Szaglás

A szárazföldi állatok életében a szaglás fontos szerepet játszik a külső környezettel való kommunikációban. A szagok felismerésére, a levegőben található gáznemű szagos anyagok meghatározására szolgál. Az evolúció során az ektodermális eredetű szaglószerv kezdetben a szájnyílás közelében alakult ki, majd a felső légutak kezdeti szakaszával egyesült, elkülönülve a szájüregtől. Egyes emlősök nagyon fejlett szaglással rendelkeznek (makroszmatika). Ebbe a csoportba tartoznak a rovarevők, kérődzők, patások és ragadozó állatok. Más állatoknak egyáltalán nincs szaglásuk (anasmatika). Ide tartoznak a delfinek. A harmadik csoportot azok az állatok alkotják, amelyek szaglása rosszul fejlett (mikroszmatika). Ide tartoznak a főemlősök.

Emberben a szaglószerv (organum olfactorium) az orrüreg felső részén található. Az orrnyálkahártya szaglóterülete (regio olfactoria tunicae mucosae nasi) magában foglalja a felső orrkagylót és az orrsövény felső részét borító nyálkahártyát. A nyálkahártyát borító hámban található receptorrétegben találhatók a szagló neuroszenzoros sejtek (ccllulae neurosensoriae olfactoriae), amelyek a szagos anyagok jelenlétét érzékelik. A szaglósejtek között helyezkednek el a támasztó hámsejtek (epitheliocyti sustenans). A támasztósejtek képesek apokrin szekrécióra.

A szaglósejtek neuroszenzoros sejtjeinek száma eléri a 6 milliót (30 000 sejt/1 mm2 ⁾. A szaglósejtek disztális része egy megvastagodást alkot - a szaglóklubot. Mindegyik megvastagodás legfeljebb 10-12 szaglócsillót tartalmaz. A csillók mozgékonyak és szagos anyagok hatására összehúzódhatnak. A sejtmag központi helyet foglal el a citoplazmában. A receptorsejtek bazális része egy keskeny és tekervényes axonban folytatódik. A szaglósejtek apikális felszínén számos bélbolyhok találhatók,

A szaglómirigyek (glandulae olfactoriae) a szaglóterület laza kötőszövetének vastagságában helyezkednek el. Vizes váladékot szintetizálnak, amely nedvesíti a külső hámréteget. Ebben a váladékban, amely a szaglósejtek csillóit mossa, szagos anyagok oldódnak fel. Ezeket az anyagokat a csillókat borító membránban található receptorfehérjék érzékelik. A neuroszenzoros sejtek központi nyúlványai 15-20 szaglóideget alkotnak.

A szaglóidegek a szaglócsont cribriform lemezének nyílásain keresztül hatolnak be a koponyaüregbe, majd a szaglóhagymába. A szaglóhagymában a szaglóglomerulusokban található szaglóneuroszenzoros sejtek axonjai érintkeznek a mitrális sejtekkel. A mitrális sejtek nyúlványai a szaglópálya vastagságában a szaglóháromszög felé irányulnak, majd a szaglócsíkok (köztes és mediális) részeként belépnek az elülső perforált anyagba, a subcallosalis területbe (area subcallosa) és az átlós csíkba (bandaletta [stria] diagonalis) (Broca-csík). Az oldalsó csík részeként a mitrális sejtek nyúlványai a parahippocampális gyrusba és a horogba következnek, amely a kérgi szaglóközpontot tartalmazza.

A szaglás neurokémiai mechanizmusai

Az 1950-es évek elején Earl Sutherland az adrenalin példáján keresztül – amely serkenti a glükóz képződését glikogénből – megfejtette a sejtmembránon keresztüli jelátvitel alapelveit, amelyekről kiderült, hogy a receptorok széles körében közösek. Már a 20. század végén felfedezték, hogy a szagok érzékelése hasonló módon történik, még a receptorfehérjék szerkezetének részletei is hasonlónak bizonyultak.

Az elsődleges receptorfehérjék összetett molekulák, amelyekben a ligandumok kötődése észrevehető szerkezeti változásokat okoz, majd katalitikus (enzimatikus) reakciók sorozata következik be. A szaglóreceptor, akárcsak a vizuális receptor esetében, ez a folyamat egy idegimpulzussal zárul, amelyet az agy megfelelő részeinek idegsejtjei érzékelnek. Egyenként 20-28 aminosavat tartalmazó szegmensekből álló idegi impulzus elegendő ahhoz, hogy áthaladjon egy 30 A vastag membránon. Ezek a polipeptid régiók egy α-hélixet alkotnak. Így a receptorfehérje teste egy hét szegmensből álló kompakt szerkezet, amely áthalad a membránon. Az ilyen integrált fehérjékből álló szerkezet jellemző a szem retinájában található opszinra, a szerotonin, az adrenalin és a hisztamin receptoraira.

