węch

Zmysl wechu

Emilia grzęda

Trochę historii

• Kleopatra przyjęła Marka Antoniusza na barce, której żagle nasączono wonnościami
• Egipcjanie, nakładali na włosy pachnące pomady, aby olejki w nich zawarte powoli oddając zapach otaczały ich ciała wonną aurą.
• Biblia/ mirra, kadzidło

Znaczenie węchu

• ostrzeganie o niebezpiecznych substancjach w otoczeniu, zagrażających życiu i zdrowiu
• lokalizacja źródła niebezpiecznego lub nieprzyjemnego zapachu, dobór właściwych pokarmów
• udział w procesie wydzielania śliny i soku żołądkowego pod wpływem przyjemnych zapachów żywności, ważny udział w percepcji wrażeń smakowych
• wpływ na jakość życia dzięki odczuwaniu i ocenie zapachów otaczającej przyrody
• źródło przeżyć zachowań emocjonalnych i seksualnych
• droga docierania istotnych informacji społecznych (rozpoznanie matki, dziecka, odruch ssania)

Znaczenie węchu

• W badaniu Deems i wsp. (1991) spośród 750 kolejnych chorych zgłaszających się z powodu zaburzeń chemosensorycznych do Centrum Badań nad Smakiem i Węchem na Uniwersytecie w Pensylwanii
• 68% podawało zmianę jakości życia
• 46% zmiany apetytu i masy ciała
• 56% niekorzystny wpływ zaburzeń węchu na codzienne życie i samopoczucie psychiczne

Znaczenie węchu

• W drugim badaniu (Santos i wsp. 2004) z udziałem 445 pacjentów 45,2% osób z anosmią, 34,1% osób z ciężką hiposmią i 19,0% osób z prawidłowym węchem
• zgłosiło co najmniej jedno zdarzenie niebezpieczne, takie jak zatrucie pokarmowe, brak świadomości pożaru lub wycieku gazu

Zaburzenia węchu

• Prawidłowe odczuwanie wrażeń węchowych nazywamy normosmią
• Pod względem ilościowym zaburzenia węchu można podzielić na hiposmię (mikrosmię), czyli osłabienie węchu, anosmię – utratę węchu, oraz hiperosmię, czyli nadmierną wrażliwość na bodźce węchowe
• Zaburzenia węchu mogą być jednostronne lub obustronne (np. jednostronna anosmia albo obustronna [całkowita] anosmia)
• Pod względem jakościowym wśród zaburzeń węchu wymieniane są: parosmia, pseudoosmia, fantosmia, czyli złudzenia węchowe, kakosmia, czyli nieprzyjemne złudzenia węchowe
• Utrata zdolności do rozpoznawania znajomych zapachów jest nazywana agnosmią

Zaburzenia węchuprzyczyny

Zapachy podstawowe

• Podobnie jak barwa składa się z trzech podstawowych kolorów, tak zapach różnych związków próbowano rozłożyć na zapachy podstawowe. W tym celu wyróżniono 9 kategorii związków zapachowych
• 1. Eteryczne (eter, wosk pszczeli)
• 2. Aromatyczne (pieprz, migdał)
• 3. Balsamiczne (kwiaty, balsam, wanilia)
• 4. Ambro-moszusowe (ambra, żółć)
• 5. Allylkakodylowe (siarkowodór, chlor)
• 6. Spaleniznowe (dym tytoniowy, naftalina)
• 7. Kaprylowe (pot, zjełczały tłuszcz)
• 8. Przykre (pluskwiaki)
• 9. Wstrętne (padlina)

Nagroda Nobla

• Zmysł węchu był przez wiele lat traktowany jako mało znaczący u człowieka, a przez to niezbyt chętnie badany.
• Przełomem było wyjaśnienie przez Lindę Buck i Richarda Axela molekularnych i komórkowych mechanizmów rozpoznawania bodźców zapachowych
• okazało się, że zmysł węchu jest niemal tak wrażliwy i selektywny jak zmysł wzroku, dzięki licznym białkom receptorowym odpowiadającym za rozpoznawanie ogromnej liczby zapachów o różnej intensywności
• liczba genów kodujących receptory węchowe stanowi blisko 2% całego genomu człowiek
• odkrycia Lindy Buck i Richarda Axela publikowane od 1991 roku zostały ostatecznie uhonorowane w 2004 roku Nagrodą Nobla

