Кіріспе

Ауыз қуысының жоғары жағындағы иіс сезу органы Вомероназальдық орган (ВНО) немесе Джейкобсон органы – әртүрлі төрт аяқты жануарлардың (тетраподтардың) мұрын қуысында, ауыздың қатаң тінінің (қатты ауыз қабатының) үстінде орналасқан, жұптасқан қосымша иіс сезу органы. Атауы мұрын бөлімінің ортасындағы жұптаспаған сопақ сүйекке (латынша vomer – «шұқыр», оның пішініне байланысты) жақын орналасқандығынан шыққан. Ол барлық жыландар мен кесірткелерде, сондай-ақ мысықтар, иттілер, сиырлар, шошқалар және кейбір маймылдар сияқты көптеген сүтқоректілерде кездеседі және жұмыс істейді. Кейбір адамдарда ВНО-ның физикалық іздері сақталуы мүмкін, бірақ ол қалыптасқан емес және қызмет етпейді. ВНО сезімдік нейрондардың денелерін қамтиды, олар қоршаған ортадан жеткізілетін белгілі бір ұшпайтын (сұйық) органикалық қосылыстарды анықтайтын рецепторларға ие. Бұл қосылыстар жемтің иісін, жаратылыстардың иісін, ал ықтимал жұбайлардан шығатын жыныстық феромондарды бөліп шығарады. ВНО-ның белсенділігі осы үш фактордың біріне қатысты тиісті мінез-құлық реакциясын тудырады. ВНО нейрондары белгілі бір химиялық заттардың G белоктарымен байланысқан рецепторларына байланысу арқылы белсендіріледі: олар V1R, V2R және FPR деп аталатын үш отбасының рецепторларын білдіреді. Бұл нейрондардың аксондары, яғни ми сабасының нөлдік нерві (CN 0), мидың иіс сезулік бомбасына (accessory olfactory bulb) жолданады, ол миндаль безіне (amygdala) және stria terminalis ядросына бағытталған, ал олар алдыңғы гипоталамусқа проекцияланады. Бұл құрылымдар иіс сезудің қосымша жүйесін құрайды. ВНО кейбір сүтқоректілерде флехмен реакциясын тудырады, бұл органдарға сұйық органикалық химиялық заттарды бағыттауға көмектеседі. ВНО-ны Фредерик Руйш 1732 жылға дейін, ал кейіннен 1813 жылы Людвиг Якобсон ашқан.

Орган

VNO мұрын қуысының түбінде орналасқан. Ол мұрын перегородкасымен екіге бөлінген, екі жағы да созылған, С пішіндес немесе жарты ай тәрізді қуысқа ие. Ол сүйекті немесе шеміршекті капсуланың ішінде орналасқан, ол мұрын қуысының түбіне ашылады.

Жүйе

Вомероназальды рецептор нейрондары VNO-дан қосымша иіс шаршығына (AOB) жететін аксондарға ие, ол сондай-ақ вомероназальды шаршық деп аталады. Бұл сезімтал рецепторлар жарты ай тәрізді люменнің медиалдық ойыс бетінде орналасқан. Люменнің бүйірлік, дөңгелек беті сезімтал емес кірпікшелі жасушалармен жабылған, онда базальды жасушалар да табылады. Люменнің дорсальдық және вентральдық жағында вомероназальды бездер орналасқан, олар вомероназальды люменді сұйықтықпен толтырады. Люменнің қасында қан тамырлары орналасқан, олар кеңейіп немесе тарылып, люменге стимул жеткізетін тамырлық сорғы құрайды. Мұрын қуысының еденіне ашылатын жұқа өзек – стимул беретін химиялық заттардың кіруіне жалғыз жол. Эмбриологиялық даму кезінде вомероназальды сезімтал нейрондар мұрындық (иіс) плакодасынан, нейропластинканың алдыңғы жиегінен (бас миының бірінші жұлыны) пайда болады.

