Lukt och smak – två kemiska sinnen

Lukt och smak har stort evolutionär betydelse. Upp till 4% av genomet kodar för receptorproteiner i luktsinnescellerna.[Vomeronasala organet]

• Lukt Smak

• Födointag Födointag• Reflexpåverkan på Vätskebalans• Magtarmkanalens aktivitet• Hunger-Mättnad

• BeteendeSexualdrift

• Aggretioner• Emotioner• Territoriell bevakning

• Människan kan särskilja 5000 olika lukter och• Ca. 100 smaker. Teoretiskt 106 lukter! Avtar med

ålder.

Tröskelvärden för några organiska ämnen

Luktslemhinnan

6 – 10 millioner luktsinnesceller (OSN)

OSN har en livslängd på 30-60 dagar

Varje OSN anses uttrycka bara en av de 1000 luktgenerna

OSN med samma receptorprotein konvergerar på samma Glomeruli

2000 glomeruli hos råtta 1000 hos människa

Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

10 cm2

Receptorer i luktcellerna (1)

Ämnen i luften genom näsa löses i slemhinnans vätskefas

OSN1

OSN2

OSN3

Receptorproteinerna har samma grundstrukturMen skiljer sig åt med avseende på enstaka aminosyror(svarta prickar) En skillnad på en aminosyra kan ge olika affinitet

Lindeman, Nature,413, 211, 2001.

Receptorer i luktcellerna (2)

Lindeman, Nature,413, 211, 2001.

Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

Lokalisation av 4 lukt-receptorer i slemhinnanHos mus.

Transduktionmekanismen i luktcellerna

Kandel, Schwartz, Jesell. Principles ofneural science, 4th Ed., 2001

Adaptation är en typisk egenskap i luktsinnet.•Desensitisering luktämne/receptor•Reglering av kanalens känslighet för c-AMP

Omkoppling i bulben sker i glomerulus

Ca. 2000 glomeruli i varje bulbCa 1000 sensoriska neuron till en glomerulus.20-50 mitralis eller tuft-celler från varje glomerulus

Kandel, Schwartz, Jesell. Principles ofneural science, 4th Ed., 2001

Centrala förbindelser från luktbulben

Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

Purves et al. Neuroscience, 2nd Ed., 2001

Det finns också innervation av bulben från cortex. Tex kan känsligheten i luktsystemet ändras då man är hungrig.

105 neuron i bulben

Hypotes för hur lukter analyseras

De flesta receptorer aktiveras av flera luktmolekyler och de flesta luktmolekyler kan aktivera flerareceptorer.Receptorerna kan var mer eller mindre ”smala”.

Lindeman, Nature,413, 211, 2001.

Tröskel och Tidupplösning av luktsensation

•Trösklar beteendemässigt är lägre än på cellulär nivå.Beror på integration av många sensoriska neuron till glomeruli och G-protein kaskadsystemet

•Temporala aspekten innebär att man kan sampla många interaktioner mellan luktmolekyler och receptorproteiner.

•Eftersom Luktreceptorerna är breda men rel. okänsliga kan man låta systemet sampla under lång tid. Man offrar således temporal upplösning mot ökad bredd och känslighet.

Specifika glomerulus/i aktiveras av luktmolekyler

Med specifik lukt aktiveras specifik/a glomerulus/i.Ökande koncentration rekryterar fler glomeruli

Purves et al. Neuroscience, 2nd Ed., 2001

Luktmolekyler

Dessa molekyler luktar alla bittermandelCyanväte HCNNitrobensen Bensaldehyd *Bensonitril

Species-specifik aktivering av lukt hos insekter

Goda och dåliga lukter

Från Bressle, Å. 1986

Taste: Tongue and folds

Vagus X

Smaklökar i en cirkumvallate papill färgat med antikroppar

Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

Taste buds and tast receptor cells

Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

Lindeman, Nature,413, 219, 2001.

Fem huvudsmaker

1. Salt2. Surt3. Bittert4. Sött5. Unami - Glutamat

G-protein signalling in taste

Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

Bittersmak

Bitter smak är ofta associerat med toxiska ämnenEtt flertal ämnen kan ge upphov till bitter smak (Jfr lukt)Olika transduktionsmekanismer Quinin – blockerar K+-kanalerDenatonium – G-protein kopplade system (IP3, PDE)Ett G-protein nära relaterat till transducin i synsystemetMånga personer i USA kan ej känna bittersmaken avPhenylthiocarbamid men väl quinin (tonic). GenetisktBetingad. Supertasters kan.

SurtSurt är huvudsakligen påverkan via H+ joner. Citronsyra, HCl, HNO3, H2SO4 upplevs alla olika.Vanligtvis blockeras K+ kanaler vilket resulterar i depolarisering av smakcellernaHos hamster tycks däremot H+ passera genom Na-kanaler.

Sött och SaltSött upplevs av ett flertal molekyler Sakarider (glukos, sukros, fruktos) aminosyror (aspartat) fenylalaninester, proteiner.Sött anses medierat via receptorer kopplade till G-protein som via cAMP reglerar K+-kanaler, men även reglering via IP3/Ca2+ förekommer.

Salt (NaCl) signalerar genom att Na+-jonen passerar in genom Na+-kanaler varvid cellen depolariseras.LiCl smakar salt. CsCl blandsmaker salt-bittert; verkar via hämmning av K+-kanaler.K+-salter verkar på motsvarande sätt via K+-kanaler.

Unami

Glutamat tex Na-glutamat anses påverka specifika receptorer som via G-protein leder till aktivering av jonkanaler. Asiatisk mat.

Central förbindelser

Chorda tympani (del av facialisnerven VII) går över trumhinnan

Kodning i smaksystemetSvarsprofil i chorda-tympani neuron

Sjukdomar som påverkar lukt och smak

Referenslitteratur:

• Kandel, E Schwartz,JH Jesell. TM. Principles of neural science, 4th Ed., McGraw Hill, New York, 2001

• Purves et al. Neuroscience, 2nd Ed., Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts, 2001.

• Lindeman, B. Nature, 413, 219-225, 2001.• Bresle, Å. (Ed.) Näsa för lukter. Ingenjörsförlaget, 1986• Rosenzweig, MR, Leiman, AL, Breedlove, SM.. Biological

Psychology, 2nd Ed., Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts, 1999.

Vomeronasal organ