بویایی: سازوکار و آسیب‌شناسی

بویایی، حس بوییدن، در بخش کوچکی از نورواپیتلیوم تخصصی واقع در قسمت بالای حفره بینی آغاز می‌شود. مولکول‌های بودار در مخاط آنجا حل شده و به گیرنده‌های روی مژک‌های نورون‌های حسی بویایی متصل می‌شوند، که این رویداد شیمیایی را به سیگنال‌های عصبی تبدیل کرده و مستقیماً به مغز منتقل می‌کنند. این مدخل چگونگی تشخیص و انتقال بو و روش‌های اصلی از دست دادن حس بویایی، از جمله انسداد جریان هوا به ناحیه بویایی و آسیب به مسیر حسی را شرح می‌دهد.

Definition

بویایی حس بوییدن است که طی آن مولکول‌های بودار توسط نورون‌های گیرنده در نورواپیتلیوم بویایی شناسایی شده و به سیگنال‌های عصبی تبدیل می‌شوند که از طریق پیاز بویایی به مغز منتقل می‌گردند؛ از دست دادن یا تحریف آن، اختلال بویایی را تشکیل می‌دهد.

Scope

این موضوع شامل نورواپیتلیوم بویایی و نورون‌های گیرنده آن، مبنای مولکولی تشخیص مواد بودار، مسیر از بینی به پیاز بویایی و مغز، و دسته‌بندی‌های اصلی اختلال بویایی (هدایتی و حسی-عصبی)، از جمله از دست دادن بویایی پس از عفونت ویروسی مانند آنچه با COVID-19 مرتبط است، می‌شود. این یک مدخل مرجع فیزیولوژی و پاتوفیزیولوژی است، نه یک پروتکل تشخیصی یا درمانی.

Core questions

• حس بویایی در کجای بینی قرار دارد؟
• مولکول‌های بودار چگونه یک سیگنال عصبی را تحریک می‌کنند؟
• این سیگنال چگونه از بینی به مغز منتقل می‌شود؟
• مکانیسم‌های اصلی از دست دادن یا تحریف حس بویایی کدامند؟

Key concepts

• نورواپیتلیوم بویایی و شکاف بویایی
• نورون‌های حسی بویایی
• گیرنده‌های بودار
• سلول‌های ساستنتاکولار (پشتیبان)
• پیاز بویایی و مسیر مرکزی
• از دست دادن بویایی هدایتی (انسدادی)
• از دست دادن بویایی حسی-عصبی
• آنوسمی، هیپوسمی و پاروسمی

Key theories

خانواده ژنی گیرنده بودار

یافته‌ای که نشان داد یک خانواده بزرگ چندژنی گیرنده‌های مواد بودار را کدگذاری می‌کند، مبنای مولکولی برای تشخیص بو را فراهم کرد و توضیح داد که چگونه این سیستم می‌تواند طیف وسیعی از بوها را تشخیص دهد.

Mechanisms

نورون‌های حسی بویایی در یک نورواپیتلیوم تخصصی در قسمت بالای طاق بینی قرار دارند که هر کدام مژک‌هایی را به مخاط پوشاننده فوقانی گسترش می‌دهند. مولکول‌های بودار که در هوای دمیده شده حمل می‌شوند، در این مخاط حل شده و به گیرنده‌های بودار روی مژک‌ها متصل می‌شوند؛ این گیرنده‌ها به یک خانواده بزرگ چندژنی تعلق دارند که توسط باک و اکسل شناسایی شده‌اند، و هر نورون اساساً یک نوع گیرنده را بیان می‌کند. اتصال، یک آبشار سیگنال‌دهی را آغاز می‌کند که نورون را دپولاریزه می‌کند، و آکسون‌ها از طریق صفحه غربالی به پیاز بویایی می‌رسند، جایی که سیگنال‌ها سازماندهی شده و برای درک به نواحی بالاتر مغز منتقل می‌شوند. بویایی می‌تواند به دو روش کلی دچار اختلال شود: از دست دادن هدایتی، زمانی که جریان هوا یا مواد بودار نمی‌توانند به شکاف بویایی برسند (مثلاً به دلیل انسداد یا التهاب)، و از دست دادن حسی-عصبی، زمانی که نورواپیتلیوم یا مسیر مرکزی آسیب دیده است. از دست دادن بویایی پس از عفونت ویروسی، که در COVID-19 برجسته است، به عفونت و اختلال در سلول‌های پشتیبان (ساستنتاکولار) اپیتلیوم بویایی مرتبط دانسته شده است، نه صرفاً تخریب مستقیم نورون‌های حسی.

