Содержание
Мало какая анатомическая структура вызывает столько споров в научном сообществе, сколько орган Якобсона — он же вомероназальный орган (сокращённо ВНО). У змей и ящериц он безусловно работает, у кошек и собак выполняет важнейшие функции, а вот у человека его статус до сих пор остаётся предметом горячих дискуссий. Является ли этот орган рудиментом, утратившим всякое значение, или же мы недооцениваем его роль? В этой статье мы подробно разберём историю открытия вомероназального органа, его анатомию и гистологию у взрослых людей, генетические основы его функционирования (и нефункционирования), а также рассмотрим удивительную связь с эмбриональным развитием и такими редкими заболеваниями, как синдром Каллмана. Отдельное внимание уделим вопросу человеческих феромонов и тому, почему многие популярные представления о них — скорее миф, чем научный факт.
История открытия: от голландского хирурга до датского анатома
Вопреки распространённому мнению, первым вомероназальный орган у человека обнаружил вовсе не Людвиг Якобсон. В 1703 году голландский военный хирург Фредерик Рюйш заметил странную структуру в носовой перегородке двухлетнего мальчика во время вскрытия. Рюйш даже зарисовал находку, однако не дал ей названия и не стал углубляться в исследование.
Прошло больше века. В 1809 году немецкий анатом Самуэль Томас фон Зёммеринг подтвердил существование этой структуры у взрослых людей при аутопсии. А в 1811 году датский хирург и анатом Людвиг Леви Якобсон опубликовал своё знаменитое описание органа — правда, исследовал он его у различных млекопитающих, а не у человека. Парадокс в том, что Якобсон сам сомневался в наличии функционирующего органа у Homo sapiens. Он писал, что у обезьян орган становится настолько маленьким, что можно ожидать его полного исчезновения у человека, обладающего развитым чувством вкуса и потому не нуждающегося в дополнительной обонятельной системе.
Термин «орган Якобсона» ввёл в обиход французский анатом Морис Потикье в 1891 году. Он обследовал 200 взрослых пациентов и обнаружил вомероназальный орган примерно у 25% из них — в одной или обеих ноздрях. Потикье также опубликовал первый подробный обзор литературы на эту тему, объединив разрозненные наблюдения предшественников. Важно отметить, что Альберт фон Кёлликер ещё в 1877 году сделал первое гистологическое описание органа у человека, а также ввёл термин «парасептальные хрящи» для обозначения хрящевых структур, окружающих ВНО.
Где искать и как выглядит
Вомероназальный орган располагается в передненижней части носовой перегородки, примерно в 1,5—2,5 сантиметра от ноздрей. При эндоскопическом осмотре иногда можно заметить небольшое углубление — так называемую септальную ямку или вомероназальную ямку, расположенную на 8—10 миллиметров выше дна носовой полости.
Однако здесь кроется важная ловушка для исследователей. Не всякая ямка на носовой перегородке является входом в вомероназальный орган. Рядом расположены носонёбная ямка и носонёбный карман — структуры, связанные с резцовым каналом, которые легко спутать с истинным ВНО. Именно эта путаница долгие годы вносила разногласия в научную литературу: одни исследователи сообщали о присутствии органа почти у всех людей, другие находили его лишь у небольшого процента. Только серийное гистологическое исследование срезов носовой перегородки позволяет достоверно идентифицировать истинный вомероназальный орган, а не какую-либо из соседних структур.
Гистологически вомероназальный орган взрослого человека представляет собой слепой карман длиной от 2 до 10 миллиметров, залегающий под слизистой оболочкой в толще перихондрия. Карман заканчивается небольшим расширением. Изнутри он выстлан псевдомногослойным цилиндрическим мерцательным эпителием с бокаловидными клетками. В стенку органа открываются протоки желёз носовой перегородки.
Исследования последних десятилетий показали, что ВНО присутствует гистологически у подавляющего большинства взрослых людей. Работы Бхатнагара и Смита продемонстрировали наличие органа на всех исследованных возрастных стадиях — от эмбрионов до людей в возрасте 86 лет. При этом размеры ВНО весьма вариабельны: длина может составлять от 3,5 до почти 12 миллиметров, а объём эпителиальной выстилки различается в десятки раз между разными индивидуумами. Характерна выраженная билатеральная асимметрия — орган с одной стороны часто существенно отличается по размерам от органа с противоположной стороны. Никакой корреляции между возрастом и размером ВНО обнаружено не было.