Сезім эпителийі мен рецепторлары

VNO түтікше тәрізді жарты ай пішіндес және екі жұпқа бөлінеді, оларды мұрын қыртысы бөліп тұрады. Люменнің медиалдық, ойыс бөлігі үш негізгі жасуша типі бар псевдоқабатты эпителиймен қапталған: рецептор жасушалары, қолдаушы жасушалар және базальды жасушалар. Қолдаушы жасушалар мембрананың беткі қабатында орналасса, базальды жасушалар сенсорлық емес эпителийге жақын базалық мембранада табылады. Рецептор нейрондарының апикальды микровиллилерінде сезім рецепторлары орналасқан. Бұл G белокпен байланысқан рецепторлар, олар көбінесе феромон рецепторлары деп аталады, себебі вомероназальдық рецепторлар феромондарды анықтаумен байланысты. VNO-да G белокпен байланысқан үш рецептор анықталды, олардың әрқайсысы әртүрлі аймақтарда кездеседі: V1Rs, V2Rs және FPRs. V1R, V2R және FPR жеті трансмембраналық рецепторлар болып табылады, олар негізгі иіс сезу нейроэпителийінде экспрессияланатын иіс сезу рецепторларымен тығыз байланысты емес. V1 рецепторлары, V1Rs, G белгісіз, Gαi2-ге байланысты. GPCR-дің артықшылығы – олар сигналды бірнеше бағытта жібере алады. V1Rs VNO-ның апикальды бөлігінде және салыстырмалы түрде қысқа NH2 терминалында орналасқан, ал трансмембраналық домендерінде үлкен реттілік әртүрлілігі бар. V1R кеміргіштердің вомероназальдық органында (VNO) экспрессияланады және феромонды қабылдауға жауапты деп саналады, бұл сигнал трандукциясын тудырады. V2 рецепторлары, V2Rs, G белгісіз, Gαo-ға байланысты. Оларда ұзын клеткадан тыс NH2 терминалдары бар, олар феромондық молекулалардың байланысу домендері деп саналады және VNO-ның базальды бөлігінде орналасқан. V2R гендері А–D деп белгіленген төрт жеке отбасыға топталуы мүмкін. C отбасы V2R-лер басқа отбасылардан ерекшеленеді және VNO-ның көптеген базальды нейрондарында экспрессияланады. Вомероназальдық ағзаның сезім нейрондары негізгі иіс сезу жүйесінің сезім нейрондарынан өзгеше сигналдық жолмен әрекет етеді. Рецепторларды белсендіру фосфолипаза C-ді стимуляциялайды, ол TRPC2 иондық каналын ашады. Феромондармен стимуляцияланғанда, көптеген жануарларда VNO мембраналарында IP3 өндірісінің артуы байқалады, ал негізгі иіс сезу жүйесінің маңызды сигнал трандукциялық молекулалары – аденозилциклаза және циклдік аденозин монофосфаты (cAMP) өзгеріссіз қалады. Бұл тенденция хомяк, шошқа, тышқан және байлам жылан сияқты көптеген жануарларда, олардың вагинальды немесе семенді сөліністері қоршаған ортаға енгізілген кезде байқалады. V1R және V2R әртүрлі лигандтар немесе феромондармен белсендіріледі. Gi белоктары липофильді иіс заттарымен стимуляцияланғанда белсендіріледі. Go белоктары ұшпайтын белоктармен, мысалы, егеуқұйрықтардағы негізгі зәр белоктары және экзокринді без секрециялайтын 1 (ESP1) пептидімен белсендіріледі. Көптеген вомероназальды нейрондар зәрдегі химиялық заттармен белсендіріледі. Белсенді қосылыстардың кейбіреулері сульфатталған стероидтар болып табылады. Сульфатталған стероидтардың түрлерін және мөлшерін анықтау зәр донорының физиологиялық жағдайы туралы ақпарат береді, сондықтан ол адал сигнал ретінде қызмет ете алады. Жақындағы зерттеулер тышқандардың VNO мембраналарында формаль пептид рецепторларына ұқсас жаңа белоктар тобын анықтады, бұл иіс сезу және химиосенсорларда қолданылатын сигналдық механизмдердің жақын филогенетикалық байланысын көрсетеді.

