A szaglás és ízérzés élettana Dr. Kékesi Gabriella

A szaglás és ízérzés élettana Dr. Kékesi Gabriella A szaglás élettana 1. Szagló-receptorsejtek (szagérző-sejtek): elhelyezkedés, felépítés 2. Olfactoricus cilium funkciója 3. Szaganyag receptorok a) Aktivációjuk b) Transzdukciós mechanizmusok 4. Olfactoricus epitoptérkép funkcionális topográfia 5. Szaglópálya 6. Anosmia, hyposmia, dysosmia fogalma 1

Szaglás nagy érzékenység: 10-8 -10-10 g/l néhány molekula (fokhagyma) Nők vs férfiak Nem állandó: ovuláció/terhesség idején érzékenyebbek 2

Szaglóideg Szaglóhám Szagérző-sejtek Nyálkahártya kötőszövetes rétege (lamina propria) Szaglóhám Őssejtek Szagérzősejtek orrüreg ciliumok szaganyagok Támasztósejtek Szaglóhámban (orrüreg hátsó-felső részén) találhatók - szimatolás 4-5 cm 2 Szenzoros neuronok (primer érzéksejtek) bipoláris sejt (megújulás 4-8 hetente) apicalis pólusán a dendriten ciliumok (6-8/sejt): szaganyag-receptor fehérjék egyetlen centrális axon bulbus olfactorius glomerulusában szinaptizál Olfactorius őssejtek megújulás 30-60 nap Támasztósejtek: nyákréteg: szaganyagkötő fehérjék szerepük???; ionkörnyezet, oldódás A/ humán szaglóhám (sematikus) B/ humán szaglóhám (fénymikroszkóp) C/ humán szaglóhám (elektronmikroszkóp) D/ szagérző-sejtek ciliumai (Photomicrographs courtesy of Dr. Richard M. Costanzo, Virginia Commonwealth University.) 3

Olfactoricus cilium A szagérző-sejt dendritjének nyúlványai, melyek belenyúlnak a szaglóhámot fedő mucus (nyák) rétegbe. A szaganyagok feloldódva a mucusban kapcsolatba kerülnek a ciliumokon található szaganyag-receptorokkal. EPITOP: szaganyagok molekuláinak különböző szagingerként szereplő részlete (több ezer szag) Pl. aldehid-, éter-, ketoncsoport Ha nem epitopokat érzélkelnénk, egy szaganyag hosszú ideig tartó hiánya a szinapszisok degenerációját okozná!! Egy szagérző-sejt egyfajta szaganyag-receptort expresszál, de ugyanaz a típusú szaganyag-receptor számos más sejten is kifejeződik. A szignáltranszdukció elindításával a ciliumok közvetítik a szagingereket a szagló ideghez. A szagérző-sejtek axonjai, melyek ugyanazt a szaganyag receptort expresszálják, a bulbus olfactoriusban glomerulust képeznek EPITOP térkép A szaglóreceptorok kutatásáért és a szaglórendszer szerkezetéért. 4

Receptor-kombinációs kód Szagok receptor kombinációk szagérzet 10 000 szag elkülönítése Szaganyag-receptorok Szaganyagok szállítása és oldódása a nyákrétegben a szaganyagkötő fehérjék segítségével (?) szaganyag kötődése a megfelelő receptorhoz (G olf ) másodlagos hírvivők aktivációja (camp, IP 3 /DAG) membrán kationcsatornák nyitása sejt depolarizációja génexpresszió szabályozása Olfaction and Taste. K.L. Simpson and R.D. Sweazey. http://clinicalgate.com/olfaction-andtaste/#s0020 5

A szagérző-sejtek szignáltranszdukciós folyamata, mely megváltoztatja a membránpotenciál értékét és a sejt génexpresszióját sejt identitása Shannon DeMaria, and John Ngai J Cell Biol 2010;191:443-452 2010 DeMaria and Ngai Bulbus olfactorius 1. neuron: Szenzoros neuron axonja - lamina cribrosa Bulbus olfactorius glomerulusok primer szenzoros neuronok átcsatolódása (100:1 konvergencia) funkcionális egység (epitoptérkép) 2. neuron (relé sejtek és interneuronok) Mitralis sejt (GLUT) periglomeruláris gátló interneuronok gátló körök védenek a túlingerléstől Bemenet: szagérző-sejtek kollaterálisai Pamacsos sejt (gátló, GABA) bemenet a mitrális sejtek kollaterálisai Kontrasztok erősítése 6

