Llamativamente, las NROs de los sénsulos celocónicos no expresan Or83b u ORs (Scott et al., 2001; Couto et al., 2005; Yao et al., 2005), salvo excepciones (Benton et al., 2009). Estas NROs suelen responder a ácidos carboxílicos, amoníaco, aminas, aldehídos de cadena corta (p. ej., Diehl et al., 2003, Benton et al., 2009). En estos casos la membrana dendrítica de las NROs posee una familia de quimiorreceptores diferente a los ORs, según ha sido recientemente propuesto para Drosophila (Benton et al., 2009). Esta familia de receptores, relacionada con los receptores ionotrópicos de glutamato (iGluRs) que están involucrados en comunicación sináptica entre neuronas tanto de vertebrados como de invertebrados, ha sido llamada receptores ionotrópicos (RIs). Los RIs difieren de los típicos iGluRs en que no poseen sitios de unión a glutamato: los sitios de unión a ligandos son altamente divergentes. Por ejemplo, las neuronas que expresan IR64a1 tienen sitios de unión específicos para detectar acidez (Ai et al., 2010). La región molecular más conservada entre RIs y iGluRs sería la que corresponde al poro del canal iónico, lo cual sugiere que los RIs tienen propiedades de conducción iónica similares a los iGluRs. En general, las RIs se expresan en NROs que no expresan ORs u OR83b. Sin embargo, como los ORs, los RIs también formarían canales iónicos activados directamente por olores (Benton et al., 2009). A diferencia del caso de los ORs, en el caso de los RIs existen distintos tipos de correceptores. Para su funcionamiento, los RIs deben en general expresarse en conjunto con uno o a veces dos correceptores distintos (Abuin et al., 2011). También, es posible que en ocasiones se coexpresen, en una misma NRO, dos RIs diferentes que se ligan a olores, dando a la NRO un perfil de respuesta particular que resultaría del efecto combinatorio de los dos RIs. Por otro lado, los RIs muestran diferentes especificidades de conducción iónica, relacionadas con cierta variabilidad en las secuencias que corresponden a los poros de los canales iónicos. (Abuin et al., 2011). Un trabajo reciente describe la compleja interacción fisiológica que la vía olfativa de los RIs tiene con aquella de los ORs para generar comportamiento (Silbering et al., 2011).
El caso de la detección de CO2 sería particular. Los receptores moleculares que estarían implicados en la recepción de CO2 no pertenecerían a la familia de los ORs (ni de los RIs), sino que estarían codificados por la familia de genes GRs (receptores gustativos). Los GRs son proteínas de siete dominios transmembrana que han sido inicialmente identificados en órganos gustativos, pero hoy se sabe que existen proteínas codificadas por esta familia de genes que tienen función olfativa (Kent et al., 2007). En Drosophila, se sabe que dos GRs se co-expresan en las neuronas receptoras que detectan CO2 (Suh et al., 2004; Jones et al., 2007; Kwon et al., 2007). La co-expresión de ambos genes es necesaria y suficiente para evocar respuestas a CO2 y se piensa que estos GRs forman un receptor molecular heterodimérico (Jones et al., 2007; Kwon et al., 2007). En mosquitos, tres GRs co-expresados estarían implicados en la detección de dicho compuesto (Lu et al., 2007). Recientemente, se ha encontrado que las proteínas-G (especialmente Gαq) tienen un rol en las respuestas de las neuronas sensoriales que detectan CO2 (Yao & Carlson, 2010).
Se ha propuesto que los eventos en el compartimiento perirreceptor definen dos tipos de quimiorreceptores esencialmente distintos (Kaissling, 1998). En los “detectores de concentración”, la concentración de estímulo presente en el compartimiento perirreceptor esta en equilibrio con (igualada a) la concentración en el exterior del sénsulo. Es decir, la situación es similar a los receptores moleculares de la membrana dendrítica directamente expuestos al exterior; o sea que en la dendrita se representa la situación real externa. Esto sería debido a que la entrada del estímulo al compartimiento perirreceptor es reversible, y el estímulo puede salir si la concentración externa fuera menor que aquella en la linfa del sénsulo. Este sería el caso de los detectores de CO2 (y de al menos algunos detectores gustativos). En este caso, no es necesario un sistema de desactivación del estímulo (Kaissling, 1998).
