Стимуляция обонятельных клеток. Адаптация обонятельных клеток
Обновлено: 19.04.2024
Первые обонятельные ощущения. Передача обонятельных сигналов
В прошлом большинство физиологов были уверены, что многообразие обонятельных ощущений обеспечивается небольшим числом довольно обособленных первичных ощущений так же, как зрение и вкус обеспечиваются лишь несколькими специфичными первичными ощущениями. Далее приведена одна из классификаций первичных запахов, основанная на данных физиологических исследований.
Несомненно, этот перечень не представляет истинных первичных ощущений запаха. В последние годы многочисленные данные, включая данные специфических исследований генов, кодирующих рецепторные белки, позволяют предположить существование, по крайней мере, 100 первичных ощущений запаха, что является явным контрастом по отношению к трем первичным ощущениям цвета, воспринимаемым глазами, и четырем или пяти первичным ощущениям вкуса, воспринимаемым языком. Наличие многих первичных обонятельных ощущений подтверждается также тем фактом, что обнаружены люди с обонятельной «слепотой» в отношении определенных веществ; такая избирательная обонятельная «слепота» идентифицирована в отношении более 50 различных веществ.
Предполагается, что обонятельная «слепота» на каждое вещество связана с потерей соответствующего рецепторного белка для этого вещества в обонятельных клетках.
а) Эмоциональная природа запаха. Запах даже в большей степени, чем вкус, имеет эмоциональный компонент влияния на организм, вызывая ощущение приятного или неприятного, поэтому запах даже в большей степени, чем вкус, важен для выбора пищи. Действительно, у человека, однажды съевшего неподходящую пищу, часто запах этой пищи вызывает тошноту при повторной встрече с ней. Наоборот, запах хороших духов может дать выход буре положительных человеческих эмоций. Известно также, что у некоторых животных запах является главным возбудителем половой мотивации.
б) Порог обоняния. Одной из основных характеристик обоняния является минимальное количество стимулирующего агента в воздухе, вызывающее ощущение его запаха. Например, запах метилмеркаптана ощущается при его концентрации, составляющей всего 25x10 г в каждом миллилитре воздуха. Из-за такого низкого порога ощущения это вещество подмешивают к естественному газу, наделяя его запахом, который можно почувствовать даже при незначительной утечке газа из газовой трубы.
в) Градации интенсивности запаха. Хотя пороговые концентрации веществ, имеющих запах, чрезвычайно малы, для многих (если не для большинства) одорантов концентрации, лишь в 10-50 раз превышающие порог, вызывают максимально интенсивный запах. Это контрастирует с большинством других сенсорных систем тела, у которых диапазоны различения интенсивности очень велики, например 500 тыс : 1 для глаз и 1 трлн : 1 для ушей. Это различие, возможно, объясняется тем фактом, что задачей обоняния является определение наличия или отсутствия пахучего вещества, а не количественная оценка интенсивности его запаха.
Передача обонятельных сигналов в центральную нервную систему
Нервные связи обонятельной системы
Обонятельные структуры мозга являются одними из первых мозговых структур, появившимися в процессе эволюции у примитивных животных, и многие из остальных частей мозга развились вокруг этих первичных обонятельных структур. Фактически часть мозга, которая первично обеспечивала обоняние, впоследствии эволюционировала в базальные мозговые структуры, контролирующие эмоции и другие аспекты человеческого поведения и называемые лимбинеской системой.
а) Передача обонятельных сигналов в обонятельную луковицу. Обонятельная луковица показана на рисунке выше. Волокна обонятельного нерва, идущие назад от луковицы, называют I парой черепных нервов, или обонятельным трактом. Однако в действительности и тракт, и луковица являются передним выростом ткани основания мозга; луковицеобразное расширение на его конце — обонятельная луковица — лежит на решетчатой пластине, отделяющей полость мозга от верхних отделов носовой полости.
Решетчатая пластина имеет множество маленьких перфораций, через которые точно такое же количество тонких нервных волокон проходит вверх от обонятельной мембраны носовой полости к обонятельной луковице в полости черепа.
На рисунке ниже видна тесная связь между обонятельными клетками в обонятельной мембране и обонятельной луковицей: короткие аксоны обонятельных клеток заканчиваются во множестве глобулярных структур (гломерул) внутри обонятельной луковицы.
