chemorezeption: geschmackssinn, geruchssinn · geschmacksqualitäten mensch süß zucker,...
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Chemorezeption:
Geschmackssinn,
Geruchssinn
1
Geschmacksqualitäten Mensch
Süß Zucker, Kohlenhydrate = kalorienreiche Nahrung
Umami Glutamat, Proteine = proteinreiche Nahrung
Sauer Warnsignal (unreife Früchte, vergorene Speisen),
Bitter Warnsignal (viele Gifte, Alkaloide, Strychnin) höchste
absolute Empfindlichkeit (Strychnin 2 µmolar)
Salzig Regulation von Wasser und Salzhaushalt
2
Geschmackspapillen
auf der menschlichen
Zunge
Geschmackssinn
3
Geschmackswahrnehmung auf der ganzen Zunge
Glucose
Saccharose
Tyrosin, Phenylalanin,
Leucin, Isoleucin
(D-Form)
Aspartam, Saccharin,
Thaumatin, Cyclamat
H+ Na+ Koffein
Nikotin
Strychnin
K+
Denatonium
S. Frings, Heidelberg 4
Geschmacksempfindlichkeit: Detektionsschwellen
Glucose:
0.1 mol/l
= 19 g/l
Saccharin:
0.00003 mol/l
= 0.006 g/l
Zitronensäure:
0.002 mol/l
= 0.4 g/l
NaCl:
0.01 mol/l
= 0.6 g/l
Nikotin:
0.00002 mol/l
= 0.003 g/l
S. Frings, Heidelberg 5
Geschmacksknospen enthalten Geschmackszellen
Geschmacks-
knospe
0.2 mm S. Frings, Heidelberg
N. glossopharyngeus
6
Geschmacksknospen enthalten Geschmackszellen
S. Frings, Heidelberg
N. facialis (VII.Hirnnerv)
N. vagus (X. Hirnnerv)
7
Geschmacksknospen enthalten Geschmackszellen
Geschmacks-
knospe
Spüldrüse
S. Frings, Heidelberg
N. glossopharyngeus
(IX. Hirnnerv)
8
Papillae circumvalatae = Wallpapillen: bitter, sauer, salzig, süß, umami.
Papillae foliatae = Blattpapillen: bitter, sauer, salzig, süß, umami.
Papillae fungiformes = Pilzpapillen: bitter, sauer, salzig, süß, umami.
9
Salzgeschmack:
einfach ein offener Kanal
ENaC = epithelial Na channel
Ca2+
S. Frings, Heidelberg
SALZIG
10
Sauer
Sauerrezeptor = Heterodimer aus zwei TRP-Kanalproteinen?
PKD1L3: pH-Sensor
PKD2L1: Ca++-Kanal
Ishimaru et al. (2006) PNAS 103:12569
FALSCH?
11
Bitter T2R-Rezeptoren binden Bitterstoffe
Süß Zucker und Süßstoff gehen getrennte Wege
S. Frings, Heidelberg TRPM5: Calcium-abhängige Aktivierung
12
Der fünfte Geschmack: Umami
Glutamat-Rezeptoren
vermitteln den Umami-Geschmack
Natriumglutamat ?
S. Frings, Heidelberg
T1R1/T1R3-Rezeptoren
signal via PLCβ2,
IP3, TRPM5:
L-amino acids
13
Scharf ist Schmerz und nicht Geschmack
S. Frings, Heidelberg 14
hier
Scharf ist Schmerz und nicht Geschmack
S. Frings, Heidelberg 15
Scharf ist Schmerz und nicht Geschmack
S. Frings, Heidelberg 16
Zusammenfassung Geschmack
Beim Menschen: fünf Geschmacksqualitäten
salzig, sauer, bitter, süß und umami.
Geschmackssinneszellen: in Geschmacksknospen
der Blätter-, Pilz- und Wallpapillen der Zunge.
Geschmackszellen = sekundäre Sinneszellen,
Synapsen mit afferenten Neuronen.
Geschmacksqualitäten: verschiedene Transduktionsmechanismen
Transduktionswege: nicht vollständig verstanden.
Geschmackszellen können auf Stimuli unterschiedlicher
Geschmacksqualitäten reagieren. Sie zeigen jedoch die
stärkste Reaktion auf eine der fünf Qualitäten.
