Koku ve tad

KOKU TAD ve FİZYOLOJİSİ

Dr. Ercan ÖZDEMİR

2

Giriş

Koku ve tad, GI fonksiyonla yakın işbirliği nedeniyle genellikle visseral duyular olarak sınıflandırılır

Değişik gıdaların lezzetleri büyük ölçüde bunların tad ve kokularının bir karmasıdır

Koku duyusunu baskılayan soğuk algınlığı varsa besinlerden “farklı” tad alınabilir

Parfümcüler 5000 değişik koku molekülünü, şarap tadıcıları ise 100’den fazla farklı tad bileşenini ayırt edebiirler

3

Giriş

Koku ve tad reseptörlerinin her ikisi çözünmüş moleküllerle uyarılan kemoseptörlerdir

Bu iki duyu anatomik olarak birbirilerinden oldukça farklıdır

Koku reseptörleri uzak çevre reseptörüdür (telereseptör); koku yolları talamusta durak yapmaz ve koku için kortikal projeksiyon alanı bulunmaz

Tat yolları beyin sapından talamusa geçer ve ağızdan kalkan dokunma ve basınca duyarlılık yolları ile birlikte postsentral girusa yansır

4

Reseptör Tipleri

5

KOKU DUYUSUKoku Müköz Membranı Olfaktör reseptörler nazal

mukozanın özelleşmiş bir bölümü olan ve sarımsı pigment içeren olfaktor müköz membrana yerleşmiştir

Koku duyusu gelişmiş hayvanlarda (makrosmatik hayvanlar) bu membranla kaplı alan geniş; insan gibi mikrosmatik hayvanlarda küçüktür

Burun boşluğunun septuma yakın olan tavanında 5 cm2’lik bir alanı kaplar

6

Koku Müköz Membranı Koku membranında destek

hücreleri ve ana hücreler (projenitör hücreler) bulunur

Bu hücrelerin arasında 10-20 milyon olfaktor reseptör vardır

Her olfaktör reseptör bir nörondur ve sinir sisteminin vücutta dış dünyaya en yakın bulunduğu yerdir

7

Koku Müköz Membranı

Olfaktor nöronlar olfaktor çubuklar adı verilen kısa ve uçları genişlemiş dendritlere sahiptir. Bu çubuklardan çıkan siliumlar mukusun yüzeyine uzanır

Her olfaktör reseptör 10 günlük bir yaşam süresine sahiptir

Silia 2 µm boy ve 0.1 µm çaplı miyelinsizdir. Her reseptörde 10-20 silia vardır

Olfaktor reseptörin aksonları etmoid kemiğin kribriform plağını deler ve olfaktor soğanlara girer

Olfaktor müköz membrandaki mukus Bowman bezleri tarafından üretilir

8

Koku Müköz Membranı

Transdüksiyon

9

Olfaktör Katmanlar

10

Olfaktor Soğanlar ve Koku Yolları

Olfaktor soğanlarda reseptör aksonları mitral hücrelerin dendritleri arasında sonlanarak olfaktor glomerülleri oluştururlar

Her glomerülde ortalama 26 000 reseptör hücre aksonu konverjans (kavuşum) yapar

Püsküllü hücrelerle (tufted cell) periglomerüler kısa aksonlu hücreler glomerüllerin oluşumuna katılırlar

11

Koku Yolları

Bir sonraki tabakada, mitral ve granül hücrelerinin dendritleri yoğun resiprok sinapslar oluşturur

Mitral hücrelerin aksonları intermediyer olfaktor stria ve lateral olfaktor stria üzerinden olfaktor kortekse gitmek üzere arkaya doğru ilerler

12

Koku Yolları

Mitral hücre aksonları olfaktor kortekste pramidal hücrelerin apikal dendritlerinde sonlanır

Olfaktor korteks: Anterior olfaktor çekirdek, Piriform korteks, Olfaktor tüberkül, Kortikomedial amigdal ve Transisyonel entorinal korteksi kapsar

Bu yapılar limbik sistemin parçalarıdır

13

Koku Yolları

Anterior olfaktor çekirdek karşı taraf olfaktor korteksinden gelen girdilerin koordinasyonu ve olfaktor belleklerin bir yandan öteki yana aktarılması ile,