Epitop térkép Epitóp: kémiailag egységes szaganyagok molekuláinak különböző szagingerként szereplő részlete (szagérzet elemi összetevői) Egy-egy glomerulushoz csak egyetlen receptortípust hordozó primer afferensek futnak azaz egy glomerulus egyetlen epitop jelenlétét jelzi nem a szaglóhám egyes részei, hanem az egyes epitopok receptorai képeződnek le Bulbus olfactorius projekciói 1. Bulbus olfactorius prefrontális és insuláris kéreg (Br 15) - orbitofrontális kéreg szagingerek tudatosulása 2. limbicus rendszer: Amygdala, hypothalamus szagingerek affektív komponensei, magatartási reakciók (Piriform kéreg) Szagingerek hatására fellépő emlékképek és azok emocionális összetevői (Entorhinális kéreg - hippocampus) 7

Rövid távú adaptáció 300 µg cineol (eukaliptusz olajból); 100 ms pulzusokban szagérzősejt aktivitása 2 s 6 s 10 s Frank Zufall, and Trese Leinders-Zufall Chem. Senses 2000;25:473-481 Oxford University Press Gyors, extrém büdösre lassabban Központi idegrendszer szintjén (rövid távú adaptáció) Ca ++ inaktiválja a kationcsatornákat neuronaktivitás megszűnik gátló körök Az érzősejtek szintjén (hosszú távú adaptáció): Receptorfehérje inaktiválása foszforiláció Keresztadaptáció: egy szag iránti átmeneti érzéketlenséget lehet kiváltani úgy, hogy egy másik közeli szagnak tesszük ki az orrot. 8

Keresztadaptáció Szagadaptáció Gátlás (AC foszforiláció) hosszú távú adaptáció Gátlás (down-reguláció) rövid távú adaptáció Frank Zufall, and Trese Leinders-Zufall Chem. Senses 2000;25:473-481 Oxford University Press Szaglászavarok Hyposmia: az érzékenység csökkenése, Anosmia: az érzékenység elveszítése, Hyperosmia: megnövekedett érzékenység, Cacosmia: rossz szag észlelése annak hiányában Dysosmia: másmilyennek érezzük Parosmia: rosszabbnak érezzük Phantosmia: hallucináció gyakran kellemetlen 9

Vomeronasalis szerv Feromonok: nem tudatosan érzékelt szaganyagok az érzékküszöb alatt Más receptorok a szaglóhámban, melyek csak a faj más egyedei által termelt anyagokat ismeri fel Androsztenon, androsztendion Viselkedés befolyásolása, rokonszenv, ellenszenv, szociális kapcsolatok kialakítása Ízérzés élettana 1. Ízérző receptorsejtek a) Elhelyezkedés b) Felépítés c) Afferens beidegzés 2. Ízlelőbimbó: felépítése, típusai 3. Alapízek 4. Ízérző receptorok a) Aktiváció b) transzdukciós mechanizmusok 5. Agyidegek és KIR-i ízérző központok 10

Ízérzékelés Szájba került ingerek alapján minőség-ellenőrzés Alapízek Nyelvtérkép? Valójában a nyelv minden ízlelőbimbót tartalmazó részén kiváltható minden ízérzet (Smith és Margolskee, 2001) Étvágy kialakulása Ételek visszautasítása Koncentrációfüggő affektív komponens Édes és umami Savanyú és keserű Gustofacialis reflex Ízérzékenység Keserűre vagyunk a legérzékenyebbek (veszélyjelzés!) Az érzékenység függ: hőmérséklettől: forró csoki!!! a napszaktól : délután jobb nemtől: a nők jobbak (ezért ők sütik a süteményt ) koncentrációtól kortól (csecsemők, 40 év felett) genetika szín szag (zamat) állag (makaróni spagetti) 11

Ízlelő szemölcs Gomba alakú, körülárkolt, leveles, fonalszerű Ízlelőszerv Ízlelő bimbó Érzéksejtek Több száz / szemölcs 50-150 sejt / ízlelőbimbó NYELV körülárkolt szemölcs gomba alakú szemölcs levél alakú szemölcs fonalszerű szemölcs Ízlelőbimbó Elhelyezkedése nyelv háton, a lágyszájpad és a garat hátsó falában, gégében és a nyelőcső kezdeti szakaszán Felépítése támasztósejtek érzékhámsejtek (szekunder érzékhám) Microvillusok szenzoros receptorok, csatornák Az ízlelőbimbó szabad felszínén tűszúrásnyi nyílással nyílik - ízlelőpórus Csak a nyálban oldott anyagokkal kerülhetnek kapcsolatba. 12

