A.Soosaar ¤¤ Märkmeid füsioloogiast 2022– 

Karotiidsiinus – põnev homöostaasi loov paar organismis

Juba mõni nädal tagasi tõi e-post JPhysiol sõnumi ühe hispaanlaste seltskonna artikli kohta, et katseloomade karotiidsiinustes (meie Valdes ja Veski on glomus caroticum’i (GC) kunagi eestindanud ka unearteri päsmaks)  vahelduva hüpoksiga toimimine muudab seal olevate tunderakkude arengudünaamikat, mille tundmisest võiks omakorda abi olla uneapnoega paremaks toimetulekuks. Kuigi olen GC olemasolust ja funktsionaalsest rollist teadlik olnud vähemalt 30 aastat, tuli millegipärast nüüd uudishimu uurida, kui kaugel päsmastes toimuva ja selle mõjude mõistmisega praegu ollakse. Minu senine GC teadmine piirdus suuresti sellega, mida füsioloogia baaskursuse õppejõud sellest teadma peab (perifeerne vere hingamisgaaside osarõhkude suhtes tundlik ala, milles kinni püütud informatsioon veres olevate hingamisgaaside kohta võib oluliselt mõjutada närviringide kaudu hingamise ja vereringe talitlust ja kohandada seeläbi organismi talitlust erinevatele oludele). Jätsin artikli tookord tegelikult sinnapaika ja avasin mingi tervikpildi saamiseks hoopis mu meelest praeguse parima, Boulpapi ja Boroni meditsiinifüsioloogia õpiku ning sealt selgus pisikese organismi piirkonna mitmed olulised ja huvitavad asjad:
¤ ühe GC kaal on ca 2 mg (sic!)
¤ GC on kõige rikkalikkuma verevarustusega paik organismis, selle verevarustus ületab aju oma umbes 40 korda.
¤ GC rakud on väga intensiivse ainevahetusega, taas 2-3 korda suurem kui ajurakud.
¤ GC-s on peamiselt kahte sorti rakke, neist I tüüp ehk gloomuse tunderakud on peamised piirkonna funktsiooni realiseerijad ning selle omadusi on in vitro tingimustes suudetud päris palju uurida. Rakud on  võimelised sarnaselt neuronitele genereerima aktsioonipotentsiaale, saavad sisendi pregangionaarsetelt sümpaatilistelt närvirakkudelt  ja annavad väljundi IX kraniaalnärvi koosseisu kuuluva sensoorse päsmakese närvi kiududele, mis kannab info ajju. Gloomuse rakkudest vallandub depolarisatsioonil rikkalik valik signaalaineid, nende hulgas atsetüülkoliin,
dopamiin, noradrenaliin, substants P, and met-enkefaliin.
¤ Vähenenud O2 ja suurenenud CO2 osarõhkude ning vähenenud pH äratundmise mehhanismis on oluline teatud K+-kanalite talitluse pärssimine nii, et gloomuse rakkude membraan depolariseerub ja kutsub esile sõltuvalt hüpoksia määrast järgneva neurosündmuste jada.

Mida nendest olulistest faktidest GC kohta arvata? Küllap ei ole seal võimas verevarustus üksnes rakkude suure ainevahetus teenindamiseks, osa piirkonna verevarustust teenib ikkagi teatud ülejäänud organismiga sidestatud keskkonna loomise eesmärki, mille omadusi sealne närviaparaat detekteeerib ja ajule jagab. Välistatud ei ole ka mingi endokriinne vajadus, sest regulatoorseid aineid on selles piirkonnas hulgaliselt tuvastatud, aga selle kohta konkreetsemalt midagi silma ei hakanud. Intensiivne ainevahetus viitab sealse infotöötluse energiamahukusele, sest enamasti paistavad bioloogilised süsteemid silma suure ökonoomsusega, mida evolutsioon järjepidevalt tõhusamaks timmib. Päsmaste struktuurne kompaktsus annab tunnistust vajadusest siduda kooslusse väga erinevad mõjud, s.h mehhaanilised. Infotöötluse mitmekesisusest annavad aimu nii närviühenduste mitmepalgelisus kui ülekandeainete rohkus.  Ja muidugi on põnev ja hämmastav gloomuse rakkude võime mõõta O2, CO2 ja H+ sisaldusi neid ümbritsevas veres ning muutuste konverteerimine membraanipotentsiaali muuduks. Kui rakk suudab diferentsida mainitud parameetrite muutusi individuaalselt, siis ilmsest ühtse väljundina üksi rakumembraani depolarisatsioonist enam ei piisa, täiendavat eristamist võivad aidata korraldada erinevad signaalained, mis ühe või teise detekteeritava aine mõjul erinevate rakusiseste protsessiradade kaudu vallanduvad. Selle tõdemusega oleme jõudnud tegelikult kaasaegse füsiooloogia piirile, kus meil on infot piirkonna ja selle rakkude keemiat loovate komponentide kohta, kuid nende täpse organisatsioon ja juhtimine vajavad veel selgitamist.