Piriform korteks koku ayırdedilmesi (olfaktor diskrimi-nasyon) ve kokunun bilinçli algılanması ile,

Amigdaller koku ve uyaranlarına verilen duygusal yanıtlarla ve

Entorinal korteks ise olfaktor belleklerle ilgilidir

14

Koku Yolları

Olfaktor soğana, beyninden 3 girdi daha ulaşır:

Birincisi diagonal bandtan (sentrifugal lifler) gelir

İkinci girdi ipsilateral anterior olfaktor çekirdekten kalkar

Olfaktor strialardaki efferent liflerin uyarılması olfaktor soğanların elektriksel aktivitesini azaltır ve inhibitör etki eder

Üçüncü afferent girdi ise anterior kommissura yoluyla kontralateral anterior olfaktor çekirdekten kalkar

15

Koku Eşiği ve Koku Ayırdedilmesi

Koku duyarlılığı, kişiden kişiye 1000 kata kadar değişebilen farklılık gösterir

En çok görülen anomali, belirli bir kokuya karşı duyarsızlıkla giden ve insanlarda, %1-20 sıklıkta görülebilen özgül anosmidir

Burada özgül koku reseptörleri bulunmaz

Olfaktor reseptörler çözünen maddelere yanıt verirler

Örneğin sarımsağa kokusunu metil merkaptan havada 500 pg/L’den daha düşük yoğunlukta dahi koklanmaktadır

İnsanlar 2000-4000 farklı kokuyu ayırdedebilme özelliğine sahiptir

Substance mg/L of Air

Ethyl ether 5.83Chloroform 3.30

Pyridine 0.03Oil of peppermint 0.02

Iodoform 0.02Butyric acid 0.009

Propyl mercaptan 0.006Artificial musk 0.00004

Methyl mercaptan

0.0000004

Çeşitli koku veren maddelerin koku eşik değerleri

16

Koku Eşiği ve Koku Ayırdedilmesi

Koku şiddetinde farkın saptanabilmesi için yoğunluğunda %30 değişiklik olmalıdır

Işık şiddeti için bu değer %1 dir

Kokunun yönü, koku moleküllerinin iki burun deliğine ulaşma zamanları arasındaki farkla belirlenir

Koku molekülleri küçük olup 3-4’den 18-20’ye kadar değişen C atomu içerirken, aynı sayıda C içerip mimarileri farklı moleküller farklı kokulara sahiptir

Aşırı kokulu maddelerin bağıl su ve lipidde çözünürlü yüksektir

17

Sinyal İletimi Olfaktor sistem yapısal

olarak birbirinden farklı milyonlarca antijene özgül yanıtlar üreten bağışıklık sistemine benzer

Bu, birbirinden farklı çok sayıda koku reseptörlerinin bulunmasına bağlıdır

Koku reseptörleri, serpantin reseptörlerinin yaptığı geniş bir ailenin üyeleridir

18

Sinyal İletimi

Bu reseptörler G proteinlerine kenetlenmiştir ve olfaktor reseptörlerin siliumları üzerine yerleşmişlerdir

Gs ile yakın akraba fakat olfaktor sistem için bir G proteini olan Golf’un koku reseptörlerini AS’a bağlar

Aktivasyonla oluşan cAMP katyon kanallarına bağlanır ve bunları açar

Na+ reseptör hücrelerine girer depolarizasyon oluşturur

19

Sinyal İletimi

Koku reseptörlerinden bazıları adenilat siklaz yerine fosfolipaz C’ye kenetlenmiştir

Bunun sonucunda oluşan fosfoinositol hidroliz ürünleri katyon kanallarını açar

Koku almaya hizmet eden nöral yolların da kokuların ayırdedilmesinde bir rol oynar

20

Sinyal İletimi

Koku yollarında belirgin derecede bir inhibitör denetim bulunmaktadır

Mitral ve granül hücre dendritleri arasındaki sinaptik bağlantılar mitral hücre çıktısının inhibitör denetimine aracılık eder

Koku korteksinde bir kokuya verilen yanıt piramidal hücrelerin eksitasyonu olup bunu inhibisyon izler

Piramidal hücreler, kolleteralleri yoluyla kendi kendilerini yeniden uyarırlar ve bu durum koku korteksindeki ritmik aktiviteye eğilimi açıklayabilir

