Chemorecepce The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 "for their discoveries of odorant receptors and the organization of the olfactory system" Richard Axel Linda B. Buck 1/2 of the prize 1/2 of the prize USA USA Columbia University New York, NY, USA; Howard Hughes Medical Institute Fred Hutchinson Cancer Research Center Seattle, WA, USA; Howard Hughes Medical Institute b. 1946 b. 1947 Čich Distanční chemorecepce Modelový objekt pro mnoho dalších signálových drah 7TM receptory Metabotropní signalizace prostřednictvím G proteinů Otevřený systém podobný imunitnímu Velká část (4%) genomu věnovaná čichovým receptorům Savci: 1000 genů pro čichové receptory – největší genová rodina Člověk: 350 funkčních genů Háďátko: 1500 Drosophila: 62 E.coli E.coli Pozoruhodná konvergence eukaryot: Transdukce, organizace čichové dráhy 2 paralelní čichové systémy ? accessory olfactory bulb (AOB). vomeronasal organ (VNO) main olfactory epithelium (MOE) consists predominantly of ciliated olfactory sensory neurons (OSNs), which project to the main olfactory bulb (MOB) ? Hlavní čichový epitel (MOE): ciliátní čichové buňky Projekce do čichového laloku Každá buňka exprimuje jediný typ receptoru (1300 u myši) Proud vzduchu při nadechování (a vydechování) Identifikace potravy, predátora, značení teritoria … Vomeronasální orgán (VNO): Slepá dutinka Mikrovilární morfologie Projekce do přídavného čichového laloku (AOB) 2 třídy receptorů (G protein, ale málo příbuzné čichovým, asi 200 celkem) Vzduch přichází „pumpováním“ při vzrušení (spíše přímým kontaktem) Detekce feromonů, vnitrodruhová signalizace mezi pohlavími, rozmnožování, péči o ml. V poslední době se ale ukazuje podobnost funkce Dva chemosensitivní systémy savců Čichový lalok – součást koncového mozku Univerzální receptor G prot signální dráhy 7TM a-helix receptor Aktivace Zesílení 4.10-15g/l Adaptace, terminace a modulace Snížení afinity k cAMP Redukce aktivity Specializace receptorů Kombinace cca 350 receptorů 3.000-100.000 (?) Periferie čichové dráhy Rozlišování chem. Struktury Laterální inhibice Kontrastování Eferentní inhibice Chomáčková b. Podobnost architektury sensorických obvodů a drah Konvergence na příslušný glomerulus (100 - 1000/1) Mapa vůní – vzorec aktivovaných glomerulů Konvergence neprostorového parametru na prostorový Podobnost architektury sensorických obvodů a drah Podobnost architektury sensorických obvodů a drah „Zostření“ naladění ve vyšších patrech dráhy Překryv Také adaptace může být na úrovni vyšších pater smyslové dráhy 1. Čichový lalok 2. Piriformní kůra 3. Orbitofrontální kůra Centrální části čichové dráhy Orbitofrontální kůra Piriformní kůra A co hmyz ?A co hmyz ? Podobnost mezi hmyzem a obratlovci jen omezená Podle: Čich hmyz a obratlovci, 2010 Podobnost mezi hmyzem a obratlovci jen omezená Feromony u obratlovců Interindividuální komunikace -Spouštěče: vyvolávají okamžitý behaviorální projev -Primery: pomalejší změny vývoje nebo metabolismu -Modulátory (?): ovlivňující emoce, náladu lidí Chemické složení: velikost, polarita, těkavost: Atraktanty nebo poplachové feromony – malé a těkavé (alkoholy) Individuální feromony – netěkavé (proteiny) Hlavní čichový epitel (MOE): ciliátní čichové buňky Projekce do čichového laloku Každá buňka exprimuje jediný typ receptoru (1300 u myši) Proud vzduchu při nadechování (a vydechování) Identifikace potravy, predátora, značení teritoria … Vomeronasální orgán (VNO): Slepá dutinka Mikrovilární morfologie Projekce do přídavného čichového laloku (AOB) 2 třídy receptorů (G protein, ale málo příbuzné čichovým, asi 200 celkem) Vzduch přichází „pumpováním“ při vzrušení (spíše přímým kontaktem) Detekce feromonů, vnitrodruhová signalizace mezi pohlavími, rozmnožování, péči o ml. V poslední době se ale ukazuje podobnost funkce Dva chemosensitivní systémy savců U člověka také? AOB u dospělců nenalezen, ani inervace ne. Izolace dvou feromonů: Mužského z potu, ženského z moči MRI a PET ukázaly „rozsvícení“ čichové kůry Žen u ženského f. a hypotalamu u mužského f. Muži reagovali opačně. Gayové jako ženy. MHC nepříbuznost detekovaná čichem? MHC molekuly ovlivňují složení těkavých látek moči a Potu = Individualita na dálku Volba partnera, afrodiziaka, parfémy… The location of chemosensory organs in the mouse and Drosophila. (a) A sensory neuron in the olfactory epithelium of mice expresses one of about 1,000 olfactory receptors. Neurons in the apical and basal layers of the vomeronasal organ express distinct, unrelated classes of G-proteincoupled pheromone receptors (V1Rs in the apical and V2Rs in the basal layer). In addition, a small family of MHC class Ilike molecules is coexpressed with V2Rs in neurons of the basal layer. The taste cells in the tongue, palate and pharynx express other classes of GPCRs, one encoding sweet-taste receptors (T1Rs) and one encoding receptors for bitter compounds (T2Rs). Note that V1Rs and T2Rs are related to each other, as are V2Rs and T1Rs, respectively. (b) The olfactory neurons of Drosophila are located in two pairs of appendages in the head, the third antennal segment and the maxillary palps, and each neuron expresses very few, possibly just one, of the 61 olfactory receptor genes identified so far. The gustatory or taste sensory neurons are located in numerous organs, including the two labial palps on the head, internal sensory clusters in the pharynx (not shown), all the legs and the anterior wing margin. Each neuron expresses a few, possibly just one, gustatory receptor gene. A few gustatory receptor genes are also expressed in olfactory neurons of the antenna and maxillary palps. Čich a chuť Aroma, příchuť – kromě orthonasálního ještě i retronasální olfaktorický vjem Chuť Na rozdíl od čichu je to smysl, kontaktní, méně citlivý, má mnohem méně receptorů, ale překvapivě různá transdukční schémata. Chuť Selektivita omezená. Transdukční schémata Transdukční schémata Sweet Transdukční schémata Sweet 2 Bitter Kódování chuťové kvality: labeled lines (analogie sluchu) nebo specifické vzorce aktivity (analogie b.vidění nebo čichu – jeden receptor o kvalitě nic neříká a směs dvou dává třetí kvalitu) Vnímání sladkého nebo hořkého odráží aktivaci jen určitých buněk bez ohledu na vlastnosti receptoru nebo chuťových molekul Transgenní myši Každou jednotlivou chuť rozeznáme i ve směsi chutí – ochrana. Solitární jádro Potěšení z chutí - vrozené prospěšné reflexy. Zvýšená chuť na chybějící složku. Hygrorecepce Termorecepce ShepherdShepherd,, SmellSmell……