Эмбриональное развитие и путешествие GnRH-нейронов
Если у взрослого человека вомероназальный орган — это загадочная структура с неопределённой функцией, то в эмбриональном развитии его роль абсолютно критическая. Здесь начинается одна из самых удивительных миграций в биологии человека.
На ранних этапах эмбриогенеза формируется обонятельная плакода — участок эктодермы в области развивающегося лица. Из этой плакоды возникают обонятельный эпителий и вомероназальный орган. Но главное — именно здесь появляются нейроны, секретирующие гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ, он же гонадолиберин). Эти клетки должны совершить длинное путешествие: выйти из области носа, пройти через решётчатую пластинку этмоидальной кости и добраться до гипоталамуса в головном мозге. Направляющими «рельсами» для мигрирующих нейронов служат аксоны клеток вомероназального органа и терминального нерва, окутанные обонятельными обкладочными клетками.
Примерно к 9—12 неделе гестации ГнРГ-нейроны достигают своего пункта назначения в гипоталамусе. Всего в мозге плода насчитывается около 10 000 таких нейронов, из которых примерно 2 000 остаются в гипоталамусе, а остальные 8 000 распределяются по другим областям мозга. Оказавшись на месте, ГнРГ-нейроны начинают управлять осью гипоталамус—гипофиз—гонады, контролируя выработку половых гормонов.
Если миграция нарушается, развивается синдром Каллмана — редкое генетическое заболевание, при котором отсутствие или недоразвитие обоняния (аносмия или гипосмия) сочетается с гипогонадотропным гипогонадизмом. Пациенты не проходят половое созревание или проходят его не полностью, испытывают бесплодие и имеют повышенный риск остеопороза. Характерно, что синдром может сопровождаться дополнительными аномалиями: расщелиной нёба, почечной агенезией, аномалиями скелета.
На сегодняшний день идентифицировано более 25 генов, мутации в которых приводят к синдрому Каллмана. Многие из них кодируют белки, участвующие в дифференцировке и миграции ГнРГ-нейронов: аносмин-1 (ген ANOS1, ранее известный как KAL1), рецептор фактора роста фибробластов FGFR1, прокинетицин-2 и его рецептор (PROK2/PROKR2), семафорин 3A и другие. Общее происхождение обонятельных структур и ГнРГ-нейронов из обонятельной плакоды объясняет, почему нарушение обоняния и репродуктивной функции так часто идут рука об руку.
Генетические доказательства утраты функции
Пожалуй, самый весомый аргумент против функционального ВНО у человека — генетический. У грызунов вомероназальная система использует специфический ионный канал TRPC2 для передачи сигнала от рецепторов феромонов. Этот канал абсолютно необходим для работы органа: мыши с нокаутом гена TRPC2 не различают пол сородичей, самцы не проявляют агрессии друг к другу и пытаются спариваться с особями обоих полов.
У человека ген TRPC2 является псевдогеном — он содержит множество мутаций, делающих его нефункциональным. Это не уникальная особенность Homo sapiens: аналогичная ситуация наблюдается у всех узконосых обезьян (человекообразные обезьяны и мартышковые). Исследования показали, что давление отбора на ген TRPC2 ослабло у общего предка узконосых обезьян примерно 23—30 миллионов лет назад.
Интересно, что у широконосых обезьян Нового Света ситуация неоднозначная. У некоторых видов, например у ревунов, ген TRPC2 остаётся функциональным, несмотря на то что эти приматы обладают полноценным трихроматическим зрением. Это опровергает простую гипотезу о том, что развитие цветового зрения напрямую привело к деградации вомероназальной системы. Скорее, речь идёт о сложном эволюционном процессе, в котором разные линии приматов шли своими путями.
