamento. Á súa vez, o hipotálamo regula a liberación de hormonas reprodutoras necesarias para reproducirse. Debe terse en conta tamén que algunhas feromonas son detectadas polo sistema olfactivo principal.
Epitelio sensorial e receptores
O OVN ten unha forma de crecente tubular e está dividido en dous polo septo nasal. A área cóncava medial do lume está tapizada por un epitelio pseudoestratificado que ten tres tipos principais de células: as células receptoras, as células de soporte e as células basais. As células de soporte están localizadas superficialmente sobre a membrana mentres que as células basais se encontran na membrana basal preto do epitelio non sensorial. As neuronas receptoras posúen microvilosidades apicais, nas cales están localizados os receptores sensoriais, que son receptores acoplados á proteína G que se adoitan denominar receptores de feromonas, xa que os receptores vomeronasais foron ligados coa detección de feromonas.
Identificáronse tres tipos de receptores acoplados á proteína G no OVN, e cada un nunha rexión distinta: os V1Rs, V2Rs e FPRs. En total son sete receptores transmembrana que non están estreitamente relacionados con receptores de olores expresados no neuroepitelio olfactorio principal.
Os receptores de tipo V1, V1Rs, están ligados á proteína G, Gαi2. O beneficio para o receptor acoplado á proteína G é que sinalizan en máis dunha dirección. Os V1Rs están localizados no compartimento apical do OVN e teñen un extremo NH2 relativamente curto e unha gran diversidade de secuencia no seu dominio transmembrana. O V1R exprésase especificamente no órgano vomeronasal de roedores e crese que é responsable da recepción de feromonas, causando unha transdución de sinais. Os receptores de tipo V2, V2Rs, están ligadas á proteína G, Gαo. Estas teñen extremos NH2 terminais extracelulares longos, que se cre que son o dominio de unión de moléculas de feromonas, e están localizados no compartimento basal do OVN. Os xenes V2R poden ser agrupados en catro familias, denominadas do A ao D. Os V2Rs da familia C son bastante distintos dos doutras familias e exprésanse na maioría das neuronas basais do OVN.
As neuronas sensoriais do órgano vomeronasal actúan nunha vía de sinalización diferente á utilizada polas neuronas sensoriais do sistema olfactivo. A activación dos receptores estimula a fosfolipase C, que á súa vez causa a apertura da canle iónica TRPC2. Coa estimulación activada por feromonas, a produción de IP3 increméntase en membranas do OVN en moitos animais, mentres que a adenil ciclase e a adenosina monofosfato cíclica (AMPc), as principais moléculas transdutoras de sinais do sistema olfactivo principal, permanecen inalteradas. Esta tendencia observouse en moitos animais, como o hámster, o porco, a rata e a serpe Thammophis coa introdución de secreción vaxinais ou seminais no medio ambiente.
Suxeriuse que os V1Rs e V2Rs son activados por distintos ligandos ou feromonas. As evidencias de que as proteínas Gi e Go son activadas por estimulación por medio de distintas feromonas apoian esta idea. As proteínas Gi son activadas por estimulación don olores lipófilos. As proteínas Go por outra parte é activada por proteína non volátiles, como as proteínas urinarias maiores dos ratos e o péptido secretor de glándula exócrina 1 (ESP1).
Moitas neuronas vomeronasais son activadas por substancias químicas da urina. Algúns dos compostos activos son esteroides sulfatados. Detectar os tipos e cantidades de diferentes esteroides sulfatados proporciona información sobre o estado fisiolóxico do doante da urina, e pode servir así como sinal de honestidade.
Estudos recentes probaron a presenza dunha nova familia de proteínas similares ao receptor de formil péptidos nas membranas do OVN dos ratos, o que indica unha relación filoxenética estreita de mecanismos de sinalización usados na olfacción e a quimiotaxe.
Animais O sistema vomerosnasal funcional encóntrase en moitos animais, incluíndo todas as serpes e lagartos, e en moitos mamíferos, como os ratos, ratas, elefantes, vacúns, cans, gatos, cabras e porcos.
As píntegas teñen un comportamento de apertura nasal que se supón activa o seu OVN. As serpes usan este órgano para cheirar as presas, sacando repetidamente a lingua para recoller olores e tocando coa lingua ao retraela na abertura do órgano. O órgano está ben desenvolvido en primates estrepsirrinos como os lémures e os loris, está desenvolvido en grao diverso nos monos do Novo Mundo, e pouco desenvolvido nos monos do Vello Mundo e simios. Os elefantes transfiren os estímulos quimisensoriais á abertura vomeronasal no teito das súas bocas utilizando unha estrutura prénsil, ás veces chamada "dedo", da punta da súa trompa. A tartaruga Chrysemys picta utiliza este órgano para cherar baixo a auga.
Nalgúns outros mamíferos o órgano enteiro contráese ou bombea para arrastrar os olores. miniatura|Cabalo semental mostrando a resposta de flehmen
Algúns mamíferos, specialmente félidos e ungulados (o que inclúe, entre outros, cabalos, vacas e porcos), urealizan un movemento facial distintivo chamado resposta de flehmen para dirixiren os compostos inhalados a este órgano. Flehmen é unha palabra alemá que significa 'mostrar os dentes superiores'. O animal levanta a cabeza unha vez que percibiu o cheiro, engurra o fociño e eleva os beizos, e deixa de respirar momentaneamente. O comportamento de flehmen está asociado cunha “especialización anatómica”, e os animais que presentan o comportamento de flehmen teñen condutos e papila incisiva, os cales conectan a cavidade oral co OVN, que se encontra detrás dos dentes. Porén, os cabalos son a excepción: mostran a resposta de flehmen pero non teñen unha comunicación por un conduto incisivo entre as cavidades nasal e oral porque non respiran pola boca, senón que o seu OVN conecta coas vías nasais por medio do conduto nasopalatino.
Estudos de comportamento
Kudjakova et al. realizaron estudos sobre o comportamento exploratorio de ratas de razas híbridas extirpándolles o seu OVN. Os estudos mostraron que o comportamento exploratorio das ratas cos OVN extirpados era significativamente diferente do normal. Estes resultados suxiren que a extirpación do OVN privaba as ratas experimentais de importante información social. Isto tradúcese nunha redución da actividade exploratoria no animal experimental e un baixo número de reaccións específicas de especie.