การดมกลิ่น: กลไกและพยาธิสภาพ

การดมกลิ่น ซึ่งเป็นประสาทสัมผัสในการรับรู้กลิ่น เริ่มต้นที่เนื้อเยื่อบุผิวประสาทชนิดพิเศษขนาดเล็กที่อยู่สูงขึ้นไปในโพรงจมูก โมเลกุลของสารให้กลิ่นจะละลายในเมือกบริเวณนั้นและจับกับตัวรับบนขนเซลล์ของเซลล์ประสาทรับกลิ่น ซึ่งจะเปลี่ยนเหตุการณ์ทางเคมีนั้นให้เป็นสัญญาณประสาทที่ส่งตรงไปยังสมอง บทความนี้อธิบายถึงวิธีการตรวจจับและส่งสัญญาณกลิ่น และสาเหตุหลักที่ทำให้การรับรู้กลิ่นสูญเสียไป รวมถึงการอุดตันของการไหลเวียนอากาศไปยังบริเวณรับกลิ่นและความเสียหายต่อเส้นทางประสาทสัมผัสเอง

Definition

การดมกลิ่นคือประสาทสัมผัสในการรับรู้กลิ่น โดยที่โมเลกุลของสารให้กลิ่นถูกตรวจจับโดยเซลล์ประสาทตัวรับในเนื้อเยื่อบุผิวประสาทรับกลิ่น และถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณประสาทที่ส่งผ่านกระเปาะรับกลิ่นไปยังสมอง การสูญเสียหรือการบิดเบือนของมันถือเป็นการทำงานผิดปกติของการดมกลิ่น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงเนื้อเยื่อบุผิวประสาทรับกลิ่นและเซลล์ประสาทตัวรับของมัน พื้นฐานโมเลกุลของการตรวจจับสารให้กลิ่น เส้นทางจากจมูกไปยังกระเปาะรับกลิ่นและสมอง และประเภทหลักของการทำงานผิดปกติของการดมกลิ่น (แบบนำไฟฟ้าและแบบประสาทรับความรู้สึก) รวมถึงการสูญเสียกลิ่นหลังการติดเชื้อไวรัส เช่น ที่เกี่ยวข้องกับ COVID-19 เป็นบทความอ้างอิงทางสรีรวิทยาและพยาธิสรีรวิทยา ไม่ใช่แนวทางการวินิจฉัยหรือการรักษา

Core questions

• ประสาทสัมผัสในการดมกลิ่นอยู่ในส่วนใดของจมูก?
• โมเลกุลของสารให้กลิ่นกระตุ้นสัญญาณประสาทได้อย่างไร?
• สัญญาณนั้นเดินทางจากจมูกไปยังสมองได้อย่างไร?
• กลไกหลักที่ทำให้การรับรู้กลิ่นสูญเสียไปหรือผิดเพี้ยนไปมีอะไรบ้าง?

Key concepts

• เนื้อเยื่อบุผิวประสาทรับกลิ่นและร่องรับกลิ่น
• เซลล์ประสาทรับกลิ่น
• ตัวรับสารให้กลิ่น
• เซลล์ค้ำจุน (supporting) (sustentacular)
• กระเปาะรับกลิ่นและเส้นทางส่วนกลาง
• การสูญเสียกลิ่นแบบนำไฟฟ้า (obstructive)
• การสูญเสียกลิ่นแบบประสาทรับความรู้สึก
• ภาวะจมูกไม่ได้กลิ่น, ภาวะจมูกได้กลิ่นน้อย, และภาวะจมูกได้กลิ่นผิดเพี้ยน

Key theories

ตระกูลยีนตัวรับสารให้กลิ่น

การค้นพบว่าตระกูลยีนขนาดใหญ่เข้ารหัสตัวรับสำหรับสารให้กลิ่นได้ให้พื้นฐานระดับโมเลกุลสำหรับการรับรู้กลิ่นและอธิบายว่าระบบสามารถแยกแยะกลิ่นได้หลากหลายได้อย่างไร

Mechanisms

เซลล์ประสาทรับกลิ่นตั้งอยู่ในเนื้อเยื่อบุผิวประสาทชนิดพิเศษที่อยู่สูงขึ้นไปในโพรงจมูก โดยแต่ละเซลล์จะยื่นขนเซลล์เข้าไปในเมือกที่ปกคลุมอยู่ โมเลกุลของสารให้กลิ่นที่มากับอากาศที่หายใจเข้าไปจะละลายในเมือกนี้และจับกับตัวรับสารให้กลิ่นบนขนเซลล์ ตัวรับเหล่านี้เป็นของตระกูลยีนขนาดใหญ่ที่ระบุโดย Buck และ Axel โดยแต่ละเซลล์ประสาทจะแสดงออกถึงตัวรับชนิดเดียวเป็นหลัก การจับกันจะเริ่มต้นการส่งสัญญาณที่ทำให้เซลล์ประสาทเกิดการลดขั้ว และแอกซอนจะส่งผ่านแผ่นกระดูกพรุนไปยังกระเปาะรับกลิ่น ซึ่งสัญญาณจะถูกจัดระเบียบและส่งต่อไปยังบริเวณสมองส่วนบนเพื่อการรับรู้ การรับรู้กลิ่นอาจล้มเหลวได้สองวิธีหลัก: การสูญเสียแบบนำไฟฟ้า เมื่อการไหลเวียนอากาศหรือสารให้กลิ่นไม่สามารถเข้าถึงร่องรับกลิ่นได้ (เช่น เนื่องจากการอุดตันหรือการอักเสบ) และการสูญเสียแบบประสาทรับความรู้สึก เมื่อเนื้อเยื่อบุผิวประสาทหรือเส้นทางส่วนกลางเสียหาย การสูญเสียกลิ่นหลังการติดเชื้อไวรัส ซึ่งเด่นชัดในกรณีของ COVID-19 มีความเชื่อมโยงกับการติดเชื้อและการหยุดชะงักของเซลล์ค้ำจุน (sustentacular) ของเยื่อบุผิวรับกลิ่น มากกว่าการทำลายเซลล์ประสาทรับความรู้สึกโดยตรงเพียงอย่างเดียว

