最新发现证明,气味受体并不局限于鼻子! 最近,汉斯-哈特博士和他的团队发现,几乎所有人体组织都大量存在嗅觉受体[1]。
这一发现具有重大意义。 长期以来,嗅觉作为一种主要的气味一直被忽视,但这一领域的研究却在以指数级的速度增长。 关注研究不足的嗅觉受体的科学家们以 "解密嗅觉 "获得了诺贝尔和平奖。揭开嗅觉的神秘面纱 "而荣获诺贝尔和平奖。." 现在,人们对嗅觉是什么以及它是如何工作的有了重要的认识。长期以来,人们一直认为嗅觉与记忆有关;现在,它又与自我修复联系在一起。 纽约时报》在一篇题为《嗅觉在意想不到的情况下出现》的文章中首次提到了 "基于气味的医学"这一类别。 气味出现在意想不到的地方[2]. 这篇文章揭示了 "气味具有不同于以往想象的治疗特性",并首次报道了气味受体并不局限于鼻子。
汉斯-哈特博士和他的生物学家团队发现:"存在于鼻子中的超过15种嗅觉受体也存在于人类皮肤细胞中。 我多年来一直在论证这些受体的重要性,"自称嗅觉大使 的哈特博士说,"这是一场艰苦的斗争。"2 哈特博士是波鸿鲁尔大学生物系教授和细胞生理学教席负责人,这项研究就是在波鸿鲁尔大学完成的。 他是第一个认识到嗅觉受体在鼻子以外的细胞中也发挥着重要作用的人。 鼻外嗅觉受体的整个概念似乎很陌生,几乎就像科幻小说一样。
然而,科学事实表明,我们的气味感受器是人体中最古老的化学传感器之一。 作为一种极其重要的感官,气味终于进入了成熟期。有关气味的验证及其对健康影响的研究正在加速。 许多人将其称为 "气味医学",以替代传统的药物疗法。
"哈特博士说:"在过去的十多年里,科学家们发现气味受体并不仅仅局限于鼻子,而是遍布全身,""在肝脏、心脏、肾脏甚至精子中,它们都在一系列生理功能中发挥着关键作用。哈特博士发现,让这些受体(被命名为 OR2AT4)接触一种名为 Sandalore 的气味会产生生理反应。 在一系列人体试验中,皮肤擦伤在接触 Sandalore 后的愈合速度提高了 30%。 这种具有浓郁、温暖、天然檀香特征的强效扩散剂显然能产生分子信号,诱导受伤组织的愈合。科学家们认为,这可能会开发出治疗皮肤老化和皮肤创伤后恢复的新产品。
约翰-霍普金斯大学生理学教授詹妮弗-普卢兹尼克说:"如果你把嗅觉受体看作是专门的化学探测器,而不是鼻子里检测气味的受体,那么它们存在于其他地方就很有意义了。"她发现,嗅觉受体有助于控制小鼠肾脏的代谢功能和调节血压。[3]
哈特博士和他的团队在其他几个器官中也发现了嗅觉受体,包括肝脏、心脏、肺、结肠和大脑。事实上,有基因证据表明,人体几乎每个器官都含有嗅觉受体。 这种非常重要的感官可以检测到多种化合物。 嗅觉系统区分大量化合物的能力取决于哺乳动物基因组中的编码。
收集到的气味信息通过一条共同的信号通路传递。研究人员想知道是否可以利用这种信号通路来检测肾脏 "内部环境 "化学成分的变化并做出反应。据了解,嗅觉受体在嗅觉上皮细胞之外也能发挥化学感知作用,其中最显著的是精子[4],尽管研究仍在继续,但其他身体功能,如肾脏,也是如此。
肾脏是一个理想的器官,可以在其中发挥嗅觉化学感知机制的能力。用香味降低血压、减少肾结石或改善人类肾脏健康的可能性是惊人的。肾脏在通过肾小管的不同部分时,必须仔细跟踪肾小管液体的化学成分。 例如,香味可能有利于肾脏根据代谢物水平的变化调整其过滤、重吸收或分泌速度,以及促进物质或二羧酸的清除,以避免肾结石的形成。 在研究中,他们通过检测肾脏中是否存在嗅觉信号传导所需的蛋白质,以及通过检测缺乏嗅觉所需的蛋白质的小鼠的肾功能,研究了类似嗅觉的信号传导是否在肾脏中发挥作用。这可能在调节肾功能的基本方面发挥关键的生理作用。总之,他们发现了肾脏中嗅觉信号系统的存在,证明了其特异性定位,并正在研究气味如何对其功能产生积极影响。