Помимо TRPC2, у человека псевдогенизированы практически все гены рецепторов V1R и V2R, специфичных для вомероназального органа. Из примерно 200 генов V1R-рецепторов у человека интактными остаются лишь около пяти, да и их функциональность под вопросом. Добавочная обонятельная луковица, принимающая сигналы от ВНО у других млекопитающих, у взрослого человека отсутствует — она присутствует в эмбриональном периоде, но затем регрессирует.
Миф о синхронизации менструальных циклов
Одним из самых популярных аргументов в пользу функционирующего ВНО у человека долгое время считался так называемый эффект Макклинток — гипотетическая синхронизация менструальных циклов у женщин, живущих вместе. В 1971 году психолог Марта Макклинток опубликовала в журнале Nature исследование 135 студенток, проживавших в общежитии. Она пришла к выводу, что за учебный год циклы соседок по комнате и близких подруг становились более синхронными. Макклинток предположила, что причиной могут быть феромоны, воздействующие через вомероназальный орган.
Эта идея быстро вошла в массовую культуру и стала своего рода научным фактом в общественном сознании. Однако последующие десятилетия принесли разочарование. Многочисленные попытки воспроизвести результаты Макклинток дали противоречивые результаты: одни исследования подтверждали синхронизацию, другие — нет.
Критики указали на серьёзные методологические проблемы оригинального исследования. Главная из них — математическая: женские циклы имеют разную продолжительность и естественным образом то сближаются, то расходятся во времени. Если наблюдать за любыми двумя женщинами достаточно долго, неизбежно найдётся период, когда их циклы будут выглядеть синхронизированными, хотя это чистая случайность. Некоторые исследователи назвали идею стабильной синхронизации «математической невозможностью».
Крупнейшее на сегодняшний день исследование было проведено Оксфордским университетом совместно с приложением для отслеживания менструаций Clue. Анализ данных более 1 500 женщин показал, что у 76% пар цикл в конце исследования различался сильнее, чем в начале. Лишь у меньшинства пар наблюдалось сближение дат начала менструации.
Более того, у человека до сих пор не идентифицированы феромоны, которые могли бы влиять на менструальный цикл. Да и рецепторы для их восприятия, как мы уже выяснили, нефункциональны. Таким образом, эффект Макклинток, скорее всего, является статистическим артефактом, а не доказательством существования человеческих феромонов.
Почему орган сохраняется, если не работает?
Возникает законный вопрос: если вомероназальный орган утратил сенсорную функцию, почему он не исчез полностью? Эволюция обычно избавляется от бесполезных структур. Однако ВНО у человека демонстрирует удивительную стабильность — он присутствует на всех стадиях жизни и практически у всех индивидуумов.
Одно из объяснений связано с его эмбриональной ролью. Вомероназальный орган служит путеводителем для миграции ГнРГ-нейронов, и эта функция сохраняет свою значимость независимо от того, будет ли орган работать как сенсорная структура во взрослом возрасте. После того как нейроны достигли гипоталамуса, орган может спокойно регрессировать — но не обязан исчезать полностью.
Другая гипотеза предполагает, что ВНО у взрослого человека выполняет роль протока для секрета желёз носовой перегородки. Действительно, гистологические исследования показывают, что в стенку органа открываются протоки септальных желёз.
Наконец, появились данные о возможной эндокринной функции ВНО. Обнаружены морфологические связи клеток органа с подлежащими капиллярами, а часть клеток экспрессирует кальций-связывающие белки. Это может указывать на секреторную активность, хотя детали такого механизма пока не изучены.
Хирургическое значение
Практический вопрос, волнующий отоларингологов: нужно ли беречь вомероназальный орган при операциях на носовой перегородке? Септопластика — одна из самых распространённых процедур в ринохирургии, и повреждение слизистой в области ВНО вполне возможно при работе с передненижним отделом перегородки.
В научной литературе встречались сообщения о том, что у пациентов после пластических операций, затрагивающих носовую перегородку, наблюдались изменения в сексуальной сфере. Такие данные подогревали опасения о важности сохранения ВНО. Однако систематические исследования не подтвердили клинически значимого влияния повреждения органа на качество жизни пациентов. Учитывая отсутствие доказательств сенсорной функции ВНО у взрослых, современные клинические рекомендации не требуют особых мер предосторожности для его сохранения.
