Il bulbo olfattivo dei condroitti: prima mappatura dei glomeruli in Scyliorhinus canicula

Abstract

Il sistema olfattivo dei vertebrati è costituito da un neuroepitelio sensoriale i cui neuroni proiettano al bulbo olfattivo, dove gli assoni si raccolgono in glomeruli organizzati in modo chemotopico. I recettori olfattivi, appartenenti alla grande famiglia di proteine a sette domini transmembrana accoppiate a proteine G, sono in numero variabile tra le specie. Nei condroitti, e in particolare in Scyliorhinus canicula, il genoma codifica per un numero molto ridotto di recettori (circa 40), da cui ci si aspetterebbe un massimo di 120 glomeruli. Lo studio ha invece evidenziato, attraverso analisi istologiche e di imaging, che il bulbo olfattivo di S. canicula contiene circa 410 glomeruli, con dimensioni molto variabili. Alcuni glomeruli maggiori occupano fino all’1% del volume totale della porzione glomerulare. La loro distribuzione appare in gran parte stereotipata tra individui diversi, sebbene in alcuni casi una singola struttura osservata in un esemplare corrisponda a più glomeruli contigui in un altro. Questo ha portato all’ipotesi dell’esistenza di “cluster” glomerulari, raggruppamenti anatomicamente riconoscibili, identificati in numero di 30 e mappati tridimensionalmente. I risultati dimostrano che S. canicula possiede un numero di glomeruli molto superiore alle previsioni basate sul repertorio genetico, con un’organizzazione stereotipata ma complessa. L’introduzione del concetto di cluster permette di interpretare meglio questa complessità, anche se ulteriori studi con marcatori specifici e su un campione più ampio sono necessari. In generale, nei condroitti emerge una discrepanza significativa tra la scarsità di recettori olfattivi codificati e l’elevato sviluppo strutturale sia dell’epitelio sia del bulbo olfattivo, suggerendo caratteristiche peculiari del loro sistema chemorecettivo.

The vertebrate olfactory system consists of a sensory neuroepithelium whose neurons project to the olfactory bulb, where axons converge into glomeruli arranged in a chemotopic fashion. Olfactory receptors, members of the large family of seven-transmembrane domain proteins coupled to heterotrimeric G proteins, vary widely in number across species. In cartilaginous fishes, and particularly in Scyliorhinus canicula, the genome encodes a relatively small repertoire of receptors (around 40), which would predict a maximum of about 120 glomeruli. Histological and imaging analyses, however, revealed that the olfactory bulb of S. canicula contains approximately 410 glomeruli, displaying a broad range of sizes. Some of the largest glomeruli account for up to 1% of the total glomerular volume. Their distribution is largely stereotyped among different individuals, although in certain cases a single structure in one specimen corresponds to two or three closely adjacent glomeruli in another. This observation led to the hypothesis of anatomically recognizable glomerular “clusters,” identified in about 30 groups and mapped in three dimensions. These findings demonstrate that S. canicula possesses a number of glomeruli far exceeding expectations based on its limited genetic repertoire, with a distribution that is both stereotyped and complex. The introduction of the cluster concept provides a useful framework for interpreting this complexity, though validation with specific markers and larger sample sizes is required. More broadly, cartilaginous fishes exhibit a striking mismatch between the small number of encoded olfactory receptors and the pronounced structural development of both the olfactory epithelium and bulb, highlighting unique features of their chemosensory system.