气味对生育也有影响。 长期以来,香味被认为是一种催情剂,而现在,香味有了更实际的意义。 哈特博士是最早详细研究这些功能的科学家之一。在 2003 年发表的一项研究中,他和他的同事们报告说,睾丸内的嗅觉受体是一种化学引导系统,它能使精子细胞找到通往未受精卵的道路,这给性化学概念赋予了新的含义[5]。他们发现、克隆并在功能上表达了一种以前从未描述过的人类睾丸。在人类精子中,他们检测到了合成铃兰的受体,并证明它的激活会导致人类精子 产生积极的趋化反应,并加快其速度。 哈特博士在他的实验室中还证明了其他嗅觉受体在男性精子和女性阴道分泌物中的 20 多种香料中的重要功能。 综合来看,研究结果表明,人类精子的趋化性可能是受精过程的一个重要组成部分。 这可以作为应对不育症的新研究指标。
前列腺癌是男性的头号杀手之一,而香味可能是一种解决方案。 根据美国疾病控制和预防中心(CDC)的数据,导致男性癌症死亡的主要原因是肺癌、前列腺癌和结肠直肠癌。哈特博士和他的研究小组还报告说,让人体前列腺中的嗅觉受体接触紫罗兰和玫瑰中的主要气味化合物--β-酮,似乎可以通过关闭错误的基因来抑制前列腺癌细胞的扩散[6]。
虽然预防前列腺癌也许不可能,但早期发现确实可以挽救生命。 例如,早期发现可以提供许多治疗方法,包括在临床应用中具有很高治疗潜力的芳香疗法。哈特博士的实验室还深入研究了精油和香料对三叉神经通道和身体其他部位的影响。 他的实验室 证明,芳香疗法及其分子作用机制可以通过使用香水对大脑受体的调节来解释。
肌肉的运动恢复和抗衰老过程也可能受到气味的影响。 美国埃默里大学的生物学家格蕾丝-帕夫拉斯(Grace Pavlath)发表了一项关于骨骼肌嗅觉受体的研究。她发现,用山谷百合的合成香料 Lyral 沐浴这些受体能促进肌肉组织的再生。通过中和基因来阻断这些受体,则会抑制肌肉再生。这表明,气味受体是导致干细胞蜕变为肌肉细胞并取代受损组织的复杂生化信号系统的必要组成部分。"我们在做这项研究时,还没有嗅觉受体参与组织修复的想法。
香味的历史及其已成为价值 430 亿美元的产业,它不仅仅是一种令人愉悦的配饰。嗅觉受体是 G 蛋白偶联受体(GPRCs)的最大子集,GPRCs 是细胞表面的蛋白质家族,能让细胞感知周围的情况。这些受体是药物的常见靶点,40% 的处方药都是通过 GPCR 到达细胞的,这为所谓的基于气味的药物提供了巨大的商机。
由于医疗行业的适应速度较慢、对任何 "破坏 "的抵制、对非制药类新事物的反感、嗅觉系统真正未开发的复杂性以及围绕 "自我修复 "的政治因素,这一机遇需要时间。尽管最近取得了一些进展,但到目前为止,科学家们还很少能将这些受体与它们所反应的特定化合物相匹配。
今天,我们可以扩展我们的理解,把嗅觉受体看作是一个 "锁钥系统",气味分子就是打开受体锁的钥匙。只有特定的分子才能与特定的受体相匹配。当合适的分子出现并附着在相匹配的受体上时,就会引发一系列复杂的生化反应。在鼻子里,这些反应最终会将神经信号传送到大脑,我们将其感知为气味。如今我们知道,同样的装置还能实现其他生物功能。欢迎来到气味医学的世界!
基思-凯尔森
首席执行官兼创始人 Inhalio -联系方式
[1]H. Hatt, G. Gisselmann, etal: 通过深度测序确定异位嗅觉受体的表达谱。In: PLOS ONE.8(2), 2013, Art.e55368.
[2]《气味出现在意想不到的地方》,2014 年 10 月 14 日,《纽约版》第 D3 页:订购重印本
[3]第 106 卷第 6 期 Jennifer L. Pluznick, etal 2059-2064, doi: 10.1073/pnas.0812859106嗅觉信号系统在肾脏中的功能表达
[4]Spehr M 等人(2003)鉴定介导人类精子的睾丸气味受体 摘要/免费全文
[5] 鉴定介导人类精子趋化的睾丸气味受体: 美国国家医学图书馆 国家健康 科学 研究所: 2003 年 3 月 28 日Hatt H.、 SpehrM1、Gisselmann G、Poplawski A、Riffell JA、Wetzel CH、Zimmer RK
[6] 激活嗅觉受体可抑制前列腺癌细胞的增殖。In:J Biol Chem.2009 Jun 12.Epub 2009 Apr 23,Neuhaus EM,Hatt H., etal:.