Unser Riechsystem arbeitet mit einem speziellen Verstärkermechanismus. Eine entscheidende Rolle spielen dabei Chlorid-Ionen, die in den Sinneshärchen der Nase gespeichert werden. Sobald Duftstoffe auf die entsprechenden Rezeptoren der Sinneshärchen treffen, werden die Chlorid-Ionen schlagartig freigesetzt. Dieser Vorgang erzeugt starke elektrische Signale, die die entsprechende Geruchsinformation an das Gehirn weiterleiten. Durch diesen hochsensiblen Mechanismus können die Riechzellen der Nase auch auf extrem schwache Reize reagieren. Dies haben Wissenschaftler der Universität Heidelberg unter Leitung von Prof. Stephan Frings herausgefunden.
Die Luft, die wir atmen, enthält Tausende unterschiedlicher Duftstoffe. Doch für unseren Geruchssinn ist diese ungeheure Vielfalt chemischer Verbindungen kein Problem. Unser Riechsystem identifiziert z.B. mit großer Zuverlässigkeit das Kaffeearoma, obwohl allein dies aus über 800 verschiedenen Duftstoffen zusammengesetzt ist. Dafür sind die Riechzellen der Nase mit speziellen Duftstoffrezeptoren ausgestattet. Es handelt sich dabei um Proteine, die von den Riechzellen auf feinen Sinneshärchen in die Atemluft gehalten werden.
Die Konzentration einzelner Duftstoffe in der Nase, also die Anzahl von Molekülen eines bestimmten Duftstoffs pro Kubikzentimeter Atemluft, ist allerdings sehr gering. Zugleich haben sich die Duftstoffrezeptoren als recht unempfindlich erwiesen. Sie reagieren nur äußerst schwach auf die niedrigen Duftstoffkonzentrationen. Wie kann es also sein, dass die Schlüsselfunktion unseres hochempfindlichen Riechsystems ausgerechnet von Rezeptoren mit geringer Empfindlichkeit ausgeübt wird?
Die Lösung ist der elektrische Verstärkungsmechanismus für die Riechzellen, den Prof. Frings und sein Team entschlüsselt haben: Ein Protein-Komplex pumpt Chlorid-Ionen in das Innere der Sinneshärchen, so dass diese zu gut gefüllten Chlorid-Speichern werden. Bei einem Duftreiz kommt ein weiteres Protein zum Einsatz: ein Chlorid-Kanal, von dem die Sinneshärchen viele Kopien in ihrer Außenmembran besitzen. Diese Chlorid-Kanäle bleiben solange geschlossen, wie die Riechzelle ruht. Beim Duftreiz aber löst die schwache Reaktion der Duftstoffrezeptoren eine schlagartige Öffnung aller Kanäle aus. Der Ausstrom negativ geladener Chlorid-Ionen verursacht eine Ladungsumkehrung der Riechzelle. Dadurch entstehen starke elektrische Signale, die mit den Geruchsinformationen zum Gehirn geleitet werden.Quelle: idw; Pressemitteilung der Universität Heidelberg
