Ученые обнаружили новый тип клеток во вкусовых сосочках языка

28 августа 2020

Клетки вкусовых рецепторов используют несколько сигнальных путей для обнаружения химических веществ в продуктах питания. Функционально эти клетки делятся на три типа: клетки I типа действуют как опорные и обладают некоторыми свойствами глиальных клеток; клетки II типа распознают горькое, сладкое и вкус умами; клетки III типа реагируют на кислые и соленые раздражители. Ученые из Университета Баффало (University at Buffalo, Buffalo, New York) обнаружили новую популяцию вкусовых клеток, которые реагируют на множество вкусовых стимулов, включая горький, сладкий, кислый и умами. Подробности – на страницах PLOS Genetics.

Credit: Alex Guillaume, public domain

Мы используем нашу вкусовую систему, чтобы решить, стоит ли употреблять некий продукт в пищу или лучше отказаться от него. Это критически важно для выживания, поскольку нам нужно не только получать с пищей энергию, но также избегать потенциально токсичных соединений. Поэтому важно понимать, как вкусовые клетки во рту обнаруживают химические вещества в пище и отправляют сигнал в наш мозг.

Сигналы от вкусовых клеток передают в мозг информацию о природе потенциального пищевого продукта. Как работает кодирование вкуса, до сих пор не совсем понятно. В настоящее время считается, что вкусовые клетки, в первую очередь, выборочны по отношению к каждому вкусовому стимулу и обнаруживают горькие, сладкие, кислые, соленые или умами (аминокислоты) соединения, а также некоторые другие вещества.

В этом исследовании описывается новая популяция вкусовых клеток, которые могут распознавать различные типы стимулов, включая химические вещества с разными вкусовыми качествами. Обнаружение этих широко чувствительных вкусовых клеток дает новое представление о том, как информация о вкусе передается в мозг для обработки.

Цель исследования состояла в том, чтобы охарактеризовать широко чувствительные (broadly responsive, BR) вкусовые клетки. В эксперименте использовали мышей, нокаутных (инактивированных) по гену рецептора инозитолтрифосфата 3 типа (IP3R3-KO), у которых ионы кальция не высвобождаются из внутренних запасов клеток II типа при стимуляции горькими, сладкими или умами стимулами. Это сделали для того, чтобы исключить потенциально мешающие сигналы от клеток II типа при исследовании клеток типа BR.

Модель клетки типа BR. Credit: Banik et al / PLOS Genetics, 2020

Используя визуализацию ионов кальция в живых изолированных вкусовых клетках мышей IP3R3-KO, удалось обнаружить, что BR-клетки – это подмножество клеток III типа. Они реагируют на кислые стимулы, но также используют характерный для клеток II типа сигнальный путь с участием фосфолипазы Cβ (PLCβ) для ответа на горькие, сладкие и умами стимулы.

В отличие от клеток II типа, отдельные BR-клетки широко настроены и реагируют на множественные стимулы с разными вкусовыми модальностями. Визуализация живых клеток у мышей, нокаутных по гену PLCβ3, подтвердила, что BR-клетки действительно используют этот сигнальный путь для ответа на горький, сладкий и умами.

Краткосрочные поведенческие анализы показали, что BR-клетки вносят значительный вклад в поведение, управляемое вкусом. Ученые обнаружили, что потеря либо PLCβ3 в клетках BR, либо IP3R3 в клетках типа II вызывала аналогичный поведенческий дефицит в отношении стимулов горького, сладкого и умами. Анализ активности c-Fos в ядре солитарного тракта (нервного пути, в который вплетаются нервные пучки, несущие информацию о вкусе в продолговатый мозг) также показал, что функциональные клетки типа II и BR необходимы для нормальной запускающейся стимулом экспрессии.

Авторы заключают, что периферическая вкусовая система устроена намного более сложно, чем считалось ранее, и необходимы дополнительные исследования, которые помогут детально разобраться в том, как наш мозг распознает различные вкусы.

Текст: Диана Галимова

A subset of broadly responsive Type III taste cells contribute to the detection of bitter, sweet and umami stimuli by Debarghya Dutta Banik, Eric D. Benfey, Kathryn F. Medler et al. in PLOS Genetics. Published August 2020.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008925