Организация обонятельной мембраны и обонятельной луковицы и их связи с обонятельным трактом
В каждой луковице несколько тысяч таких гломерул, каждая из которых является «конечной станцией» примерно для 25000 аксонов обонятельных клеток. Каждая гломерула является также «станцией отправления» для дендритов примерно 25 больших митральных клеток и примерно 60 более мелких пучковых клеток, клеточные тела которых лежат в обонятельной луковице поверх гломерул.
На этих дендритах формируют синапсы обонятельные нейроны, а митральные и пучковые клетки посылают аксоны через обонятельный тракт, чтобы провести обонятельные сигналы к более высоким уровням центральной нервной системы.
Данные некоторых исследований позволяют полагать, что разные гломерулы реагируют на разные одоранты. Возможно, что специфические гломерулы являются реальным ключом к анализу разных обонятельных сигналов, передаваемых в центральную нервную систему.
Видео анатомия проводящего пути обонятельного анализатора и его функции
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Стимуляция обонятельных клеток. Адаптация обонятельных клеток
а) Стимуляция обонятельных клеток. Механизм возбуждения обонятельных клеток. Непосредственным участком обонятельной клетки, peaгирующим на пахучие химические вещества, являются обонятельные реснички. При контакте с поверхностью обонятельной мембраны пахучее вещество (одорант) сначала диффундирует в слизь, покрывающую реснички. Затем оно связывается с рецепторными белками в мембране каждой реснички. Каждый рецепторный белок представляет собой длинную молекулу, которая 7 раз проходит через мембрану, формируя петли, выступающие внутрь и наружу. Одорант связывается с выступающими наружу петлями рецепторного белка. С внутренней стороны мембраны рецепторный белок связан с так называемым G-белком, состоящим из трех субъединиц.
При стимуляции рецепторного белка альфя-субъединица освобождается от G-белка и непосредственно активирует аденилилциклазу, прикрепленную к внутренней стороне мембраны реснички вблизи тела рецепторной клетки. Активированная циклаза, в свою очередь, превращает много молекул внутриклеточного аденозинтрифосфата в циклический аденозинмонофосфат. В итоге цАМФ активирует другой рядом расположенный белок — управляемый натриевый канал,, ворота которого открываются, и большое число ионов Na+ втекает через мембрану в цитоплазму рецепторной клетки. Это сдвигает мембранный потенциал в положительную сторону, что ведет к возбуждению обонятельного нейрона и проведению потенциалов действия в центральную нервную систему по обонятельному нерву.
Важность этого механизма для активации обонятельных нервов состоит в том, что он значительно усиливает возбуждающее действие даже самого слабого пахучего вещества. Это происходит в результате следующей последовательности событий: (1) активация рецепторного белка пахучим веществом активирует G-белок; (2) он, в свою очередь, активирует множество молекул аденилилциклазы в мембране обонятельной клетки; (3) это ведет к образованию во много раз большего количества молекул цАМФ; (4) наконец, цАМФ открывает во много раз большее число натриевых ионных каналов. Следовательно, даже минимальные концентрации специфического одоранта запускают каскадную реакцию, в результате которой открывается чрезвычайно большое количество натриевых каналов.
Нервные связи обонятельной системы
Этим объясняется очень высокая чувствительность обонятельных нейронов даже к малейшему количеству пахучего вещества.
Кроме основного химического механизма, с помощью которого стимулируются обонятельные клетки, на степень стимуляции влияют несколько физических факторов. Во-первых, можно ощутить запах только летучих веществ, которые попадают в ноздри при вдохе. Во-вторых, чтобы стимулирующее вещество могло пройти через слизь к обонятельным клеткам, оно должно хотя бы немного растворяться в воде. В-третьих, полезно, чтобы вещество было хотя бы немного растворимо в жирах, вероятно, потому, что липидные составляющие самих ресничек являются слабым барьером для нерастворимых в жирах одорантов.
б) Мембранные потенциалы и потенциалы действия обонятельных клеток. По данным микроэлектродных исследований, мембранный потенциал покоя обонятельной клетки в среднем равен -55 мВ. При таком уровне потенциала большинство клеток постоянно генерируют редкие потенциалы действия с частотой от 1 импульса каждые 20 сек до 2-3 имп/сек.
