Medicin: Luktvärlden avslöjad

En människas doftvärld är ytterst begränsad om man jämför med hur en hund eller en mus upplever omgivningen. Och luktsinnet – tillsammans med dess nära följeslagare smaken – har också länge varit ett sinne höljt i dunkel.

Nu belönas Linda Buck och Richard Axel med Nobelpriset i fysiologi eller medicin för att de upptäckt luktmottagare, så kallade luktreceptorer, och för att de visat hur luktsinnet är organiserat. Med denna kunskap går det att förklara hur vi människor med bara knappt 350 olika luktmottagare ändå kan uppfatta tiotusentals olika dofter.

Nyupptäckt genfamilj

Det var år 1991 som årets pristagare publicerade sitt banbrytande arbete om luktsinnets uppbyggnad i den prestigefyllda tidskriften Cell. Där beskrev de en helt ny genfamilj, omfattande ungefär tusen gener, hos möss. Dessa gener ger upphov till de luktreceptorer som fångar in doftämnen och sålunda utgör basen för hur vi uppfattar dofter. Hos människor används ungefär en procent av våra gener för att tillverka luktreceptorer.

Dessa består alla av en lång kedja av aminosyror som är förankrad i cellmembranet och virkar sig igenom detta sju gånger. På utsidan av cellen bildar kedjan ett bindningsställe som är utformat för att passa ett speciellt doftämne. När doftämnet binder till receptorn ändras dess form. Denna förändring leder i sin tur till att nervcellen aktiveras och skickar en signal vidare inåt hjärnan.

Efter detta gemensamma arbete fortsatte de båda forskarna att undersöka luktsinnet på var sitt håll.

Från näsa till hjärna

Luktslemhinnan sitter uppe i näshålan och är uppbyggd av miljontals nervceller. En viktig och oväntad upptäckt var att det på ytan av varje enskild nervcell bara finns en sorts luktreceptor. Detta visade de båda forskarna oberoende av varandra. Linda Buck blev varse detta när hon tömde enskilda nervceller på deras innehåll och då såg att var och en av dem bara bar på en enstaka luktreceptorgen.

När vi andas in fångar luktreceptorerna in de små molekyler som utgör doftämnena. Varje nervcell i luktslemhinnan skickar ut tunna nervutskott till hjärnans primära luktområde: luktbulben. Den är uppdelad i små områden, så kallade glomeruli.

Varje doftämne, eller luktmolekyl, känns igen av en uppsättning luktreceptorer där varje typ av receptor används om och om igen. Varje enskild typ av luktmolekyl känns alltså igen av en specifik kombination av receptorer. Denna kombinatoriska kodning gör systemet särdeles finstämt och ligger bakom att vi med våra knappt 350 olika receptorer ändå kan särskilja uppåt hundra tusen olika dofter.

Denna exakta organisation återfinns även i luktbulben, där varje enskild glomerulus bara aktiveras av nervutskott som kommer från nervceller som har samma slags luktreceptor. Även denna insikt kom de båda forskargrupperna fram till oberoende av varandra. Det visade sig att från varje glomerulus leds informationen vidare via så kallade mitralceller. Dessa leder i sin tur informationen om vilken typ av luktreceptor som aktiverats vidare till högre områden i hjärnan.

Lika men olika

Den exakta igenkänningen förklarar varför molekyler som till utseendet är ganska lika varandra ändå kan dofta mycket olika. Det gäller exempelvis så kallade kirala molekyler, som är spegelbilder av varandra. Här kan den ena formen lukta mynta, medan den andra doftar kummin.

Generellt uppfattar människor de kemiska föreningarna alkoholer såsom trevliga dofter, medan deras korresponderande syra luktar illa. Sålunda luktar kapronsyra härsket, fett och getaktigt, medan hexanol har en behaglig doft med en ton av cognac och whisky.

Man har också visat att de molekyler som vi uppfattar har likartade dofter faktiskt ger likartade avtryck i hjärnans doftbark. Ett sådant exempel är frukton och etylbuturat, två olika molekyler som för oss människor båda doftar äpple.

Skillnader i koncentration påverkar också hur vi uppfattar dofter. Ju högre koncentration av doftämnet vi utsätts för, desto fler receptorer påverkas, något som ger upphov till en annan doft.

Luktsinnet viktigt för livskvalitet

Hos många djur är luktsinnet centralt för överlevnaden. En nyfödd musunge behöver snabbt kunna lukta sig fram till moderns mjölkstinna spenar, annars dör den. Hos oss är luktsinnet inte lika grundläggande, även om de som av olika anledningar förlorar sitt luktsinne beskriver att de plötsligt lever i en ”grå” värld. Detta vet var och en som drabbats av en riktigt kraftig förkylning. Mer allvarligt är när luktsinnet skadas permanent, exempelvis som en bieffekt av cancerbehandling.

Gamla människor upplever ofta att luktsinnet (och då även i förlängningen smaksinnet) trubbas av. Detta ligger bakom den aptitlöshet som många äldre drabbas av. Även alkoholmissbruk kan leda till att luktsinnet skadas (se Bortsupen lukt ger dålig aptit, F&F 4/03). Luktsinnet verkar också försämras av vissa demenssjukdomar. En sådan hastig försämring har föreslagits kunna bli ett diagnoshjälpmedel för sjukdomar som Alzheimers sjukdom.

Dofter väcker lust och minnen

Hos många djur är lukten viktig för deras val av partner. Specifika doftämnen, så kallade feromoner, kan ge upphov till olika parningsbeteenden när de utsöndras mellan individer av samma art. Hos mushonor kan ägglossningen sätta i gång om de upplever hanliga feromoner. Det organ som fångar upp feromoner kallas vomeronasalt organ och sitter baktill i näshålan på djur. Vi påverkas också av dofter (se Så lockas vi, F&F 4/03), men ännu har inte forskarna hittat mänskliga feromoner eller något vomeronasalt organ.

Luktsinnet är också unikt som en snabb passage tillbaka till barndomen. Detta beror troligen på att luktorganen ligger i nära anslutning till både olika minnescentrum och känslocentrum i hjärnan. Ny psykologisk forskning visar att självbiografiska minnen som väcks av dofter har inhämtats under våra tidigaste år (se Lukter hjälper oss att minnas, F&F 6/04).