21

Koku Maddesi Bağlayıcı Proteinler (OBP)

Lipofilik koku üreten moleküller, reseptörlere ulaşmak için burunda hidrofilik mukusu aşmak zorundadırlar

Bu saptamalar olfaktör mukusun, koku maddelerini reseptörlere aktaran, koku madesi bağlayıcı protein (OBP) içerebileceğini düşündürmüştür

Günümüzde burun boşluğu için özgün OBP izole edilmiştir

22

Cinsiyet ve Bellekle Olan ilişki

Bir çok hayvan türünde koku ve cinsel işlevler arasında yakın bir ilişki bulunmakta olup parfüm reklamları önemli bir kanıttır

Koku duyusu erkeklere oranla kadınlarda daha güçlüdür ve koku duyusu ovülasyon zamanı en keskin hale gelir

Koku ve tat, uzun dönemli belleği tetiklemede özgün bir yeteneğe sahip olup bu durum romancılar tarafından işlenmiş ve deneyci psikologlar tarafından kaydedilmiştir

23

Koklama

Burun boşluğunda olfaktör reseptörlerin bulunduğu bölüm iyi havalandırılamaz

Normalde her solunum döngüsünde, girdap akımları havanın küçük bir bölümünü olfaktör membrandan geçirir, büyük bölümü konkalardan laminar tarzda akar

Bu girdap akımlarının nedeni, sıcak mukozaya soğuk havanın çarpması ile oluşan konveksiyondur

Olfaktör reseptörlerin bulunduğu bölgeye ulaşan havanın miktarı koklama olayı ile büyük ölçüde artırılır

Bu eylem, hava akışını yukarı doğru yönlendirmek üzere burun delikleri alt bölümlerinin septuma doğru kasılmasını içerir

Koklama; yeni bir kokunun dikkat çekmesi halinde görülen yarı refleks yanıttır

24

Burunda Ağrı Liflerinin Rolü Olfaktör müköz membranda

çok sayıda trigeminal ağrı lifinin çıplak uçları bulunur

Bunlar tahriş edici maddelerle uyarılırlar ve tahriş edici, trigeminal üzerinden giden yapıtaşı nane, mentol ve klor gibi maddelerin tipik kokularının bir bölümünü oluşturur

Bu çıplak uçlar, nazal irritanlara karşı hapşırma, göz yaşarması, solunum inhibisyonu ve diğer refleks yanıtların başlatılmasından da sorumludur

25

Uyum (Adaptasyon)

Bir kokuya, koku ne kadar kötü olursa olsun uzun süre maruz kalan bir kişide koku algısı giderek azalır

Bazen yararlı olan bu fenomen olfaktor sistemde görülen ve merkezi kaynaklı olan oldukça hızlı uyum olayına bağlıdır

Olay koklanmakta olan özgün koku için özel olup diğer kokulara ait eşikler değişmez

26

Anomaliler Koku anomalileri –osmias son eki ile ifade edilirler Koku anomalileri arasında;

Anosmi (koku duyusunun yokluğu), Hiposmi (koku duyarlılığının azalması) Kakosmi denen hoş olmayan koku halusinasyonları da epileptik

nöbetler sonucu gelişebilir Disosmi koku duyusunun çarpıtılmasıdır ve 3 şekli bulunmaktadır:

1) Parosmia – Mevcut olan kokunun hoş olmayan bir şekilde algılanmasıdır

2) Phantosmia – Koku maddesi olmadığı halde koku duyusunun algılanması

3) Agnosia – Kokunun yoğunluğunun ve tipinin ayırt edilememesidir

80 yaşını aşmış insanların %75’inden fazlasında kokuları tanımada bozulma görülür

27

TAD DUYUSU

28

TAD RESEPTÖR ORGANLARI VE YOLLARI

Tad Goncaları Tadın duyu organları olan tad

goncaları 50-70 µm boyutta oval cisimciklerdir

Her tad goncası 4 tip hücreden oluşur:

Bazal hücreler, Süstentaküler hücreler olan tip

1 ve tip 2 hücreler ve Duyusal sinir lifleri ile bağlantılar

yapan tad reseptörleri olan tip 3 hücreleridir

Tip 1, 2 ve 3 hücrelerde mikrovilluslar bulunmakta olup bunlar dil epitelindeki bir delik olan tad poruna doğru uzanır

