Olfakcija (čut za vonj): definicija, mehanizem pri ljudeh in živalih

Olfakcija: poglobljen vodič o čutu za vonj — definicija, celični mehanizmi, prenos v možgane in primerjave med ljudmi ter živalmi.

Olfakcija je čut za vonj. Čutilo za vonj je način, kako človek ali žival z nosom zazna vonj (ali vonj ali vonj). Mnoge živali imajo boljši nos kot ljudje. Nekatere živali lahko zaznajo majhne delce v zraku ali včasih v vodi, česar ljudje ne morejo.

Ljudje imamo v nosu posebne celice, ki lahko zaznajo nekatere kemikalije. To so posebne živčne celice, ki so pritrjene na olfaktorni epitelij. Te celice imajo vsi vretenčarji. Čutilni sistem najprej obdela vonj. Informacije se prenesejo v čutilni čebulico v sprednjem delu prednjega dela možganov.

Pri žuželkah se vonji zaznavajo s čutili na tipalkah in se najprej obdelajo v antenskem lobusu.

Kaj je olfakcija in zakaj je pomembna

Olfakcija (čut za vonj) omogoča zaznavanje hlapnih snovi v okolju. Pri ljudeh vpliva na okus hrane, prepoznavanje nevarnosti (dim, plini), socialno komunikacijo (feromoni, telesni vonj) in spomin oziroma čustva, saj so vonji tesno povezani z limbičnim sistemom. Pri živalih ima olfakcija pogosto ključno vlogo pri iskanju hrane, vedenjski komunikaciji, parjenju in orientaciji.

Mehanizem zaznavanja vonja pri ljudeh

V nosni votlini je majhen predel sluznice, olfaktorni epitelij, kjer ležijo specializirane olfaktorne receptorne celice. Te celice so v resnici primarne senzorične nevrone z aktivnimi konci (ciliji), ki so v stiku s sluzjo. Ko hlapna molekula (odorant) vstopi v nosno votlino, se lahko veže na specifičen receptor na cilijih.

Večina olfaktorskih receptorjev pri sesalcih spada v družino G-proteinsko povezanih receptorjev (GPCR). Vezava odoranta sproži signalno kaskado (pogosto prek sekundarnega prenašalca cAMP), kar povzroči depolarizacijo receptorne celice in sprožitev akcijskih potencialov. Axoni teh receptornih nevronov potujejo skozi sihrano ploščo (cribriform plate) v olfaktorno žebuljico (olfactory bulb), kjer se axoni konvergirajo v strukture, imenovane glomeruli. V glomerulih se signali preurejajo in prenašajo na mitralne in tuftne celice, ki nadaljujejo signal po olfaktornem traktu v višje centre (piriformna skorja, amigdala, entorinalni korteks).

Ta neposredna povezava z limbičnimi strukturami pojasni, zakaj so vonji močno povezani z čustvi in spomini.

Specifičnost, občutljivost in regeneracija

Vsaka olfaktorna receptorna celica običajno izraža en tip receptorja, vendar različni receptorji zaznavajo širok nabor molekul. Kombinacija aktiviranih receptorjev tvori specifično "kodo" za posamezen vonj, kar omogoča razlikovanje tisočev vonjev. Nekatere živali (npr. psi) imajo veliko več receptorjev in izrazito boljšo ločljivost ter občutljivost kot ljudje.

Pri človeku imajo olfaktorne celice za razliko od večine centralnih nevronskih celic sposobnost regeneracije iz matičnih celic v olfaktornem epiteliju – to pojasnjuje delno obnovitev vonja po poškodbah ali okužbah.

