Kemoreceptor - Chemoreceptor

A kemoreceptor , más néven kémiai érzékelősorhoz , egy speciális érzékszervi receptor sejt, amely átalakítja a vegyi anyag ( endogén vagy indukált), hogy létrehoz egy biológiai jelet eredményez. Ez a jel lehet a formájában akciós potenciál , ha a kemoreceptor egy neuron , vagy a formában egy neurotranszmitter , amely képes aktiválni egy idegrost , ha a kemoreceptor egy speciális sejt, mint például íz receptorok , vagy egy belső kerületi kemoreceptor , például a carotis testek . A fiziológiában a kemoreceptor észleli a normál környezetben bekövetkező változásokat, például a vér szén -dioxid -szintjének emelkedését (hiperkapnia) vagy a vér oxigénszintjének csökkenését (hipoxia), és továbbítja ezt az információt a központi idegrendszernek, amely bekapcsolja a test reakcióit a homeosztázis helyreállításához .

Növényi kemoreceptorok

A növények különféle mechanizmusokkal érzékelik a veszélyt a környezetükben. A növények képesek felszíni receptor kinázok (PRK) segítségével kimutatni a kórokozókat és a mikrobákat. Ezenkívül a ligandumkötő receptor doméneket tartalmazó receptor-szerű fehérjék (RLP-k) rögzítik a kórokozókkal kapcsolatos molekuláris mintázatokat (PAMPS) és a károsodással összefüggő molekuláris mintázatokat (DAMPS), ami következésképpen beindítja a növény veleszületett immunitását a védelmi válaszhoz.

A növényi receptor kinázokat más fontos biokémiai folyamatok mellett a növekedéshez és a hormonindukcióhoz is használják. Ezeket a reakciókat egy sor jelátviteli út váltja ki, amelyeket növényi kémiailag érzékeny receptorok indítanak el. A növényi hormonreceptorok beépíthetők a növényi sejtekbe, vagy elhelyezhetők a sejten kívül a kémiai szerkezet és összetétel megkönnyítése érdekében. A hormonok 5 fő kategóriája létezik, amelyek csak a növényekre jellemzőek, és ha egyszer kötődnek a receptorhoz, válaszreakciót váltanak ki a célsejtekben. Ide tartoznak az auxin , az abszcizinsav , a gibberellin , a citokinin és az etilén . A hormonok megkötés után indukálhatják, gátolhatják vagy fenntarthatják a célválasz működését.

Osztályok

A kemoreceptoroknak két fő osztálya van: közvetlen és távolság.

• Példák a távoli kemoreceptorokra :
  • szaglóreceptor -neuronok a szaglórendszerben : A szaglás magában foglalja a gáz halmazállapotú vegyi anyagok észlelésének képességét. A gerincesekben a szaglórendszer észleli a szagokat és a feromonokat az orrüregben. A szaglórendszeren belül két anatómiailag elkülönülő szerv található: a fő szaglóhám (MOE) és a vomeronasalis szerv (VNO). Kezdetben úgy gondolták, hogy a MOE felelős az illatanyagok észleléséért, míg a VNO a feromonokat észleli. A jelenlegi nézet szerint azonban mindkét rendszer képes érzékelni a szagokat és a feromonokat. A gerinctelenek szaglása eltér a gerincesek szaglásától. Például a rovaroknál az antennájukon szaglási érzékek találhatók.
• Példák a közvetlen kemoreceptorokra :
  • Ízreceptorok az ízlelési rendszerben : A gusztáció elsődleges felhasználása a kemorecepció egyik típusaként az ízanyagok kimutatására szolgál. A vizes kémiai vegyületek a szájban lévő kemoreceptorokkal érintkeznek, például a nyelv ízlelőbimbói a nyelven, és válaszokat váltanak ki. Ezek a kémiai vegyületek vagy étvágygerjesztő reakciót válthatnak ki a tápanyagok iránt, vagy védekező választ a toxinok ellen, attól függően, hogy melyik receptorok tüzelnek. A halak és rákok, akik állandóan vizes környezetben vannak, ízlelési rendszerük segítségével azonosítják a keverékben található bizonyos vegyi anyagokat az élelmiszer lokalizálása és elfogyasztása céljából.
  • A rovarok kontakt kemorecepcióval ismerik fel bizonyos vegyi anyagokat, például a kutikuláris szénhidrogéneket és a gazdanövényekre jellemző vegyi anyagokat. A kontakt kemorecepció gyakoribb rovaroknál, de bizonyos gerincesek párzási viselkedésében is szerepet játszik. A kontakt kemoreceptor egyfajta vegyszerre jellemző.

