How Smell Regulates Metabolism: The Role Of Ectopically Expressed Olfactory Receptors In Lipid and Glucose Homeostasis

Abstract

Olfactory Receptors (ORs) are a large family of G protein coupled receptors predominantly expressed by the main olfactory epithelium at nasal level and are responsible for the generation of smelling sense. Microarray and deep sequencing analyses, however, have demonstrated that ORs are ectopically expressed in various human tissues including testis, kidneys, adipose tissue and liver and their biological functions become to be unrevealed. Molecular and pharmacological approaches have shown that some of these ORs modulate glucose and lipid metabolism at multiple interfaces, suggesting that ORs might be part of the large family of nutrient sensors. i.e. molecular/ cellular machines that respond to a specific nutrient component. By using nutrients- derived agonists it has been shown that ORs effectively modulates glucose and lipid metabolism raising interest on their possible therapeutic application in the treatment of metabolic disorders including dyslipidemia, obesity and metabolic syndrome.

Odorant Metabolism in Humans

“…[6] Further investigations showed a wide distribution of ORs across the human body, such as muscles, adipose tissue, and the kidney, and their involvement in physiological processes. [6][7][8] In a recent Review, Shepard highlights that several ORs are expressed within different parts of the human renal system, which can bind different odorants, such as β-ionone, or α-pinene. Hereby ORs can influence the regulatory function of the nephron, by which the blood pressure or the glucose concentration within the human body can be influenced, which was already shown in mice.…”

“…By OR activation serotonin release was triggered, which was shown to impact the gut mobility and further physiological processes [6] . Further investigations showed a wide distribution of ORs across the human body, such as muscles, adipose tissue, and the kidney, and their involvement in physiological processes [6–8] . In a recent Review, Shepard highlights that several ORs are expressed within different parts of the human renal system, which can bind different odorants, such as β‐ionone, or α‐pinene.…”

Geruchsstoffmetabolismus im Menschen

“…So zeigten Braun et al., [6] dass die Aktivierung der Geruchsrezeptoren des Gastrointestinaltrakts (GIT) zur Serotonin‐Freisetzung führt, welche Einfluss auf die Motilität des GIT nimmt und darüber hinaus weitere physiologische Prozesse beeinflusst [6] . Auch wurden Geruchsrezeptoren in anderen Organen und Geweben, wie dem Muskel‐ und Fettgewebe und der Niere, nachgewiesen [6–8] . In Mäusen wurde gezeigt, dass renale Geruchsrezeptoren durch Geruchsstoffe wie β‐Ionon oder α‐Pinen aktiviert werden, wodurch die renale Filtration und somit der Blutdruck und die Glukosekonzentration im Blut beeinflusst werden.…”

“…[6] Auch wurden Geruchsrezeptoren in anderen Organen und Geweben, wie dem Muskel-und Fettgewebe und der Niere, nachgewiesen. [6][7][8] In Mäusen wurde gezeigt, dass renale Geruchsrezeptoren durch Geruchsstoffe wie β-Ionon oder α-Pinen aktiviert werden, wodurch die renale Filtration und somit der Blutdruck und die Glukosekonzentration im Blut beeinflusst werden. Beim Menschen können ähnliche Mechanismen angenommen werden.…”

“…Beim Menschen können ähnliche Mechanismen angenommen werden. [7] Folglich sind Geruchsrezeptoren nicht nur für die Geruchswahrnehmung und damit die Erkennung von Gefahren wie Feuer oder von verdorbenen Lebensmitteln und für unser psychisches Wohlergehen von größter Bedeutung, sondern nehmen darüber hinaus auch Einfluss auf verschiedene physiologische Prozesse (s. Urbani et al 2022 [8] ). Hierbei sollte jedoch nicht außer Acht gelassen werden, dass nicht nur die Physiologie des Menschen durch Geruchsstoffe beeinflusst wird, sondern auch die physiologischen Prozesse der Geruchsstoffdetektion und -wahrnehmung selbst auf vielen Ebenen moduliert werden können.…”