Lukt och smak – två kemiska sinnen

1. Lukt och smak har stort evolutionär betydelse. Upp till 4% av genomet kodar för receptorproteiner i luktsinnescellerna. [Vomeronasala organet] Lukt och smak – två kemiska sinnen • Lukt Smak • Födointag Födointag • Reflexpåverkan på Vätskebalans • Magtarmkanalens aktivitet • Hunger-Mättnad • Beteende Sexualdrift • Aggretioner • Emotioner • Territoriell bevakning • Människan kan särskilja 5000 olika lukter och • Ca. 100 smaker. Teoretiskt 106 lukter! Avtar med ålder.

2. Tröskelvärden för några organiska ämnen

3. Luktslemhinnan 10 cm2 Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001 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

4. Receptorer i luktcellerna (1) Ämnen i luften genom näsa löses i slemhinnans vätskefas OSN1 OSN2 OSN3 Lindeman, Nature, 413, 211, 2001. Receptorproteinerna har samma grundstruktur Men skiljer sig åt med avseende på enstaka aminosyror (svarta prickar) En skillnad på en aminosyra kan ge olika affinitet

5. Receptorer i luktcellerna (2) Lokalisation av 4 lukt- receptorer i slemhinnan Hos mus. Lindeman, Nature, 413, 211, 2001. Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

6. 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

7. Omkoppling i bulben sker i glomerulus Kandel, Schwartz, Jesell. Principles ofneural science, 4th Ed., 2001 Ca. 2000 glomeruli i varje bulb Ca 1000 sensoriska neuron till en glomerulus. 20-50 mitralis eller tuft-celler från varje glomerulus

8. Centrala förbindelser från luktbulben 105 neuron i bulben Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001 Det finns också innervation av bulben från cortex. Tex kan känsligheten i luktsystemet ändras då man är hungrig. Purves et al. Neuroscience, 2nd Ed., 2001

9. Hypotes för hur lukter analyseras Lindeman, Nature, 413, 211, 2001. De flesta receptorer aktiveras av flera luktmolekyler och de flesta luktmolekyler kan aktivera flera receptorer. Receptorerna kan var mer eller mindre ”smala”.

10. 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.

11. 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

12. Luktmolekyler Dessa molekyler luktar alla bittermandel Cyanväte HCN Nitrobensen Bensaldehyd * Bensonitril

13. Species-specifik aktivering av lukt hos insekter

14. Goda och dåliga lukter Från Bressle, Å. 1986

15. Taste: Tongue and folds Vagus X Smaklökar i en cirkumvallate papill färgat med antikroppar Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

16. Taste buds and tast receptor cells Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001 Lindeman, Nature, 413, 219, 2001.

17. Fem huvudsmaker • Salt • Surt • Bittert • Sött • Unami - Glutamat

18. G-protein signalling in taste Kandel, Schwartz, Jesell. Principles of neural science, 4th Ed., 2001

19. Bittersmak Bitter smak är ofta associerat med toxiska ämnen Ett flertal ämnen kan ge upphov till bitter smak (Jfr lukt) Olika transduktionsmekanismer Quinin – blockerar K+-kanaler Denatonium – G-protein kopplade system (IP3, PDE) Ett G-protein nära relaterat till transducin i synsystemet Många personer i USA kan ej känna bittersmaken av Phenylthiocarbamid men väl quinin (tonic). Genetiskt Betingad. Supertasters kan.

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

21. Sött och Salt Sött 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.

22. Central förbindelser Chorda tympani (del av facialisnerven VII) går över trumhinnan

23. Kodning i smaksystemetSvarsprofil i chorda-tympani neuron

24. Sjukdomar som påverkar lukt och smak

25. 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.

26. Vomeronasal organ