Большинство одорантов вызывают деполяризацию мембраны обонятельной клетки, снижая отрицательный потенциал в клетке от нормального уровня -55 мВ до -30 мВ или менее, т.е. изменяя вольтаж в положительном направлении. В связи с этим количество потенциалов действия возрастает до 20-30 имп/сек, что является высокой частотой для очень тонких волокон обонятельных нервов.
В широком диапазоне частота импульсации обонятельных нервов изменяется примерно пропорционально логарифму силы стимула, что свидетельствует о подчинении обонятельных рецепторов общим принципам трансдукции, характерным для других сенсорных рецепторов.
в) Адаптация. Примерно на 50% обонятельные рецепторы адаптируются в течение первой секунды после начала стимуляции, далее они адаптируются очень незначительно и очень медленно. Однако всем известно из жизненного опыта, что после попадания в сильно пахнущую среду ощущение запаха исчезает практически полностью в течение примерно 1 мин. Поскольку эта психологическая адаптация значительно сильнее, чем степень адаптации самих рецепторов, почти наверняка большая часть дополнительной адаптации происходит в центральной нервной системе. Вероятно, это справедливо также для адаптации вкусовых ощущений.
Предполагаемый нервный механизм адаптации следующий. Большое число центробежных нервных волокон направляются от обонятельных регионов мозга назад вдоль обонятельного тракта и заканчиваются на особых тормозных клетках обонятельной луковицы, называемых гранулярными клетками. Предполагают, что после начала действия обонятельного стимула в центральной нервной системе по механизму обратной связи быстро развивается мощное торможение, подавляющее передачу обонятельных сигналов через обонятельную луковицу.
Прямо в мозг: препятствия и способы их преодолеть
Обзор
Введение наночастиц в носовую полость мыши для изучения транспорта веществ в мозг в обход гематоэнцефалического барьера.
рисунок автора статьи
Авторы
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: В ходе работы мы выяснили механизм проникновения наночастиц из носовой полости в мозг, минуя гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Для этого были использованы наночастицы оксида марганца (Mn3O4), которые визуализировались при томографии. На данный момент описано несколько возможных путей транспорта веществ из носовой полости в мозг, но точный механизм еще не определен. Чтобы увидеть, как именно наночастицы проникают в мозг, проводились серии экспериментов по блокированию захвата/транспорта наночастиц в нейронах; проверялась и гипотеза транспорта по внеклеточному пространству. Актуальность данной работы — выявление путей доставки лекарственных препаратов и изучение проникновения вирусов в мозг в обход ГЭБ.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Фаворит Российского научного фонда в номинации «Своя работа» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Введение
В организме человека существует специальная система защиты мозга от проникновения в него крупных молекул, в том числе инфекционных агентов — это гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Давайте подробнее рассмотрим его структуру (рис. 1). Первая линия защиты — плотный стой эндотелия капилляров, соединенных плотными контактами. В отличие от большинства капилляров тела, в них нет крупных щелей (пор) для прохождения некоторых белков плазмы [1]. Далее на пути к мозгу находятся перициты (клетки соединительной ткани) и астроциты (вспомогательные клетки в нервной ткани), которые механически не позволяют пройти молекулам крупнее определенного размера. Гематоэнцефалический барьер не пропускает вещества более 400–500 Да по массе, в зависимости от свойства вещества. (Для сравнения, сывороточный альбумин человека, самый распространенный белок в крови, имеет массу 65 000 Да). Также барьер непроницаем для ионов, но пропускает жирорастворимые вещества, воду, кислород, углекислый газ, некоторые обезболивающие и алкоголь (рис. 1).
Рисунок 1. Схема строения гематоэнцефалического барьера.
Э — клетки капилляров, соединенные плотными контактами; A — вещества, не проникающие через ГЭБ; B — вещества, проникающие через ГЭБ каким-либо способом, описанным ниже. Стрелками обозначены белковые системы транспорта веществ внутрь клетки и из нее.
