Учитывая количество обонятельных волосков, их длину, диаметр, можно рассчитать, что, например, у кролика первичная площадь контакта между пахучими молекулами и воспринимающей поверхностью составляет 600 м.кв. У человека она в 100 раз меньше. Эта чувствительная поверхность представляет собой обнаженное вещество нерва.
У человека количество обонятельных клеток составляет около 60 млн. Импульс в отдельном нервном волокне возникает при попадании на его рецепторы 8—10 молекул пахучих веществ. Ощущение запаха возникает, если одновременно возбуждается не менее 40 нервных волокон.
Обонятельные клетки имеют форму веретена с двумя отростками — периферическим и центральным. От периферического (апикального) отдела отходит дендрит, который заканчивается обонятельной булавой, несущей 10—15 ресничек — обонятельных рецепторов, которые находятся в слое слизи и медленно, но несинхронно колеблются [Бронштейн А.И., 1950].
Молекулы ароматических веществ сначала поглощаются слизью, затем контактируют с ресничками и рецепторными молекулами в мембране обонятельных клеток.
Сходство и различие запахов связывают, во-первых, со структурой (т.е. с конфигурацией пахучих молекул и рецепторных участков на поверхностной мембране обонятельных волосков), во-вторых, с колебательными свойствами пахучих молекул (соответствием резонансных колебательных частот молекул ароматических веществ и рецептора).
Обонятельные рецепторы — это выросты плазматических мембран. Каждая из них состоит из 9 пар двойных трубочек, расположенных по периферии реснички, и одной пары, расположенной в центре. Они — участники рецепции, усиления сигнала и преобразования его в изменение биоэлектрической активности клетки. Рецепторы распадаются на группы с одинаковыми спектрами, т.е. одинаковыми ответами на стимул. Выделяют три группы рецепторов:
Механизм преобразования сигнала при изменении ионной проницаемости плазматической мембраны клетки, дающий начало развитию рецепторного потенциала, до конца не расшифрован.
Исследователи считают, что трансдукция обонятельного сигнала сопряжена с цитоскелетом обонятельных нейронов. Основная роль отводится микротрубочкам, которые, как полагают, участвуют в рецепции, трансформации и проведении стимулов внешней среды. Акцепторной молекулой одорантов служит тубулин — основной белок микротрубочек [Этингоф Р.Н. и др., 1987].
От центрального (дистального) отдела обонятельной клетки отходит аксон. В виде нескольких (до 20) тонких нитей он проникает через отверстия решетчатой кости и поступает в мозг, образуя на нижней поверхности лобной доли обонятельные луковицы. Внутри такой луковицы аксоны переплетены между собой и заканчиваются в теле клубочка, где имеются синапсы, через которые нервные импульсы с помощью неиромедиаторов передаются в обонятельные структуры мозга [Шеперд Г., 1978].
Ключевой системой действия растительных ароматических веществ является лимбическая система, включающая гиппокамп, гипоталамус, миндалевидное ядро и другие образования. Эти структуры названы обонятельным мозгом. Лимбическая система действует совместно с корой больших полушарий и ретикулярной формацией.
Эмоциональные напряжения, стрессы, действие экологических факторов сопровождаются глубокими сдвигами во многих функциональных системах организма. При этом первичные запускающие изменения, ведущие к патологии, происходят в лимбической системе.
Растительные ароматические вещества осуществляют свое действие через лимбическую систему, что сопровождается нормализацией нейрофизиологической функции лимбической системы, включением гипофизадреналовой системы, формированием биорегулирующих эффектов на всех органах и системах организма.
В последние годы выявлена ноотропная активность растительных ароматов на медиаторное звено ЦНС. Так, ароматы лаванды способствуют выделению серотонина, ароматы жасмина стимулируют выделение эндорфинов, а герани — действуют на ацетилхолин. Ароматы мяты способствуют снижению повышенного количества катехоламинов и т.д.
Привлекают внимание особенности и закономерности действия растительных ароматов через органы обоняния и обонятельный мозг на различные органы и системы. Они характеризуются сверхмалыми дозами (в диапазоне 10-18 — 10-10), а также противоположно направленным эффектом при более высоких дозах. Кроме того, несмотря на различный химический состав действующих ароматов и объектов, наблюдаются общие закономерности их действия в сверхмалых дозах. В этом диапазоне активны именно регуляторные вещества, которые в основном имеют пептидную и полипептидную природу, однако и некоторые вещества непептидной природы (в частности, растительные ароматические) действуют в сверхмалых дозах.