Ízérzés küszöb inger Alap íz 0.0007 M glutamát umami (aminosavak) 0.000008 M kinin keserű 0.01 M szacharóz édes 0.0009 M H(Cl) savanyú 0.01 M Na(Cl) sós édes umami keserű sós, savanyú Támasztó sejt Umami receptor Édes íz receptora Keserű íz receptora Savanyú íz receptora Sós íz receptora Gastducin (G-fehérje) PLC β2 - IP3 + DAG - TRPM5 kation csatorna kálcium beáramlás ATP (transzmitter) felszabadulás Kobayashi Y, Habara M, Ikezazki H, Chen R, Naito Y, Toko K - (2010) 13

Ízérző sejtek aktivációs mechanizmusa Ízanyag az ízlelő pórusban A mikrovillusokon levő receptorokhoz kötődik Specifikus ioncsatornák nyílása/zárása Receptorpotenciál Ízérző sejt kalcium tartalma emelkedik Neurotranszmitter ATP felszabadulás Akciós potenciál a szenzoros neuronon a nyelv elülső 2/3-ából jövő afferensek KIR feldolgozás a nyelv hátsó 1/3-ából jövő afferensek a nyelv bázisáról és egyéb területekről jövő afferensek VII. agyideg IX. agyideg X. agyideg kereszteződés Ízérző kéreg insula anterior része és az operculum (frontális kéreg) 14

Ízérző pálya: VII., IX és a X. agyideg Nyúltvelő: nucleus tractus solitarii Thalamus: VPM (ventral posterior medial nucleus) ízérző area (insula) Ízérző area: insula (laterális sulcus) nyelv thalamus (VPM) ggl.geniculate n.glossopharyngeus ggl.petrosale n.tractus solitarii ízérző area ggl.nodosum garat 15

Pattern theory vs elkülönített ízérző vonalak labeled lines egy-egy sejt több ízanyagra érzékeny, egy ízérző sejt több neuronnal lép kapcsolatba íz felismerése az ízérző sejtekből kiinduló ingerületi mintázat központi analízise alapján vs Ízérzékelő sejtek monospecificitása Ízek interakciói a központi feldolgozás szintjén valósulnak meg 2000 keserű íz receptora (T2R) 2001 édes receptor 2002 umami receptor 2005 H + csatornák - savdetektálás Csípős íz Nem az ízérző receptorokat aktiválja Szomatoszenzosros (hő és fájdalomérző) idegvégződések n. trigeminus TRPV1,TRPA1 receptorok Égő érzés: csípős paprika, etanol Frissítő/mentolos íz N. trigeminus hidegérző receptorok TRPM8 Mentol, kámfor, etanol 16

Csökkent ízérzés oka lehet: vitamin (B12, A) és ásványi anyag (cink) hiány Endokrin megbetegedések hypo- vagy hyperthyreoidizmus, diabetes mellitus Dohányzás Fogbetegség, szájlégzés Rákbetegeknél a kemoterápia, sugárkezelés Idős kor Életkor előre haladtával az ízlelőbimbók száma fokozatosan csökken Pszichés és neurológiai kórképek fejsérülések Infekció, megfázás, influenza Hypogeusia: csökkent ízérző képesség Ageusia: az ízérzés teljes hiánya Parageusia: az ízek félreismerése Cacogeusia: kellemetlen ízek és élmények az étellel, itallal kapcsolatosan Dysgeusia: ízérzés torzulása NÁTHÁSAN SEMMI SEM ÍZLIK Miért jó a fokhagyma a náthára???? 17

Durián Rothadó szagú, de nagyon ízletes gyümölcs Dél-Kelet Ázsia Termése: afrodiziákum (potencianövelő) Láz ellen igen régóta bevetik, a sárgaságra pedig különösen ajánlott a duriánból készült főzet. Magas tápanyag- és omega3 zsírsav tartalom Miraculin (Synsepalum dulcificum) Glikoprotein olyan makromolekula, mely ízérzetet vált ki Önmagában nem édes, de megédesíti a savanyú ízt ph-függő módon aktiválja (savas ph: 3-6) vagy gátolja (semleges ph) az édes íz érzéséért felelős receptorokat 18