Lugtesansen

I landdyrs liv spiller lugtesansen en vigtig rolle i kommunikationen med det ydre miljø. Den tjener til at genkende lugte og bestemme gasformige lugtstoffer i luften. I evolutionsprocessen blev lugteorganet, som har en ektodermal oprindelse, oprindeligt dannet nær mundåbningen og derefter kombineret med den indledende del af de øvre luftveje, adskilt fra mundhulen. Nogle pattedyr har en meget veludviklet lugtesans (makrosmatikere). Denne gruppe omfatter insektædere, drøvtyggere, hovdyr og rovdyr. Andre dyr har slet ingen lugtesans (anasmatikere). Disse omfatter delfiner. Den tredje gruppe består af dyr, hvis lugtesans er dårligt udviklet (mikrosmatikere). Disse omfatter primater.

Hos mennesker er lugteorganet (organum olfactorium) placeret i den øvre del af næsehulen. Den olfaktoriske region af næseslimhinden (regio olfactoria tunicae mucosae nasi) omfatter slimhinden, der dækker den øvre del af næsehuden, og den øvre del af næseskillevæggen. Receptorlaget i epitelet, der dækker slimhinden, omfatter olfaktoriske neurosensoriske celler (ccllulae neurosensoriae olfactoriae), som opfatter tilstedeværelsen af lugtende stoffer. Mellem de olfaktoriske celler er der støtteepitelceller (epitheliocyti sustenans). Støtteceller er i stand til at udføre apokrin sekretion.

Antallet af olfaktoriske neurosensoriske celler når 6 millioner (30.000 celler pr. 1 mm2 ⁾. Den distale del af de olfaktoriske celler danner en fortykkelse - den olfaktoriske klub. Hver af disse fortykkelser har op til 10-12 olfaktoriske cilier. Cilierne er mobile og kan trække sig sammen under påvirkning af lugtende stoffer. Kernen indtager en central position i cytoplasmaet. Den basale del af receptorcellerne fortsætter ind i et smalt og snoet axon. På den apikale overflade af de olfaktoriske celler er der mange villi,

Lugtekirtlerne (glandulae olfactoriae) er placeret i tykkelsen af det løse bindevæv i lugteregionen. De syntetiserer en vandig sekretion, der fugter det integumentære epitel. I denne sekretion, som vasker cilier i olfaktoriske celler, opløses lugtstoffer. Disse stoffer opfattes af receptorproteiner placeret i membranen, der dækker cilier. De centrale processer i de neurosensoriske celler danner 15-20 olfaktoriske nerver.

De olfaktoriske nerver trænger ind i kraniehulen gennem åbningerne i den cribriforme plade af lugteknoglen og derefter ind i olfaktorisk pære. I olfaktorisk pære kommer axonerne fra de olfaktoriske neurosensoriske celler i de olfaktoriske glomeruli i kontakt med mitralcellerne. Mitralcellernes udløbere i tykkelsen af den olfaktoriske trakt er rettet mod den olfaktoriske trekant, og derefter, som en del af de olfaktoriske striber (mellemliggende og mediale), går de ind i den forreste perforerede substans, det subcallosale område (area subcallosa) og den diagonale strimmel (bandaletta [stria] diagonalis) (Brocas strimmel). Som en del af den laterale strimmel følger mitralcellernes udløbere ind i den parahippocampale gyrus og ind i hooken, som indeholder det kortikale olfaktoriske center.

Neurokemiske mekanismer for olfaktorisk opfattelse

I begyndelsen af 1950'erne brugte Earl Sutherland eksemplet med adrenalin, som stimulerer dannelsen af glukose fra glykogen, til at tyde principperne for signaltransmission gennem cellemembranen, som viste sig at være fælles for en bred vifte af receptorer. Allerede i slutningen af det 20. århundrede opdagede man, at opfattelsen af lugte udføres på en lignende måde, selv detaljerne i receptorproteinernes struktur viste sig at være ens.

