mitkä ovat OSMORESEPTION taustalla olevat solumekanismit?

”tehokkaita” liuoksia ovat ne, jotka tunkeutuvat soluihin hitaasti tai eivät lainkaan, jolloin syntyy osmoottinen gradientti, joka aiheuttaa veden poistumisen osmoreseptorisoluista. Tuloksena olevan osmosensitiivisten neuronien kutistumisen on havaittu aktivoivan kalvon epäselektiivisiä kationisia konduktansseja, jotka tuottavat sisäänpäin suuntautuvaa virtaa; jos ne ovat riittävän suuria, tuloksena oleva osmoreseptorisolun depolarisaatio tuottaa sitten aktiopotentiaalin.10 kääntäen” tehottomat ” liuokset, jotka tunkeutuvat soluihin helposti, eivät luo osmoottista gradienttia ja siten vaikuttavat vain vähän tai ei lainkaan osmoreseptorien solujen tilavuuteen. Ovlt: n neuronien Elektrofysiologiset tutkimukset osoittavat, että niissä näkyy aktiopotentiaalin laukaisunopeuden muutoksia, jotka vaihtelevat suhteessa solunulkoisen nesteen tonisuuteen, mikä tukee todennäköisyyttä, että nämä solut edustavat osmosensorisia neuroneja.5 osmoottisesti herätti muutoksia ovlt-neuronien polttonopeudessa puolestaan synaptisesti säätelevät loppupään efektori-neuronien sähköistä aktiivisuutta, mikä on tärkeää, mukaan lukien son: n ja PVN: n magnosellulaariset AVP-neuronit, jännittävän neurotransmitterin glutamaatin vapauttamisen lajitelluilla muutoksilla. Tämä mekanismi sopii hyvin yhteen tiettyjen liuosten, kuten natriumin, mannitolin ja glukoosin, vaikutuksen AVP: n eritykseen havaitun suhteen kanssa (kuva 2).

olettamus, että osmoreseptorisolujen solutilavuus edustaa ensisijaista signalointitapahtumaa, jolla osmoreseptorit havaitsevat muutoksia solunulkoisen nesteen tonisuudessa, herättää joitakin mielenkiintoisia ongelmia. Ensinnäkin useimmat elimistön solut säätelevät tilavuuttaan estääkseen tai minimoidakseen solujen turpoamisen tai kutistumisen haitalliset vaikutukset solujen toimintaan. Kuitenkin, jos osmoreceptors näytetään volume-regulatory kasvaa tai vähenee vastauksena muutoksiin solunulkoisen tonicity, tämä ei salli absoluuttista plasman osmolaliteettia, jonka ympärille kehon nesteen homeostaasi säilyy; eli krooninen hyperosmolaliteetti ei aiheuta pysyviä ärsykkeitä AVP eritystä ja jano. Tulokset, joissa käytetään OVLT-neuroneja lyhyen aikavälin hajautetuissa viljelmissä, viittaavat todellakin siihen, että nämä solut eivät säätele volyymia, mikä on sopusoinnussa niiden oletetun toiminnan kanssa ensisijaisina aivojen osmoreseptoreina.Ei ole tutkittu, pitääkö tämä paikkansa myös pidempiaikaisten tonisuudessa tapahtuneiden jatkuvien muutosten jälkeen. Toiseksi, vastauksena kroonisiin tonisuusmuutoksiin, magnosellulaariset AVP-neuronit saavat aikaan päinvastaisia vaikutuksia kuin odotettiin. Nämä hermosolut suurenevat vastauksena krooniseen hypertonisuuteen12 ja kutistuvat vastauksena krooniseen hypotonisuuteen.13 Tämän oletetaan johtuvan solusynteettisten koneiden muutoksista; AVP-synteesin lisääntymiseen tarvittavien monien proteiinien upregulaatio kroonisen hypertonisuuden aikana aiheuttaa soluhypertrofiaa, ja näiden proteiinien downregulaatio kroonisen hypotonisuuden aikana tuottaa päinvastaisia vaikutuksia. Näin ollen osmoreseptoritoiminnan todellinen determinantti tulee olla osmoreseptorisolukalvon venymisaste, ja sen jälkeen vaikutukset venytysaktivoituihin tai venytys-inaktivoituihin kanaviin, eikä neuronien absoluuttinen koko.10 tässä mielessä osmoreseptorit toimivat mekanoreseptoreina, jotka havaitsevat solutasolla kalvon venymisasteen samalla tavalla kuin baroreseptorit verisuonten tasolla.