Budowa narządu węchu

Budowa opuszki węchowej

Transmisja nerwowa

Transmisja nerwowa

Teorie działania zmysłu węchu

• Mechanizm pobudzania receptorów węchowych przez cząsteczki substancji wonnych nie jest dokładnie poznany. Aby wyjaśnić mechanizm działania zmysłu węchu należy rozważyć, jakie czynniki decydują o progu wyczuwalności zapachu i jego intensywności. Czy pobudzenie rzęsek komórki węchowej ma charakter chemiczny czy fizyczny i jak zależy od kształtu i struktury cząsteczki związku zapachowego?

Teorie działania zmysłu węchu -chemiczna

• pobudzenie receptorów węchowych jest wynikiem adsorpcji wonnych cząsteczek, następującej po rozpuszczeniu się ich w wydzielinie gruczołów na błonie rzęsek tych receptorów
• cząsteczki te, w zależności od budowy chemicznej i układu przestrzennego, łączą się z różnymi receptorami węchowymi, bądź z różnymi substancjami (białkami) tego samego receptora.
• zakłada się istnienie klas receptorów lub receptorowych substancji pobudzanych przez różne grupy wonnych substancji
• różnicowanie substancji wonnych odbywałoby się dzięki połączeniu receptorów węchowych położonych w różnych częściach nabłonka i pobudzanych przez odmienne substancje wonne, z różnymi częściami ośrodków węchowych w mózgu

Teorie działania zmysłu węchu -stereochemiczna

• cząsteczki o podobnym kształcie stereochemicznym mają podobny zapach. Działa to wg zasady klucza i zamka
• hipoteza ta zakłada istnienie receptorów węchowych o pewnych kształtach, do których pasują konkretne cząsteczki zapachowe. Te zasadnicze bodźce zapachowe są podstawą, na której mogą powstawać bodźce pochodne.
• substancji podstawowych powinno być mało, ponieważ na błonie węchowej może występować określona ilość typów gniazdek. Kształty siedmiu podstawowych gniazdek zostały opracowane na podstawie modeli cząsteczek wywołujących te zapachy
• za podstawowe zapachy uznano: kamforowy, ostry, eterowy, kwiatowy, miętowy, piżmowy i zgniły

Teorie działania zmysłu węchu -wibracyjna

• drgania atomów w cząsteczkach działają na błonę węchową wywołując wrażenie zapachu.
• cząsteczka stanowiąca składnik substancji zapachowej posiada energię zmagazynowaną w postaci energii translacji (ruchu postępowego), rotacji (ruchu obrotowego) i oscylacji (drgań atomów względem ich położenia równowagi).
• atomy wchodzące w skład cząsteczki wykonują ruchy wokół swego położenia równowagi z pewną częstotliwością. Amplituda tych drgań zależy od energii doprowadzonej do cząsteczki, natomiast ich częstotliwość jest cechą charakterystyczną zależną od jej budowy przestrzennej
• liczba niezależnych drgań atomów cząsteczki zależy od ilości atomów wchodzących w jej skład
• energia drgań oscylacyjnych cząsteczek powietrza może być przekazywana cząsteczkom związku zapachowego, które oddziaływają z błoną komórkową wywołując wrażenie zapachu

Neurogeneza - opuszka wechowa

• od ok. 1913 roku i aż do lat ’60, było jasne, że proces ten nie występuje w mózgach dojrzałych osobników
• wybitny pionier neurobiologii Santiago Ramón y Cajal jako pierwszy zaobserwował, że zaraz po rozpoczęciu wieku postnatalnego, nie ma możliwości na regenerację czy powstawanie nowych aksonów i dendrytów
• to podejście zmieniło się dopiero po wielu latach badań na szczurach i kanarkach, gdzie wykazano powstawanie nowych neuronów w różnych rejonach mózgu
• 1964 (Altman i wsp)
• 2002 (Racic, Gage i wsp)