Primære receptorproteiner er komplekse molekyler, hvis binding af ligander forårsager mærkbare strukturelle ændringer i dem, efterfulgt af en kaskade af katalytiske (enzymatiske) reaktioner. For både lugtreceptoren og den visuelle receptor slutter denne proces med en nerveimpuls, der opfattes af nerveceller i de tilsvarende dele af hjernen. Disse segmenter indeholder fra 20 til 28 rester i hver, hvilket er nok til at krydse en membran med en tykkelse på 30 Å. Disse polypeptidregioner er foldet ind i en α-helix. Receptorproteinets krop er således en kompakt struktur af syv segmenter, der krydser membranen. En sådan struktur af integrerede proteiner er karakteristisk for opsin i øjets nethinde, receptorer for serotonin, adrenalin og histamin.

Der er ikke tilstrækkelige røntgenstrukturdata til at rekonstruere strukturen af membranreceptorer. Derfor anvendes analoge computermodeller i øjeblikket i vid udstrækning i sådanne skemaer. Ifølge disse modeller dannes den olfaktoriske receptor af syv hydrofobe domæner. Ligandbindende aminosyrerester danner en "lomme" placeret 12 Å fra celleoverfladen. Lommen er afbildet som en roset, konstrueret på samme måde for forskellige receptorsystemer.

Binding af lugtstoffet til receptoren resulterer i aktivering af en af to signalkaskader, åbning af ionkanaler og generering af et receptorpotentiale. AG-protein, der er specifikt for olfaktoriske celler, kan aktivere adenylatcyklase, hvilket fører til en stigning i koncentrationen af cAMP, hvis mål er kationselektive kanaler. Deres åbning fører til indtrængen af Na+ og Ca2+ i cellen og depolarisering af membranen.

En stigning i den intracellulære calciumkoncentration forårsager åbning af Ca-kontrollerede Cl-kanaler, hvilket fører til endnu større depolarisering og generering af receptorpotentiale. Signaldæmpning sker på grund af et fald i cAMP-koncentrationen, på grund af specifikke fosfodiesteraser, og også som et resultat af, at Ca2+ i et kompleks med calmodulin binder sig til ionkanaler og reducerer deres følsomhed over for cAMP.

En anden signaldæmpningsvej involverer aktivering af fosfolipase C og proteinkinase C. Fosforylering af membranproteiner åbner kationkanaler og ændrer som følge heraf øjeblikkeligt transmembranpotentialet, hvilket også genererer et aktionspotentiale. Fosforylering af proteiner ved proteinkinaser og defosforylering ved tilsvarende fosfataser viste sig således at være en universel mekanisme for en celles øjeblikkelige reaktion på en ekstern stimulus. Axoner rettet mod lugtekolben er kombineret i bundter. Næseslimhinden indeholder også frie ender af trigeminusnerven, hvoraf nogle også er i stand til at reagere på lugte. I svælget kan olfaktoriske stimuli excitere fibrene i glossopharyngeale (IX) og vagus (X) kranienerver. Deres rolle i opfattelsen af lugte er ikke forbundet med lugtenerven og bevares i tilfælde af dysfunktion af det olfaktoriske epitel på grund af sygdomme og skader.

Histologisk er lugtekolben opdelt i flere lag, der er karakteriseret ved celler af en bestemt form, udstyret med processer af en bestemt type med typiske typer forbindelser mellem dem.

Informationskonvergensen sker på mitralcellerne. I det glomerulære lag ender cirka 1.000 olfaktoriske celler på de primære dendritter i en mitralcelle. Disse dendritter danner også reciprokke dendrodendritiske synapser med periglomerulære celler. Kontakter mellem mitral- og periglomerulære celler er excitatoriske, mens kontakter i den modsatte retning er hæmmende. Axoner i periglomerulære celler ender på dendritterne i mitralcellerne i den tilstødende glomerulus.

Granulaceller danner også reciprokke dendrodendritiske synapser med mitralceller; disse kontakter påvirker mitralcellernes generering af impulser. Synapser på mitralceller er også hæmmende. Granulaceller danner også kontakter med mitralcellers kollateraler. Mitralcellers axoner danner den laterale olfaktoriske trakt, som er rettet mod hjernebarken. Synapser med neuroner af højere ordener skaber forbindelser med hippocampus og (via amygdala) med de autonome kerner i hypothalamus. Neuroner, der reagerer på olfaktoriske stimuli, findes også i den orbitofrontale cortex og den retikulære formation af mellemhjernen.