29

Tad Goncaları

Hücrelerin boyun kısımları çevre epitele sıkı kavşaklarla bağlanır ve tad reseptörlerin sıvılarla karşılaşan tek bölgesi mikrovilluslardır

Her tad goncası yaklaşık 50 sinir lifi tarafından inerve edilir Her sinir lifi ise ortalama 5 tad goncasından gelen girdileri

alır Bazal hücreler tad goncasını kuşatan epitel hücrelerinden

doğarlar Bunlar yeni reseptör hücrelerine farklılaşır ve reseptör

hücreleri 10 günlük yarı ömre sahiptir

30

Tad Goncaları Duyu siniri kesilirse innerve ettiği tad goncası dejenere olur Bununla beraber, sinir rejenere olursa komşu hücreler yeni

tad goncaları oluşturur İnsanlarda tad goncaları küçük dil, damak, farinks ve

dildeki fungiform ve vallat papillaların duvarına yerleşmiştir

Fungiform papillalar dil ucunda en büyük sayıda bulunan yuvarlak yapılarken, vallat papillalar dil kökünde “V” harfi şeklinde düzenlenmiş çok belirgin yapılardır

31

Tad Goncaları

32

Tad GoncalarıFungiform papillada 5 tad goncası bulunmakta olup bunlar genelde papillanın tepesine yerleşir, (bir dilde 33 tane bulunur). Dilin 2/3 ön bölümüne yerleşmişlerdir

Vallat papillaların (8-12 tane) her biri 250 taneye kadar tad goncası içermekte olup bunlar genelde papillaların kenarlarına yerleşmiştir

Foliate papillalar dilin kenarındaki katlantılarda yerleşmişlerdir. Toplam 1280 tad goncası içerir. IX. Kranial sinir tarafından inerve edilir.

Filiform papillalar dil sırtını örten küçük koni şeklinde olan ve genelde tad goncası içermeyen papillalar

Dilde toplam 10 000 kadar tad goncası bulunmaktadır

33

Tad Yolları

Dilin ön 2/3’teki tad goncalarından gelen duyusal sinir lifleri N. fasialis’in korda timpani dalı içinde, arka 1/3’den kalkan lifler ise N. Glossofaringealis içinde ulaşır

Dil dışındaki diğer alanlardan gelen lifler beyin sapına N. vagus içinde ulaşırlar

Her iki yanda, bu üç sinir içinde gelen tad lifleri traktus solitarius çekirdeğine girmek üzere medulla oblangatada (MO) birleşirler

34

Tad Yolları

Bu lifler MO’da ikinci nöronlarla sinaps yapar

Bunların aksonları orta hattı çaprazladıktan sonra medial lemniskusta birleşip talamustaki çekirdeklerinde dokunma, ağrı ve sıcaklığa duyarlı liflerle beraber sonlanır

İmpulslar daha sonra serebral kortekste postsentral girusun ayak bölümünde bulunan tad yansıma alanına giderler

Tadın ayrı bir kortikal yansıma alanı yoksa da postsentral girusun yüzden gelen deri duyularına hizmet eden bölümünde de temsil edilmektedir

35

Temel Tad Şekilleri

İnsanlarda tatlı, ekşi, acı, tuzlu ve umami olmak üzere 5 temel tad bulunur

Acı maddeler dil kökünde “tadılırken” ekşi dilin kenarı boyunca tatlı dil ucunda, tuzlu dil sırtının ön kısmında ve umami tadı dil köküne yakın bir yerde tadılır

Ekşi ve acı tad damakta da alınmakta olup bu bölgede tatlı ve tuzluya da bir miktar duyarlılık gösterir

Farinks ve epiglot bu 5 duyu modalitesinin tümünü alabilmektedir

36

Temel Tad Şekilleri

‘Umami', Japonca bir kelime ve 'tadı güzel' demek

'Umami', tatlı ve tuzlu arasında, yağlı ve biraz da eti çağrıştıran bir tat ve geniz tarafından duyusu alınmakta

Glutamin asidi veya glutamat içeren yiyeceklerde 'umami' tadı bulunuyor

Protein açısından zengin yiyeceklerde, et, balık, olgun domates, peynir, bazı sebzeler ve anne sütünde glutamat veya glutamin asidine rastlanıyor

