Антагонист обонятельных рецепторов защитил людей от неприятного запаха

Бета-ионон, обладающий приятным цветочным запахом, оказался антагонистом обонятельных рецепторов, которые активируются соединениями серы — сероводородом и метантиолом. Как сообщается в журнале Current Biology, вещество снижает активацию вторичных посредников внутриклеточной сигнализации, а в эксперименте люди с его помощью перестали чувствовать неприятный запах.

Когда пахучие вещества попадают на слизистую оболочку носа, молекулы этого вещества связываются со специализированным рецептором обонятельных клеток. Происходит конформация рецептора, и в клетке начинает происходить каскад передачи сигнала с помощью G-белка, что в конечном итоге приводит к деполяризации мембраны клетки и последующей передачи информации по обонятельному анализатору. Известно, что каждая обонятельная клетка экспрессирует только один тип рецептора, при этом каждый рецептор может реагировать на несколько одорантов, а один одорант может воздействовать на несколько рецепторов. Из комбинаций таких взаимодействий складывается ощущение и восприятие ароматов разной степени сложности.

При этом как у любых рецепторов у обонятельных рецепторов есть не только активирующие их лиганды (агонисты), но и антагонисты. Связываясь с рецептором, они могут конкурентно ингибировать активацию агонистами. Предыдущие исследования показали, что одоранты могут выступать антагонистами обонятельных рецепторов, что будет влиять на восприятие запаха сложных смесей одорантов.

Йосуке Фукутани (Yosuke Fukutani) из Токийского университета сельского хозяйства и технологий изучал, какие молекулы могли бы стать антагонистами для рецепторов серосодержащих веществ с неприятным запахом — сероводородом и метантиолом (оба соединения образуются, например, в процессе гниения белков). В качестве экспериментальной модели они использовали человеческую линию клеток Hana 3A, которые «научили» экспрессировать обонятельные рецепторы разных типов. Их помещали в среду, наполненную сероводородом или метантиолом, и с помощью люминесценции измеряли уровень циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) — вторичного посредника передачи внутриклеточного сигнала, которого становится больше при активации рецептора.

Сотрудники лаборатории Фукутани обнаружили, что типы рецепторов OR2T11 и OR2T1 активируются на метантиол и сероводород, а OR2T6 дополнительно реагировал на сероводород. Все три типа имели относительно высокое сходство аминокислотных последовательностей. Кроме того, ученые исследовали участие металлов в активации рецептора. Добавление в газовую среду меди значительно увеличивало реакцию клеток на серосодержащие соединения.

Чтобы найти антагонист, который бы блокировал активацию рецептора серосодержащими соединениями, ученые проанализировали 100 различных веществ. Из них самым мощным антагонистом оказался бета-ионон с цветочно-древесным запахом. Как выяснили ученые, антагонистические свойства этого кетона реализуются по типу конкурентного ингибирования. Его проверили в эксперименте на людях.

Фильтровальную бумагу пропитывали одним граммом неразбавленного раствора ароматизаторов. Ее помещали в десятилитровый пакет с чистым воздухом без запаха и оставляли его при комнатной температуре на сутки. Десять испытуемых несколько раз оценивали интенсивность запаха газообразного метантиола (участники не сообщали о существенном снижении интенсивности запаха, что говорит об отсутствии адаптации к нему).

Когда в пакет добавляли бета-ионон, чтобы его концентрация была соразмерна концентрации соразмерную концентрации метантиола, участники сообщали, что интенсивность неприятного запаха снижалась, при этом на это значительно не влиял собственный запах кетона (р < 0,001). Такие результаты ученые обнаружили и в ситуации, когда участники знали о содержимом пакета, и когда не знали. Проверка других потенциальных антагонистов показала соразмерный результат, полученный in vitro: чем хуже вещество ингибировало активацию рецептора, тем хуже в эксперименте оно подавляло неприятный запах.

Чтобы удостовериться в том, что бета-ионон проявляет свои антагонистические свойства органически в обонятельных рецепторах, а не влияет на восприятие запахов в коре головного мозга, ученые провели дополнительный эксперимент. Они заставляли добровольцев дышать каждой ноздрей из пакетов с разным запахом — неприятным и с бета-иононом. При этом участники не знали, какой запах проходит через каждую ноздрю. Оценки интенсивности неприятного запаха практически не отличались от контрольных значений: люди ощущали неприятный запах так же сильно, как если бы они вдыхали метантиол в чистом виде. Следовательно бета-ионон оказывал антагонистический эффект на рецепторы только в той ноздре, через которую его вдыхали.

Это исследование подтверждает существование антагонистов обонятельных рецепторов у человека. Работа, во-первых, расширяет знания врачей и ученых о работе обонятельного анализатора, а во-вторых, поможет в разработке различных инструментов, борющихся с неприятными запахами — духов, освежителей воздуха, отдушек.

Запахи важны не только для людей. Недавно мы рассказывали, что мытье рук с мылом влияет на привлекательность человека для комаров. Причем привлекательность зависит от состава мыла и индивидуального профиля запаха человека.