在一项新的研究中,美国哥伦比亚大学的研究者们通过小鼠舌头上的监测苦味的细胞和监测甜味的细胞,揭示了味觉系统的建立机制。相关结果2017-8-9发表在Nature杂志上,标题为“Rewiring the taste systam”。
论文第一作者Hojoon Lee 说,我们能分辨甜味和苦味的能力是天生的。我们对外界的甜和苦的触觉反应大同小异:甜味标志这营养丰富的事物,苦味则意味着可能有毒。
舌头在人的生命中担负着如此重要的角色,味觉系统具有超高的细胞周转率,其上的细胞不断的死掉和被替换,这些细胞被称为味觉受体细胞,在味蕾上仅能存货2周。那么这些细胞的运行机制是怎样的呢?这在之前的科学研究领域还是空白,利用遗传学技术和单细胞功能性成像,研究者们通过基因改造,培育出具有混乱味觉系统的小鼠,随后他们观察了在非正常机制下小鼠的味觉反应。
为了找出神经节神经元如何发现和重新连接正确的新产生的味觉受体细胞,研究者们着重关注苦味和甜味。利用一种被称为RNA测序的方法,他们发挥两种分子可能作为关键性信号发挥功能。检测苦味的味觉受体细胞产生一种被称为SEMA3A的分子,而检测甜味的味觉受体细胞大量产生一种SEMA7A的分子,这两宗分子被证明可以正确的建立神经回路。
在突变小鼠的实验中,检测苦味的味蕾受体细胞缺乏SEMA3A,大多数神经节神经元通常与检测苦味的味觉受体细胞建立连接。但是,在缺乏SEMA3A的情形下,之前的苦味神经节神经元扩大他们的技能,与其它类型的味觉受体细胞建立连接。研究发现,将近一半的苦味神经节神经元也对甜味、鲜味和咸味作出反应。
当基因改造的小鼠使得他们的甜味和鲜味受体细胞表达苦味信号时,这些在正常条件下对苦味作出反应的神经节神经元如今也对甜味作出反应。他们很难分开淡水和苦味的水。
当利用经过基因改造的检测苦味的味觉受体细胞表达甜味信号SEMA7A时,通常对甜味作出反应的神经节神经元如今也开始检测苦味。
研究结果证实新生的味觉受体细胞中的特定化学信号能引导合适的神经细胞靠近他们,从而建立导致合适的味觉产生的细胞连接。
这些实验是在小鼠体内展开的,不过鉴于人类和小鼠的味觉系统存在着较高的类似性,Lee猜测这些结果可能也适用于人体。通过揭示这种味觉系统如何持续的自我重建,这项研究可能导致人们更加深刻的理解这些味觉是如何组装和建立连接的,以及他们的信息如何达到大脑。