37

Reseptörün Uyarılması

Tad reseptör hücreleri, ağız sıvılarında çözünmüş maddelere yanıt veren kemoreseptörlerdir

Bu maddeler reseptör hücrelerinde jeneratör potansiyelleri uyandırır ve bu potansiyeller de duyu nöronlarında aksiyon potansiyelleri oluşturur

Moleküllerin jeneratör potansiyelleri oluşturmada kullandığı yol tad modalitelerinin birinden diğerine değişiklik gösterir

38


Tuzlu tad uyarılar için Na+’un pasif, kapılanmamış apikal kanallardan hücre içine akışı ile tuz reseptör hücrelerini depolarize eder

Zira Na+ kanal blokörü bir diüretik olan amiloridin tuz tadını alma yeteneğini ortadan kaldırır

Ekşi tad veren asitler ise H+ ile apikal K+ kanallarını bloke ederek reseptör hücrelerini depolarize ederler

Tatlı duyusu veren maddeler zar reseptörlerine bağlanıp Gs yolu ile adenilat siklazı aktive ederek hücre içi cAMP’de bir artışa neden olur

cAMP, tad hücrelerinin bazolateral zarları üzerindeki K+ iletkenliğini azaltmak üzere protein kinaz A yoluyla etki yapar

39


Acı duyusu diğerlerinden farklı özellik gösterir

Acı maddeler, endoplazmik retikulumda Ca2+ salınmasını tetiklemek üzere G proteini ile kenetlenmiş reseptörler ve fosfolipaz C yoluyla etki yapmaktadır

Umami tadı G proteinine bağlı reseptörler tarafından algılanır.

L-glutamat bu reseptörlerin uyarıcısıdır. T1R1/T1R3 reseptörlerin uyarılması impuls doğmasına neden olur

40

(a) Tuzlu:TRP ion channel

(b) Ekşi:TRP ion channel

Reseptörde Uyarılma Mekanizması

41

c) Tatlı:

T1R2 + T1R3 G-protein coupled receptor


42

d) Acı:

T2R G-proteincoupled receptor


43

e) Umami:

T1R1 + T1R3 G-protein coupled receptor


44


Son zamanlarda yapılan çalışmalarda, α-gusdusin adı verilen yeni bir G protein α-altbirimi izole edilmiş ve bunun tad goncalarında bulunduğu gösterilmiştir

Bu madde transdusinlere benzemektedir Tad moleküllerini bağlayan bir proteinin (TBP) varlığı son

zamanlarda yapılan çalışmalarda tespit edilmiştir Bu protein vallat papillalar etrafındaki yarığa mukus salgılayan

Ebner bezleri tarafından üretilmektedir Muhtemel fonksiyonu, OBP’ye benzer bir yoğunlaştırma ve

taşımadır

45

Tad Eşiği ve Şiddet Ayrımı

İnsanlarda tad şiddetindeki farkı ayırdedebilme yeteneği tıpkı koku şiddetinin ayırdedilmesinde olduğu gibi nisbeten kabadır

Tad şiddetinde bir değişiklik olduğunu farkedilebilmesinden önce tadılan maddenin yoğunluğunda %30 değişiklik olması gerekir

Tad goncalarının yanıt verdiği maddelerin eşik yoğunlukları söz konusu maddeye bağımlı olarak değişiklik gösterir

46

Temel Tad Duyuları

EKŞİ: Asitler ekşi tadılır. Reseptörü

uyaran şey asidin anyonundan çok H+ dur

Herhangi bir asit için ekşilik genelde H+ yoğunluğu ile orantılı iken, organik asitler çoğunlukla aynı H+

yoğunluktaki mineral asitlerden daha ekşi olarak algılanır

Bu durumun muhtemel nedeni bu asitlerin hücrelere mineral asitlerden daha hızlı sızmalarıdır

47

Temel Tad Duyuları

TUZLU:Tuzlu tad Na+ tarafından oluşturulur

Bununla beraber NaCl göre, Na-asetat veya Na-glukonatlar daha tuzlu tad verirler

Bunun nedeni Na+, hücrelerin bazalinde Na+-K+ ATP’az ile dışarı pompalanırken Cl- iyonlarının reseptör hücre hiperpolarizasyonunu sınırlamasıdır

