Szaglás és ízlelés Biofizika 2010.október 20..

Az előadások a következő témára: "Szaglás és ízlelés Biofizika 2010.október 20.."— Előadás másolata:

1 Szaglás és ízlelés Biofizika 2010.október 20.

2 Evolúciós jelentőség A szaglás alapvető élettani működés, a legősibb érzékek egyike. A legtöbb egysejtű szervezet képes a kémiai anyagok koncentrációja alapján tájékozódni Az ízek és a szagok kölcsönösen hatnak egymásra. A szaglás születéskor már érett

3 A szaglás kémiája, a molekulák illata
Arisztotelész elmélete szerint az illatos anyagok sugárzást bocsátanak ki, amit szaglószervünk érzékelni képes. Epikurosz elmélete szerint az illatos anyagok különböző alakú és felszínű atomokat juttatnak a levegőbe, és a szag milyensége az atomok tulajdonságaitól függ Amoore szerint az orrban korlátozott számú, különböző receptor van, ezek mindegyike adott molekulaalakot ismer fel, és amikor inger éri, egy alapszagnak megfelelő jelet állít elő. A sokféle illat alapillatok keveréke M. G. J. Beets 1968-ban vetette fel, hogy a szagmolekulákat a funkciós csoportjaik illesztik a receptorhoz, és a szagot a receptor elé tárt molekulaprofil határozza meg. Megfigyelések szerint nem a molekulák kémiai szerkezete, hanem alakja és térkitöltése a döntő az azonos, illetve hasonló szag érzeténél: mind a kámfor, mind a hexaklóretán megközelítőleg gömb alakú, kémiai szerkezetük viszont nagyon eltérő

4 A szaglás anatómiája I. Az orrüreget csillószőrös hengerhám borítja
Az orrüreg felső részének nyálkahártyájában elhelyezkedő szaglómező kb. 2 cm² nagyságú terület. Színe sárga, jól elkülönül a rózsaszínű nyálkahártyától.

5 A szaglás anatómiája II.
Az orrüreg legfelső területén speciális szaglóhám van. Itt érzékeljük a szaganyagokat és itt szedődnek össze a szaglóideg rostjai, melyek a rostalemezen át az agy homloklebenyébe jutnak. Az ember szaglóhámjának 3-4 négyzetcentiméterén kb. 50 millió szaglósejt van (1000 különböző típusú ) Színe sárga, jól elkülönül a rózsaszínű nyálkahártyától A szaglás csak akkor működhet, ha az orr tiszta, jól szellőzik és a levegő feljut annak legfelső területére. Az alapsejtek színanyag (pigment) tartalma magas, a pigment szerepe ma még teljesen bizonytalan, bár több elmélet is próbál magyarázatot adni funkciójára. Mindazonáltal úgy tűnik, minél élesebb egy élőlény szaglása, annál erősebb a szaglóhám pigmentációja (embernél sárgás-barna, kutyáknál csaknem fekete)

6 A szaglás anatómiája III.
Felületét váladék borítja. Ezt a váladékot a szaglóhám Bowman sejtjei termelik, vizes alapú, enzimeket, immunanyagokat tartalmazó folyadék, melynek kulcsszerepe van a szaglásban. Nemrég fedezték fel, hogy ez a váladék különleges szagkötő fehérjéket is tartalmaz. Ezek szerepe még nem tisztázott. Lehet, hogy segítenek eljuttatni a szagmolekulákat a szaglósejtekig, de az is, hogy a már érzékelt molekulákat szállítják el. Általában a háromágú ideg végződései felelősek a csípős, szúrós, erős szagérzetért, amilyet például a pirospaprika kapszaicinje, a hagyma diallil-szulfátja, vagy a mustár izotiocianátja okoz.