Clinical relevance

การทำความเข้าใจกายวิภาคศาสตร์และการส่งสัญญาณของการดมกลิ่นช่วยอธิบายว่าทำไมการรับรู้กลิ่นจึงอาจสูญเสียไปได้ทั้งจากการปิดกั้นการเข้าถึงร่องรับกลิ่นหรือจากการบาดเจ็บต่อเส้นทางประสาทสัมผัส และยังเป็นกรอบสำหรับการนำเสนออาการทั่วไป เช่น การสูญเสียกลิ่นหลังการติดเชื้อไวรัส บทความนี้อธิบายกลไกและประเภทของการทำงานผิดปกติเพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษา ไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือคำแนะนำในการรักษา ซึ่งต้องอาศัยการประเมินทางคลินิกเป็นรายบุคคล

Epidemiology

การทำงานผิดปกติของการดมกลิ่นเป็นเรื่องที่พบได้บ่อยและเพิ่มขึ้นตามอายุ และสาเหตุหลังการติดเชื้อไวรัสเป็นหมวดหมู่ที่สำคัญ การระบาดใหญ่ของ COVID-19 ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดของการสูญเสียกลิ่นเฉียบพลัน ซึ่งดึงดูดความสนใจอย่างกว้างขวางต่อพยาธิสรีรวิทยาของการดมกลิ่น

Evidence & guidelines

ชีววิทยาระดับโมเลกุลของการดมกลิ่นขึ้นอยู่กับการระบุตระกูลยีนตัวรับสารให้กลิ่น และแง่มุมทางคลินิกของการรับรู้กลิ่นและความผิดปกติของมันถูกสังเคราะห์ใน International Consensus Statement on Allergy and Rhinology: Olfaction; งานวิจัยเชิงกลไกเกี่ยวกับภาวะจมูกไม่ได้กลิ่นจาก COVID-19 ได้ชี้แจงว่าเซลล์ค้ำจุนของเยื่อบุผิวรับกลิ่นมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างไร

History

ยุคโมเลกุลของการดมกลิ่นเริ่มต้นขึ้นในปี 1991 เมื่อ Buck และ Axel ระบุตระกูลยีนตัวรับสารให้กลิ่นขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นผลงานที่ได้รับการยอมรับด้วยรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี 2004 ต่อมาการศึกษาทางคลินิกเกี่ยวกับการดมกลิ่นได้รับการรวบรวมผ่านฉันทามติระหว่างประเทศ และการระบาดใหญ่ของ COVID-19 ได้เร่งการวิจัยเกี่ยวกับพื้นฐานระดับเซลล์ของการสูญเสียกลิ่นที่เกิดขึ้นภายหลัง

Key figures

• Linda Buck
• Richard Axel

Seminal works

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

Frequently asked questions

ประสาทสัมผัสในการดมกลิ่นเกิดขึ้นจริงที่ใดในจมูก?

ในเนื้อเยื่อบุผิวประสาทรับกลิ่น ซึ่งเป็นบริเวณพิเศษขนาดเล็กที่อยู่สูงขึ้นไปในโพรงจมูก (ร่องรับกลิ่น) ซึ่งเซลล์ประสาทตัวรับจะตรวจจับสารให้กลิ่นและส่งสัญญาณไปยังกระเปาะรับกลิ่นของสมอง

ทำไมการติดเชื้อไวรัส เช่น COVID-19 จึงทำให้สูญเสียการรับรู้กลิ่น?

หลักฐานบ่งชี้ว่าไวรัสส่วนใหญ่ส่งผลกระทบต่อเซลล์ค้ำจุน (sustentacular) ของเยื่อบุผิวรับกลิ่นมากกว่าการทำลายเซลล์ประสาทรับความรู้สึกทั้งหมดโดยตรง ซึ่งเป็นการรบกวนสภาพแวดล้อมที่เซลล์ประสาทต้องการและทำให้การรับรู้กลิ่นบกพร่อง กลไกนี้ช่วยอธิบายว่าทำไมการรับรู้กลิ่นจึงมักจะฟื้นตัวได้