jaké jsou buněčné mechanismy, které jsou základem OSMORECEPCE?

„Efektivní“ rozpuštěných látek jsou ty, které pronikají buňky pomalu, nebo vůbec, a tím vytváří osmotický gradient, který způsobuje odtok vody z osmoreceptor buněk. Výsledné smrštění osmosensitive neuronů bylo zjištěno, že aktivace membrány neselektivní kationtové vodivosti, které vytvářejí vnitřní proud; v případě dostatečné velikosti, výsledná depolarizace osmoreceptor neuron pak produkuje akční potenciál.10 Naopak, „neefektivní“ rozpuštěných látek, které pronikají buňky snadno vytvořit žádný osmotický gradient, a tudíž mají málo k žádné vliv na objem buněk z osmoreceptory. Elektrofyziologické studie neuronů v OVLT ukázat, že zobrazení se změní na akční potenciál, rychlost střelby, které se liší v poměru k tonicity extracelulární tekutiny, podporuje pravděpodobnost, že tyto buňky představují osmosensory neuronů.5 Osmoticky vyvolal změny v rychlosti palby z OVLT neurony v pořadí synaptically regulovat elektrickou aktivitu následné efektorové neuronů, je nejdůležitější včetně magnocellular AVP neuronů v SON a PVN, a to prostřednictvím odstupňované změny v uvolňování excitačního neurotransmiteru glutamátu. Tento mechanismus dobře souhlasí s pozorovaným vztahem mezi účinkem specifických rozpuštěných látek, jako je sodík, mannitol a glukóza na sekreci AVP (Obrázek 2).

předpoklad, že objem buněk osmoreceptorových buněk představuje primární signální událost, kterou osmoreceptory detekují změny tonicity extracelulární tekutiny, vyvolává některá zajímavá dilemata. Za prvé, většina buněk v těle reguluje jejich objem, aby se zabránilo nebo minimalizovalo škodlivé účinky otoku nebo smrštění buněk na buněčné funkce. Nicméně, pokud osmoreceptory zobrazí objem-regulační zvyšuje nebo snižuje v reakci na změny v extracelulární tonicity, to by nebylo možné, pro absolutní plazmatické osmolality, kolem které tělo tekutiny, homeostáza je udržována; to je, chronická hyperosmolality by vyvolat trvalé podněty pro sekrece AVP a žízeň. Výsledky pomocí OVLT neuronů v krátkodobé rozptýlené kultur, skutečně naznačují, že tyto buňky nemají objem-regulace, v souladu s jejich předpokládané funkce jako primární mozek osmoreceptory.11 zda je to pravda i po delších obdobích trvalých změn tonicity, nebylo studováno. Za druhé, v reakci na chronické změny tonicity, magnocelulární AVP neurony podléhají účinkům opačným než očekávané. Tyto neurony se zvětšují v reakci na chronickou hypertonicitu12 a zmenšují se v reakci na chronickou hypotonicitu.13 předpokládá se, že je to důsledek změn v buněčných syntetických strojích; upregulace mnoha proteinů potřebných pro zvýšenou syntézu AVP během chronické hypertonicity způsobuje hypertrofii buněk a downregulace těchto proteinů během chronické hypotonicity vyvolává opačné účinky. Je tedy pravda, determinant osmoreceptor činnost musí být míra úsek osmoreceptor buněčné membrány, s následným účinky na stretch-activated nebo stretch-inaktivované kanály, spíše než absolutní velikost neuronů.10 V tomto smyslu, osmoreceptory fungují jako mechanoreceptory, které detekují stupeň membránový úsek na buněčné úrovni, podobné funkce baroreceptors na cévní úrovni.

mobilní osmosensing mechanismus využíváno OVLT buněk je vnitřní depolarizujících receptoru potenciál, který tyto buňky vytvářet prostřednictvím molekulární transdukce komplexu. Nedávné výsledky naznačují, že to pravděpodobně zahrnuje členy rodiny proteinů kationtových kanálů s potenciálem přechodného receptoru vanilloid (TRPV). Tyto kanály jsou obvykle aktivovány buněčné membrány úsek způsobit neselektivní vodivost kationtů, s preferencí pro Ca2+. Několik studií charakterizovalo různé členy rodiny TRPV jako buněčné mechanoreceptory v různých tkáních.14

Jak in vitro a in vivo studie TRPV rodiny kationtový kanál proteinů poskytuje důkazy na podporu role pro TRPV1, TRPV2 a TRPV4 bílkovin v transdukce osmotické podněty u savců.15 N-terminální trpv1 varianta je exprimována v ovlt buňkách a trpv1-null myši mají defekty v osmoticky stimulované sekreci AVP a žízeň.5 Heterologní exprese trpv2 genu v ovarií Čínského křečka (CHO), buňky způsobí aktivaci Ca2+ příliv v reakci na hypotonicity, odpověď, která může být napodobován buněčné membrány úsek.15 trpv4-Transfektované buňky reagují podobně na hypotonicitu a mechanické roztažení a vykazují nedostatečný objem-regulační pokles v reakci na hypoosmolalitu.16 studie in vivo však přinesly nekonzistentní nálezy. trpv4-Null myši mají umocněným AVP reakci k kombinovaný hypertonický a hypovolemický stimulační v jednom study17 ale otupené reakce obou sekrece AVP a žízeň selektivní hypertonický stimul v jiném.18 tato zjištění nemusí být nutně protichůdná, protože sekrece AVP i žízeň jsou pravděpodobně pod bimodální kontrolou; to znamená, že jsou stimulovány hypertonicitou a inhibovány hypotonicitou.19 na podporu této možnosti vede léčba desmopresinem k hyponatrémii u myší trpv4-null, ale ne u kontrol divokého typu, což naznačuje selhání osmotické inhibice pití.18 různé kanály a / nebo různé sady osmoreceptorových buněk tak mohou zprostředkovat opačné odpovědi na roztažení buněčné membrány, ačkoli osmosenzitivní inhibiční neurony dosud nebyly identifikovány v OVLT.5

dosavadní kombinované studie proto silně podporují charakterizaci TRPV1, TRPV2 a TRPV4 jako osmomechano-TRP.15 navzdory velmi slibné povaze těchto zjištění je však zřejmé několik dilemat, pokud jde o jejich zapojení do osmorecepce mozku. Za prvé, je zarážející, že zvířata s genovou delecí jednotlivých členů rodiny TRPV manifest zaobleny sekrece AVP a žízeň, ale mít normální bazální plazmatické osmolality. Tyto výsledky stojí v ostrém kontrastu k zvířata s lézemi, které ničí OVLT a okolní hypotalamu, v němž osmoticky stimulované sekrece AVP a žízeň jsou prakticky zrušena, což vede k chronicky zvýšené plazmatické osmolality. To zvyšuje pravděpodobnost, že různé iontové kanály, nebo možná kombinace podjednotek z různých kanálů, zprostředkovat osmoresponsivity v mozku a kompenzovat absenci jednotlivých iontových kanálů. Za druhé, je překvapující, že všech TRPV kanálů se zdají být aktivován membrána stretch, včetně mobilní otoky vyvolané extracelulární hypotonicity, vzhledem k tomu, že in vitro studie domnělé OVLT osmoreceptory ukázaly, že mechanismus zodpovědný za hyperosmolární aktivace těchto buněk je aktivace stretch-inaktivovaná kationtové vodivost, která reaguje na mobilní smrštění.10 Tyto a další otázky musí být zodpovězeny dříve, než plně pochopíme osmoreceptory mozku a jejich fungování.