گیرنده‌های شیمیایی محیطی

گیرنده‌های شیمیایی محیطی اندام‌های حسی تخصصی در گردش خون شریانی هستند — عمدتاً اجسام کاروتید، با سهم کمتری از اجسام آئورت — که تغییرات اکسیژن شریانی، دی‌اکسید کربن و pH را تشخیص می‌دهند. آنها حسگرهای اصلی بدن برای هیپوکسمی شریانی هستند و شاخه سریع‌العمل رفلکس شیمیایی را فراهم می‌کنند.

Definition

گیرنده‌های شیمیایی محیطی ساختارهای حسی شریانی هستند، عمدتاً اجسام کاروتید، که سلول‌های گلوموس آنها کاهش اکسیژن شریانی و تغییرات CO2/pH را تشخیص می‌دهند و باعث افزایش رفلکسی در تهویه و خروجی سمپاتیک می‌شوند.

Scope

این مدخل به مکان و ساختار اجسام کاروتید و آئورت، محرک‌هایی که آنها حس می‌کنند، مکانیسم سلولی حسگری اکسیژن در سلول‌های گلوموس، و رفلکس‌های تهویه‌ای و خودمختار ناشی از آن می‌پردازد. حسگری CO2/pH در مغز تحت عنوان گیرندگی شیمیایی مرکزی پوشش داده شده است.

Core questions

• گیرنده‌های شیمیایی محیطی در کجا قرار دارند و چگونه عصب‌دهی می‌شوند؟
• آنها به چه محرک‌هایی و با چه سرعتی پاسخ می‌دهند؟
• سلول‌های گلوموس چگونه اکسیژن کم را به یک سیگنال عصبی تبدیل می‌کنند؟
• چه پاسخ‌های رفلکسی به دنبال فعال‌سازی آنها رخ می‌دهد؟

Key concepts

• جسم کاروتید
• اجسام آئورت
• سلول‌های گلوموس (نوع I)
• عصب سینوس کاروتید
• پاسخ تهویه‌ای هیپوکسیک
• کانال‌های پتاسیم حساس به اکسیژن
• شاخه سریع رفلکس شیمیایی

Key theories

حسگری اکسیژن سلول گلوموس و تبدیل ترشحی

سلول‌های نوع I (گلوموس) جسم کاروتید اکسیژن شریانی پایین را تشخیص می‌دهند، از طریق مهار کانال‌های پتاسیم حساس به اکسیژن دپولاریزه می‌شوند، انتقال‌دهنده‌های عصبی را آزاد می‌کنند و فیبرهای آوران عصب سینوس کاروتید را تحریک می‌کنند و یک سیگنال شیمیایی را به محرک تنفسی و خودمختار رفلکسی تبدیل می‌کنند.

Mechanisms

اجسام کاروتید در دو شاخه شدن شریان‌های کاروتید مشترک قرار دارند و به شدت خون‌رسانی می‌شوند. سلول‌های نوع I (گلوموس) آنها کاهش فشار اکسیژن شریانی را حس می‌کنند و همچنین به افزایش CO2 و کاهش pH پاسخ می‌دهند. هیپوکسی کانال‌های پتاسیم حساس به اکسیژن را مهار می‌کند، سلول‌های گلوموس را دپولاریزه کرده و باعث هجوم کلسیم و آزاد شدن انتقال‌دهنده‌های عصبی مانند ATP و استیل‌کولین به پایانه‌های آوران عصب سینوس کاروتید می‌شود. سیگنال‌ها از طریق عصب گلوسوفارنژیال به هسته راه منزوی (nucleus tractus solitarius) می‌روند و باعث افزایش سریع در تهویه و فعالیت سمپاتیک می‌شوند. به دلیل موقعیت و جریان خون بالا، گیرنده‌های شیمیایی محیطی در عرض چند ثانیه پاسخ می‌دهند و مکمل پاسخ مرکزی کندتر به CO2 هستند و اساساً تمام نیروی محرکه تهویه را زمانی که اکسیژن شریانی به طور خطرناکی پایین است، فراهم می‌کنند.

Clinical relevance

عملکرد گیرنده‌های شیمیایی محیطی زیربنای پاسخ تهویه‌ای به ارتفاعات بالا و بیماری هیپوکسمیک است، و فعالیت تغییر یافته جسم کاروتید با شرایطی که شامل افزایش تحریک سمپاتیک است، مرتبط دانسته شده است. این مدخل فیزیولوژی توصیفی است و راهنمایی تشخیصی یا درمانی ارائه نمی‌دهد.

Evidence & guidelines

مکانیسم‌ها از الکتروفیزیولوژی سلولی، مطالعات اندام‌های جدا شده، و آزمایش‌های هیپوکسی انسانی، که در بررسی‌های جامع سنتز شده‌اند، اثبات شده‌اند. اینها شواهد مکانیکی را نشان می‌دهند تا دستورالعمل‌های بالینی.

History

کورنی هیمانس در دهه‌های 1920 و 1930 نشان داد که مناطق کاروتید و آئورت به طور رفلکسی تنفس را در پاسخ به شیمی خون کنترل می‌کنند، کاری که با جایزه نوبل 1938 به رسمیت شناخته شد. تحقیقات بعدی سلول‌های گلوموس را به عنوان عناصر حسی شناسایی کرد و به تدریج اساس مولکولی حسگری اکسیژن را روشن ساخت.

Debates

هویت حسگر اصلی اکسیژن

حسگر مولکولی دقیق اکسیژن در سلول‌های گلوموس — و نقش‌های نسبی سیگنال‌دهی میتوکندریایی، گونه‌های فعال اکسیژن، و کانال‌های پتاسیم خاص — در آزمایشگاه‌های مختلف مورد بحث بوده است.

Key figures

• José López-Barneo
• Nanduri R. Prabhakar
• Prem Kumar
• Corneille Heymans

Seminal works

• kumar-prabhakar-2012
• guyenet-2014

Frequently asked questions

گیرنده‌های شیمیایی محیطی عمدتاً چه چیزی را حس می‌کنند؟

آنها حسگرهای اصلی بدن برای اکسیژن شریانی پایین هستند و همچنین به افزایش CO2 و کاهش pH پاسخ می‌دهند و باعث افزایش سریع رفلکسی در تنفس می‌شوند.

چرا آنها در ارتفاعات بالا مهم هستند؟

در ارتفاعات، کاهش اکسیژن شریانی اجسام کاروتید را تحریک می‌کند، که باعث افزایش تهویه می‌شود و به حفظ اکسیژن‌رسانی کمک می‌کند.