Сезімдік нейрондар

Вомероназальды сезім нейрондары өте сезімтал және 1 пА-ға дейінгі ток күшімен әрекет потенциалын тудырады. Көптеген патч-кламп жазбалары вомероназальды нейрондардың сезімталдығын растады. Бұл сезімталдық вомероназальды нейрондардың тыныш потенциалы осы нейрондардың оқу шегіне салыстырмалы түрде жақын болуымен байланысты. Вомероназальды сезім нейрондары сондай-ақ өте баяу бейімделуді көрсетеді және ток күшінің 10 пА-ға дейін артуымен оқу жиілігі артады. Басты мұрын сезім нейрондары жекелеген импульстік әрекет потенциалдарын тудырады және әлдеқайда жылдам бейімделу жылдамдығын көрсетеді. V1 рецепторларын (V1R) қамтитын нейрондарды белсендіру әлсіз, құбылмалы жауаптарды тудырады, олар қосымша мұрын сезім түйінінің (AOB) алдыңғы бөлігінде байқалады. V2 рецепторларын (V2R) қамтитын нейрондардың белсенділігі болса, AOB-ның артқы бөлігінде ерекше тербелістерді күшейтеді.

Функция

Сүтқоректілерде вомероназальдық органның сезімдік нейрондары ұшпайтын химиялық сигналдарды анықтайды, бұл иіс көзімен тікелей физикалық байланыс талап етеді. Ерекше айта келерлік жайт, кейбір иістер түрдің басқа өкілдерінен химиялық байланыс сигналдары (феромондар) ретінде әрекет етеді. Негізгі иіс сезу шаршығы иіс сезу қабығына нейрондық сигналдар жібергенімен, VNO нейрондық сигналдарды қосымша иіс сезу шаршығына, содан кейін миндаль безіне, BNST-ге және соңында гипоталамусқа жібереді. Гипоталамус маңызды нейроэндокриндік орталық болғандықтан (өсімдік физиологиясы мен мінез-құлқына, сондай-ақ дене температурасы сияқты басқа да функцияларға әсер етеді), бұл иістердің агрессивтік және жұптасу мінез-құлқына қалай әсер ететінін түсіндіруге мүмкіндік береді. Мысалы, көптеген омыртқалы жануарларда мидан келетін жүйке сигналдары гипоталамусқа маусымдық өзгерістер мен жұптасу мүмкіндігі туралы сенсорлық ақпаратты жеткізеді. Өз кезегінде, гипоталамус көбею үшін қажетті репродуктивті гормондардың бөлінуін реттейді. Кейбір феромондар негізгі иіс сезу жүйесімен анықталады.

Жануарларда

Вомероназальдық мүше төрт аяқты жануарларда пайда болған. Функционалды вомероназальдық жүйе барлық жыландар мен кесірткелерде, сондай-ақ көптеген сүтқоректілерде кездеседі. Саламандрлар VNO-ны қозу үшін мұрынды соғып, шапалақтау тәрізді әрекет жасайды. Жылан бұл мүше арқылы жемтігін сезеді, иіс алу үшін тілін сығырып шығарып, тілін кері тартып алғанда оны мүшенің тесігіне тигізеді. Бұл мүше лемурлар мен лорилер сияқты стрепсиррин приматтарда жақсы дамыған, Жаңа әлем маймылдарында әртүрлі деңгейде дамыған, ал Ескі әлем маймылдарында және адамтәріздес маймылдарда нашар дамыған. Пілдер ауыз қуысының жоғары жағындағы вомероназальдық тесікке, кейде саусақ деп аталатын, тұмсық ұшындағы ұстағыш құрылымды пайдаланып, химиялық сезімталдық стимулдарын жеткізеді. Суда жүзетін тасбақалар осы мүшені су астында иіс сезу үшін пайдаланады. Мүшенің қуысына енген кезде химиялық молекулалар вомероназальдық мүшенің нейросенсорлық эпителийіне бекітілген сезімтал жасушалармен байланысады. Ең маңыздысы, жаңа зерттеулер көрсеткендей, гадюке ауадағы жемтік иіске жауап беру үшін вомероназальдық мүше қажет, бірақ ауадағы жемтік емес иіске жауап бермейді. Кейбір сүтқоректілерде иіс тарту үшін бүкіл мүше жиырылады немесе сорып алады.

