Chemoreceptory: węch i smak

Zakręt zaśrodkowy kory Kora smakowa Układ limbiczny Jądro pasma samotnego (rdzeń) Jądro smakowe mostu Jądro brzuszno-tylne przyśrodkowe wzgórza Pożądane: energia („słodki”) aminokwasy („smaczne”) Niezbędne: jony („słony”) Czasem niepożądane: kwasy („kwaśny”) Niepożądane: alkaloidy („gorzki”)

Receptory smaku - kubki smakowe (~10 000) zlokalizowane są na brodawkach smakowych (Język, tylne podniebienie, przełyk)

W obrębie jednego kubka smakowego istnieją różne kombinacje komórek wrażliwych na różne smaki (~100 komórek wchodzi w skład jednego kubka) Kom. podstawna

Gęstość kubków smakowych na cm2 % populacji Gęstość kubków smakowych na cm2 supertesterzy 25 165 normalni 50 127 Ludzie bez smaku 117 Supertesterzy: - większość stanowią kobiety - nie przepadają za warzywami („zielonymi”) i tłuszczami

Informacja o pobudzeniu receptorów dla poszczególnych „smaków” przenoszona jest do mózgu odrębnymi neuronami Każda kom. receptorowa smaku posiada receptory dla wielu „smaków”, ale niski próg pobudzenia ma tylko dla jednego rodzaju (duża ilość danych receptorów) słony kwaśny gorzki słodki słony słodki

Odróżnianie przeciwnych pobudzeń np.: Silny bodziec słony powinien pobudzić komórki receptorowe smaku słodkiego – są tam także receptory błonowe dla smaku słonego. NaCl słony gorzki kwaśny Mózg: Porównanie pobudzeń z pozostałych typów receptorów: słonego, gorzkiego i kwaśnego)

Aldosteron indukuje ekspresję receptorów smaku słonego Smak słony Napływ jonów sodowych Na+ przez kanały jonowe do wnętrza komórki powoduje jej depolaryzację Kanały dla sodu w kubkach smakowych są wrażliwe na amilorid (a niewrażliwe na TTX) Aldosteron indukuje ekspresję receptorów smaku słonego (mineralokortykoid kory nadnerczy, indukuje ekspresję także Na+/K+-ATPazy w kanalikach nerkowych)

1) H+ blokują kanały dla K+ (po zewnętrznej stronie błony!) Kwaśny (pH <6.5) 1) H+ blokują kanały dla K+ (po zewnętrznej stronie błony!) 2) H+ otwierają ASIC (Acid Sensitive Ion Channels) - napływ Na+ powoduje depolaryzację receptora ASIC1a aktywowany przy pH 7, pH0.5= 6.5 ASIC2a aktywowany przy pH 5.5–6, pH0.5=4.7–4 heteromerczny ASIC1a/2a - wartości pośrednie Amilorid: hamuje ASIC (IC50= 14 mM - 73 mM)

Słodki Słodkie: Węglowodany – sacharoza, dextroza, glukoza, fruktoza

Alkohole – glikol etc. Sole – octan ołowiu, octan uranu „słodziki” – sacharyna (1897) - cyklamat (1937) - aspartam (1965): ester metylowy Asp-Phe (formy L; formy D – smak gorzki)

Białka Taumatyna – 3000 razy słodsza od sacharozy (roztwór procentowy) Monellina – 3000 (molowo, to około 100 000 razy) Mabinlina - 100 Pentadina - 500 Brazzeina - 2000 Curculina - 550 Mirakulina

Model „co się nam wydaje słodkie” (Shallenberger and Acree, 1967) Teoria AH-B (Shallenberger and Acree, 1967) 2.4-4Å Substancje słodkie: - donor (A) i akceptor (B) wiązania wodorowego (protonu) Optymalny stymulant Receptor

Miejsce hydrofobowe – modyfikuje (wzmacnia) wiązanie cząsteczki do receptora

Receptory smaku słodkiego (Pierwsza rodzina receptorów smaku- T1R) Dimer: T1R2/T1R3

T1R2/T1R3 a b g Fosfolipaza C GDP Gustducyna

Ca2+ depolaryzacja b a g IP3 TRPM5 cukier T1R2/T1R3 Fosfolipaza C DAG GTP Fosfolipaza C g IP3 DAG TRPM5 (wapniozależne kanały dla jonów jednowartościowych) depolaryzacja

„stara” hipoteza – obecnie mało popularna: Gastducyna Cyklaza adenylanowa cAMP PKA Kanały potasowe Fosforylowane kanały potasowe mają zmniejszoną przepuszczalność: depolaryzacja wywołana brakiem wypływu potasu

Słodkie białka wiążą się do T1R2/T1R3 Podjednostka T1R2 +słodkie białko

T1R2 mabinlina mirakulina Miraculina – bez smaku Po jej spożyciu, przez około 30 minut substancje kwaśne są odbierane jako słodkie – naprawdę, to pH-zależna zmiana konformacji mirakuliny odczuwana jest jako słodycz mabinlina mirakulina T1R2