OVLT-solujen käyttämä solujen osmosensaatiomekanismi on luontainen depolarisoiva reseptoripotentiaali, jonka nämä solut tuottavat molekyylitransduktiokompleksin kautta. Viimeaikaiset tulokset viittaavat siihen, että tämä todennäköisesti sisältää kationikanavaproteiinien transienttireseptoripotentiaalin vanilloidiperheen (TRPV) jäseniä. Nämä kanavat aktivoituvat yleensä solukalvon venymällä aiheuttamaan kationien epäselektiivistä konduktanssia, jonka parempana pidetään Ca2+ – arvoa. Useat tutkimukset ovat luonnehtineet trpv-perheen eri jäseniä solujen mekanoreseptoreiksi eri kudoksissa.14

sekä in vitro-että in vivo-tutkimukset trpv-kationikanavaproteiiniperheestä antavat näyttöä TRPV1 -, TRPV2-ja TRPV4-proteiinien tukirooleista nisäkkäiden osmoottisten ärsykkeiden transduktiossa.15 OVLT-soluissa esiintyy N-terminaalinen trpv1-muunnos, ja trpv1-null-hiirillä on osmoottisesti stimuloidun AVP: n erityksen ja janon vikoja.5 Trpv2-geenin Heterologinen ilmentyminen kiinanhamsterin munasarjasoluissa (cho)aiheuttaa Ca2+ – tulvan aktivoitumisen reaktiona hypotonisuuteen.15 Trpv4-Transfektoituneet solut reagoivat samalla tavalla hypotonisuuteen ja mekaaniseen venymiseen, ja niissä ilmenee puutteellista volyymisäätelyn laskua vastauksena hyposmolaliteettiin.16 in vivo-tutkimuksissa on kuitenkin saatu epäjohdonmukaisia tuloksia. trpv4-Null-hiirillä on potentiaalinen AVP-vaste yhdistettyyn hypertoniseen ja hypovoleemiseen ärsykkeeseen yhdessä tutkimuksessa17, mutta sekä AVP: n erityksen että janon typistetyt vasteet selektiiviseen hypertoniseen ärsykkeeseen toisessa tutkimuksessa.18 nämä havainnot eivät välttämättä ole ristiriitaisia, koska sekä AVP: n eritys että jano ovat todennäköisesti bimodaalisessa kontrollissa; toisin sanoen hypertonisuus stimuloi niitä ja hypotonisuus estää niitä.Tämän mahdollisuuden tueksi desmopressiinihoito johtaa hyponatremiaan trpv4-null-hiirillä, mutta ei villityyppisillä kontrolleilla, mikä viittaa juomisen osmoottisen eston epäonnistumiseen.18 siten eri kanavat ja/tai erilaiset osmoreseptorisolut voivat välittää vastakkaisia reaktioita solukalvon venymiseen, vaikka osmosensitiivisiä inhibitorisia neuroneja ei ole vielä tunnistettu OVLT: ssä.5

tähän mennessä tehdyt yhdistetyt tutkimukset tukevat siis vahvasti TRPV1: n, TRPV2: n ja TRPV4: n luonnehtimista osmomekaanisiksi TRPs: ksi.15 näiden havaintojen erittäin lupaavasta luonteesta huolimatta on kuitenkin havaittavissa useita ongelmia, jotka liittyvät niiden osallistumiseen aivojen osmoreseptioon. Ensinnäkin on silmiinpistävää, että eläimet, joilla on trpv-suvun yksittäisten jäsenten geenien deleetioita, ilmentävät suoranaista AVP: n eritystä ja janoa, mutta niillä on normaali plasman osmolaliteetti. Nämä tulokset ovat selvä vastakohta eläimille, joilla on vaurioita, jotka tuhoavat OVLT: n ja sitä ympäröivän hypotalamuksen, jossa osmoottisesti stimuloitu AVP: n eritys ja jano ovat käytännössä poistuneet, mikä johtaa kroonisesti kohonneeseen plasman osmolaliteettiin. Tämä lisää todennäköisyyttä, että eri ionikanavat tai mahdollisesti eri kanavien alayksiköiden yhdistelmät välittävät aivojen osmovastetta ja kompensoivat yksittäisten ionikanavien puuttumista. Toiseksi on yllättävää, että kaikki TRPV-kanavat näyttävät aktivoituvan solunulkoisen hypotonisuuden vaikutuksesta, mukaan lukien solunulkoisen hypotonisuuden aiheuttama soluturvotus, kun taas in vitro-tutkimukset oletetuilla OVLT-osmoreseptoreilla ovat osoittaneet, että näiden solujen hyperosmolaarisesta aktivaatiosta vastaava mekanismi on solun kutistumiseen reagoivan stretch-inaktivoidun kationisen konduktanssin aktivaatio.10 näihin ja muihin kysymyksiin on vielä vastattava ennen kuin ymmärrämme täysin aivojen osmoreseptorit ja miten ne toimivat.