En el segundo caso, el de los “detectores de flujo”, el estímulo que ingresa al compartimiento perirreceptor lo hace de manera irreversible, por lo que se acumula allí. La única manera de que el estímulo desaparezca en este caso, es la desactivación del mismo (esta desactivación parece limitar el proceso de transducción de señal). En este caso lo que se detecta es el flujo de moléculas que “choca” contra la pared del sénsulo y son adsorbidas irreversiblemente. Al menos la mayoría de los receptores olfativos serían detectores de flujo. Mientras que la respuesta de los detectores de concentración depende exclusivamente de la concentración externa, en los detectores de flujo la respuesta depende de la concentración externa y de la velocidad relativa del medio circundante respecto al sénsulo (a causa de viento o del movimiento del insecto). Una manera simple de distinguir entre un detector de flujo y uno de concentración es poner a prueba su sensibilidad a la velocidad relativa del medio circundante (p. ej. aire) usando métodos de registro neuronal (Kaissling, 1998).
Fisiología olfativa
Nivel periférico
La función del sistema olfativo es informar al cerebro, en una fracción de segundo, sobre la calidad, cantidad y características temporales del estímulo olfativo. Es decir, se debe informar sobre la identidad del olor, si es un compuesto simple o una mezcla de olores, y en este último caso no solo las identidades de los componentes, sino también las proporciones en los que se encuentran. Por otro lado se debe informar la concentración absoluta de los compuestos percibidos y finalmente si el estímulo se presenta en forma continua o intermitentemente, y en este último caso, con que frecuencia.
En registros de señales eléctricas en la linfa de un sénsulo olfativo hay un potencial transepitelial (PTE) de reposo positivo (comúnmente de entre +30 y +40 mV), causado por la actividad de una bomba iónica electrogénica en las células tormógena y tricógena. Cuando el sénsulo es estimulado, el PTE muestra una deflexión negativa (es decir, se hace temporalmente más negativo, se despolariza). Este cambio en el potencial, en la dendrita, llamado potencial de receptor (potencial graduado), puede ser de hasta 30 mV (es decir, se puede llegar a un PTE cercano a 0 mV, Kaissling, 1995). Este componente de la respuesta a un estímulo es de baja frecuencia y se le llama comúnmente componente de corriente directa.
Por otro lado, los potenciales de receptor viajan por la dendrita hacia el soma celular y antes de alcanzar el axón se convierten en potenciales de acción (PA, en inglés también llamados “spikes”). Los PAs constan de una primera fase positiva que alcanza, como máximo, unos pocos mV, seguida por una más pequeña fase negativa. La polaridad opuesta de la primera fase del PA respecto al potencial de receptor se explica, en parte, por la ubicación opuesta de las regiones electro-generadoras (Kaissling, 1995). El potencial negativo del receptor es generado en la parte apical de la dendrita de las NROs, rodeada de la linfa externa del sénsulo, mientras que los PAs son generados en las membranas basolaterales del soma de las NROs, el cual está rodeado de la linfa interna del sénsulo, limitada por la célula tecógena (Kaissling, 1995; Keil, 1999).
Los potenciales de receptor se transforman en una frecuencia de PAs, que viajan por el axón hacia los terminales del mismo. Cuanto mayor es el estímulo, mayor la amplitud del cambio de voltaje del potencial de receptor, y mayor la frecuencia de PAs. La frecuencia de PAs de una población de NROs representa un código que involucra información sobre las variables del olor mencionadas anteriormente (identidad y concentración del olor, etc.).
Existen olores que causan, en ciertas NROs, una respuesta opuesta a la mencionada. Así, ante la llegada de olor, en estos casos se observa una deflexión positiva del PTE, que es acompañada por una reducción o cesación de los PAs (de Bruyne et al., 1999; Shields & Hildebrand, 2001; Diehl et al., 2003).