Die Riechzellen in der Riechschleimhaut sind hochgradig spezialisierte Duftsensoren: Sie ragen mit ihren Fortsätzen antennenartig in die Nasenhöhle und können dort Tausende verschiedener Geruchsmoleküle identifizieren und unterscheiden. Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass Duftstoffe an spezielle Rezeptorproteine andocken und eine biochemische Reaktionskette auslösen, welche die Zelle immer erregt. Am Ende dieser Signalkaskade fließt Calcium aus dem Nasenschleim durch die Zellmembran und erhöht die Calciumkonzentration in der Zelle. Diese Konzentrationsänderung führt schließlich zu einer Spannungsänderung an der Zellmembran, die der Riechnerv als Aktionspotenziale an das Gehirn weiterleitet.

Marc Spehr, Christian Wetzel und Hanns Hatt von der Ruhr-Universität Bochum wollten nun zusammen mit Barry Ache von der University of Florida die Aktivität der Riechzellen sichtbar machen. Um einzelne Neurone zu untersuchen, mussten die Biologen zunächst mit Hilfe von Enzymen Zellen aus Stücken der Riechschleimhaut herauslösen. Die so isolierten Riechzellen beluden sie mit dem Indikatorfarbstoff Fura-2, der Calcium anzeigt: Bei erhöhter Konzentration leuchtet er stark. Mit einer Spezialkamera und einem hoch auflösenden Mikroskop konnten die Forscher daraufhin Leuchtkraftunterschiede als Reaktion der Sinneszellen auf eine Vielzahl von Düften messen.

Dabei identifizierten die Wissenschaftler auch Duftstoffe, die offenbar einen zweiten, bisher unbekannten Signalweg in Riechzellen aktivierten. Dieser PI3-Kinaseweg genannte Signalweg hemmte die erregende Signalkaskade, sodass eine Mischung aus einem erregenden und einem hemmenden Duftstoff an der Riechzelle keine Erregung mehr erzeugte – zwei Düfte hoben einander auf. Blockierten die Forscher den neu entdeckten Signalweg, dann konnte die Zelle vorher geruchlose Duftsubstanzgemische plötzlich wieder wahrnehmen.

Aus diesen Befunden schließen die Bochumer Biologen, dass Riechzellen bereits in der Nasenschleimhaut beginnen, komplexe Dufteindrücke zu verrechnen. Eine solche Rolle hatten sie bislang – abgesehen von der Netzhaut – ausschließlich höheren Gehirnregionen zugeordnet. Von ihren Ergebnissen versprechen sich die Wissenschaftler neue Untersuchungsansätze für die sensorischen Leistungen der Riechneurone. Damit ist auch ein weites Feld für industrielle Anwendungen eröffnet. So ließen sich beispielsweise stinkende Düfte in ihrer Wirkung auslöschen, ohne den Geruchssinn vollständig zu blockieren.