Clinical relevance

درک آناتومی و انتقال بویایی توضیح می‌دهد که چرا حس بویایی می‌تواند هم با مسدود کردن دسترسی به شکاف بویایی و هم با آسیب رساندن به مسیر حسی از بین برود، و این امر چارچوبی برای تظاهرات رایج مانند از دست دادن بویایی پس از عفونت ویروسی فراهم می‌کند. این مدخل سازوکارها و دسته‌بندی‌های اختلال را برای اهداف آموزشی شرح می‌دهد؛ معیارهای تشخیصی یا توصیه‌های درمانی را ارائه نمی‌دهد، که نیازمند ارزیابی بالینی فردی است.

Epidemiology

اختلال بویایی شایع است و با افزایش سن بیشتر می‌شود، و علل پس از عفونت ویروسی یک دسته مهم را تشکیل می‌دهند؛ همه‌گیری COVID-19 افزایش قابل توجهی در از دست دادن حاد بویایی به همراه داشت و توجه گسترده‌ای را به پاتوفیزیولوژی بویایی جلب کرد.

Evidence & guidelines

زیست‌شناسی مولکولی بویایی بر شناسایی خانواده ژنی گیرنده بودار استوار است، و جنبه‌های بالینی بو و اختلالات آن در بیانیه اجماع بین‌المللی در مورد آلرژی و رینولوژی: بویایی، ترکیب شده است؛ کارهای مکانیکی بر روی آنوسمی COVID-19 چگونگی دخالت سلول‌های پشتیبان اپیتلیوم بویایی را روشن کرده است.

History

دوران مولکولی بویایی در سال 1991 آغاز شد، زمانی که باک و اکسل خانواده بزرگ ژن‌های گیرنده بودار را شناسایی کردند، کاری که با جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال 2004 به رسمیت شناخته شد. اولفاکتولوژی بالینی بعدها از طریق اجماع بین‌المللی تثبیت شد، و همه‌گیری COVID-19 تحقیقات در مورد مبنای سلولی از دست دادن بویایی اکتسابی را تشدید کرد.

Key figures

• Linda Buck
• Richard Axel

Seminal works

• buck-axel-1991
• patel-2022-icar-olfaction
• brann-2020

Frequently asked questions

حس بویایی دقیقاً در کجای بینی اتفاق می‌افتد؟

در نورواپیتلیوم بویایی، یک ناحیه تخصصی کوچک در قسمت بالای حفره بینی (شکاف بویایی)، جایی که نورون‌های گیرنده مواد بودار را تشخیص داده و سیگنال‌ها را به پیاز بویایی مغز می‌فرستند.

چرا یک عفونت ویروسی مانند COVID-19 باعث از دست دادن حس بویایی می‌شود؟

شواهد نشان می‌دهد که ویروس عمدتاً سلول‌های پشتیبان (ساستنتاکولار) اپیتلیوم بویایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد تا اینکه مستقیماً تمام نورون‌های حسی را از بین ببرد، محیط مورد نیاز نورون‌ها را مختل کرده و بنابراین حس بویایی را مختل می‌کند؛ این مکانیسم به توضیح اینکه چرا حس بویایی اغلب بهبود می‌یابد، کمک می‌کند.