Таким образом, долгое время считалось, что мозг полностью защищен от проникновения некоторых веществ из крови, пока не было обнаружено возможности прохода через ГЭБ. Такой способ доставки нужен прежде всего для доставки лекарств в нервную систему, поэтому было важно найти способы преодолеть барьер: ослабить клеточные контакты эндотелия (клеточного слоя) капилляров мозга, использовать системы транспорта веществ через мембрану капилляров или проникнуть в мозг с помощью эндоцитоза [2]. У данных способов есть свои недостатки, например, разрушение плотных контактов эндотелия приводило к местному накоплению веществ в мозге, повышению внутричерепного давления и требовало значительного времени на восстановление барьера [3]. Использование систем транспорта растворимых в воде метаболитов для доставки действующего вещества в мозг накладывает ограничения на само вещество. В данном случае оно должно либо имитировать «привычный» для данного белка-транспортера метаболит клетки, либо связываться с метаболитом для прохождения через мембрану [4]. Транспорт веществ путем эндоцитоза (захвата внешнего материала) клетками эндотелия тоже имеет свои недостатки — неспецифический эндоцитоз сведен к минимуму в капиллярах мозга, а специфический эндоцитоз часто включает в себя частичное пропускание вещества. Например, при доставке ионов железа посредством белка ферритином этот белок связывается с рецептором на эндотелии капилляра, проникает в клетку, высвобождает ионы железа для их дальнейшего транспорта в мозг, а потом удаляется из клетки обратно в просвет капилляра [5]. У всех перечисленных выше способов есть общий нюанс — вещество попадает в мозг через кровь, а значит, вещество распределяется равномерно по всему организму, поэтому нужно учитывать его системный эффект. Это накладывает дополнительные ограничения и увеличивает время испытания нового лекарства. В последние десятилетия ученые пытались преодолеть барьер и доставить лекарства с помощью наночастиц, введенных в кровь [6–8].
Наночастицы — собирательное название для группы веществ размером от 1 до 1000 нм. Они могут иметь различаться по форме и своим свойствам, в зависимости от пути преодоления ГЭБа. Это могут быть различные полимеры, натуральные или синтетические, или металлические частицы. Однако пока что наночастицы показывают не лучшие результаты в качестве транспортеров лекарств через барьер, если их вводить в кровь, а способ их проникновения через барьер — все еще спорный вопрос [9]. Как отметил Франческо Элдро, было потрачено много времени на изменение (модификацию) действующих веществ в составе лекарств для преодоления барьера, но гораздо меньше изучали способы их проникновения в мозг [10], [11].
Существуют способы проникнуть в нервную систему, даже минуя стадию попадания в кровь. Конечно, можно просверлить отверстие в черепе и ввести вещество иглой через барьер — это довольно эффективный способ преодолеть ГЭБ. Единственный недостаток в том, что введенное вещество практически не распространяется по мозгу [12]. Но есть и гораздо менее инвазивный вариант — проникнуть в мозг через носовую полость в обход ГЭБа. Рассмотрим, почему этот способ вызывает особый интерес у ученых. Вспомним строение обонятельной системы позвоночных на примере мыши (рис. 2). В носовой полости есть специальный участок скопления рецепторных окончаний нейронов — обонятельный эпителий. От дендритов сигнал проходит через тело, транспортируется по аксону и передается митральной клетке, входящей в состав обонятельной луковицы; место передачи называется синапсом.
Рисунок 2. Строение обонятельной системы.
(a) — строение обонятельной системы мыши в разрезе. ОЭ — обонятельный эпителий, ОЛ — обонятельная луковица, ЛОТ — латеральный обонятельный тракт.
(б) — cтроение обонятельной луковицы мыши. АК) — аксоны обонятельных рецепторов, ГС — гломерулярный слой, МС — митральный слой, 1 и 2 — внешний и внутренний плексиформные слои обонятельной луковицы.
Тела митральных клеток образуют митральный слой, а аксоны этих клеток формируют латеральный обонятельный тракт. По нему передается информация о запахах в центры головного мозга, которые обрабатывают сигнал. Из-за «доступности» такого способа попадания в мозг, который вдобавок не требует серьезных ограничений по структуре и размерам веществ, данная тема требует более подробного анализа.
