Sarah Lehmann 2013 - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus

Ist ein Duftstoff in ausreichend hoher Konzentration vorhanden, so werden komplexe
physiologische Vorgänge in Gang gesetzt, die dazu führen, dass dieser wahrgenommen
werden kann. Die OR gehören zur Superfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren,
deren Signaltransduktion über eine second-messenger-Kaskade, also einen
Signalverstärkungsmechanismus, läuft. Der Kontakt zwischen dem Duftmolekül und dem
Sinnesrezeptor aktiviert intrazellulär das G-Protein, einen Rezeptor, der Guanosintriphosphat
bindet. Dieser wiederum regt die Adenylatzyklase an, die die Synthese des zyklischen
Adenosinmonophosphat (cAMP) katalysiert, dessen Konzentration daraufhin sehr schnell
ansteigt. Dadurch öffnen sich unspezifische Ionenkanäle, durch die die Kationen Natrium
und Calcium einströmen und zu einer Depolarisation der Zelle führen.
Die Aktivierung eines einzigen Rezeptorproteins durch ein Duftmolekül kann bis zu 2000
cAMP-Moleküle erzeugen. Dementsprechend kann sich auch eine große Anzahl von
Ionenkanälen öffnen und so schon ein nur kleiner Reiz ein Aktionspotenzial generieren.
Dieser Umstand ist als mögliche Erklärung für die zum Teil ungewöhnlich niedrige
Reizschwelle für bestimmte Duftstoffe anzusehen. (Hatt 2010)
Das entstandene Aktionspotenzial wird über die Axone der Sinneszellen fortgeleiten, welche
im Bulbus olfactorius auf die Dendriten der Mitralzellen verschaltet werden. Dabei
konvergieren mehr als 1.000 Axone auf eine Mitralzelle, was zu einer deutlichen Reduktion
der Informationskanäle führt. Diese Konvergenz dient der Filterung der Erregung und der
Verstärkung der Empfindlichkeit. (Plattig 1999)
Circa 30.000 Axone der Mitralzellen leiten die Erregung als Tractus olfactorius zum
ipsilateralen Riechhirn fort, zu dem der piriforme Kortex, das Tuberculum olfactorium und die
Amygdala sowie die Regio entorhinalis gehören. Von diesen primär angesteuerten Gebieten
werden die Informationen zu den unterschiedlichsten nachgeordneten Hirngebieten
weitergeleitet, z.B. zum limbischen System, den neokortikalen Projektionszentren an der
unteren Fläche des Frontalhirns und auch zu vegetativen Kernen des Hypothalamus und der
Formatio reticularis. (Plattig 1999; Hatt 2006; Wilson et al. 2006; Hatt 2010)
Der Mensch kann etwa 10.000 verschiedene Gerüche unterscheiden, hat aber nur circa 350
unterschiedliche Rezeptortypen (Buck 2004), und jeder Rezeptor spricht auch nur auf eine
kleine Anzahl verschiedener Duftstoffe an. (Malnic et al. 1999) Die Möglichkeit dieser
Wahrnehmungsvielfalt kommt dabei durch unterschiedliche Kodierungsmöglichkeiten zu
Stande. So kann ein OR von mehreren, verschiedenen Duftmolekülen aktiviert werden.
Allerdings aktiviert ein einzelnes Duftmolekül auch nicht nur einen bestimmten Rezeptortyp.
Unterschiedliche Düfte werden somit von verschiedenen Kombinationen von OR kodiert, so
dass eine unfassbar große Zahl von Kombinationsmöglichkeiten entsteht. Würde jeder Duft
von jeweils nur 3 verschiedenen OR wahrgenommen, würde das theoretisch nahezu eine
Billion Kodierungskombinationen möglich machen. (Buck 2004)
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