Olfakcija pri živalih

Različne živalske skupine so razvile prilagoditve za zaznavanje vonjev:

• Psi in cunje: izredno razvito olfaktorno področje, sposobni zaznati sledi in nizke koncentracije snovi (npr. droge, eksplozivi, bolezenske markerje).
• Ribe in morski plenilci: nekatere vrste (npr. morski psi) zaznavajo sledi krvi ali aminokislin v vodi pri izjemno nizkih koncentracijah.
• Ribe selivke (npr. lososi): uporabljajo olfaktorne signale za orientacijo in vračanje v izvorne reke.
• Insekti: imajo receptorje na tipalkah in drugih delih telesa; signali se obdelajo v antenskem lobusu. Nekateri insekti (npr. molji) zaznavajo pheromone v izjemno nizkih koncetracijah in se nanje odzovejo z zelo usmerjenim vedenjem.

Motnje vonja in klinična pomembnost

Motnje olfakcije so lahko:

• anosmija – popolna izguba vonja,
• hiposmia – zmanjšana občutljivost,
• parosmia – popačena zaznava vonjev,
• cacosmia – zaznava neprijetnih vonjev brez vzroka.

Vzroki so lahko virusne okužbe (npr. SARS‑CoV‑2), poškodbe glave, kronične vnetne bolezni nosu (polipi), izpostavljenost toksinom, staranje ali prvi znaki nevrodegenerativnih bolezni (Parkinsonova ali Alzheimerjeva bolezen). Izguba vonja ima pomembne posledice za varnost (neopaznost dima ali puščanja plina), prehrano in kakovost življenja.

Diagnoza in ocenjevanje vonja

Vonj se ocenjuje z standardiziranimi testi (npr. UPSIT – University of Pennsylvania Smell Identification Test ali pragovnimi testi), fizičnim pregledom nosne votline in, po potrebi, z nevrološkimi ali radiološkimi preiskavami (CT ali MRI sinusov in možganov). Zdravljenje je odvisno od vzroka: odstranitev nosnih polipov, zdravila za vnetje, rehabilitacija vonja (olfaktorna rehabilitacija) in v nekaterih primerih zdravljenje osnovne bolezni.

Zaključek

Olfakcija je kompleksen in biološko zelo pomemben čut, ki vključuje molekularne mehanizme v nosu, specifično preurejanje signalov v olfaktorni žebuljici in tesne povezave z možganskimi centri za čustva in spomin. Razumevanje mehanizmov pri ljudeh in živalih je ključno za medicino, varnost, biologijo vedenja in za razvoj aplikacij, kot so senzorji vonja ter diagnostični testi za bolezni.

Čutilne sprejemne celice

Čutilne sprejemne celice so nevroni (živčne celice). Iz teh celic v sluz, ki prekriva površino epitela, štrlijo številne drobne dlačice, podobne laskom. Površina teh trepalnic je prekrita s čutilnimi receptorji, nekakšnimi beljakovinami.

Obstaja približno 1000 različnih genov, ki kodirajo OR, vendar je le približno tretjina od njih funkcionalna. Ostali so psevdogeni. Geni OR so največja družina genov. Molekula vonja se raztopi v sluzi čutilnega epitela in se nato veže na OR. Različne molekule vonja se vežejo na različne OR. Osnova čuta za vonj je, da se različne skupine molekule vonja vežejo na različne receptorske celice in tako sprožijo različne skupine nevronov. V vohalnem predelu možganov se zaradi delovanja nevronov ustvari zaznavni vonj.

Ko se OR aktivira, se v celicah začnejo spremembe. V celice vstopajo pozitivni ioni, iz njih pa izstopajo negativni ioni. To povzroči, da nevron sproži impulz (ustvari akcijski potencial).

Čutilni epitelij in nevroni. Končne trepalnice nevronov štrlijo v sluz (tu niso prikazane).

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je olfakcija?

V: Kako ljudje in živali zaznajo vonj?

V: Ali imajo živali boljši čut za vonj kot ljudje?

V: Katere posebne celice v nosu lahko zaznajo nekatere kemikalije?

V: Ali imajo te posebne celice v nosu vsi vretenčarji?

V: Kje ljudje in živali najprej predelajo vonj?

V: Kje pri žuželkah zaznavajo vonjave?

Išči po črki