Ob Hören, Sehen, Schmecken oder Tasten: Bei den meisten unserer Sinne hat die Wissenschaft ein recht genaues Bild davon, wie verschiedene Rezeptoren dafür sorgen, dass wir die Welt um uns herum wahrnehmen können. Eine Ausnahme bildete bisher der Geruchssinn. Nun haben Forschende erstmals die unzähligen Nervenzellen mit ihren tausenden verschiedenen Rezeptoren in der Nase kartiert. Die Ergebnisse liefern grundlegendes Wissen, das bei der Entwicklung von Therapien gegen Geruchsverlust helfen kann.
Unser Geruchssinn ist für uns lebenswichtig. Er verrät uns, ob Lebensmittel verdorben sind und warnt uns, wenn es in der Nähe brennt oder schädliche Substanzen in unsere Atemluft gelangen. Zudem spielt er eine bedeutende emotionale Rolle: Beispielsweise kann ein vertrauter Geruch unvermittelt schöne oder schmerzhafte Erinnerungen aus unserer Vergangenheit wiedererwecken. Auch wenn es ums Schmecken geht, ist die Nase mindestens ebenso wichtig wie die Zunge. Ein Verlust des Geruchssinns führt deshalb dazu, dass wir die feinen Geschmacksnuancen unseres Essens nicht mehr wahrnehmen können – eine frustrierende und psychisch belastende Erfahrung. War die Ursache lediglich eine heftige Erkältung, kehrt der Geruchssinn meist nach wenigen Tagen von selbst zurück. Manche Krankheiten, darunter auch COVID-19, können jedoch zu einem anhalten Verlust dieser Sinnesdimension führen.
Therapien, die die Riechfähigkeit wieder herstellen, fehlen bisher. Das liegt unter anderem daran, dass der Geruchssinn von allen unseren Sinnen der komplexeste ist und viele Details zu seiner Funktionsweise noch unklar sind. „Wir können den Geruchssinn nicht wiederherstellen, ohne zu verstehen, wie er auf einer grundlegenden Ebene funktioniert“, sagt Sandeep Datta von der Harvard Medical School in Boston. Für alle anderen Sinne gibt es schon lange Karten, die zeigen, wie die Rezeptoren im Auge, im Ohr, auf der Zunge und auf der Haut organisiert sind und wie sie mit den entsprechenden Regionen im Gehirn korrespondieren. „Der Geruchssinn war bisher die einzige Ausnahme“, sagt Datta. „Es ist der Sinn, für den am längsten keine Karte vorlag.“
Überraschende Organisationsstruktur
Nun hat Datta gemeinsam mit einem Team um Erstautor David Brann erstmals eine solche Karte erstellt. Dazu untersuchten die Forschenden rund 5,5 Millionen Nervenzellen bei mehr als 300 Mäusen. Mit einer Kombination aus Einzelzell-Sequenzierung und räumlichen Analysen der Genaktivität analysierten sie, welche Geruchsrezeptoren wo in der Nase der kleinen Nagetiere exprimiert wurden. „Die Mäusenase ist nun wohl das am besten sequenzierte Nervengewebe, das es je gab, aber wir brauchten diese Datenmenge, um das System zu verstehen“, sagt Datta.
Mäuse verfügen über rund 20 Millionen Geruchsneuronen mit mehr als tausend Arten von Geruchsrezeptoren. Jede Art von Rezeptor ist für ein bestimmtes Duftmolekül zuständig. Aus dem Zusammenspiel verschiedener Moleküle, die jeweils eigene, spezialisierte Nervenzellen aktivieren, ergeben sich komplexe Gerüche. Bisher ging die Wissenschaft davon aus, dass die Rezeptoren der verschiedenen Typen zufällig in der Nase verteilt sind.
Doch bei der Auswertung ihrer Daten stießen Brann und seine Kollegen auf ein überraschendes Muster: Die Neuronen mit der gleichen Art von Rezeptor waren in dichten, sich überlappenden Streifen von der Nasenspitze bis zum Nasenansatz angeordnet. „Unsere Ergebnisse bringen Ordnung in ein System, von dem man bisher annahm, es sei ungeordnet, was unsere Vorstellung davon, wie dies funktioniert, grundlegend verändert“, sagt Datta.
Grundlage für neue Behandlungen
Die hochgradig organisierte Rezeptorkarte war bei allen Mäusen konsistent und spiegelte die Organisation der Geruchskarte im Gehirn wider. Wie die Forschenden herausfanden, kommt die Ordnung durch einen Gradienten des Moleküls Retinsäure zustande. Diese Vitamin-A-Säure reguliert je nach Konzentration die Genaktivität der Riech-Neuronen so, dass sie je nach ihrer räumlichen Lage genau den richtigen Typ von Rezeptor exprimieren. Veränderten die Forschenden die Retinsäure-Konzentration, verschob sich die Rezeptorkarte.
In weiteren Studien plant das Team, auch die Anordnung der Geruchsrezeptoren bei Menschen zu untersuchen und herauszufinden, inwieweit die bei Mäusen entdeckte Geruchskarte über verschiedene Spezies hinweg einheitlich ist. Auf Basis dieser Erkenntnisse könnte es in Zukunft möglich werden, neue Behandlungsmethoden wie Stammzelltherapien oder Gehirn-Computer-Schnittstellen zur Wiederherstellung eines verlorenen Geruchssinns zu entwickeln. „Der Geruchssinn hat einen wirklich tiefgreifenden und allgegenwärtigen Einfluss auf die menschliche Gesundheit, daher dient seine Wiederherstellung nicht nur dem Vergnügen, sondern auch der Sicherheit und dem psychischen Wohlbefinden“, sagt Datta.
Quelle: David Brann (Harvard Medical School, Boston, Massachusetts, USA) et al., Cell, doi: 10.1016/j.cell.2026.03.051
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2026.03.051
Quelle:
www.wissenschaft.de