Данная работа посвящена изучению процесса проникновения наночастиц в головной мозг через носовую полость. Этот путь актуален не только с точки зрения доставки лекарственных препаратов, но и с точки зрения изучения процесса проникновения вирусов в головной мозг. У всех сейчас на слуху специфический симптом коронавирусной инфекции — потеря обоняния, что свидетельствует о возможности неспецифического проникновения любого вещества в нашу нервную систему.
Описание эксперимента и результаты
Для более точной визуализации транспорта веществ в мозг через носовую полость мы использовали наночастицы оксида марганца (Mn3O4, диаметр ~34 нм). Введя их в одну ноздрю мыши, можно увидеть положение наночастиц при томографии (рис. 3).
Рисунок 3. Томограмма обонятельной луковицы мыши.
(a) — распределение МРТ сигнала по слоям обонятельной луковицы (MOB): гломерулярному слою (GL), наружному плексиформному слою (EPL), слою митральных клеток (ML), слою зернистых клеток (GrL) спустя 24 часа после введения Mn3O4-наночастиц в правую ноздрю. Интенсивность сигнала выделена с помощью псевдоокрашивания (компьютер окрашивает изображение в различные цвета в зависимости от интенсивности МРТ-сигнала).
(б) — снимок в присутствии (LTT) и отсутствии (vehicle) ингибитора пресинаптической активности нейрона. Белыми стрелками показаны слои: гломерулярный слой (GL) и слой митральных клеток (ML).
В ходе работы было проанализировано влияние различных ингибиторов на захват и транспорт наночастиц в головной мозг мыши для ответа на основной вопрос: наночастицы проходят из носовой полости по нейронам или они попадают в нервную систему через внеклеточное пространство [13].
Чтобы проследить путь наночастиц из обонятельного эпителия в обонятельную луковицу, были использованы специфические и неспецифические ингибиторы эндоцитоза, а также вещества, разрушающие плотные контакты клеток обонятельного эпителия. Отличия между ингибиторами эндоцитоза в том, что специфические ингибиторы блокируют захват клетками определенного вещества, а неспецифические снижают общую способность клеток к эндоцитозу. Исходя из полученных данных, мы заключили, что частицы поглощаются клетками ольфакторного эпителия, а не проходят между ними. Также можно сделать вывод, что захват наночастиц происходит без сопряжения с каким-либо веществом, так как специфические ингибиторы эндоцитоза не влияли на уровень МРТ-сигнала.
Чтобы проследить дальнейший путь наночастиц, мы использовали ингибиторы аксонального транспорта (колхицин, лидокаин). Колхицин блокирует перемещение грузов от тела нейронов до синапса; лидокаин подавляет проведение импульсов в нейронах вследствие блокирования натриевых каналов (поэтому наночастицы, попав в нейрон, не могут передаваться дальше в синапс). Оба ингибитора достоверно повлияли на транспорт Mn3O4-наночастиц из носовой полости в мозг. Таким образом, мы показали, что Mn3O4-наночастицы проникают в обонятельную луковицу через аксон, а их транспорт зависит от активности нейрона.
Продолжая двигаться в мозг с наночастицами, мы попадаем во внешний слой обонятельной луковицы. Здесь наночастицы стоят перед выбором: либо идти через синапс в следующий нейрон и дальше транспортироваться по латеральному обонятельному тракту, либо перемещаться через межклеточное пространство.
Понять это возможно посредством влияния блокаторов. Ингибиторы пре- и постсинаптической активности нейронов влияют лишь на стадию транспорта наночастиц из обонятельной луковицы (MOB) в латеральный обонятельный тракт (LOT). Причем значительное влияние оказывают только ингибиторы пресинаптической активности — баклофен и LTT (левитриацетам). Такой эффект появляется из-за того, что наночастицы не работают как нейромедиаторы. Чтобы вызвать у нейрона постсинаптическую активность, вещество должно связаться с рецептором на поверхности нейрона и вызвать появление потенциала действия в нем (передать сигнал дальше по нервной цепочке). Наночастицы не могут связываться со специфическими рецепторами; они попадают в следующий нейрон за счет неспецифического эндоцитоза. Из-за этого ингибиторы постсинаптической активности практически никак не влияют на транспорт наночастиц из обонятельной луковицы в латеральный обонятельный тракт. Поэтому можем сделать вывод: наночастицы передаются транссинаптически по структурам головного мозга, отвечающим за обоняние в обход ГЭБ.
