32 Principles of Neuroscience
Farklı Koku Molekülleri
Farklı Olfaktör Duysal Nöronları Uyarır
Büyük Bir
Koku Reseptör Ailesi Geniş Bir Koku Yelpazesinin Ayırt Edilmesine
Olanak Sağlar
Koku Molekülü ile Reseptör
Arasındaki Etkileşim Duysal Nöronun Depolarizasyonuna Yol Açan Bir İkinci Haberci Sistemini
Harekete Geçirir
Farklı Olfaktör Nöronlarda
Farklı Koku Molekülü Reseptörleri Bulunur
Koku
Molekülü Bilgisi Olfaktör Bulbustan Neokortekse Doğrudan ve Talamus
Yoluyla İletilir
Feromonlar
Türe Özgü Kimyasal İleticilerdir
Vomeronazal Organ Feromonlarla İlgili Bilgiyi
İletir
Vomeronazal Organdaki Duysal Transdüksiyon Burundakinden
Farklıdır
Olfaktör
Keskinlik İnsanda Bireyler Arası Farklılık Gösterir
Omurgalılar
ve Omurgasızlar Kimyasal Duyu Bilgisini İşlemek İçin
Farklı Stratejiler Kullanır
Tad
Uyaranları Ağızdaki Tad Hücreleri Tarafından Saptanır
Tad
Hücreleri Tad Tomurcuklarında Toplanmıştır
Dört
Farklı Tad Modalitesinin Algısına Çeşitli Mekanizmalar
Aracılık Eder
Tad
Bilgisi Kortekse Talamusta Bilgi İşleme Uğrayarak
Taşınır
Farklı Koku Etkenleri Farklı Olfaktör
Duysal Nöronları Uyarır
Fark
edilebilmesi için koku etkeninin burundan beyine iletilecek belirli bir sinyale
neden olması gerekir. Bu, öncelikle, her bir olfaktör nöronun farklı
koku etkenlerine farklı duyarlılıkta yanıt vermesi ile
sağlanır (Şekil 32-3). Bu yanıt depolarizasyon (jeneratör
potansiyeli) ve aksiyon potansiyelinden oluşur. Yüksek yoğunluktaki
koku etkeni (molekülleri) daha çok sayıda nöronu uyarır.
İnsanların farklı yoğunluklarda koku etkeni ile
karşılaştıklarında, farklı kokular
algılıyor gibi hissetmeleri
buna bağlıdır. (Mikrozmatik bir tür olan insanda, koku türü
ayırdetme yetisi oldukça iyi geliştiği halde, aynı kokunun
şiddet farkını algılayabilme yetisi oldukcça
zayıftıt: Koku etkeni moleküllerin yoğunluğunda %30luk bir
gdeğişikliği gerektirir. Oysa, insanda, görsel şiddet
farkı algısı için ışık yoğunluğunun %1
düzeyinde değişmesi yeterlidir.)
Şekil 32-3
Büyük Bir Koku Reseptör Ailesi Çok Geniş
Çeşitlilikte Koku Etkeninin Ayırt Edilmesini Sağlar
Burun
boşluğuna girip, müküs içinde çözünen uçucu koku etkenleri, olfaktör
duysal nöronların sillerinde bulunan koku reseptörleri ile yakalanır
/ saptanır. İlk kez sıçanda tanımlanmış olan
büyük bir multigen ailesi, insanda da mevcuttur, türler arası çok
farklılık gösterir ve yaklaşık 1000 adet reseptörü kodlar.
Bu reseptör birçok ortak özelliklerine ve yapılarındaki ortak amino
asid dizilişlerine karşın, herbiri tek ve farklıdır (Şekil
32-4). Bu çeşitlilik, çok farklı boyut, biçim ve işlevsel
gruptaki koku molekülünün saptanmasını, yani canlının koku
evreninin zenginliğini sağlar. Koku reseptörleri, heterotrimerik GTP
bağlayan proteinlerle etkileşerek transdüksiyon gerçekleştiren,
yapısal benzerlik gösteren büyük bir reseptör süper ailesine aittir.
Diğer G proteinle eşleşen reseptörlerde olduğu gibi
bunların da membranı yedi kez kateden hidrofobik bölgeleri bulunur
(Şekil 32-4). Diğer G proteinle eşleşen reseptörlerde,
özellikle beta adrenerjik reseptörlerde olduğu gibi bunların da
çoğunda ligand ile etkileşme sonucu transmembran bölgelerin
oluşturduğu bir ligand bağlayan cep oluşumuna yol açar.
