Заключение

Под гетерогенностью хеморецепции принято понимать разнородность происхождения, структуры и физико-химических механизмов функционирования рецепторных аппаратов (Самойлов, 1983). К тому времени, когда была сформулирована теория гетерогенности хеморецепции, большинство исследователей пытались отыскать в каждой хемосенсорной системе один (и единственный) механизм трансдукции для всех действующих на нее химических стимулов. Считалось, что обоняние и вкус обеспечиваются адсобцией адекватных раздражителей на специфических мембранных рецепторах обонятельных и вкусовых клеток.

Наряду с адсобцией существовала и метаболическая (ферментативная) теория вкуса и обоняния, но и её авторы (Baradi, Bourne, 1951) признавали только один (и единственный) механизм трансдукции – характерные сдвиги метаболизма. Они обнаружили шесть различных участков энзиматической активности во вкусовой луковице и предполагали, что разнообразные сочетания их взаимодействия с химическими агентами могут обеспечить различие 2160 оттенков вкусовых качеств. Авторы ферментативной теории хеморецепции не признавали существование специфических мембранных рецепторов, особенно для вкусовых стимулов.

Сходные взгляды существовали на механизмы каротидной хеморецепции (Аничков, Беленький, 1962; Howe, Neil, 1972; Бреслав, 1973). Предполагалось, что в гломусных клетках первичный сенсорный процесс осуществляется их метаболическими системами, принимающими непосредственное участие в кодировании информации о химическом составе крови, то есть о содержании в ней разнообразных химических веществ.

Альтернативой взглядам об универсальности (единообразии) первичных механизмов восприятия каждой хемосенсорной системой самых разнообразных по своей природе химических агентов стала теория гетерогенности хеморецепции. Она была основана на фактах о том, что первичные механизмы рецепции химических веществ разных типов имеют неодинаковую физико-химическую природу даже в одной и той же хемосенсорной структуре. Вместе с тем разные хеморецепторы реагируют на одно и то же вещество посредством одного и того же физико-химического процесса.

Согласно теории гетерогенности хеморецепции, адсорбция адекватных раздражителей на специфических мембранных рецепторах не свойственна гломусным клеткам, а вкусовым рецепторам присуща только в отношении агентов, обладающих сладким вкусам. Предполагалось, что адсорбционный механизм является универсальным для рецепции всех видов одорантов обонятельными клетками.

По данным нашей работы, для одорантов, имеющих острый и гнилостный запахи, в обонятельных клетках, очевидно, отсутствуют специфические мембранные рецепторы и к тому же в обонятельную рецепцию этих самых низкопороговых пахучих веществ не вовлекаются внутриклеточные сигнальные системы. Одоранты с острым и гнилостным запахами действуют на обонятельные клетки подобно тому, как Н-ионы возбуждают вкусовые и гломусные клетки. Проникая в обонятельную клетку, аммиак и сероводород оказывают воздействие непосредственно на митохондрии.

Вместе с тем в их воздействии на окислительный метаболизм выявлены различия: аммиак ингибирует перенос электронов на начальном участке дыхательной цепи митохондрий, а сероводород – на всем её протяжении. Мы считаем эти факты проявлением гетерогенности обонятельной рецепции.

Она проявлялась и в том, что в отличие от ольфакторных стимулов с острым и гнилостным запахами (одорантов второй группы), одоранты первой группы: амиловый спирт, камфора, цинеол, амилацетат и ванилин – действуют на окислительно-восстановительное состояние компонентов электрон-транспортной цепи митохондрий не непосредственно, а через соответствующие сигнальные системы и кальций.

Вместе с тем разные типы пахучих веществ первой группы стимулируют вход кальция в обонятельную клетку путем активации различных внутриклеточных посредников: системой цАМФ – цинеол, амилацетат и амиловый спирт (одоранты с эвкалиптовым, фруктовым и прогорклым запахами, соответственно) и фосфоинозитидной системой – камфора и ванилин (одоранты с камфорным и цветочным запахами).

