Осморецептор

Осмотическая концентрация внутренней среды у млекопитающих поддерживается на строго постоянном уровне. Её величина определяется, главным образом, соотношением приёма и потерь воды и NaCl, который определяет осмолярность на 80 %. Как приём, так и потери этих веществ могут изменяться в очень широких пределах. Соответственно, система осморегуляции должна постоянно получать информацию о величине осмолярности внутренней среды, а также о всасывании воды и осмотически активных веществ из желудочно-кишечного тракта. Эту информацию предоставляют осморецепторы. Поскольку основным эффектором осморегулирующей системы является почка, то с осморецепторов начинаются рефлексы, регулирующие работу почки (главным образом, путём выделения антидиуретического гормона), а также рефлексы питьевого поведения. Выведение натрия почкой, возможно, так же регулируется рефлексами осморецепторов, хотя механизмы этой реакции до сих пор малоизучены[2][3], да и тип рецепторов является предметом активной полемики[4][5].

В 1946 году английский исследователь Е.Верней обнаружил [6], что введение в сонную артерию гиперосмотических растворов почти любой химической природы вызывает секрецию неизвестного на тот момент гормона, тормозящего выведение воды почкой. Дальнейшие исследования позволили локализовать центр и рецепторы данной реакции в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса. Длительное время считалось, что осморецепторы находятся именно и только в этой области, получившей название «зона Вернея». Позже, работами группы Я. Д. Финкинштейна и Л. К. Великановой было установлено, что локальные сдвиги осмолярности в бассейне воротной вены приводят к изменениям секреции вазопрессина [7] . Это наблюдение вело к предположению о существовании осморецепторов в гепато-портальной зоне. Позже сходный результат был получен A. Baertschi ,[8]. Существование осморецепторов печени было подтверждено так же электрофизиологически, методом вызванных потенциалов [9]. По-видимому, рецепторы бассейна воротной вены обеспечивают информацию о составе всасывающейся в кишечнике жидкости и позволяют отреагировать на неё до возникновения сдвигов осмолярности в системном кровотоке. В настоящее время рецепторы зоны Вернея принято называть «центральными» осморецепторами, тогда как остальные — «периферическими».

У млекопитающих относительно изучены в настоящее время центральные осморецепторы. Морфологический субстрат периферических пока не найден. Соответственно, обсуждаемые ниже данные относятся к центральным рецепторам млекопитающих и к рецепторам беспозвоночных.

Общепринята гипотеза о работе осморецепторов по принципу осмометра: понижение осмолярности окружающей среды ведёт к набуханию рецепторной клетки, повышение — к сморщиванию. В крупноклеточных нейронах супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса повышение осмолярности окружающей жидкости вызывает деполяризацию и возбуждение, понижение — гиперполяризацию и торможение. Результаты экспериментов методом patch-clamp дают основание предполагать, что эта реакция на сморщивание клетки опосредована механочувствительными катионными каналами [10] Альтернативно, роль первичных осмосенсоров могут выполнять глиальные клетки, в которых имеются белки водных каналов AQP4, что обеспечивает достаточно быстрое набухание или сморщивание в ответ на изменения смолярности.[11] У плодовой мушки Drosophila melanogaster обнаружены вкусовые рецепторы на ротовых конечностях, отвечающие за «водный вкус». За их работу отвечают натриевые ионные каналы из семейства дегенеринов, чувствительные к гипоосмотическим растворам [1]. Сходные каналы у С.elegans включены в механочувствительность [12]. Возможно, осморецепторы, отвечающие за восприятие «водного вкуса», есть и у млекопитающих. Следует отметить, что механочувствительные ионные каналы, отвечающие на набухание или сморщивание клетки — это довольно большая и разнообразная, далеко не полностью изученная группа белков, важных прежде всего для регуляции объёма клетки [13]. Соответственно, любой из этих каналов в настоящее время может рассматриваться как потенциальный кандидат на участие в нейрональной осморецепции.

1. Peter Cameron, Makoto Hiroi, John Ngai, Kristin Scott. The molecular basis for water taste in Drosophila. Nature, 2010, 465, 91-95
2. Нестеров В.В., Финкинштейн Я.Д. Роль вазопрессина и альдостерона в механизме осморегулирующей реакции. Патол.Физиол.Эксп.Тер. 1995 (3):44-6.
3. Lichardus B, Földes O, Styk J, Zemánková A, Kovács L. On the role of digoxin-like substances, ANP, and AVP in natriuresis induced by hypertonic saline infusion in dogs. Lichardus B, Földes O, Styk J, Zemánková A, Kovács L.
4. Morita H, Ishiki K, Hosomi H. Effects of hepatic NaCl receptor stimulation on renal nerve activity in conscious rabbits. Neurosci Lett. 1991 Feb 11;123(1):1-3
5. Andersen LJ, Jensen TU, Bestle MH, Bie P.Gastrointestinal osmoreceptors and renal sodium excretion in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2000 Feb;278(2):R287-94
6. Verney EB. Absorption and excretion of water; the antidiuretic hormone. Lancet. 1946 Nov 30;2(6431):739; 781.
7. Л.К. Великанова, Я.Д. Финкинштейн. Осморецепторы печени. Физиол. Ж. СССР им. Сеченова 1959 Dec;45:1472-6.
8. Baertschi AJ, Vallet PG. Osmosensitivity of the hepatic portal vein area and vasopressin release in rats. J Physiol. 1981 Jun;315:217-30.
9. Е.М. Тырышкина, Я.Д. Финкинштейн. Осмо-, ионо- и волюморецепторы печени. Физиол. Ж. СССР им. Сеченова, 1977 Sep;63(9):1334-41
10. Osmoreceptors, osmoreception, and osmoregulation. Bourque C.W., Oliet S.H., Richard D. Front. Neuroendocrinol., 1994, 15(3): 231—274.
11. Timothy Wells. Vesicular osmometers, vasopression secretion and aquaporin-4: A new mechanism for osmoreception? Molecular and Cellular Endocrinology 136 (1998) 103—107
12. Stephan Kellenberger and Laurent Schild. Epithelial Sodium Channel/Degenerin Family of Ion Channels: A Variety of Functions for a Shared Structure. Physiological Reviews, Vol. 82, No. 3, July 2002, pp. 735—767
13. Henry Sackin. Mechanosensitive Channels. Annu. Rev. Physiol. 1995. 57:333-53