İlginç bir özellik olarak, özellikle membranı kateden bölge amino
asid dizilişlerinin farklı olması özgül ligand
çeşitliliğini de açıklamaktadır.
Şekil 32-4
Koku Etkeni ile Reseptör Etkileşimi Duysal
Nöronda Depolarizasyona Yol Açacak Bir İkinci Haberci Sistemini Harekete
Geçirir
Koku
molekülleri, olfaktör sil preparatlarında adenilat siklaz ve cAMP
düylerini artırırlar. Bu, GTPye bağımlıdır, yani
bir G proteinle eşleşmeyi gerektirir. Sillerde, siklik nükleotidlerin
aracı olduğu iyon geçişi de cAMP artışı ve
membran depolarizasyonu bağıntısını düşündürür.
Şekil 32-5
Bu modelde, koku molekülü ile reseptör etkileşimi,
reseptör ile heterotrimerik G protein etkileşimine yol açar, GTP ile
eşleşen alfa alt birimin (Gαolf )
serbestleşmesine ve adenilat siklazı uyarak cAMP
artışına neden olur. Bu da, siklik nükleotid kapılı
iyon kanallarının açılmasına, depolarizasyon ve jeneratör
potansiyeline yol açar. Ayrıca, koku etkeninin bağlanmasını
izleyen inozitol trifosfat, cGMP ve karbon monoksid kaskatları da aktive
olabilmektedir; ancak bunlar transdüksiyondaki rolleri henüz bilinmemektedir.
Hoş
olmayan bir kokuya sürekli maruz kalırsak, bir süre sonra onu farketmez
oluruz. Ancak, temiz havayla kısa bir karşılaşma
sonrası yine kötü kokuyu almaya başlarız. Bu adaptasyonu açıklayan iki
farklı fizyolojik mekanizma vardır: Birincisi, reseptör ile ligand etkileşiminin,
reseptörün bir tirozin kinaz ile fosforillenmesi sonucu
duyarsızlaşarak (desansitizasyon)
etkinliğini yitirmesidir. İkincisi - görsel sistemdeki adaptasyona
benzer biçimde - olfaktör nöronun, siklik nükleotid kapılı iyon
kanallarının cAMPye duyarlılığını, ortamdaki
ligand yoğunluğuna göre ayarlaması yolu iledir.
Farklı Olfaktör Nöronlarda Farklı Koku
Reseptörleri Bulunur
Bin farklı koku etkenini nasıl
algılıyor ve ayırabiliyoruz? In situ hibridizasyon
çalışmaları, her nöronun yalnız bir tür koku reseptörü
içerdiğini göstermiştir. PCR çalışmaları da bu bulguyu
desteklemiştir. Yani reseptör ve duysal nöron düzeyinde bir koku
özgüllüğü vardır.
Kemirgenlerde,
olfaktör epitelin dört ayrı bölgesinde farklı koku reseptör gen
tanımlanması vardır (Şekil 32-6). Aynı reseptöre sahip
nöronlar bir bölgeye özel olarak yerleşmiştir. Bu da koku bilgisinin
daha nazal epitel düzeyinde dört grupta organize olduğunu gösterir. Bunun
fizyolojik önemi bilinmemektedir. Farklı epitelyal bölgelerden yine
farklı olfaktör bulbar bölgeye projeksiyonlar vardır. Yani, bu düzen,
ikinci sıra / aşama organizasyonda da korunmaktadır.
Bu
düzenlenmede dikkat çeken bilgi şifrelemenin geniş
yaygınlığı, olfaktör epitelin bilgi toplama işlevini
en üst düzeye çıkarmak için olsa gerektir. Herhangi bir koku molekülünün,
burun boşluğunun hemen her bölgesinde saptanabilir olması, bu
etkene yanıt verilebirliğin garantisi gibidir. Çünkü, yaşlanma
veya enfeksiyon nedenli kısmi olfaktör epitel haraplanmasında bile
kokular alınabilir.