Érzékszervek

• Szaglás: A szárazföldi gerincesekben az illat az orrban fordul elő . Az illékony kémiai ingerek bejutnak az orrba, és végül elérik a szaglóhámot, amely a kemoreceptor sejteket, szagló érzékszervi neuronokat ismert, gyakran OSN -ként emlegetik. A szaglóhámba háromféle sejt van beépítve: támogató sejtek, bazális sejtek és OSN -ek. Míg mindhárom sejttípus szerves részét képezi a hám normális működésének, csak az OSN szolgál receptor -sejtként, azaz reagál a vegyi anyagokra, és akciópotenciált generál, amely a szaglóidegen lefelé haladva eléri az agyat. A rovarokban az antennák távolsági kemoreceptorként működnek. Például a lepkék antennái hosszú tollas szőrszálakból állnak, amelyek növelik az érzékszervi felületet. A főantenna minden hosszú szőrének van kisebb érzéke is, amelyeket illékony szagláshoz használnak. Mivel a lepkék főleg éjszakai állatok, a nagyobb szaglás kialakulása segíti őket az éjszakai navigációban.
• Gustáció: Sok szárazföldi gerincesben a nyelv szolgál az elsődleges ízérzékelő szervként. Mint a szájban elhelyezkedő izom, az emésztés kezdeti szakaszában manipulálja és felismeri az élelmiszer összetételét. A nyelv gazdag érrendszerben, lehetővé téve a szerv felső felületén elhelyezkedő kemoreceptorok, hogy érzékszervi információkat továbbítsanak az agyba. A szájban található nyálmirigyek lehetővé teszik, hogy a molekulák vizes oldatban eljussanak a kemoreceptorokhoz. A nyelv kemoreceptorjai a G-fehérjéhez kapcsolt receptorok két különálló szupercsaládjába tartoznak . A GPCR-ek membránon belüli fehérjék, mint egy extracelluláris ligandumhoz- ebben az esetben az élelmiszerből származó vegyi anyagokhoz- kötődnek, és sokféle jelátviteli kaszkádot indítanak el, amelyek azt eredményezhetik, hogy egy akciópotenciál bejegyzésként jelentkezik a szervezet agyában. Nagy mennyiségű, különálló ligandumkötő doménnel rendelkező kemoreceptorok biztosítják az öt alapvető ízt: savanyú, sós, keserű, édes és sós . A sós és savanyú ízek működik közvetlenül az ioncsatornák, az édes és a keserű íz a munka révén a G-fehérje-kapcsolt receptorok , és a sós érzést aktiváljuk glutamát .Gustatory kémiai szenzorok nem csak jelen a nyelv, hanem a különböző sejtek a bélhám, ahol közlik az érzékszervi információkat számos effektorrendszerrel, amelyek részt vesznek az étvágy, az immunválasz és a gasztrointesztinális motilitás szabályozásában.
• Kontakt kemorecepció: A kontakt kemorecepció a receptor és az inger fizikai érintkezésétől függ. A receptorok rövid szőrszálak vagy kúpok, amelyek egyetlen pórusúak a vetület csúcsán vagy annak közelében. Uniporos receptorokként ismertek. Egyes receptorok rugalmasak, míg mások merevek és nem hajlanak az érintkezéshez. Leggyakrabban a szájrészekben találhatók, de előfordulhatnak néhány rovar antennáján vagy lábán is. Van egy dendritgyűjtemény, amely a receptorok pórusai közelében található, de ezeknek a dendriteknek az eloszlása ​​a vizsgált szervezettől függően változik. A jel dendritekből történő átvitelének módja a szervezettől és a kémiai anyagtól függően eltérő.
• Cellular antennák: Belül a biológiai és orvosi tudományok, új felfedezések is megjegyezte, hogy az elsődleges csillók sok fajta sejtek belül eukarióták szolgálhat celluláris antennák . Ezek a csillók fontos szerepet játszanak a kemoszenzációban. A tudományos ismeretek jelenlegi elsődleges csillók sejtszervecskék tartja őket „érzékszervi celluláris antennák, hogy koordinálja a nagyszámú sejt jelátviteli utak, néha kapcsoljuk a jelzésben csillós mozgékonyságát vagy alternatív módon a sejtosztódást és differenciálódást.”

Ha a környezetből származó inputok jelentősek a szervezet túlélése szempontjából, a bemenetet észlelni kell. Mivel minden életfolyamat végső soron a kémián alapul, természetes, hogy a külső input észlelése és továbbadása kémiai eseményeket is magában foglal. A környezet kémiája természetesen releváns a túléléshez, és a kémiai bevitel kívülről történő kimutatása jól megfogalmazható közvetlenül a sejt vegyi anyagokkal.

