Čichá, čichá, nos to není

Čich máme spojen s identifikací pachových substancí, které k nám přicházejí z vnějšího prostředí. Ukazuje se však, že čichové receptory plní i řadu dalších funkcí mimo čichovou sliznici. Nacházíme je v nejrůznějších tkáních a je možné, že jejich využití pro čich se vyvinulo až druhotně.

Čich je fascinující smysl, pozoruhodný mimo jiné svou rozlišovací schopností. Přestože lidé nepatří v tomto ohledu mezi živočichy k přeborníkům, i my dokážeme rozlišit více než miliardu různých vůní. Suchozemští obratlovci využívají k detekci a rozlišení mezi obrovským množstvím těkavých chemických látek často více než 1000 genů (lidé necelých 400) pro čichové receptory v senzorických neuronech hlavního čichového epitelu. Tyto receptory jsou tak kódovány největší genovou rodinou, u některých druhů představující více než 5 % všech genů!

Různé buňky v těle mohou nejen „očichávat“, ale i „vidět“ nebo „ochutnávat“ okolní prostředí. Srdíčka na snímku ze skenovacího elektronového mikroskopu jsou kartáčové neboli Bertovy buňky střevního epitelu, které pomocí chuťových receptorů identifikují mnohobuněčné parazity.

Snímek Jan Černý

Krok od detekce vůně k jejímu vnímání vyžaduje dva klíčové prvky: unikátní výběr jediného genu pro expresi konkrétního čichového receptoru v konkrétní buňce a propojení těchto buněk do interpretačního glomerulu čichového bulbu. Prvního z nich je dosaženo náhodným výběrem jediného z genů kódujícího čichový receptor a jeho transkripcí z jedné alely – a to v každém zralém čichovém neuronu. Druhá podmínka je splněna zacílením všech axonů čichových neuronů se stejným čichovým receptorem do interpretačních glomerulů v čichovém bulbu. Tyto dva procesy transformují chemické informace na jedinečné a reprodukovatelné vzorce aktivace glomerulů, které kódují identitu vůně.

Principy „jeden typ receptoru na neuron“ a „jeden typ neuronu na glomerulus“ představují extrémní regulační výzvu, která vyžaduje extrémní molekulární řešení. To je evolučně optimalizováno pro obrovské spektrum čichových substancí. Typicky necítíme sami sebe – částečně proto, že vazba ligandů na čichové receptory jejich aktivitu snižuje, čímž se efektivně desenzibilizují. S tím souvisí nám všem dobře známá zkušenost se ztrátou vnímání pachů po určité době působení.

Dlouho tradovanou „pravdou“ o čichu bylo, že jsou čichové receptory syntetizovány jen v čichové sliznici a jejich aktivita je spojena výlučně s identifikací a interpretací pachových substancí ze vzduchu. Nebyla by ale škoda tak mimořádně funkčně různorodou a pro vazbu ligandů vhodnou genovou rodinu nevyužít i pro jiné účely, např. jako receptory pro vnímání molekul našeho vlastního těla a jejich propojení s klasickými buněčnými signalizačními drahami?