7 A szaglás anatómiája IV.
A szaglósejtek speciális bipoláris (kétnyúlványú) neuronok, amelyek dendritje a szaglóhám felületét borító nyálkába nyúlik, és 8-10 csillót hordoz, hosszabbik nyúlványuk (az axon) az orr porózus csontfalán áthatolva az orrüreg felett található két szaglógumóba a receptorok csak azokra az anyagokra reagálnak, amelyek a szaglóhámra kerülnek és oldódnak a nyálkarétegben. A szaglósejtek átlagos élettartama nap, ezután elhalnak, de az alapsejtek osztódásával újra pótlódnak szagokat felfogó receptorokat a csillók hordozzák. Nemcsak a szaglóhám, hanem az V. agyideg (a háromágú ideg) orrüregi végződései is szerepet játszanak a szaglásban. Ezek az idegvégződések is érzékenyek bizonyos anyagokra, ez azonban sokkal durvább érzékelés, mint ami a szaglóhámon történik.

8 2004-es élettani-orvosi Nobel-díját megosztva kapták a szaglórendszer felépítésének és működésének feltárásában elért eredményeikért A szaglásban szereplő receptorok olyan molekulák, amelyek az ingert jelentő illatanyag megkötődése után alakot változtatnak, és egy ún. G-fehérjéhez kötődnek a sejtek membránjában. Ennek hatására sejten belüli hírvivő molekulák (cAMP, ciklikus adenozin-monofoszfát) szaporodnak fel, amelyek aktiválják a receptorsejtek ioncsatornáit. Az alaphelyzettől eltérő iontranszport miatt alakul ki az ingerület. Linda B. Buck és Richard Axel Cell Apr 5;65(1): : A novel multigene family may encode odorant receptors: a molecular basis for odor recognition

9 A receptor által okozott aktiváció eredménye mindig valamilyen másodlagos hírvivő molekula megjelenése, mely a sejten belül szállítja az információt. Mivel egy receptor aktivációja mindig számos másodlagos hírvivő molekula felszabadulásával jár, a folyamat önmagát erősíti: úgynevezett aktivációs kaszkád jön létre Az azonos alcsaládba tartozó receptorok az egymással kémiai hasonlóságot mutató, ám kisebb szerkezeti eltéréseket hordozó molekulák megkülönböztetéséért felelősek

10 Észlelés, érzékelés A szaglás kifinomultsága nem csak a különböző receptorsejtek fajtájától és számától, hanem a szaglóhám nagyságától is függ: a halak kb. száz-, egerek több mint ezer különböző receptorsejttel rendelkeznek, egy átlagos kutya orrában pedig 130 cm2 szaglóhám található Az ember mintegy szagot képes megkülönböztetni ,a nők szaglása jobb, mint a férfiaké; több illatot tudnak egymástól elkülöníteni. A szaglás tanulható is, minél többet gyakoroljuk az illatok elkülönítését, annál többféle illatot és szagot tudunk egymástól megkülönböztetni. Az adaptáció mindig az éppen ható szagingerre vonatkozik csak Az ember csak kevés kémiai elem szagát képes érezni, ezek a következők: arzén, bróm, fluor, foszfor, jód, kén, klór, ozmium, illetve az oxigén ózonnak nevezett allotróp módosulata. A „szagérzet” teljesen szubjektív. Ugyanazt a szagot érezheti valaki kellemesnek

11 A titkos szaglószerv ? Az egerek orrában található az úgynevezett vomeronazális szerv (vomeronasal organ, VNO) A szerv az orrban helyezkedik el, ám elkülönül az orr azon részeitől, amelyek magában a szaglásban játszanak szerepet. Szerepe :a nemek megkülönböztetése Az emberek túlnyomó többsége rendelkezik hasonló szervvel – a nazális szeptumban (orrsövényben) található, és nagysága nem haladja meg a fél millimétert. szerv az embriók szervezetében, sőt akár az újszülötteknél is működik, de később visszafejlődik?

12 Szaglás és viselkedés Bebizonyosodott, hogy a csecsemők 8 hetes koruktól fogva képesek az anyjuk szagát azonosítani és erre álmukban is szopási reflexszel reagálnak A kutyák képesek azonosítani az egyes emberek szagát, de nem az egypetéjű ikrekét. Férfiak éppen termékeny periódusukban levő nők szagának hatására lényegesen vonzóbbnak és szebbnek találták ugyanazokon a fényképeken levő nőket. A szagok és a memória szoros kapcsolatát mutatja az úgynevezett Proust-effektus Patkányokban felfedeztek egy a szaglóhámtól különböző területet az orrban, mely csak a társak területjelző (territoriális) és szexuális szaganyagaira érzékeny A kutyák érzékenyebbek a zsírsavakra, de a főemlősökhöz képest alig érzik a gyümölcsillatokat . Az elsődleges szaglórendszer a feromonokról szóló információt többnyire, de nem mindig a vomeronazális szervbe juttatja. Ez érzéksejtek egy csoportja, amely egy olyan üregben helyezkedik el, ami egy kis csatornán keresztül összeköttetésben van az orrnyílással. A feromonok befolyásolják a szexuális viselkedést, a rokon- és az ellenszenvet, meg a szociális kapcsolatokat. Nincs meg minden emberben; a szagláskutatók kételkednek abban, hogy ez a szerv működőképes. Rendszerint már embrionális korban visszafejlődik.

13

14 A tartós szaglászavar okai:
- Veleszületett szaglászavar/hiány - Krónikus orrbetegségek - orrsövény ferdülés, orrpolip - krónikus orrnyálkahártya- és melléküreg gyulladás - perenniális (nem szezonális) allergiás nátha - Orrspray mellékhatás - Kábítószer használat (pl. kokain), Toxikus ártalom (pl.kadmium) - Trauma (szaglóhám vagy -ideg környéki sérülések) - Neurológiai és pszichitriai betegségek: Parkison kór, Alzheimer betegség, Skizofrénia - Agytumorok - Központi idegrendszeri fertőzések - Gégeeltávolítás

15 Ízérzékelés Az általában „íznek” nevezett érzéklet a szűkebb értelemben vett ízlelés és a szaglás összejátszása a szájüregbeli bőrérzékletekkel. Fiziológiai értelemben az ízlelés csak a nyelv által érzékelt alapízeket foglalja magában. ha a megfázás súlyos, akkor az ízlelés nem tud továbbmenni az alapízeknél. Sok állatnál nem különült el a szaglás és az ízlelés. A savanyú vagy keserű ízek mérgekre vagy romlott élelmiszerre utalnak, míg az édes, a sós és az umami ízek különböző tápanyagokat jeleznek

16 Legalább öt alapíz van:
édes - kiváltják a cukrok, néhány aminosav, peptid és alkohol sós - konyhasó, néhány más ásványi só savanyú - savas oldatok és szerves savak keserű - többféle különböző anyag umami (japán: húsos, erős, csípős) - glutaminsav és aszparaginsav A nyelv minden ízlelőbimbót tartalmazó részén kiváltható minden ízérzet” (Smith és Margolskee, 2001) A nátrium-glutamát finom, fehér, kristályos por. nincsen saját íze. Még ma sem teljesen világos, hogy a glutamát milyen mechanizmussal fokozza más ételek ízét. Egyes vélemények szerint a nyelv ízérző receptorainak ingerküszöbét csökkenti. Az umami a legújabban felismert ezek közül. Először a japán Kikunae Ikeda írta le ban. A nyugati kultúrákban ez az íz kevéssé ismert. Olyan ételt jelez, amik különösen gazdagok fehérjékben és aminosavakban. A mononátrium-glutamát ízfokozó nagyon koncentráltan közvetíti ezt az ízt.

17 az alkálikus vagy lúgos íz valószínűleg több íz kombinációja
Arisztotelész szerint: + csípős, fanyar, csípősfanyar Schiffman szerint több íznek kell lennie, ezzel a néggyel nem magyarázható az ízlelés tartománya. Az erőst is ízként jellemzik, és a chili paprikával készült ételeket jellemzi, valójában fájdalomjelzés, amit a kapszaicin alkaloida hív elő Színtelen, szagtalan, kristályos vagy viaszos anyag Csípősnek azért érezzük, mert ingerli a szájban lévő fájdalom- (hő-)érzékelő idegvégződéseket. Ezeket tartósan érzéketlenné teszi, ezért a rendszeres chilifogyasztók ugyanazt a paprikát kevésbé érzik csípősnek, mint a gyakorlatlanok. A paprika csípősségének mértékegysége a Scoville-egység: ezzel mérik, hogy mennyi kapszaicint tartalmaz egy paprika

18 Az eddig ismert ízérzékelő receptorok működési elve, hogy az étellel a szájüregbe kerülő nagyobb méretű molekulák - például a szacharóz - kötődnek a nyelv receptoraihoz, így ezeket azonnal felismerik a megfelelő sejtek. A sós és a savanyú ízek azonban eltérnek ettől annyiban, hogy egyszerű ionok váltják ki az ízeknek megfelelő érzetet A receptor működésének vizsgálata érdekében genetikailag módosított egereket hoztak létre, amelyekben nem voltak jelen a savanyú íz érzékeléséért feltehetően felelős PKD2L1-receptorok Philippe Besnard és társai 2005 végén azonosították a zsíros íz egy lehetséges receptortípusát: a glycoprotein CD36 -at, ami fellelhető a nyelv ízlelősejtjeiben, és nagy az affinitása a zsírokhoz a vad típusú egereket a CD36-receptor nélküli, knockout egerekkel hasonlították össze

19 A receptorok az ízlelőbimbókon helyezkednek el, amik az ízlelőszemölcsök oldalán és alján találhatók. Ízlelőbimbók nemcsak a nyelven vannak: előfordulnak a szájpad és a torok hátsó részén. Az érzéksejteken parányi nyúlványok érzékelik a nyálban oldott anyagokat. Ha ízanyag ingerli őket, akkor az érzéksejtekben ingerület jön létre, amit az idegek az agykérgi ízlelőközpontba, és a hipotalamuszba vezetnek.

20 Neuronális feldolgozás
Emlősökben három agyideg szállítja az ízinformációkat az agyba: az arcideg, (nervus facialis, VII), nervus glossopharyngeus(IX) és a bolygóideg (nervus vagus X).

21 Ízérzékenység: keserűre vagyunk a legérzékenyebbek (veszélyjelzés!) Az érzékenység függ: hőmérséklettől: magas hő: keserű ⇓ cukor ⇑ a napszaktól : délután jobb nemtől: a nők jobbak

22 - a szín is hat az észlelésre + társas, morális és kulturális tényezők
Számos kutatás igazolta, hogy az édes íz intenzitása szagokkal növelhető. pl: Egy oldat édesebbnek érződik vanillia aroma jelenlétében A várandósság alatt a nyelv ízlelőbimbói a hétben már nagy számban vannak jelen, és a második harmad végére a magzat ízérzékelése megközelíti az újszülöttét.

23 Az ízlelés fejlődése Újszülött reagál az édes és a keserű ízekre
- ezek a receptorok az 1. naptól működnek - specifikus receptorok - újszülöttek érzékenysége ezekre az ízekre hatékony = - édes = kalória, táplálék; keserű = toxikus Sós íz: - újszülöttek nem preferálják - relatíve inszenzitívek - drámai változás történik a 4. hónaptól a preferencia irányába - a sós-érzékeny receptorok a születés után is fejlődne

24 Az ízlelés fejlődése: ízpreferencia - nyelvöltés

25 RENDELLENESSÉGEK: AGEUSIA- ÍZÉRZÉS HIÁNYA
HYPOGEUSIA- IZÉRZÉS CSÖKKENÉSE DYSGEUSIA- AZ ÍZÉRZÉS MINŐSÉGI ZAVARA EGYES GYÓGYSZEREK IS OKOZHATNAK ÁTMENETI ÍZÉRZÉKELÉSI ZAVART!

26 Köszönöm a figyelmet!