Neurogeneza - opuszka wechowa

• nowe neurony powstają z komórek macierzystych w dwóch obszarach mózgu w opuszce węchowej i hipokampie
• w opuszce węchowej podczas całego życia zwierząt występują nowe, nie w pełni zróżnicowane neurony. Pozwala to na dużą plastyczność i zapewnia szybką przebudowę połączeń sieci neuronalnych w odpowiedzi na zmiany środowiska
• powszechność neurogenezy u dorosłych zwierząt wskazuje, że jest to proces bardzo ważny pod względem biologicznym
• wiadomo, że podziały komórkowe zachodzą w strukturach wyróżniających się wysokim stopniem plastyczności, otrzymujących informacje z otoczenia i odgrywających ważną rolę w procesach nauki i pamięci

Neurogeneza - opuszka wechowa

• Rochefort i wsp. (2012) wykazali, że środowisko wzbogacone różnymi zmieniającymi się zapachami powodowało zwiększenie liczby migrujących komórek ze strefy podprzykomorowej do opuszki węchowej
• wraz ze zmieniającym się środowiskiem powstają nowe neurony i tworzą się nowe połączenia nerwowe.
• ciągłe wytwarzanie neuronów opuszki pozwala na przystosowanie się sieci węchowej do zachodzących zmian zapachów w otoczeniu
• powstawanie, migracja i dojrzewanie nowych neuronów opuszki są częścią mechanizmów adaptacyjnych
• wzrost proliferacji komórek w opuszce węchowej skorelowany jest z wydłużeniem i większą wrażliwością pamięci węchowej zwierząt. Sugeruje się, że nowe neurony opuszki węchowej mogą uczestniczyć w rozróżnianiu zapachów

Owady

• Anteny (czółki): zawierające neurony wrażliwe na odorant
• Połączone ze zwojem nadgardzielowym

Węch i MHC

• Fragment DNA, zwany głównym układem zgodności tkankowej (MHC – major histocompatibility complex), to jedna z najbardziej różnorodnych części naszego genomu.
• W populacji może istnieć wiele wersji MHC. Z moczem są wydalane charakterystyczne dla każdego MHC metabolity
• myszy potrafią je odróżnić, sprawdzając w ten sposób stopień pokrewieństwa z potencjalnym partnerem Wybierają osobniki o innych genach układu zgodności tkankowej, zapewniając potomstwu lepszy dobór genów
• Przypuszcza się, że człowiek również potrafi wykorzystać narząd węchu do tego samego celu co myszy. Czy jednak nie będą nam przeszkadzały wszechobecne kosmetyki, maskujące i zagłuszające nasz własny unikatowy zapach

Narząd lemieszowy/Jacobsoba/ VNO

• Obecność VNO stwierdzono u większości płazów, gadów i ssaków
• dotychczas dobrze rozpoznano funkcje tego organu u węży i gryzoni
• substancje docierające do narządu Jacobsona wpływają na zachowania związane z kojarzeniem oraz na zachowania społeczne
• u gryzoni działania feromonów mają drastyczny wpływ na ich zachowanie

Narząd lemieszowy/Jacobsoba/ VNO

• Narząd Jacobsona płazów i gadów nie ma połączenia z jamą nosową, która jest umiejscowiona powyżej
• składa się z 2 kieszonek, których kanały otwierają się na podniebieniu przedniej części jamy gębowej niezależnie od siebie. Kieszonki te stale wypełnia ciecz produkowana w gruczołach przyocznych
• koniec języka przenosi substancje zapachowe z powietrza lub przedmiotów do wnętrza tego narządu, a tam za pośrednictwem płynu docierają do nabłonka węchowego na ściankach kieszonek
• gdy zwierzę wciągnie język do pyska jego rozdwojone końce przylegają do ujść narządu Jacobsona
• węże używają narządu Jacobsona do tropienia ofiary

Narząd lemieszowy/Jacobsoba/ VNO

• U ssaków występuje w pobliżu kości lemieszowej, wewnątrz jamy nosowej po obu stronach przegrody nosa
• większość ssaków poprzez lizanie lub węszenie przenosi zawarte w powietrzu molekuły do śliny, która następnie dociera do VNO
• słonie używają do tego celu swojej trąby
• niektóre ssaki (np. kotowate i kopytne) unoszą górną wargę w charakterystyczny sposób, by zapewnić dostęp powietrza do narządu Jacobsona. Dodatkowo narząd kurczy się i rozszerza zasysając docierające do niego substancje

Budowa narządu węchu

Budowa narządu węchu