Флехменнің жауабы

Кейбір сүтқоректілер, әсіресе мысықтар (felids) және тұяқтылар (жылқы, ірі қара мал, шошқалар және басқа да түрлерді қамтиды) VNO-ға жұтылған заттарды бағыттау үшін flehmen деп аталатын ерекше бет қозғалысын пайдаланады. Жануар иіс сезгеннен кейін басын көтеріп, мұрынын жиырытып, ерінін көтереді және қысқа ғана уақытқа тынысын тоқтатады. Flehmen мінез-құлқы "анатомиялық ерекшелікпен" байланысты, және flehmen мінез-құлқы көрсететін жануарлардың тістерінің артында ауыз қуысын VNO-ға жалғастыратын кескіш папиллалары мен каналдары болады. Дегенмен, жылқылар ерекше жағдай: олар flehmen жауабын көрсетеді, бірақ мұрын мен ауыз қуысы арасында кескіш канал байланысы жоқ, себебі олар ауыздан дем алмайды; керісінше, VNO мұрын жолдарымен nasopalatine канал арқылы байланысады. Мысықтар иіс сүрту кезінде құрт-науыз мүшелерін қолданады; олар осы мүше арқылы ұқсас иісті заттарды ажырата алады, содан кейін сүрту әрекетін жасайды.

Адамда бар екендігіне дәлел

Көптеген зерттеулер ересек адамдарда VNO бар-жоғын анықтауға тырысты. Тротье және авторлардың бағалауынша, мұрын қуысы операциясы жасалмаған субъектілерінің 92% кем дегенде бір толық VNO-ға ие болған. Кьер мен Фишер Хансен болса, VNO құрылымы кейбір приматтардағыдай ұрықтық даму кезінде жоғалады деп мәлімдеді. Алайда, Смит пен Бхатнагар (2000) Кьер мен Фишер Хансеннің үлкен ұрықтардағы құрылымды байқамағанын айтты. Вон (2000) өзінің 22 қадасында (59,1%) және 78 тірі науқасының (28,2%) арасында 13-інде VNO бар екенін тапты. Шамамен мың амбулаториялық мұрын эндоскопиясының ретроспективті талдауында Stoyanov және авторлар (2016) бұл органның болгар халқының 26,83%-ында кездесетінін анықтады. Осы нәтижелерді ескере отырып, кейбір ғалымдар ересектерде VNO бар деген пікірді білдірді. Дегенмен, көптеген зерттеушілер түтікшелі эпителий құрылымын анықтаудың орнына, адамдарда VNO ашылуын анықтауға ұмтылды. Осылайша, мұндай зерттеулер макроскопиялық байқау әдістерін қолдана отырып, кейде вомероназалды органды жаңылыстыратын немесе тіпті жіберіп алатын болды деп тұжырымдалды. Сонымен қатар, ересек адамдардағы VNO мен мидың арасында кез келген сенсорлық рецепторлық жасушалар арасындағы жүйке және аксондық байланыстарды көрсететін деректер жоқ. Сондай-ақ, ересек адамдарда қосымша иіс сезу шарларының бар екенін көрсететін деректер де жоқ, ал басқа сүтқоректілерде VNO функциясына қатысты негізгі гендер адамдарда псевдогендік күйге түскен. Сондықтан, көптеген ғалымдар ересектердегі құрылымның болуы туралы пікір таластың болғанымен, Тристрем Уайаттың ғылыми әдебиеттерді шолуы қазіргі деректерге сүйене отырып, "саладағы көпшілік ересектерде функционалды VNO болуы мүмкін дегенге күмәнмен қарайды" деген қорытындыға келді.

Тарих

VNO Фредерик Руйш 1732 жылға дейін, ал кейін Людвиг Якобсон 1813 жылы ашқан.