Bazı organik bileşikler de tuzlu tad verirler; örneğin liziltaurin ve ornitiltaurin dipeptidleri tuzlu tadda olup ağırlık olarak liziltaurin NaCl’den çok daha fazla güçlüdür

48

Temel Tad Duyuları

ACI: Acı tadı analiz için genelde kullanılmış

olan madde kinin sülfattır

Bu bileşik 8 µmol/L yoğunlukta farkedilirken striknin hidroklorürün eşiği daha düşüktür

Diğer organik bileşikler özellikle morfin, nikotin, kafein ve üre acı tad verirler

Mağnezyum, amonyum ve kalsiyumun inorganik tuzları da acıdır

Bu tad katyona bağımlı olduğundan acı tad veren maddelerin molekül çatıları arasında herhangi bir belirgin ortak özellik bulunmaz

49

Temel Tad Duyuları

TATLI: Tatlı maddelerin çoğu organiktir

Sükroz, maltoz, laktoz ve glukoz bunların en iyi bilinen örnekleri ise de polisakkaritler, gliserol, bazı alkol ve ketonlar ve kloroform, berilyum tuzları ve aspartik asitin çeşitli amidleri gibi bir grup bileşik de tatlı taddadır

Sakkarin ve aspartam gibi yapay tadlandırıcılar diyet uygulamasında tadlandırıcı ajan olarak kullanılırlar

Bu maddelerin çok küçük miktarları bile tatlandırmak için yeterlidir

Kurşun tuzları da tatlıdırlar

http://img.blogcu.com/uploads/yermisinyemezmisin_yermisin_prof.jpg

50

Lezzet Ağızlarının tadını bilen kişiler

tarafından aranan hemen hemen sonsuz türde tadların büyük bölümü 5 temel taddan üretilir

Bazı durumlarda arzu edilen bir tad ağrı uyarısına ait bir eleman da (örneğin “acı”salçalar) içerir

Buna ek olarak gıda tarafından oluşturulan genel duyguda koku önemli bir rol oynarken gıdaların kıvamı ve sıcaklığı da bunların lezzetine katkıda bulunur

http://www.lezzet.com.tr/davet_sofrasi/01278/all_images.php

51

Değişkenlik ve Ard-Etkiler 5 temel tad goncasının dağılımında çeşitli türler ile aynı

türün bireyleri arasında önemli değişkenlik görülür İnsanlarda ilginç bir değişkenlik feniltiokarbamit (PTC)

tadını alma yeteneğinde gözlenir Seyreltik çözelti halinde iken PTC beyaz ırkın yaklaşık

%70’de ekşi tad verirken geri kalan %30 için tadsızdır PTC tadının alınmaması otozomal çekinik karekter halinde

katılır Bu özelliğin analizi insan genetik çalışmalarında oldukça

değer taşır

52

Değişkenlik ve Ard-Etkiler Tad, görsel ard-hayaller ve kontrastlara bir

ölçüde benzeyen ard-reaksiyonlar ve kontrast fenomenleri de içeren duyulardır

Bunların bir kısmı kimyasal “oyun”lar ise de diğerleri gerçek merkezi fenomenler olabilirler

Bir bitkide, tad değiştirici bir protein olan mirakülin keşfedilmiş olup dile uygulanan bu madde asitleri tatlı hale getirir

İnsan dahil bütün hayvanlar yenilen gıdayı bir hastalık izlemişse yeni gıdalara karşı çok güçlü kaçınma reaksiyonu geliştirirler

Zehirlenmeden korunma açısından bu tür bir kaçınmanın hayatta kalma yönünden değeri çok belirgindir

53

Anomaliler Tad anomalileri arasında agosia (tad duyusu yokluğu),

hipogosia (tad duyarlılığında azalma) ve disgosia (tad duyusu bozukluğu) bulunur

Çeşitli bir çok hastalık hipogosiaya neden olabilir

Sülfidril grupları içeren kaptopril ve penisilamin gibi ilaçlar tad duyusunda geçici kayba neden olurlar

Sülfidril bileşiklerin bu etkisinin nedeni bilinmemektedir

54Teşekkürler

Education

Koku ve tad