Şekil 32-6
Koku Bilgisi Olfaktör Bulbusta Şifrelenir
Burundan gelen duysal bilgi, beyinde, burun
boşluğunun üzerinde ve gerisinde iki yanlı yerleşmiş
olfaktör bulbuslara iletilir. Burada, duysal aksonlar, glomerüller ile sinaps
yapar. Farede, her bulbusta yaklaşık 2000 glomerül vardır
(Şekil 32-7). Akson, glomerülde üç tür nöron ile sinaps yapar: Olfaktör
kortekse uzanan mitral ve saçaklı nöronlar ve glomerülü çevreleyen
periglomerüler ara nöronlar
Her nörona ait tek akson, tek bir glomerülle
sinaps yapar. Bunun gibi, her mitral ve saçaklı nöronun primer dendriti de
tek bir glomerüle sınırlıdır. Her glomerüldeki 20-50
istasyon nöronuna ait dendritlerde bir kaç bin duysal akson konverjans yapar.
Böylece, ölfaktör duysal sinyal ileten nöron sayısı
yaklaşık 100 kat azalmış olur.
Şekil 32-7
Bu bilgi bulbusta nasıl düzenlenir? Bu sorunun
yanıtı, olfaktör duysal nöronların
sağkalımının bulbusun bütünlüğüne bağlı
olduğu gerçeğinden yararlanarak yürütülen deneylerden gelmiştir.
Bulbustaki görece küçük lezyonlar epiteldeki yaygın yerleşimli bir
çok duysal nöronun ölmesine yol açar. Bu konverjansı destekleyen
diğer kanıt da, tek bir mitral nöronun, epiteldeki farklı
bölgelere uygulanan koku etkeni ile uyarılabildiğinin gösterilmesi
ile elde edilmiştir. Olfaktör bulbusta anatomik özelliği olan
sinaptik bölgelerin (glomerüllerin) varlığı daha önceki
araştırmacılara glomerüllerin işlevsel birim gibi
çalıştığı ve farklı koku etkenlerinin farklı
glomerüllere haritalandığı kanısına yöneltmiştir.
Bu varsayımı destekleyen kanıtlar, hayvanı farklı
kokular ile karşılaştırırken, tek bir mitral hücreden
kayıt alınan deneylerden sağlanmıştır. Her mitral
hücre bir çok koku etkenine yanıt verir, fakat, farklı glomerüllere
bağlı mitral hücreler farklı koku molekülleri grubuna yanıt
verirler. İşeretleme çalışmaları da her koku etkeninin
tipik olarak bir çok glomerülü uyardığını göstermiştir
(Şekil 32-8).
Şekil 32-8
Aferent bağlantıların hangi özellikleri bu
gözlemleri açıklayabilir? Bulbustaki sinaps örüntülerinin incelenmesi, aynı
reseptörlerin eksprese olduğu nöronlara ait aksonların hepsinin de az
sayıdaki glomerülde konverjans yaptığını
göstermiştir (Şekil 32-8). Her glomerül tek bir tip reseptörden girdi
alıyor gibi görünmektedir. Hayrettir ki, özgül bir tip reseptörden girdi
alan glomerüller, farklı hayvanların bulbuslarında aynı
bölgesel yerleşimi göstermektedir. Böylece, olfaktör bulbusa girdi
düzeyinde, duysal bilgi stereotipik bir yersel topografi sergilemektedir;
farklı koku reseptörlerinin eksprese olduğu nöronlar farklı
glomerüllere projekte olmaktadır.
Bu
düzenlenme, bir çok glomerülü uyarabilen bir koku etkeninin bir çok farklı
reseptör tarafından tanınabildiğini düşündürür. Bu,
aynı zamanda, aynı glomerülü uyaran farklı koku etkenlerinin
aynı reseptör tarafından tanınabildiğini gösterir. Böylece,
bir koku etkeninin kimliği, o molekülün farklı yapısal
özelliklerini tanıyan reseptörlerin bileşimi tarafından
kodlanır.
Koku Bilgisi Olfaktör Bulbustan Neokortekse
Doğrudan ve Talamus Aracılığı ile İletilir
Mitral
ve saçaklı hücre aksonları, lateral olfaktör yolak ile olfaktör
kortekse iletilir (Şekil 32-9). Koku korteksi beş temel alana
bölünmüştür: 1) Ön olfaktör çekirdek ki anteriyor komisürün bir bölümü
olarak iki olfaktör bulubusu birbirine bağlar, 2) piriform korteks, 3)
amigdala bölümleri, 4) olfaktör tüberkül, 5) entorinal korteksin bir bölümü
Son dördünden, bilgi, talamus aracılığı ile orbitofrontal
kortekse iletilir; ancak, orbitofrontal korteks, frontal korteksle de
doğrudan ilişkiler kurar (Şekil 32-9). Ayrıca, koku
bilgisi, amigdaladan hipotalamusa ve entorinal alandan hipokampusa iletilir.