Die Empfindung scharfer Nahrung wird von der Wirkung von
Capsaicin auf temperaturgesteuerte Ionenkanäle in sensorischen
Schmerzfasern vermittelt (Nervus trigeminus, V Hirnnerv)
S. Frings, Heidelberg 17
Geschmack bei Insekten
18
Geschmacksborste eines
Insekts:
4 Geschmackssinneszellen (gelb)
1 Mechanorezeptorzelle (orange)
19
Schmeckhaare
an Labellum
und Tarsen
20
Chemorezeption:
Geschmackssinn,
Geruchssinn
21
Olfaktorische
Rezeptoren
von Vertebraten
und Invertebra-
ten sind sehr
ähnlich aufge-
baut
22
Geruchssinn
Olfaktorisches Epithel
des Menschen
Vomeronasalorgan des
Hundes
23
Geruchsrezeptoren
in der
Nasenschleimhaut
24
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
25
Second messenger-
abhängige olfaktorische
Transduktionskaskade
in Vertebraten
26
Olfaktorische Transduktion:
Superfamilie (bis zu 1000 verschiedene Typen) von G-
Protein gekoppelten Rezeptoren
aussen
innen
27
Rezeptoren gleicher Geruchsspezifität senden
Axone in denselben Glomerulus
28
Antenne des
männlichen
Schwammspinners
(Lymantria dispar)
29
Sexualpheromone zweier Seidenspinner
Bombykol
Bombykal
30
Insektenantennen:
a) Honigbiene
b) Käfer (Totengräber)
c) Fliege
d) Laufkäfer
e) Seidenspinner
f) Tabakschwärmer
g) Tagschmetterling (Admiral)
31
Olfaktorisches Sensillum
32
Manduca
Heliothis
Bombyx
Alignment of 20 longest putative M. sexta Ors
Große-Wilde E. 33
Insekten Geruchs-
Transduktion Sato et al. 2008
PKC
cAMP
cGMP
ORCO = Schrittmacherkanal
s
PKC
PKA
PKG
Nakagawa & Vosshall 2009
OR ORCO
34
Wicher et al. 2008
Sargsyan et al. 2011 s
OR ORCO
PKC, PKA, PKG,
cAMP
cGMP
Hormone-abhängig
ionotropic & metabotropic
ionotropic
ionotropic
metabotropic
q Stengl 2010
Nakagawa & Vosshall 2009
Ionotropic odor transduction
Sato et al. 2008
Ionotropic and metabotropic
odor transduction
Wicher et al. 2008
35
Nakagawa & Vosshall 2009 36
Fast ionotropic odor transduction
modified via other metabotropic cascades
MsexORs: G-Protein abhängige Aktivierung der PLCβ
ORCO: Schrittmacher-Ionenkanal
subthreshold membrane potential oscillations (SMPOs)
Spontanaktivität, temporal encoding, OA-, ZT-dep.
Unsere Hypothese:
37
OR ORCO
Ca++ K+
mV
SMPOs
Na+
ORNs sind periphere circadiane Schrittmacher
38
Zeitgebertime (hrs) 24 0 Stengl 2010
hypothetical transduction
cascade Pheromon Transduktionskaskade
1 2 3
(Stengl et al. 1999, „Insect Olfaction“, Springer Verlag, ed Hansson BS)
36% der ORNs reagieren auf Pheromone
> 90%: GTPS or IP3
~ 64%: DAG
40
Patch clamp
Applikation von Reagentien in tip recordings
Applikation
Dauer der Ableitung: 180 min.
Agonisten/Antagonisten
41
Aktivitätsphase
Ruhephase
BAL stimulus
BAL stimulus
U73122 – Inhibitor der Phospholipase C
schwarz: erste Stimulation
rot: mit PLC Antagonist
Die Riechbahn im Schabengehirn
Antennallobus
mit Glomeruli
Pilzkörper
43
44
45
ORCO-dependent
subthreshold membrane
potential oscillations
BAL-dependent
receptor potentials
action potentials
SMPOs: temporal filters
Bombykal pulses
APs?
no action potentials
46
BAL
AL
ORNs
47
BAL
AL
ORNs
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