苦味細(xì)胞傳感技術(shù)及其在苦味轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理中的應(yīng)用.pdf

1、味覺感受細(xì)胞是味覺敏感的基本單元，其細(xì)胞膜上表達(dá)多種特異性的味覺受體蛋白，是味覺刺激的作用靶點(diǎn)。研究表明，苦、甜、鮮、酸和咸味味質(zhì)能刺激味覺受體細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位。其中，苦、甜、鮮三種味覺激活味覺受體細(xì)胞膜表面的G蛋白偶聯(lián)味覺受體，可以引起細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通道的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)釋放及動(dòng)作電位發(fā)放，將味質(zhì)的化學(xué)信息轉(zhuǎn)化為電信息。味覺感受細(xì)胞和味覺神經(jīng)纖維的響應(yīng)有很多相似點(diǎn)，表明味覺受體細(xì)胞產(chǎn)生的動(dòng)作電位可能是味覺信息傳遞到神經(jīng)纖維的主要組

2、成部分。因此，味覺信號(hào)的多生理參數(shù)，如信號(hào)通路的鈣信號(hào)、膜電位信號(hào)等，反映了味覺受體細(xì)胞被味覺物質(zhì)激活的響應(yīng)特性，可用于味覺特征的外周編碼解碼研究。目前對(duì)于味覺物質(zhì)刺激下味覺受體細(xì)胞產(chǎn)生的動(dòng)作電位及其放電模式以及它所攜帶的味覺信息了解甚少。因此，味覺受體細(xì)胞對(duì)味覺刺激的響應(yīng)機(jī)制，需要結(jié)合分子生物學(xué)技術(shù)及細(xì)胞傳感器手段對(duì)味覺受體細(xì)胞內(nèi)胞外信號(hào)變化進(jìn)行多手段，多尺度的分析研究。
　　本論文的主要的創(chuàng)新性工作如下:
　　1、深入研

3、究了味蕾細(xì)胞的胞外電生理特性，通過將味蕾細(xì)胞分離并固定于MEA芯片表面，實(shí)現(xiàn)了味蕾細(xì)胞在苦味作用下的胞外電位記錄。
　　基于味覺受體細(xì)胞電生理及MEMS工藝的發(fā)展，我們?cè)O(shè)計(jì)了細(xì)胞外電位記錄的微電極陣列芯片(MEA)，可以高通量實(shí)時(shí)無損地記錄舌上皮味蕾細(xì)胞在味覺刺激下的胞外電位變化，從而對(duì)味蕾細(xì)胞對(duì)味覺刺激的電位響應(yīng)進(jìn)行分析。深入研究了味蕾細(xì)胞在三種苦味物質(zhì)(quinine，cycloheximide，denatonium)作用下的

4、發(fā)放特性，并采用主成分分析了對(duì)三種苦味物質(zhì)進(jìn)行了識(shí)別。
　　2、首次提出了基于小鼠精細(xì)胞的仿生苦味傳感器。深入研究了一種非味覺組織中的具有苦味受體細(xì)胞的特性。
　　苦味受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的信號(hào)分子變化反映了苦味受體激活的變化。因此，采用鈣成像技術(shù)觀察了苦味受體激活引發(fā)的細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化，并采用細(xì)胞阻抗傳感器對(duì)苦味受體細(xì)胞激活后引起的細(xì)胞阻抗變化進(jìn)行了檢測(cè)，并分析了苦覺受體激活后的細(xì)胞內(nèi)分子機(jī)制。
　　首先，利用鈣成

5、像技術(shù)首次對(duì)小鼠精細(xì)胞的苦味受體進(jìn)行了功能性鑒定，并首次觀察了小鼠精細(xì)胞在四種苦味作用下的阻抗響應(yīng)。并首次采用小鼠精細(xì)胞作為苦味敏感元件，設(shè)計(jì)了一種小鼠精細(xì)胞特異性苦味傳感器，并對(duì)酸、甜、苦、咸、鮮五種基本味覺物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別。
　　3、利用生物工程技術(shù)構(gòu)建了單一水楊苷苦味受體T2R16細(xì)胞，構(gòu)建特異性苦味受體細(xì)胞傳感器
　　水楊苷特異性苦味受體T2R16可以對(duì)葡萄糖苷類苦味化合物響應(yīng)，具有化學(xué)結(jié)構(gòu)特異性。利用免疫熒光技術(shù)和

6、鈣成像技術(shù)對(duì)苦味受體T2R16的定位表達(dá)及功能進(jìn)行鑒定。采用首次設(shè)計(jì)了基于T2R16特定受體的細(xì)胞阻抗傳感器，并對(duì)水楊苷苦味的特異性響應(yīng)進(jìn)行了檢測(cè)。
　　4、設(shè)計(jì)了一種基于海馬神經(jīng)元的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)傳感器，從細(xì)胞及網(wǎng)絡(luò)水平對(duì)傳感器響應(yīng)特性進(jìn)行了分析。
　　為進(jìn)一步研究苦味信息在味覺中樞中的信號(hào)處理及傳遞，我們以體外培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)為模型，初步探索了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的電生理特性，分析了苦味感受相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)5-HT作用下神經(jīng)細(xì)胞及網(wǎng)絡(luò)的