Ja füsioloogia piiri selles vallas kombib üpris hästi Tymoteusz Zera ja kaasautorite 2019. aasta ülevaade. Hästi on teada vere hingamisgaaside ja pH muutuste mõju GC sensoorsele närviaparaadile ning muidugi ka hingamisele (hüpoksia GC-sse jõudvas veres aktiveerib ventilatsiooni vastava kemorefleksi vahendusel), kuid nii ettekujutus GC-s toimuvast ning selle mõjust kogu organismis toimuvale näikse järjest keerulisemaks muutuvat, vt selle kohta näiteks ülevaate jooniseid 1 ja 2. Artikli autoritel on idee korrastada olemasolevat GC kohta käivat teadmist ühe sellise organi funktsiotoopia ideesse, mille kohaselt erinevat tüüpi GC-ga seotud reaktsioonid realiseeruvad selle erinevate rakugruppide ning nende erineva struktuuri ja omaduste vahendusel. Seda korrastatud teadmist GC struktuuri ja talitluse kohta kutsuvad nad “hellitlevalt” GC ja aju seoste loogikaks. Ja mitmekesisust on GC struktuuris ja talitluses märksa enam kui heas füsioloogia õpikus välja toodi. Kõigepealt on GC sensorrakude tundlikkuse profiilid nii hingamisgaaside osarõhu ja pH muutustele erienvad ning nad on võimelised detekteerima ka organismist endat pärist regulatoorseid aineid (n.t angiotensiin II, insuliin, aldosteroon, adrenaliin), erinevate omadustega on nii gloomuse sensorrakud (kuju, retseptorite, transmitterite lõikes), nende kooslused ja koosluste ühendused ajutüve erinevate piirkondadega. Ja autorite tõdemus olemasolevast faktoloogiast ei võimalda kinnitada GC toimimise lihtsat loogikat “üks retseptor — üks juhtetee — mitu erinevat reaktsiooni”, pigem väidetakse, et iga reaktsiooni jaoks on oma struktuurne alus, mis heal juhul võivad vastastikku üksteist mõjutada ja organismi reaktsioone mitmekesistada. Et GC on seosed arteriaalse vere koostise, voolu ja mahuga ühelt poolt ning närvisüsteemi, hingamise, südame, vereringe, ainevahetuse, neerude, endokriinorganite talitlusega teiselt poolt, siis GC potentsiaal veres sisalduva info püüdmiseks ja esitamiseks organismi homöostaasi tagamise teenistusse on suur. Samas ülevaate lugemise järel tajusin, kui palju vajab veel selgitamist, et GC toimimise loogika päriselt teatavaks saaks.

Loos mainitud artiklitest näeme ka GC toiumva kasvavat rolli erinevate haiguste patogeneesi mõistmisel ja sellest tulenevalt vastavate haiguste korrigeerimise võimalusi, kuigi mõnesid võtteid (n.t ühe või mõlema GC eemaldamine) on varasemalt mitte väga suure eduga ka kasutatud. Samuti annab esimene artikkel vihje päris huvitavale teadusajaloolisele seigale. Nimelt on hästi teada, et 1938. aastal sai Nobeli meditsiinipreemia Corneille Jean François Heymans just perifeersete kemoretseptorite talitlust avavate tööde eest, aga üldse mitte nii hästi on teada, et esimesena pakkus GC kemoretseptoorse talitluse idee välja aastakümneid varem hispaania morfoloog Fernando de Castro Rodríguez, kes oli muu seas närviteadustes legendaarse Santiago Ramón y Cajali viimaseks õpilaseks. Heymans ja de Castro tegid koostööd ning esimene tunnistas selgesti teise tähtsat rolli enda saavutustes, ometi pälvis Nobeli preemia vaid Heymans. Tulles veelkord käesoleva loo algusesse tagasi, ei jäta hispaania autorid oma GC juttudes pea kunagi oma kaasmaalase olulist panust üritusse märkimata. Ja teise mainitud artikli kohaselt on histoloogide panus GC mõistatuste lahendamisse jätkuvalt väga oluline, sest hulk GC peenstruktuuri asjaolusid vajavad jätkuvalt veel selgitamist, mis omakorda takistab GC talitluse loogika täieliku mõistmiseni jõudmist. Kinnitust saab taas ka üks tänapäeva füsioloogia tõdemusi, et organismis toimuv on pigem keeruline kui lihtne.

6.-8. veebruaril 2023