Таким образом, на примере магнитных наночастиц мы показали, что возможен транспорт частиц из носа в мозг в обход ГЭБ внутри нейрональных клеток. Более того, процесс назального транспорта частиц зависит от активности нейронов. Так как данные наночастицы схожи по размерам и другим физическим свойствам с респираторными вирусами, можно предположить что транспорт вирусов в нервную систему возможен не только путем проникновения через ГЭБ [14]. Таким образом, найденный способ транспорта наночастиц в обход ГЭБ дает основу для исследования передачи вирусных заболеваний этим путем, а также для создания новых противовирусных препаратов. Особой актуальностью обладает исследование транспорта SARS-CoV-2, так как одним из симптомов коронавирусной инфекции является потеря вкуса и обоняния.
Заключение
Итогом работы стало подтверждение гипотезы о том, что наночастицы транспортируются через нейроны в головной мозг, а не через межклеточное пространство. Также мы можем сказать, что они не только захватываются обонятельными рецепторами, но и проходят через синапс в митральную клетку обонятельной луковицы, после чего по латеральному обонятельному тракту транспортируются в головной мозг. Понимание точного механизма транспорта веществ в обход ГЭБ может значительно упростить создание лекарственных препаратов против известных заболеваний — болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера, а также поможет расширить представление о способах проникновения вирусов в нервную систему человека.
Валерий Свистушкин рассказал о механизмах потери обоняния при COVID-19
Ситуация с коронавирусом все больше напоминает фильм «Идеальное чувство». Его герои после заражения загадочным вирусом постепенно теряли обоняние, потом вкус, потом слух… К аносмии (нарушению обоняния) при COVID-19 мы уже успели привыкнуть, на дисгевзию, нарушение вкуса, тоже жаловались многие. А на днях к числу симптомов ковида официально предложено добавить нарушение слуха. Об этом заявили ученые Университетского колледжа Лондона и Королевского национального госпиталя горла, носа и уха.
Как именно коронавирус атакует наши органы чувств, как лечат такие осложнения и каковы шансы на полное восстановление? Об этом мы спросили профессора, доктора медицинских наук, директора Клиники болезней уха, горла и носа Сеченовского университета Валерия Свистушкина.
– Новый коронавирус продолжает ставить перед нами загадки, – говорит Валерий Михайлович. – Оказалось, что SARS-CoV-2 воздействует на систему ухо-горло-нос иначе, чем другие респираторные вирусы. Известно, что он проникает в клетки, цепляясь за определенный рецептор на их поверхности (так называемый ангиотензинпревращающий рецептор 2-го типа). Такие рецепторы есть в самых разных органах и тканях нашего организма: слизистой оболочке носа и горла, легких, сердца, почек и т.д. И эти же рецепторы, как выяснилось, есть в чувствительных слуховых клетках. Так называются клетки нервной ткани, отвечающие за первичное восприятие запахов и звуковых волн. Нарушение коронавирусом работы этих клеток – одна из версий проблем с обонянием и слухом у больных.
Второй возможный вариант – воздействие вируса непосредственно на сосуды, питающие нервный аппарат.
ТЕРЯЮТ НЮХ ТРИ ЧЕТВЕРТИ ЗАБОЛЕВШИХ
– Мы в Сеченовском университете проводили исследование феномена потери обоняния при COVID-19 (несколько университетских клиник были перепрофилированы под ковидные госпитали. - Ред.), – рассказывает профессор Свистушкин. – Данные показали, что 70 -75% пациентов с коронавирусной инфекцией страдают снижением обоняния или даже его полной потерей, это называется аносмия. Иногда это бывает единственным симптомом.
– Правда ли, что потеря обоняния чаще бывает при легких формах ковида?
– Нет, наблюдения этого не подтверждают. Скорее, при тяжелых формах люди уже просто не обращают внимания на отсутствие запахов. Им бы продышаться и выжить.Что касается механизма потери обоняния, то его выяснили наши западные коллеги. Все оказалось довольно сложно. Если пояснять упрощенно, то обонятельные клетки окружены так называемыми поддерживающими клетками (они отвечают за обеспечение нормальной работы обонятельных клеток). Последние данные показали, что повреждаются именно поддерживающие клетки, и это приводит к нарушению функции самой обонятельной клетки.
