Chemorezeption – Definition und Funktion
Chemorezeption bezeichnet die Fähigkeit des Körpers, chemische Reize wahrzunehmen. Spezialisierte Sinneszellen registrieren Moleküle und leiten Signale ans Gehirn weiter.
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Chemorezeption bezeichnet die Fähigkeit des Körpers, chemische Reize wahrzunehmen. Spezialisierte Sinneszellen registrieren Moleküle und leiten Signale ans Gehirn weiter.
Was ist Chemorezeption?
Chemorezeption (auch: Chemorezeption) bezeichnet den biologischen Prozess, bei dem spezialisierte Sinneszellen – sogenannte Chemorezeptoren – chemische Substanzen in der Umgebung oder im Körperinneren erkennen und in elektrische Nervenimpulse umwandeln. Diese Signale werden anschließend an das Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet. Chemorezeption ist eine der ältesten und grundlegendsten Sinnesleistungen im Tierreich und beim Menschen.
Arten der Chemorezeption
Man unterscheidet grundsätzlich zwei Hauptformen der Chemorezeption:
- Externe Chemorezeption: Hierbei werden chemische Stoffe aus der Umwelt wahrgenommen. Die wichtigsten Beispiele beim Menschen sind der Geruchssinn (Olfaktion) und der Geschmackssinn (Gustation).
- Interne Chemorezeption: Diese Form überwacht chemische Veränderungen im Körperinneren, etwa den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt sowie den pH-Wert des Blutes. Zuständig dafür sind unter anderem die Karotiskörperchen (Glomus caroticum) und die Aortenkörperchen.
Chemorezeptoren – Aufbau und Funktion
Chemorezeptoren sind hochspezialisierte Sinneszellen oder Nervenendigungen, die chemische Moleküle binden und daraufhin ein Aktionspotenzial auslösen. Je nach Lokalisation und Aufgabe unterscheidet man:
- Olfaktorische Rezeptoren: Befinden sich in der Riechschleimhaut (Regio olfactoria) der Nasenhöhle. Sie erkennen flüchtige Duftstoffe und ermöglichen so den Geruchssinn. Beim Menschen existieren etwa 350–400 verschiedene Typen olfaktorischer Rezeptoren.
- Gustatorische Rezeptoren: Sitzen in den Geschmacksknospen auf der Zunge und im Rachenraum. Sie registrieren die fünf Grundgeschmacksqualitäten: süß, sauer, salzig, bitter und umami.
- Periphere Chemorezeptoren: Die Karotis- und Aortenkörperchen messen den Partialdruck von O₂ und CO₂ sowie den pH-Wert im Blut und regulieren so die Atemtätigkeit.
- Zentrale Chemorezeptoren: Liegen in der Medulla oblongata (verlängertes Mark) und reagieren vor allem auf Veränderungen des CO₂-Gehalts und des pH-Werts der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis).
Bedeutung für die Atemregulation
Eine besonders wichtige Rolle spielt die Chemorezeption bei der Steuerung der Atmung. Sinkt der Sauerstoffgehalt im Blut (Hypoxie) oder steigt der Kohlendioxidgehalt (Hyperkapnie), registrieren die peripheren und zentralen Chemorezeptoren diese Veränderungen und senden Signale an das Atemzentrum im Hirnstamm. Infolgedessen wird die Atemfrequenz und -tiefe erhöht, um die Homöostase wiederherzustellen.
Chemorezeption und Geschmack
Der Geschmackssinn basiert auf der Interaktion von gelösten Molekülen (z. B. Zuckermoleküle, Salze, Säuren) mit spezifischen Rezeptorproteinen auf den Geschmackszellen. Bei der Bindung eines Moleküls an seinen Rezeptor wird eine intrazelluläre Signalkaskade ausgelöst, die letztlich zur Freisetzung von Neurotransmittern und zur Aktivierung sensorischer Nerven führt.
Chemorezeption und Geruch
Der Geruchssinn ist eng mit dem limbischen System des Gehirns verknüpft und hat daher einen starken Einfluss auf Emotionen und Erinnerungen. Duftstoffe binden an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) in der Riechschleimhaut, was eine Signalkaskade auslöst und letztlich zur Weiterleitung des Signals über den Riechnerv (Nervus olfactorius) zum Gehirn führt.
Klinische Relevanz
Störungen der Chemorezeption können weitreichende Folgen haben:
- Anosmie (Verlust des Geruchssinns) und Ageusie (Verlust des Geschmackssinns) treten z. B. nach Virusinfektionen (bekannt durch COVID-19) oder Hirnverletzungen auf.
- Fehlfunktionen der Atemchemorezeptoren können zu Atemregulationsstörungen wie dem Schlafapnoe-Syndrom oder der zentralen Hypoventilation beitragen.
- Bestimmte Erkrankungen wie der Morbus Parkinson können die olfaktorische Chemorezeption frühzeitig beeinträchtigen.
Quellen
- Bear, M.F., Connors, B.W., Paradiso, M.A. (2018). Neurowissenschaften – Ein grundlegendes Lehrbuch. Springer Spektrum, Berlin.
- Schmidt, R.F., Lang, F., Heckmann, M. (Hrsg.) (2019). Physiologie des Menschen. 32. Auflage, Springer, Berlin.
- Kumar, P., Prabhakar, N.R. (2012). Peripheral Chemoreceptors: Function and Plasticity of the Carotid Body. Comprehensive Physiology, 2(1), 141–219. PubMed PMID: 23728973.
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