В нашей лаборатории на животных получены данные о действии растительных ароматических веществ (РАВ) на соматические клетки в сверхмалых дозах — на уровне 10-10 — 10-9.
Нередко ароматы растений независимо от того, ощущаем мы их в атмосфере или нет, оказывают биорегулирующие эффекты
В.И.Вернадский писал, что через живое вещество и неорганическую материю проходит три природных потока — вещество, энергия и информация. Это полностью относится к РАВ, мономолекулы которых несут растительному и животному миру вещество, энергию и информацию.
В опытах установлено, что водорастворимые вещества корневых выделений растений-доноров всегда проникали в растения-акцепторы, не подкормленные |4С, и включались в их метаболизм. РАВ доноров, выделяемые надземными органами, также поглощались надземными органами растений-акцепторов.
РАВ направлены против совместно произрастающих растений, которые представляют потенциальную опасность как конкуренты за пространство и факторы жизни. Для таких целесообразных эффектов необходимы определенные информационные системы, посылающие сигналы и воспринимающие их [Гродзинский A.M., 1985].
Механизм взаимного распознавания растений неизвестен. Но достоверно изученные явления позволяют предполагать, что они связаны с состоянием и деятельностью поверхностных мембран клеток, образованных фитогемагглютининами (лейкинами) и гликопротеидами. Последние обусловливают распознавание чужеродных или своих клеток, а также пыльцы. Предполагают, что сигнальное вещество должно обладать сродством к фитогемагглютининам, нарушая, блокируя их молекулы и вызывая тем самым торможение клеточного деления или, наоборот, избыточный рост. Гликопротеиды позволяют распознавать чужеродные или свои клетки, а также пыльцу.
Высказаны предположения, что РАВ способны воздействовать на гены, изменяя характер «считывания» наследственной информации в ходе онтогенеза. Не исключается при этом информационная роль различных компонентов РАВ — терпенов, фенолов, которые также являются носителями аллелопатического взаимовлияния растений [Гродзинский A.M., 1985].
Приведенные и другие факты свидетельствуют о необходимости принципиально нового подхода к проблеме биологического действия РАВ на живые организмы.
Мы попытались подойти к этой проблеме на основе концепции об информационно-энергетической роли РАВ, согласно которой любая живая система находится в состоянии энергоинформационного обмена с окружающей средой и любое возможное влияние РАВ на живые организмы должно быть обусловлено их информационно-энергетическим действием [Сарчук В.Н., 1992].
Можно предполагать, что мономолекулы компонентов РАВ п¬стоянно информируют организм о среде, в которой он находится. Их информационная функция в жизнедеятельности организма проявляется в передаче информации из внешней среды в организм, в клеточных и межклеточных информационных взаимосвязях внутри организма. При этом информационно-энергетическая связь организма с атмосферой происходит одновременно по трем каналам.
По первому каналу передача информации проходит по схеме: окружающая среда, рецепторный аппарат, центральная и вегетативная нервная системы, эндокринная система, межсистемные медиаторы, рецепторный аппарат клетки и генетическая система (мишень) при ведущей роли системы HLA.
По второму каналу информация поступает через легкие и кожу в кровь. Передача информации этим путем основана на спектрально-волновом принципе. Спектрально-волновые характеристики отражают особенности химического состава и структуры молекулы РАВ. Вода, в том числе и водные структуры организма, способна «запоминать» спектрально-волновые характеристики любого вещества и переносить эту информацию по всему организму, презентируя ее каждой клетке. При этом действующее начало компонентов РАВ обеспечивается не только химической структурой данного вещества, но и его специфической информационно-энергетической характеристикой. Известно, что растения являются носителями структурной информации [Брехман И.И., 1987].
Третий канал информации — включение РАВ, поступающих в организм, в синтез биологически активных веществ. Так, компоненты РАВ, попадая в кровь, активно включаются в обмен веществ в качестве естественных звеньев важнейших биологических и физиологических процессов, в синтез гормонов, ферментов, витаминов, биостимуляторов [Николаев А.Г., 1972].
Подтверждением информационно-энергетической связи организма с атмосферой могут быть данные ряда авторов.
Считают, что энергия, возникающая при окислении летучих выделений растений, обусловливает постоянный положительный заряд атмосферы по отношению к поверхности Земли. Количество этой энергии огромное. Ее источник — РАВ.
Энергия молекул при пороговой концентрации пахучих веществ колеблется в пределах 104 — 103 эрг. Для компонентов РАВ энегия движения молекул терпениола равна 2∙10-3 эрг, кумарина —1∙10-11 эрг.