Исследователями университета имени Джона Хопкинса было установлено, что специализированные поры клеточной мембраны, регулирующие поступление в клетку ионов хлора и, как известно, играющие важную роль в процессе пищеварения, имеют немалое значение также в процессе восприятия и распознавания мозгом различных запахов.

Ученые предполагают, что секреторные клетки пищеварительной системы и клетки, ответственные за восприятие запахов, используют одни и те же каналы – переносчики ионов хлора – первые при секреции пищеварительных соков, вторые для передачи информации об окружающих запахах в мозг.

Тот факт, что для эффективного функционирования воспринимающих запах клеток требуется большое количество отрицательно заряженных атомов (анионов) хлора, был известен уже давно. Оставалось неясно, как удается организму поддерживать высокую концентрацию этих ионов внутри клеток. В результате данного исследования было установлено, что для регуляции концентрации хлоридов клетками обонятельных рецепторов используются те же механизмы-переносчики ионов, называемые NKCC1, что и клетками целого ряда других систем организма (пищеварительной, вестибулярной, системы восприятия звуков и системы размножения).

Ион хлора своего рода «мастер на все руки», который может привлекаться разными клетками организма для выполнения своих функций. И это не единственный случай, когда организм использует одни и те же механизмы для выполнения нескольких различных задач.

Длинные и тонкие воспринимающие запах нервные клетки начинаются в слизистой оболочке, выстилающей внутреннюю поверхность носа, и тянутся до обонятельного центра, расположенного в мозгу. Когда вы, например, ощущаете запах подоспевающих в духовке булочек, ароматические молекулы связываются с поверхностью этих клеток и запускают цепь молекулярных механизмов, которые приводят к открытию пор клеточной мембраны. Открывшиеся каналы позволяют заряженным ионам, в том числе ионам хлора, перемещаться внутрь и из клетки, таким образом, создавая разницу электрических потенциалов между внутренним содержимым клетки и межклеточным пространством. Благодаря этому электрические сигналы могут передаваться от клетки к клетке и поступать в мозг и информировать вас о том, что где-то поблизости скоро будет готова превосходная выпечка.

Исходя из того, что каналы NKCC1 являются переносчиками ионов хлора во многих тканях организма, а для эффективного осуществления вышеописанного процесса требуется огромное количество этого элемента, ученые предположили, что и в нейронах, ответственных за регистрацию запахов, за регуляцию концентрации ионов хлора ответственны те же NKCC1 структуры.

Для подтверждения своей идеи ученые выделили отдельные чувствительные к запахам нервные клетки мышей и воздействовали на них ароматическими молекулами. В отличие от нормальных клеток, в клетках, не имеющих функциональных NKCC1 каналов, перемещения ионов хлора через мембрану не регистрировалось. Этот факт и явился подтверждением выдвинутой гипотезы.

Кроме того, было обнаружено, что исследуемые клетки характеризуются особым расположением NKCC1 каналов, нетипичным для большинства клеток, использующих этот механизм, но сходным с их расположением в клетках пищеварительного тракта. Это имеет смысл, так как и тем и другим клеткам для выполнения стоящих перед ними задач требуется поддерживать высокую концентрацию хлоридов и расположение переносчиков этому способствует.

Следующим этапом работы будет более детальное изучение роли хлоридов в процессе передачи информации о запахах непосредственно в мозг. Есть предположение, что наличие большого количества доступных анионов хлора в обонятельных нейронах не только способствуют восприятию запахов, но и позволяет мозгу различать их.

Сейчас планируются эксперименты по наблюдению за поведением мышей, клетки которых не содержат NKCC1 каналов, и за их реакцией на различные запахи. Планируется также клонирование и выращивание в культуре клеток, содержащих эти каналы, для всестороннего изучения протекающих в них процессов.

Источник новости: Bio.com

Пересказала Е. Рябцева