ЖИЗНЬ БЕЗ ЗАПАХОВ
– Такая ситуация ставит нас перед серьезной проблемой, как лечить осложнения, – продолжает Валерий Свистушкин. – Если бы речь шла о воздействии вируса на сами обонятельные (рецепторные) клетки, то можно было бы применять известные методы лечения: гормональные противовоспалительные препараты, для улучшения нервной проводимости, питания клеток и т. д. А вот как лечить поддерживающие клетки – пока непонятно. Увы, это приводит к тому, что у части больных (до 5-10%) обоняние не возвращается вообще. Во всяком случае, за полгода наблюдений восприятие запахов не восстановилось. Так что нам еще предстоит разбираться, как лечить таких пациентов.
– Нередко можно услышать, что насморк при коронавирусе отличается от насморка при гриппе и других ОРВИ. Вы наблюдали это в своем исследовании?
– Какой-то закономерности при ковидной инфекции мы не заметили. У одних может быть именно классический насморк, у других – заложенность носа, у третьих – только потеря обоняния.
– А при других респираторных вирусах потеря обоняния встречается?
– Конечно. Но там картина радикально отличается от того, что происходит при COVID-19. В случае ОРВИ снижение обоняния происходит чаще всего не за счет нарушения работы обонятельных клеток, а просто из-за отека и воспаления слизистой носа. Это совсем другой механизм. Такого, как происходит при коронавирусе, мы еще не видели.
СНИЖЕНИЕ СЛУХА: ПОСТРАДАВШИХ ПОКА ЕДИНИЦЫ
– Ситуация с распространенностью нарушений слуха при COVID-19 пока выглядит очень неопределенной, – говорит профессор. – Среди наших больных таких были единицы. В мире их тоже немного – есть данные о некотором количестве в Англии и египетское исследование, где фигурируют около 20 пациентов. Насколько «виновен» в нарушении слуха сам вирус, в какой степени он влияет на слуховые клетки – еще нужно разбираться. Это требует изучения.
Кто в группе риска
В целом риск снижения и даже потери слуха при COVID-19 повышен у тех, кто изначально имеет факторы, предрасполагающие к тугоухости, поясняет доктор Свистушкин. Это:
Пока исследований в этой области не было, мы говорим о предположениях, подчеркивает эксперт.
Почему пропадает вкус?
– Это напрямую связано с нарушением обоняния. Когда человек не воспринимает запахи, вся пища кажется ему безвкусной, – поясняет Валерий Свистушкин. – Есть тест, наглядно подтверждающий это. Если во время еды закрыть глаза и нос, то вы можете не почувствовать разницы в блюдах. Вкус у нас непосредственно связан с обонянием. И если нарушается восприятие запахов, то вкус тоже начинает страдать.
Код вставки на сайт
Микроглия обонятельной луковицы в защите мозга от инфекции
Исследователи из Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS), входящего в состав Национального института здоровья (NIH - National Institutes of Health), выявили специфическую линию защиты, которая ограничивает инфекцию обонятельной луковицы и защищает нейроны обонятельной луковицы от вирусного повреждения. Чувствительные нейроны в полости носа реагируют на вдыхаемые запахи и посылают эту информацию в область мозга, называемую обонятельной луковицей. Хотя расположение носовых нейронов и воздействие на них окружающей среды делают их легкой мишенью для поражения, вирусные респираторные инфекции редко проникают из обонятельной луковицы в остальную часть мозга, где они могут вызвать потенциально смертельный энцефалит. Исследование было опубликовано в журнале Science Immunology.
Воспользовавшись специальными вирусами, которые можно отследить с помощью флуоресцентной микроскопии, исследователи во главе с доктором Dorian McGavern (Дориан МакГаверн), старшим исследователем в NINDS, обнаружили, что вирусная инфекция, начавшаяся в носу, была остановлена прямо перед тем, как она могла бы распространиться от обонятельной луковицы к остальной части ЦНС.
"Воздушно-капельные вирусы постоянно бросают вызов нашей иммунной системе, но мы редко видим вирусные инфекции, ведущие к неврологическим заболеваниям”, - сказал доктор McGavern. "Это означает, что иммунная система в этой области должна быть удивительно хороша для защиты мозга.”