Nincs elegendő röntgen szerkezeti adat a membránreceptorok szerkezetének rekonstruálásához. Ezért jelenleg széles körben használnak analóg számítógépes modelleket az ilyen sémákban. Ezen modellek szerint a szaglóreceptor hét hidrofób doménből áll. A ligandumkötő aminosavmaradékok egy "zseb"-et alkotnak, amely a sejtfelszíntől 12 A távolságra található. A zsebet rozettaként ábrázolják, amely a különböző receptorrendszerek esetében ugyanúgy épül fel.

A szaglóanyag receptorhoz való kötődése két jelátviteli kaszkád egyikének aktiválódását, ioncsatornák megnyílását és receptorpotenciál generálását eredményezi. A szaglósejtekre specifikus AG fehérje aktiválhatja az adenilát-ciklázt, ami a cAMP koncentrációjának növekedéséhez vezet, amelynek célpontjai a kationszelektív csatornák. Megnyílásuk Na+ és Ca2+ ionok bejutásához vezet a sejtbe, és a membrán depolarizációjához.

A sejten belüli kalciumkoncentráció növekedése Ca-kontrollált Cl-csatornák megnyílását okozza, ami még nagyobb depolarizációhoz és receptorpotenciál generálódásához vezet. A jel kioltása a cAMP-koncentráció csökkenése miatt következik be, specifikus foszfodiészterázok hatására, valamint amiatt, hogy a Ca2+ a kalmodulinnal komplexben az ioncsatornákhoz kötődik, és csökkenti azok érzékenységét a cAMP-vel szemben.

Egy másik jelkioltási útvonal a foszfolipáz C és a protein kináz C aktiválása. A membránfehérjék foszforilációja megnyitja a kationcsatornákat, és ennek következtében azonnal megváltoztatja a transzmembrán potenciált, ami szintén akciós potenciált generál. Így a fehérjék protein-kinázok általi foszforilációja és a megfelelő foszfatázok általi defoszforilációja univerzális mechanizmusnak bizonyult a sejt külső ingerre adott azonnali válaszára. A szaglóhagymához irányított axonok kötegekbe egyesülnek. Az orrnyálkahártya a háromosztatú ideg szabad végeit is tartalmazza, amelyek közül néhány szintén képes szagokra reagálni. A garatban a szaglási ingerek gerjeszthetik a glossopharyngealis (IX) és a vagus (X) agyidegek rostjait. A szagok érzékelésében betöltött szerepük nem kapcsolódik a szaglóideghez, és a szaglóhám betegségek és sérülések miatti diszfunkciója esetén is megmarad.

Hisztológiailag a szaglóhagyma több rétegre oszlik, amelyeket egy adott alakú sejtek jellemeznek, amelyek bizonyos típusú folyamatokkal vannak felszerelve, és tipikus típusú kapcsolatok vannak közöttük.

Az információk konvergenciája a mitrális sejteken történik. A glomeruláris rétegben körülbelül 1000 szaglósejt végződik egy mitrális sejt elsődleges dendritjein. Ezek a dendritek reciprok dendritikus szinapszisokat alkotnak a periglomeruláris sejtekkel. A mitrális és a periglomeruláris sejtek közötti kapcsolatok serkentőek, míg az ellenkező irányú kapcsolatok gátlóak. A periglomeruláris sejtek axonjai a szomszédos glomerulus mitrális sejtjeinek dendritjein végződnek.

A szemcsesejtek reciprok dendrodendritikus szinapszisokat is képeznek a mitrális sejtekkel; ezek a kapcsolatok befolyásolják a mitrális sejtek által generált impulzusokat. A mitrális sejteken található szinapszisok szintén gátló hatásúak. A szemcsesejtek a mitrális sejtek oldalágaival is érintkeznek. A mitrális sejtek axonjai alkotják az oldalsó szaglópályát, amely az agykéregbe irányul. A magasabb rendű neuronokkal való szinapszisok kapcsolatot biztosítanak a hippocampusszal és (az amigdalán keresztül) a hipotalamusz autonóm magjaival. A szaglási ingerekre reagáló neuronok megtalálhatók az orbitofrontális kéregben és a középagy retikuláris formációjában is.