20.6: Olfaktorische Rezeptoren: Standort und Struktur

Der Prozess der Olfaktion, auch bekannt als Geruchssinn, ist ein komplexes chemisches Reaktionssystem. Die spezialisierten sensorischen Neuronen, die diesen Prozess ermöglichen, bekannt als olfaktorische Rezeptorneuronen, befinden sich in einem oberen Abschnitt der Nasenhöhle, der als olfaktorisches Epithel bezeichnet wird. Olfaktorische sensorische Neuronen sind bipolar, mit ihren Dendriten, die sich vom Apex des Epithels in den Schleim erstrecken, der die Nasenhöhle auskleidet. Luftgetragene Moleküle, die eingeatmet werden, durchqueren das olfaktorische Epithel und lösen sich im Schleim auf. Diese Moleküle, genannt Odoranten, binden an spezifische Proteine, die ihre Löslichkeit im Schleim aufrechterhalten und deren Transport zu den olfaktorischen Dendriten unterstützen. Die Odorant-Protein-Komplexe binden an Rezeptorproteine innerhalb der Zellmembran der olfaktorischen Dendriten. Die Rezeptorproteine sind G-Protein-gekoppelt und erzeugen ein graduiertes Membranpotential in den olfaktorischen Neuronen.

Das Axon des olfaktorischen Neurons entspringt von der basalen Oberfläche der Epithelschicht, durchquert ein olfaktorisches Foramen in der Siebplatte des Ethmoidknochens und projiziert dann ins Gehirn. Die Sammlung dieser Axone, als olfaktorischer Trakt bezeichnet, verbindet sich mit dem olfaktorischen Bulbus an der ventralen Oberfläche des Frontallappens. Infolgedessen verzweigen sich diese Axone und nehmen verschiedene Wege zu verschiedenen Gehirnorten. Einige Axone konvergieren auf das Großhirn, insbesondere den primären olfaktorischen Cortex im unteren und medialen Bereich des Temporallappens. Umgekehrt sind andere Zielstrukturen innerhalb des limbischen Systems und des Hypothalamus eingebettet und erleichtern die Verbindung von Gerüchen mit anhaltenden Erinnerungen und emotionalen Reaktionen. Ein Beispiel für dieses Phänomen ist die Evokation emotionaler Erinnerungen durch bestimmte Düfte, wie das Aroma von Speisen, die in der Heimatregion einer Person üblich sind. Bemerkenswerterweise ist die Olfaktion der einzige sensorische Modus, der eine Synapse im Thalamus umgeht, bevor er mit dem zerebralen Cortex interagiert. Diese tiefe Verbindung zwischen dem olfaktorischen System und dem zerebralen Cortex verdeutlicht, warum Gerüche als mächtige Katalysatoren für Erinnerung und Emotion dienen können.

Das respiratorische Epithelgewebe, einschließlich der olfaktorischen Neuronen, kann durch schädliche luftgetragene Substanzen beschädigt werden. Folglich unterliegen olfaktorische Neuronzellen innerhalb des respiratorischen Epithels einer periodischen Regeneration, während der die Axone der neu gebildeten Neuronen geeignete Verbindungen im olfaktorischen Bulbus herstellen müssen. Diese neu entstehenden Axone leiten ihren Wachstumsweg, indem sie bestehenden Axonen in situ innerhalb des Hirnnervs folgen.

Anosmie: Die Beeinträchtigung der olfaktorischen Funktion

Der olfaktorische Nerv, entscheidend für die Geruchswahrnehmung, kann eine Degradation oder einen vollständigen Verlust erleiden, was häufig bei schweren Gesichtstraumata, wie sie bei Fahrzeugunfällen beobachtet werden, der Fall ist. Diese spezifische Erkrankung wird als 'Anosmie' bezeichnet. Die relative Bewegung des Frontallappens und des Ethmoidknochens kann zum Durchtrennen der Axone des olfaktorischen Trakts führen. Personen, die in professionellen Kampfsportarten tätig sind, sind oft anfällig für Anosmie aufgrund ständiger Gesichts- und Schädelverletz ungen. Darüber hinaus haben bestimmte Medikamente, insbesondere Antibiotika, das Potenzial, Anosmie durch die gleichzeitige Auslöschung aller olfaktorischen Neuronen zu induzieren. Das Fehlen von Axonen innerhalb des olfaktorischen Nervs bedeutet, dass die Axone neu generierter olfaktorischer Neuronen keinen Weg zu ihren entsprechenden Verbindungen im olfaktorischen Bulbus haben. Anosmie kann auch vorübergehend aufgrund von Entzündungen sein, die durch Atemwegsinfektionen oder Allergien verursacht werden.

Anosmie kann das Geschmackserlebnis beeinträchtigen, indem es Nahrung geschmacklos macht. Personen mit eingeschränkter olfaktorischer Kapazität benötigen möglicherweise erhöhte Mengen an Gewürzen und Würzmitteln, um Geschmack in ihrer Nahrung zu erkennen. Es gibt einen möglichen Zusammenhang zwischen Anosmie und leichten depressiven Zuständen, da das verminderte Vergnügen, das aus Nahrung gezogen wird, möglicherweise ein allgemeines Gefühl der Melancholie auslösen könnte.

Mit zunehmendem Alter nimmt die regenerative Kapazität der olfaktorischen Neuronen ab, was zu altersassoziierter Anosmie führt. Dies kann den erhöhten Gebrauch von Salz unter älteren Erwachsenen im Vergleich zu jüngeren Personen erklären. Jedoch kann ein erhöhter Natriumkonsum das Blutvolumen und den arteriellen Druck steigern, was anschließend die Wahrscheinlichkeit von Herz-Kreislauf-Erkrankungen unter der älteren Bevölkerung erhöht.

Das Riechorgan befindet sich auf dem Dach der Nasenhöhle. Es bedeckt die obere Nasenmuschel auf jeder Seite der Nasenscheidewand.

Es besteht aus dem Bindegewebe, die Lamina propria genannt wird, und dem olfaktorischen Epithel, einem fünf Quadratzentimeter großen Bereich, der reich an olfaktorischen sensorischen Neuronen ist.

Jedes olfaktorische Neuron ist ein bipolares Neuron. Ihre apikalen Dendriten gehen in eine Zwiebel über und bilden mehrere strahlende, unbewegliche olfaktorische Flimmerhärchen, die Rezeptorproteine enthalten.

Die Riechneuronen sind von säulenförmigen Stützzellen und Riechdrüsen durchsetzt, die Schleim um die Riechflimmerhärchen produzieren.

Der Schleim hilft dabei, die Geruchsstoffe in der Luft einzufangen und aufzulösen, was eine effiziente Detektion durch die Rezeptorproteine ermöglicht.

Darüber hinaus enthält das olfaktorische Epithel auch olfaktorische Stammzellen an der Basis. Sie differenzieren sich alle 30-60 Tage, um die alten Geruchsneuronen zu ersetzen.