Дополнительные эксперименты показали, что микроглия (специализированный класс глиальных клеток ЦНС, которые являются фагоцитами, уничтожающими инфекционные агенты и разрушающими нервные клетки, они происходят из моноцитов крови и активируются при развитии воспалительного процесса, претерпевая значительные изменения - в активированном состоянии выпускают многочисленные отростки, напоминая амёбы – прим. автора), играет недооцененную роль, помогая иммунной системе распознавать вирус, и делает это таким образом, чтобы ограничить повреждение самих нейронов. И эта защита имеет решающее значение, потому что нейроны большинства других тканей не восстанавливаются.
Эволюция ЦНС привела к развитию целого ряда защитных механизмов, препятствующих попаданию патогенов. Переносимые по воздуху вирусы при вдохе проходят через носовые проходы и взаимодействуют с тканью, называемой обонятельным эпителием, которая отвечает за наше обоняние. Периферические нейроны обонятельной системы проходят через небольшие выступы через кость, образующую полость носа, это обеспечивает доступ к запахам, присутствующим в воздухе. Нейроны обонятельного эпителия могут являться легким способом обойти традиционные барьеры ЦНС и обеспечить прямой путь к мозгу.
«Если вирус поражает отростки нейронов «свисающих» в дыхательных путях, у этого вируса есть шанс проникнуть в мозг и в конечном итоге вызвать энцефалит или менингит» - сказал доктор McGavern. «Мы заинтересованы в понимании иммунных реакций, которые развиваются на границе между обонятельными нейронами носа заканчивающимися в обонятельной луковице и остальной частью мозга».
Команда доктора McGavern смогла продемонстрировать, что Т-клетки CD8, которые являются частью иммунной системы, ответственной за контроль над вирусами, очень важны для защиты головного мозга при инфицировании полости носа. Используя усовершенствованную микроскопию его команда в режиме реального времени наблюдала, как Т-клетки CD8 защищают мозг от назальной вирусной инфекции.
Таким образом, инфицированные обонятельные нейроны «передают» вирусные частицы микроглии, которые затем обнаруживаются Т-клетками, вызывающими развитие противовирусного ответа, очищающего нейрон от вирусов, обеспечивая сохранность нервных клеток. Поскольку микроглия является возобновляемым типом клеток, этот способ взаимодействия имеет смысл с эволюционной точки зрения.
«Иммунная система разработала стратегии, способствующие сохранению нейронов любой ценой», - сказал доктор McGavern. «Здесь мы показываем, что микроглия способна «принять удар» от нейронов, задействуя Т-клетки, что позволяет развиться противовирусной программе».
В последнее время значительное внимание уделяется респираторным вирусным инфекциям в связи с нынешней пандемией COVID-19. Доктор McGavern отметил, что, хотя этот вирус не был изучен в этих экспериментах, некоторые из симптомов, которые он вызывает, предполагают, что описанный механизм, может быть задействован.
«Одним из интересных симптомов, связанных с заражением новым коронавирусом, является то, что многие люди теряют свое обоняние и вкус. Это говорит о том, что вирус является не только респираторным патогеном, но, скорее всего, воздействует на обонятельные сенсорные нейроны или разрушает их ».
Важно отметить, что широко распространенное инфицирование обонятельных сенсорных нейронов, будь то новый коронавирус, вирус, использованный в этом исследовании, или любой другой подобный вирус, вероятно, нарушит наше обоняние. Однако, в отличие от других нейронов ЦНС, эти сенсорные нейроны, которые начинаются в носу и заканчиваются в мозге, способны к регенерации после того, как инфекция завершена.
«Иммунный ответ, который мы описываем, не защищает обонятельные сенсорные нейроны и обоняние», - объясняет доктор McGavern. «…. Крайне важно защитить мозг и ЦНС от энцефалита или менингита - наше обоняние часто можно восстановить со временем».
Доктор МакГаверн продолжил, сказав, что, учитывая важность микроглии в стимуляции противовирусного ответа, факторы, которые могут привести к их истощению или потере функции, могут увеличить восприимчивость к инфекции ЦНС.
Читайте также: