Обоняние: механизм и патология

Обоняние, или чувство запаха, начинается в небольшой области специализированного нейроэпителия, расположенной высоко в носовой полости. Молекулы одорантов растворяются в слизи и связываются с рецепторами на ресничках обонятельных сенсорных нейронов, которые преобразуют это химическое событие в нервные сигналы, передаваемые непосредственно в мозг. В этой статье описывается, как запах обнаруживается и передается, а также основные способы потери обоняния, включая обструкцию воздушного потока к обонятельной области и повреждение самого сенсорного пути.

Definition

Обоняние — это чувство запаха, при котором молекулы одорантов обнаруживаются рецепторными нейронами в обонятельном нейроэпителии и преобразуются в нервные сигналы, передаваемые через обонятельную луковицу в мозг; его потеря или искажение составляет обонятельную дисфункцию.

Scope

Тема охватывает обонятельный нейроэпителий и его рецепторные нейроны, молекулярную основу обнаружения одорантов, путь от носа к обонятельной луковице и мозгу, а также основные категории обонятельной дисфункции (кондуктивная и сенсоневральная), включая поствирусную потерю, такую как связанная с COVID-19. Это справочная статья по физиологии и патофизиологии, а не протокол диагностики или лечения.

Core questions

• Где в носу находится орган обоняния?
• Как молекулы одорантов вызывают нервный сигнал?
• Как этот сигнал передается от носа к мозгу?
• Каковы основные механизмы потери или искажения обоняния?

Key concepts

• Обонятельный нейроэпителий и обонятельная щель
• Обонятельные сенсорные нейроны
• Одорантные рецепторы
• Сустентакулярные (поддерживающие) клетки
• Обонятельная луковица и центральный путь
• Кондуктивная (обструктивная) потеря обоняния
• Сенсоневральная потеря обоняния
• Аносмия, гипосмия и паросмия

Key theories

Семейство генов одорантных рецепторов

Открытие того, что большое мультигенное семейство кодирует рецепторы одорантов, обеспечило молекулярную основу для распознавания запахов и объяснило, как система может различать огромный диапазон запахов.

Mechanisms

Обонятельные сенсорные нейроны расположены в специализированном нейроэпителии высоко в своде носовой полости, каждый из которых простирает реснички в вышележащую слизь. Молекулы одорантов, переносимые вдыхаемым воздухом, растворяются в этой слизи и связываются с одорантными рецепторами на ресничках; рецепторы принадлежат к большому мультигенному семейству, идентифицированному Бак и Акселем, причем каждый нейрон экспрессирует по существу один тип рецептора. Связывание инициирует сигнальный каскад, который деполяризует нейрон, и аксоны проецируются через решетчатую пластинку в обонятельную луковицу, где сигналы организуются и передаются в высшие отделы мозга для восприятия. Обоняние может нарушаться двумя основными способами: кондуктивная потеря, когда воздушный поток или одоранты не могут достичь обонятельной щели (например, из-за обструкции или воспаления), и сенсоневральная потеря, когда повреждается нейроэпителий или центральный путь. Поствирусная потеря обоняния, заметная при COVID-19, была связана с инфекцией и нарушением поддерживающих (сустентакулярных) клеток обонятельного эпителия, а не только с прямым разрушением сенсорных нейронов.

Clinical relevance

Понимание анатомии и трансдукции обоняния объясняет, почему обоняние может быть потеряно либо из-за блокирования доступа к обонятельной щели, либо из-за повреждения сенсорного пути, и это объясняет распространенные проявления, такие как поствирусная потеря обоняния. Эта статья описывает механизмы и категории дисфункции в образовательных целях; она не предоставляет диагностических критериев или рекомендаций по лечению, которые требуют индивидуальной клинической оценки.

Epidemiology

Обонятельная дисфункция распространена и увеличивается с возрастом, а поствирусные причины являются важной категорией; пандемия COVID-19 привела к заметному росту острой потери обоняния, привлекая широкое внимание к патофизиологии обоняния.

Evidence & guidelines

Молекулярная биология обоняния основывается на идентификации семейства генов одорантных рецепторов, а клинические аспекты обоняния и его расстройств обобщены в Международном консенсусном заявлении по аллергии и ринологии: Обоняние; механистическая работа по аносмии при COVID-19 прояснила, как задействованы поддерживающие клетки обонятельного эпителия.

History

Молекулярная эра обоняния началась в 1991 году, когда Бак и Аксель идентифицировали большое семейство генов одорантных рецепторов, работа, отмеченная Нобелевской премией по физиологии или медицине 2004 года. Клиническая ольфактология позднее была консолидирована посредством международного консенсуса, а пандемия COVID-19 активизировала исследования клеточной основы приобретенной потери обоняния.

Key figures

• Linda Buck
• Richard Axel

Seminal works

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

Frequently asked questions

Где именно в носу происходит обоняние?

В обонятельном нейроэпителии, небольшой специализированной области высоко в носовой полости (обонятельная щель), где рецепторные нейроны обнаруживают одоранты и посылают сигналы в обонятельную луковицу мозга.

Почему вирусная инфекция, такая как COVID-19, вызывает потерю обоняния?

Данные показывают, что вирус в основном поражает поддерживающие (сустентакулярные) клетки обонятельного эпителия, а не напрямую разрушает все сенсорные нейроны, нарушая среду, необходимую нейронам, и тем самым ухудшая обоняние; этот механизм помогает объяснить, почему обоняние часто восстанавливается.