Ещё одно проявление гетерогенности обонятельной рецепции состоит в том, что при обеспечении трансдукции системой цАМФ аденилатциклаза активируется амиловым спиртом и амилацетатом через G-белок, а цинеол – через тирозинкиназу. При обеспечении трансдкуции фосфоинозитидной системой фосфолипаза С активируется ванилином через G-белок, а камфорой – через тирозинкиназу.

В свою очередь, сигнальные системы обонятельных клеток включаются в трансдукцию одорантов первой группы после того, как произошло взаимодействие пахучего вещества того или иного типа с соответствующим мембранным рецептором.

Под действием пахучих стимулов ускоряются движения обонятельных жгутиков рецепторных клеток, инициируется их локомоторная активность после остановки ротеноном, а также дистальные их участки начинают активно перемещаться в обонятельной слизи. Приобретенная под действием одорантов способность к движениям дистальных отделов, лишенных цитоскелета, может свидетельствовать об инициации одорантами его реорганизации в обонятельных клетках, сопряженной с синтезом внутриклеточных посредников. Поскольку механизмы трансдукции различны для каждого одоранта, то и в основе изменения двигательной активности лежат, по-видимому, разнородные физические и химические механизмы.

Установлено, что аммиак ускоряет подвижность обонятельных жгутиков и инициирует движения, остановленные ротеноном, а сероводород сам останавливает локомоторную активность и не способен восстанавливать её на фоне ротенона.

Таким образом, наша работа вносит существенные дополнения в теорию гетерогенности хеморецепции, распространив её на обоняние, тем самым способствует тому, чтобы она стала всеобъемлющей концепцией для хемосенсорных систем организма.

ВЫВОДЫ

1.Одоранты вызывают в обонятельных клетках изменения собственной флуоресценции НАДН и флавопротеидов, а также вторичной флуоресценции комплекса: Са²⁺-ХТЦ-КМ, коррелирующие с динамикой двигательной активности и электроольфактографией.

2.Обонятельные клетки реагируют на вещества, обладающие запахами разных типов (амиловый спирт, камфора, цинеол, амилацетат, ванилин, аммиак и сероводород), посредством неоднородных механизмов трансдукции, в чем проявляется гетерогенность обонятельной рецепции.

3.Сигнальные системы рецепторных клеток обонятельной выстилки лягушки участвуют в рецепции амилового спирта, камфоры, цинеола, амилацетата и ванилина, тогда как рецепция аммиака и сероводорода осуществляется без их участия.

4.Трансдукция амилового спирта, цинеола и амилацетата обеспечивается системой цАМФ, причем аденилатциклаза активируется амиловым спиртом и амилацетатом через G-белок, а цинеолом – через тирозинкиназу.

5.В обонятельную трансдукцию камфоры и ванилина вовлекается фосфоинозитидный путь, причем фосфолипаза С активируется ванилином через G-белок, а камфорой – через тирозинкиназу.

6.Камфора и цинеол , являющиеся монотерпенами, но обладающие разными запахами, вначале включают одинаковый механизм преобразования сигналов – активируют тирозинкиназу, тогда как последующие звенья трансдукции для них различны: для камфоры – фосфолипаза С, а для цинеола – аденилатциклаза.

7.Амиловый спирт, камфора, цинеол, амилацетат и ванилин активируют в обонятельных клетках дыхательную цепь митохондрий посредством внутриклеточных мессенджеров (цАМФ, IP₃, Ca²⁺).

8.Аммиак и сероводород ингибируют в обонятельных рецепторах дыхательную цепь митохондрий без участия внутриклеточных сигнальных систем, но механизмы их прямого влияния на митохондриальные окислительно-восстановительные процессы различны: аммиак ингибирует ферментативный комплекс I, а сероводород блокирует транспорт электронов во всех комплексах дыхательной цепи.

9.В основе изменения характера двигательной активности обонятельных жгутиков под действием одорантов лежат, по-видимому, гетерогенные механизмы обонятельной трансдукции, связанные с разными внутриклеточными сигнальными системами, которые могут инициировать реорганизацию актинового компонента цитоскелета.