Şekil 32-9
Talamustan
geçerek orbitofrontal kortekse uzanan aferent yolakların koku
algısı ve ayırımından sorumlu olduğu
düşünülür, çünkü orbitofrontal korteks hasarlı kişiler
kokuları ayıramazlar. Tersine, amigdala ve hipotalamusa yönelen
yolaklar, koku almanın, bir çok davranışsal ve fizyolojik
yönleri ile olduğu kadar, duygusal ve dürtüsel yönleri ile de ilgilidir.
Feromonlar Türe Özgü Kimyasal Habercilerdir
Bazı
türler, kendi türlerinden diğer bireylerin davranış ve
fizyolojisini etkilemek üzere çevrelerine kimyasal maddeler (feromonlar) salarlar. Bu etkenler, bir
çok hayvanın cinsel ve toplumsal davranışı ile üreme
fizyolojisi üzerinde çok önemli rol oynar. Fare, sıçan,
sığır ve domuz gibi türlerde, östrus siklusunu
başlatabilir, püberte yaşını belirleyebilir, döllenmiş
embriyoların emplantasyonuna engel olabilir ve dişilerin
çiftleşmeye hazır olduğu mesajını iletebilir.
Feromonların kaynağı, idrar veya bezsel dış
salgılardır. Bunlardan çok azı kimyasal olarak
tanımlanabilmiştir.
Vemoronazal Organ Feromon Bilgisini İletir
Feromon
algısında iki temel olfaktör sistem aracılık eder:
Birincisi, görmüş olduğumuz temel koku sistemi, diğeri de
yardımcı (aksesuvar koku sistemi
veya vemoronazal sistem). Vemoronazal
sistem, nazal septum tabanındaki, iki yanlı yerleşmiş,
birer çift vemoronazal sinir ve aksesuvar olfaktör bulubuslardan oluşur.
Bu
organ sıvı ile dolu tübüler yapıdadır, ön ucundaki kanal
ile burun boşluğuna açılır. Kısmen, olfaktör epitel
benzeri bir kat ile örtülüdür. Müküste çözünen moleküller, yerel kan hacmi
değişiklikleri ve lümen çapı değişiklikleri ile buraya
pompalanır. Bu organdaki nöronların aksonları, vemoronazal
siniri oluşturur ve başlıbaşına anatomik bir yapı
olan yardımcı bulbusa uzanır.
Bu
bulbus, diğer temel bulbustan projeksiyon örüntüleri bağlamında
farklıdır (Şekil 32-9). Yardımcı bulbustaki mitral
hücre aksonlarının hepsi de hipotalamusa projekte olan amigdalaya
uzanır. Bu yolağın anatomik düzenlenmesi, yalnız üreme
ilişkili durumlara aracılık atmek, ancak sürekli ve bilinçli
koku algısında rol oynanamak üzere
tasarımlandığını gösterir. Vemoronazal sinirleri
kesilmiş erkek hamsterler, çok şiddetli çiftleşme disfonksiyonu
yaşarlar.
İnsanların
beden kokuları ile iletiştiği de önemle
tartışılmaktadır. Ayrıca, insanda, vemoronazal
sistemin varlığı da tartışma konusudur, ancak,
yakın zamandaki araştırmalar bulunmadığını
göstermiştir.
Vemoronazal Organdaki Sinyal Transdüksiyonu
Burundakindan Farklıdır
Vemoronazal organdaki duysal nöronlar, nazal olfaktör
epiteldekine benzese de, transdüksiyon için farklı moleküller
kullanırlar. Örneğin, bunlar Gαolf, tip III adenilet
siklaz ve olfaktör siklik nükleotid kapılı katyon kanalı alt
birimi içermezler.
Ayrıca, çok nadiren bir nöron
klasik koku reseptörü içerir. Vemoronazal nöronlar, yaklaşık 100 tür
reseptörü içeren iki tamamen farklı reseptör ailesini kullanırlar.
Feromon
reseptörleri dizinleri yönünden çok ayrılsa da, yedi tarnsmembran bölge
içerirler (G proteinle eşleşecek biçimde). Çok çeşitlidirler ve
farklı ligandlara özgüldürler, her nöronda tek bir reseptör tipi
vardır ve bu farklı nöronlar, vemoronazal epitelde
karışık düzende dağılmıştır (Şekil
32-10).
Şekil 32-10
İki farklı reseptör ailesi, epitelde, iki
farklı topografik yerleşim gösterir; iki paralel katman halinde boylu
boyunca uzanır. İki katmandaki reseptörlerin farklı G protein
alt birimleri eksprese ettikleri dikkat çekicidir; yani farklı G proteinlerle
eşleşirler. Yanılanmayı bekleyen önemli sorular:
Vemoronazal reseptörler hangi ligandları tanırlar? İki
farklı reseptör ailesinin sağladığı bilgi, farklı
davranışsal ve fizyolojik feromon etkilerine aracılık etmek
üzere amigdala ve hipotalamusun da farklı bölgelerine mi
ulaştırılır?
Olfaktör Keskinlik İnsanda Bireyler Arası
Farklılık Gösterir
Belirgin bir anomali sergilemeksizin, koku
duyarlılığı, kişiden kişiye bin kata kadar
değişebilen farklılık gösterir. En çok görülen anomali,
belirli bir kokuya karşı duyarsızlıkla giden ve insanlarda,
%1-20 sıklıkta görülebilen özgül
anozmidir. Örmeğin, insanların %12si miski alamaz. Doğal
olarak bu özgül koku reseptörlerinin bulunmaması ile açıklanır.
Daha
ender anomaliler olan genel anozmi ve hipozmi,solunum yolu
enfeksiyonları nedeniyle oluşur ve sıklıkla geçicidir.
Kronik anozmi veya hipozmi, olfaktör epiteli etkileyen enfeksiyonlar, olfaktör
sinir harabiyetine ve skar doku oluşmasına yol açan kafa
travmaları veya Parkinson hastalığı gibi özgül durumlarda
ortaya çıkabilir. Kakozmi denen
hoş olmayan koku halusinasyonları da epileptik nöbetler sonucu
gelişebilir.
Omurgasızlar ve Omurgalılar Kimyasal Duyu
Bilgisini İşlemek için Farklı Stratejiler Kullanır
Bazı
özelliklerin evrimde korunduğu gözlenmiştir, örneğin,
özelleşmiş sil veya mikrovilusları dış ortama
açılan kimyasal duyu hücrelerinin kullanılması gibi
Birkaç
omurgasız türünde yürütülen araştırmalar, bunlarda da
omurgalılarda olduğu gibi G proteinle eşleşen reseptörlerin
varlığını ortaya koymuştur. Ancak, daha yeni
araştırmalar, nematod solucan Caenorhabtidis
elegansın karmaşık
koku evrenini, omurgalılardakinden farklı stratejilerle
çözümlediğini göstermiştir.
Bu solucanın sinir sistemi,
her biri farklı konumlanmış ve yalnızca 302 adet nörondan
oluşur. Bunlardan 32si kimyasal duyu nöronlarıdır ve
dış ortamla temas ederler. Bu canlı, birçok uçucu ve uçucu
olmayan kimyasalı ayırabilir. Lazer ışını ile
seçici olarak haraplanan nöronlerın devre dışı kalması
ile bu nöronların özgül işlevleri tanımlanabilmektedir.
Farklı nöronlar farklı kimyasallara yanıt verir; ancak, her bir
nöron bir kaç tür etkeni tanıyabilir. Farklı nöronların
aracı olduğu bu işleyiş ile solucan bazılarına
yaklaşır, bazılarından kaçar.
Moleküler
genetik çalışmalar, bu ayırım mekanizmalarını
açıklama yolundadır. Uçucu kimyasal diyasetile duyarlı reseptör,
bunu algılayamayan solucanlarda mutasyona uğramış olan
genlerin kopyalanması ile tanımlanmıştır (Şekil
32-11). Hernekadar bu reseptör, omurgalı koku reseptörü ile ilgili
değilse de, yapısı, transdüksiyonu bir G protein aracılığı
ile gerçekleştirdiğini düşündürmektedir. Bu solucandaki tek bir
nöronda farklı reseptörler bulunabilmektedir. Bu özellik, omurgalı
olfaktör sistemi ile çarpıcı zıtlık gösterir.
İşlevsel
çalışmalar, tek bir kimyasal duyu nöronu bulunan solucanların
bazı kimyasalları ayırdedebildiğini göstermiştir.
Aynı nörondaki farklı reseptörler ve bunların tetiklediği
farklı sinyal silsileleri, koku evrenindeki zenginlik ve ayırdetme
donanımını açıklar.
Şekil 32-11
Tad Uyaranları
Ağızdaki Tad Hücreleri ile Saptanır
Tad Hücreleri Tad Tomurcuklarında
Toplanmıştır
Tadı
alınabilen moleküller, dil, damak, farenks, epiglot ve özefagusun üst üçte
birinde tanınır. Dildekiler, en çok, epitele döşenmiş
papillalarda bulunur.
İnsanda,
dilin farklı bölgelerinde üç morfolojik tip papilla bulunur (Şekil
32-12). Vida biçimli birkaç yüz fungiform papilla daha çok dilin üçte iki ön
bölgesindedir. Arka üçte birde, çukur bir çemberle çevrili, büyük sirkumvalat
papillalar yer alır. Dilin arka
bölge kenarlarında bulunan folyat papillalar yaprağa benzer ve çukur
bir çemberle çevrilmiştir. Her bir fungiform papilla 1-5, diğerleri
ise yüzlerce tad tomurcuğu içerir.
Şekil 32-12
Her tad
tomurcuğunda, birbirinden farklı dört tip hücre vardır: Bazal,
açık renk, koyu renk ve ara hücreler (Şekil 32-13). Tabandaki bazal
olanlar kök hücredir. Tad hücreleri çok kısa ömürlüdür ve sürekli
yenilenir. Farklı hücreler, farklı farklılaşma evrelerini
temsil eder; açık renk olanlar olgun hücrelerdir. Ancak, bunlar
farklı hücre boylerını da temsil ediyor olabilirler. Hepsi de
uzun, oval, bipolar ve mikrovillusları (dendritleri) tad gözeneğine
açılan hücrelerdir. Mikrovilluslar ağız boşluğu ile
temasta olan tek reseptör bölümleridir.
Şekil 32-13
Hücreler
bazal kutuplarında primer tad aferentleri ile inerve olurlar. Tad
hücreleri epitel olmalarına karşın aferentler ile kimyasal
sinaps yapabilecek donanımdadır. Ayrıca, voltaja
bağımlı sodyum, potasyum ve kalsiyum kanalları sayesinde,
uyarılabilir ve aksiyon potansiyeli oluşturabilir özelliktedirler.
Dört Farklı Tad Modalitesinin
Algılanmasına Çeşitli Mekanizmalar Aracılık Eder.
Tad
sistemi, dört temel uyaranı ayırd eder: Acı, tuzlu, ekşi ve
tatlı. Bazılarına göre, umami
adı verilen monosodyum glutamat beşinci tadı temsil eder. Bu
tadların her birinin transdüksiyonlarının farklı moleküler
mekanizmaları elektrofizyolojik, biyokimyasal ve moleküler biyolojik
yaklaşımlarla araştırılmıştır
(Şekil 32-14). Ayrıca, iki uyaran, farklı mekanizmalarla
aynı tad duyumunu hissettirebilir. Dahası, aynı tad etkeninin
tadını almak için kullanılan mekanizmalar, omurgalılarda,
türden türe farklılık gösterebilir.
Genelde,
tad etkeni, apikal membrandaki iyon kanalları veya özgül reseptörlerlerle
etkileşir. Jeneratör potansiyeller, tad hücresinde aksiyon potansiyeli
oluşturur, voltaja bağımlı kanallardan hücre içine kalsiyum
girer ve nörotransmiter salımı ile sinaps gerçekleşir.
Alternatif olarak, sitozolik kalsiyum da serbestlenebilir.
Tatlı
İki ayrı mekanizma aracılık edebilir
(Şekil 32-14). 1) Kemirgenlerde, G protein ile eşleşen
reseptörün uyarılması ile cAMP düzeyleri yükselir, kinaz aktive olur,
potasyum kanallarını fosforiller ve inaktive (bloke) eder,
depolarizasyon oluşur.
2) Bazı yapay
tadlandırıcılar, inozitol trifosfat artışını
uyarır, hücre içi depolardan kalsiyum salımını tetikler.
3) G protein gustdusini bulunmayan
mutant farede tatlıya yanıtlar normal değildir. Bu protein,
görsel sistemdeki siklik nükleotid yıkıcı transdüsine benzer.
Tatlı tadın transdüksiyonunda, cAMP oluşum ve yıkılımı
ile inozitol trifosfat dönüşümünün katkısı henüz tam olarak
açıklanamamıştır.
Şekil 32-14
Acı
Acı
tad genellikle toksik bileşiklerle ilişkilidir ve koruyucu olarak
evrimleştiği düşünülür. Bu tadı veren etkenler, divalan
katyonlar, bazı amino asidler, alkaloyidler ve bilinen en acı
bileşik denatonyumdur ve moleküler heterojenite gösterirler. Kinin,
membrandan geçebilir; detonyum geçemez. Yani acılar için de bir kaç
mekanizma vardır.
Denatonyum,
bir G proteinle eşleşen reseptörü uyarınca inozitol trifosfat
aktive olur ve hücre içi kalsiyum serbestleşir (Şekil 32-15). Bu,
hücre içi kalsiyum görüntüleme ile ortaya konmuştur.
Şekil 32-15
Bazı
acı reseptörleri de tatlı reseptörleri gibi gustdusin ile
eşleşir. Bu protein fosfodiyesterazı uyarır, hücre içi cAMP
ve cGMP düzeyleri düşer. Gustdusin geni dışlanmış
farelerde acı algısı da bozulmaktadır.
Kinin
benzeri bileşikler apikal yerleşimli potasyum kanallarını
bloke eder. Bu kanalları bloke eden bir çok madde acıdır.
Tuzlu
Tuzlu
uyaranlar, örneğin NaCl, en azından kısmen, apikal
amilorid-duyarlı sodyum kanallarından elektrokimyasal gradyan yönünde
difüze olur, depolarizasyona yol açar. Bunun kanıtı, amiloridin tuz
tadını almayı, korda timpani yanıtını
engellemesidir. Potasyum tuzlarının transdüksiyonu da, apikal
kanallardan potasyumun hücre içine girişi ile olur. Farklı sodyum
tuzlarının, tad hücrelerindeki sıkı
bağlantılardan geçebilme özelliklerindeki farklılık, tad
çeşitliliğini açıklar.
Ekşi
Apikal
iyon kanallarının protonlar ile blokajı transdüksiyonu
sağlar. Mudpuppyde (küçük bir amfibi) ekşi etkeninin apikal
potasyum kanallarını hidrojen iyonu ile bloke etmesi suretiyle
(depolarizasyon oluşması sonucu) algılanır (Şekil
32-14 ve 32-16). Hamsterde, amiloride duyarlı sodyum kanallarından
hidrojen içe girişi ile transdüksiyon gerçekleşir. Bu
kanalların, salya sodyum yoğunluğu düşük olduğunda,
protonlara geçirgen olduğu bilinmektedir. Sodyum yoğunluğu
yüksek olduğunda, protonlar, sodyum kanallarını bloke eder ve
NaCle yanıtı engeller.
İnsanda, asidler tuz tadı yoğunluğunu azaltır.
Umami
Monosodyum
glutamat, beyinde de dulunduğu söylenen özgül bir metabotrop reseptörü
uyarır.
Özetle,
tad hücreleri, iki genel kategoriye ayrılır: Özgül bir membran
reseptörü ve ikinci haberci sistemi olanlar ve membranı doğrudan
geçen veya iyon kanallarını bloke edenler. Salyadaki (tad etkeni
bağlayan) proteinler, molekülleri yoğunlaştırıp,
(özellikle suda çözünenleri) membrandan geçirerek veya uzaklaştırarak
tad duyusu modülasyonu sağlarlar.
Tad Bilgisi Talamusta Bilgi İşleme
Uğrayarak Kortekse Ulaşır
Farklı
tad hücrelerinin farklı tad uyaranlarına yanıt verdiğine
ilişkin bazı kanıtlar vardır. Ancak, her bir hücrenin
yalnızca tek bir tada mı, yoksa tadların bileşimine mi
yanıt verdiği bilinmemektedir. Her tad hücresi, tabanında,
primer gustator liflerin periferik dalları ile inerve olur (Şekil
32-13C). Her duysal lif bir çok kez dallanır, çok sayıda tad
tomurcuğu ve bunlardaki tad hücresini inerve eder. Tad hücrelerinden
nörotransmiter salınması ile duysal liflerle sinaps gerçekleşir;
burada oluşan aksiyon potansiyelleri beyine doğru iletilir.
Dilin
üçte iki ön tarafındaki fungiform papillalar, periferik dalları, VII.
kranyal sinir fasyalisin korda timpani dalı içinde seyreden genikülat
gangliyon duysal nöronları tarafından inerve edilir (Şekiller
32-12 ve 32-17). Dilin arka üçte bir bölümündeki tad tomurcukları ise,
periferik dalları, IX. kranyal sinir glossofarengeusun lingual dalı
içinde seyreden petrozal gangliyon duysal nöronları tarafından inerve
edilir. Damaktaki tad tomurcukları, fasyalisin büyük yüzeysel petrozal
dalı ile, epiglot ve özefagus tad tomurcukları ise, X. kranyal
sinirin süreiyor larengeal dalı ile inerve edilir. Bu sinirlerden
bazıları, dilde, tomurcukların çevresinden somatoduysal aferentler
de içerir.
Bu sinir
lifleri, bulbustaki traktus solitaryusa girer (Şekil 32-17) ve soliter
çekirdek ön ve dış tarafındaki tad alanında bulunan ince
bir sutün halindeki nöronlarla sinaps yapar.
Buradaki
nöronların uzantıları ise, talamustaki ventral posterior medial
çekirdek bölgesinde bulunan küçük hücrelerde (parvoselüler) sinaps yaparlar.
Burada, taddan sorumlu hücreler, dilin diğer modaliteleri ile
ilişkili nöronlardan ayrılan bir yerleşim gösterir.
Talamus
parvoselüler hücre uzantıları, ipsilateral serebral korteks anteriyor
insula ve frontal operkulumuna projekte olur (Şekil 32-17). Bu bölge,
dilin somatoduysal (deği, ağrı ve sıcaklık) temsilinin
rostralindedir. Bu projeksiyon, tad algısı ve
ayırımından sorumlu yapı ve düzenlenme olarak kabul edilir.
Bir
dönem, farklı tad modalitelerine özgül duyarlığı olan
hücrelerin dilin dört ayrı bölgesinde yoğunluştuğu kabul
edilmekteydi. Oysa, bu gün, bu hücrelerin dağınık ve yaygın
yerleştiği bilinmektedir. Ancak, topografik yerleşim
farklılığı, soliter çekirdek, talamus ve korteks için geçerli
bir özelliktir.
Farklı Tad Duyumları, Aferent Lif
Popülasyonundaki Farklı Aktivite Örüntülerinden Kaynaklanır
Tad sistemi tad uyaranlarını nasıl
ayırt edebilmektedir? Hayvanlarda tek tad aferent lifindeki
elektrofizyolojik çalışmalar bu konuda bilgi
sağlamıştır. Bun lara göre, bir lif, tek bir uyarana en iyi
yanıtı oluştururken diğer uyaranlara daha az da olsa
farklı derecelerde yanıt verebilmektedir. Örneğin tuzluya
şiddetle yanıt veren liflerin ekşi asidlere, ekşiye
anlamlı yanıt verenlerin de acılara da yanıt vermesi gibi
(Şekil 32-18).
Şekil 32-18
Bu
deneyler, her lifin, belirli bir yanıt özgüllüğü bulunan tad hücre
popülasyonundan sinyal aldığını düşündürmektedir.
Aynı bulgular, ayrıca, farklı tadların tüm lif
popülasyonundaki farklı örüntüler ile veya farklı, ancak,
örtüşen lif grupları ile kodlandığını da
düşündürmektedir. Bu yönü ile tad kodlaması, görsel ve işitsel
kodlamaya benzemektedir.
Yiyeceklerin
lezzeti, büyük ölçüde, olfaktör sistemin sağladığı
bilgilerle oluşur. Yiyecek ve içeceklerin salınan uçucu moleküller,
çiğneme ve yutma sırasında, dil, yanaklar ve boğaz
tarafından burun boşluğunun gerisine pompalanır. Olfaktör
epitelyum, tad duyumuna çok belirgin bir katkıda bulunmasına
karşın, biz, tadı, burnumuzda değil,
ağzımızda duyarız. Bu lokalizasyonda somatoduysal sistem de
rol alır ve dilin somatoduysal uyarımı ile koku etkenlerinin
retronazal pasaja geçişinin eşzamanlı olması, bu moleküllerin
sanki ağızdaki lezzet gibi algılanmasına neden
olduğunu düşündürür.
Tad
duyumlarının sıklıkla somaduysal bileşenleri de
vardır. Yiyeceklerin kıvamı, sıcaklığı,
baharat ve mentol içeriği ile karbonasyon özelliği bu bileşenler
arasındadır
Genel Özet