Тем не менее в области ВНО может возникать редкая патология — эктопическая ольфакторная нейробластома. Это злокачественная опухоль из нейроэпителиальных клеток, обычно развивающаяся в обонятельном эпителии вблизи решётчатой пластинки или верхней носовой раковины. Единичные случаи такой опухоли в области протока Якобсона косвенно подтверждают, что в этой зоне могут сохраняться клетки с нейроэпителиальными свойствами.
Терминальный нерв — ещё одна загадка
Рассказ о вомероназальном органе был бы неполным без упоминания терминального нерва, известного также как нулевой черепной нерв (Cranial Nerve N или Cranial Nerve Zero). Этот тонкий нерв был описан ещё в начале XX века, но долгое время игнорировался анатомами. У человека терминальный нерв присутствует и имеет связи как с обонятельным эпителием, так и с клетками вомероназального органа.
Особенность терминального нерва в том, что его волокна проецируются непосредственно в медиальные преоптические и септальные области мозга — структуры, участвующие в регуляции репродуктивного поведения. Нейроны терминального нерва содержат и высвобождают гонадотропин-рилизинг-гормон. Некоторые исследователи полагают, что терминальный нерв может обеспечивать альтернативный путь передачи химических сигналов в мозг, минуя классическую обонятельную систему.
У животных стимуляция вомероназального органа приводит к высвобождению ГнРГ из терминальных нервных окончаний. Теоретически подобный механизм мог бы работать и у человека, обеспечивая нейроэндокринные эффекты некоторых химических сигналов без осознаваемого обонятельного восприятия. Впрочем, экспериментальных доказательств функционирования такой системы у взрослых людей пока нет.
Электровомероназограмма и другие попытки доказать функцию
В 1990-х годах группа исследователей во главе с Монти-Блохом разработала метод электровомероназограммы — регистрации электрических потенциалов с поверхности вомероназального органа в ответ на химические стимулы. Они сообщали о специфических реакциях на предполагаемые человеческие феромоны — стероидные соединения вроде андростадиенона и эстратетраенола. При этом те же вещества, нанесённые на обычный респираторный эпителий носа, якобы не вызывали ответа.
Эти результаты активно использовались производителями парфюмерии для продвижения продукции с «феромонами». Однако научное сообщество отнеслось к данным скептически. Критики указывали на методологические проблемы экспериментов, невоспроизводимость результатов независимыми группами и противоречие с генетическими данными об инактивации вомероназальных рецепторов. Характерно, что сам Дидье Тротье, который ранее изучал ВНО методом электровомероназограммы, в более поздних работах пришёл к выводу о нефункциональности органа на основании генетических данных.
Могут ли феромоны влиять на человека через другие пути?
Утрата функционального вомероназального органа не означает, что человек полностью нечувствителен к химическим сигналам от других людей. Основная обонятельная система теоретически способна воспринимать некоторые соединения, которые у других видов детектируются вомероназальной системой. Запахи тела действительно влияют на привлекательность партнёра, настроение, уровень стресса и другие аспекты поведения — но это скорее осознаваемое (или полуосознаваемое) обоняние, чем гипотетическое феромональное восприятие.
Показано, что некоторые стероидные соединения, рассматривавшиеся как кандидаты в человеческие феромоны, активируют области переднего гипоталамуса при визуализации мозга методом ПЭТ или фМРТ. Однако эффекты гораздо слабее и менее специфичны, чем феромональные реакции у грызунов. Механизм восприятия этих сигналов — будь то через обонятельный эпителий, тройничный нерв или иные пути — остаётся предметом исследований.
Кожа человека действительно выделяет множество летучих и нелетучих соединений, включая половые стероиды и их метаболиты. Новорождённые узнают запах материнской груди и предпочитают его другим запахам. Взрослые способны различать по запаху близких родственников. Запах страха или стресса может передаваться от человека к человеку через потовые выделения. Все эти явления реальны, но их не следует автоматически приравнивать к феромональной коммуникации в строгом смысле этого слова — то есть к врождённым, стереотипным, гормонально опосредованным реакциям, запускаемым специфическими химическими сигналами через специализированную рецепторную систему.
Автор статьи: отоларинголог, хирург, врач высшей категории, Лубенцов В.В. — о враче.