Receptor: R1T1/R1T3 UMAMI - aminokwasy Glutaminian sodu – „magi” Mleko ~ 20% aminokwasów Mięso ~ 15% aa Receptor: R1T1/R1T3 Pobudzenie i wtórne przekaźniki – jak dla komórek odbierających smak słodki

Słodki umami Inhibitor: laktizol cyklamat glutaminian Aspartam neotam T1R3 – niezbędne do osiągnięcia aktywnej konformacji przez T1R1 i T1R2

Mało prawdopodobne Gorzki - T2Rs (1-5) Otwarcie kanałów blokowanych przez cAMP Otwarcie kanałów dla Ca2+

Odczuwanie intensywności smaku zależy od temperatury: Wzrost temperatury wzmaga odczuwanie smaku słodkiego i gorzkiego (wyższa aktywność enzymów zaangażowanych w przekazywanie informacji) Słone – bardziej słone kiedy jest zimno A kwaśne???? Leptyna – hamuje pobudzenie receptorów smaku słodkiego – otwiera kanały potasowe - hiperpolaryzacja

węch Opuszka węchowa Kora węchowa 2 x 5cm2

Kłębuszki Komórki węchowe - 2x10mln komórki mitralne i kępkowe Nabłonek węchowy Błona śluzowa Komórki macierzyste Komórki węchowe - 2x10mln Kom. Podporowe Dendryty kom. węchowych Wyrostki (cilia) dendrytów komórki mitralne i kępkowe Kość sitowa Aksony kom. węchowych Gruczoły sluzowe Kłębuszki

Człowiek ~ 10 000 000 komórek receptorowych Pies ~ 1 000 000 000 komórek receptorowych Człowiek ~ 6 cilii na jeden dendryt Pies ~ 100 cilii na jeden dendryt

1 000 - 26 000 komórek receptorowych Powierzchnia dendrytów ~ 600 cm2 (powierzchnia nabłonka ~ 5 cm2) Jedna komórka receptorowa (żyje 4-8 tygodni) – jeden typ receptorów dla odorantów (ORs – odorant receptors) kłębuszek 1 000 - 26 000 komórek receptorowych jeden typ receptora komórka mitralna OUN

Kontrastowanie zapachu komórka mitralna Kom. przykłębuszkowe Kom. ziarniste

(ciało migdałowate, guzek węchowy, kora węchomózgowia) ~ 26 000 komórek receptorowych – jeden neuron w opuszce węchowej Pierwotna kora węchowa (ciało migdałowate, guzek węchowy, kora węchomózgowia) Układ limbiczny Kora czołowa Opuszka węchowa

Receptory zapachu (ORs) Największa rodzina GPRs (G Protein Coupled Receptors) Ssaki ~ 1 500 genów Człowiek ~ 1 000 genów (~ 600 -700 pseudogenów) ~ 300 genów aktywnych Czrwony –konserwatywne Niebieski - zmienne

Aktywacja receptora - białko Golf

Adaptacja do zapachu ~ zamknięcie kanału bramkowanego cyklicznym nukleotydem (CNG) przez wapń i Ca-kalmodulinę

~300 genów OR (~300 białek receptorowych) – tysiące zapachów

Jedwabnik morwowy – bombykol (atraktant płciowy ~ 3 km) Feromony – substancje lotne, zmieniające fizjologię innych osobników w obrębie danego gatunku Jedwabnik morwowy – bombykol (atraktant płciowy ~ 3 km)

Pszczoły – feromony alarmowe (po użądleniu przez jedną Pszczoły – feromony alarmowe (po użądleniu przez jedną pszczołę, inne atakują...) Psy – atraktanty płciowe wydzielane przez suki w okresie rui („cieczka” – „heat”) Koty – i samce i samice; cząsteczka feromonu podobna do waleriany Samce świń („wieprze”) – androstenol – samica staje się gotowa do zapłodnienia Myszy – feromon poronny (w moczu obcych samców) stała agresja wobec innych samic w ciąży

Narząd przylemieszowy – narząd Jacobsona (1813) (Vomeronasal Organ - VNO) – neurony VNO są bezpośrednio połączone z układem limbicznym

Synchronizacja menstruacji – „pot pod pachami”? Kobiety preferują mężczyzn o zdecydowanie innym „kompleksie zgodności tkankowej” (MHC; major histocompatibility complex) – szczególnie w okresie owulacji Matki poznają dzieci „po zapachu” (czasami) Mężczyźni wydzielają androstenol (pod pachami) – czy to działa?

Receptory: V1R i V2R (vomeronasal receptor) KA~1x1011M-1 - setki białek kodujących VR feromon VR Białko G Fosfolipaza C Kanały wapniowe (TRP2) IP3 DAG PKC Brak we VNO człowieka