A kemorecepció fontos az élelmiszer, az élőhely, a fajtársak, köztük a társak és a ragadozók kimutatásához. Például egy ragadozó táplálékforrás, például szagok vagy feromonok kibocsátása a levegőben vagy olyan felületen lehet, ahol az élelmiszerforrás volt. A fej sejtjeinek, általában a légutaknak vagy a szájnak a felületén kémiai receptorok vannak, amelyek megváltoznak, amikor érintkeznek a kibocsátással. Kémiai vagy elektrokémiai formában átjut a központi processzorra, az agyra vagy a gerincvelőre . A központi idegrendszer ( központi idegrendszer ) eredményeként a test olyan tevékenységeket végez, amelyek bevonják az ételt és javítják a túlélést.

Fiziológia

• A carotis testek és az aorta testek elsősorban a pCO2 és a H+ ion koncentráció változásait észlelik. Érzékelik az O2 parciális nyomásának csökkenését is, de kisebb mértékben, mint a pCO2 és a H+ ionkoncentrációnál.
• A kemoreceptor trigger zónában egy olyan terület a medulla az agyban, ami adatokat fogad vérből -borne gyógyszerek vagy hormonok , és kommunikál a hányás Center (area postrema) indukálására hányást .

A légzés szabályozása

Bizonyos kemoreceptorok, az úgynevezett ASIC -ek , érzékelik a vér szén -dioxid szintjét . Ehhez figyelik a vér hidrogénion -koncentrációját , ami csökkenti a vér pH -ját. Ez közvetlen következménye lehet a szén -dioxid -koncentráció növekedésének, mivel a vizes szén -dioxid szén -anhidráz jelenlétében proton- és bikarbonát -iont képez .

A válasz az, hogy a légzőközpont (a velősérben) idegimpulzusokat küld a külső bordaközi izmoknak és a rekeszizomnak , a bordaközi idegen és a frenikus idegen keresztül, hogy növelje a légzésszámot és a tüdő térfogatát belégzés közben.

A légzés mélységét és ritmusát szabályozó kemoreceptorok két kategóriába sorolhatók.

• A központi kemoreceptorok a medulla oblongata ventrolateralis felületén helyezkednek el, és észlelik a cerebrospinális folyadék pH -értékének változását. Kísérletileg is kimutatták, hogy reagálnak a hiperkapnikus hipoxiára (emelkedett CO
  2, csökkent O2), és végül deszenzibilizálódnak, részben a bikarbonátnak a cerebrospinális folyadékból (CSF) való újraelosztása és a bikarbonát fokozott vesekiválasztása miatt. Ezek érzékenyek a pH -ra és a CO -ra
  2.
• perifériás kemoreceptorok : aorta és carotis testekből áll. Az aorta test észleli a vér oxigén- és szén -dioxid -változásait, de nem a pH -t , míg a carotis test mindhármat. Nem deszenzibilizálják. A légzésszámra gyakorolt ​​hatásuk kisebb, mint a központi kemoreceptoroké.

Pulzusszám

A kemoreceptorok pulzusszámra gyakorolt ​​stimulációjára adott válasz bonyolult. A szívben vagy a közeli nagy artériákban található kemoreceptorok, valamint a tüdőben lévő kemoreceptorok befolyásolhatják a pulzusszámot. Ezeknek a perifériás kemoreceptoroknak az aktiválása a csökkent O2, a megnövekedett CO2 és a csökkent pH érzékeléséből a vagus és a glossopharyngealis idegek által az agytörzs medullájába kerül. Ez növeli a szimpatikus idegi stimulációt a szívben, és ennek megfelelően a pulzusszám és a kontraktilitás növekedését a legtöbb esetben. Ezek a tényezők közé tartozik a stretch receptorok aktiválása a fokozott szellőzés és a keringő katekolaminok felszabadulása miatt.

Ha azonban a légzési aktivitást leállítják (pl. Magas nyaki gerincvelő -sérülésben szenvedő betegnél), akkor az átmeneti hypercapnia és hipoxia elsődleges kardiális reflexe a mély bradycardia és a koszorúér -értágulat a vagális stimuláció és a szisztémás érszűkület révén, szimpatikus stimulációval. Normál esetben, ha a kemoreceptor aktiválására reagálva reflexív légzéstevékenység -fokozódás tapasztalható, a kardiovaszkuláris rendszerre gyakorolt ​​fokozott szimpatikus aktivitás növeli a pulzusszámot és a kontraktilitást.

Lásd még