苦味細胞傳感技術及其在苦味轉導機理中的應用.pdf

1、味覺感受細胞是味覺敏感的基本單元，其細胞膜上表達多種特異性的味覺受體蛋白，是味覺刺激的作用靶點。研究表明，苦、甜、鮮、酸和咸味味質能刺激味覺受體細胞產(chǎn)生動作電位。其中，苦、甜、鮮三種味覺激活味覺受體細胞膜表面的G蛋白偶聯(lián)味覺受體，可以引起細胞內信號通道的級聯(lián)反應，引起細胞內鈣庫釋放及動作電位發(fā)放，將味質的化學信息轉化為電信息。味覺感受細胞和味覺神經(jīng)纖維的響應有很多相似點，表明味覺受體細胞產(chǎn)生的動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，味覺信號的多生理參數(shù)，如信號通路的鈣信號、膜電位信號等，反映了味覺受體細胞被味覺物質激活的響應特性，可用于味覺特征的外周編碼解碼研究。目前對于味覺物質刺激下味覺受體細胞產(chǎn)生的動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，味覺受體細胞對味覺刺激的響應機制，需要結合分子生物學技術及細胞傳感器手段對味覺受體細胞內胞外信號變化進行多手段，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、究了味蕾細胞的胞外電生理特性，通過將味蕾細胞分離并固定于MEA芯片表面，實現(xiàn)了味蕾細胞在苦味作用下的胞外電位記錄。
　　基于味覺受體細胞電生理及MEMS工藝的發(fā)展，我們設計了細胞外電位記錄的微電極陣列芯片(MEA)，可以高通量實時無損地記錄舌上皮味蕾細胞在味覺刺激下的胞外電位變化，從而對味蕾細胞對味覺刺激的電位響應進行分析。深入研究了味蕾細胞在三種苦味物質(quinine，cycloheximide，denatonium)作用下的

4、發(fā)放特性，并采用主成分分析了對三種苦味物質進行了識別。
　　2、首次提出了基于小鼠精細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胞的特性。
　　苦味受體信號轉導通路中的信號分子變化反映了苦味受體激活的變化。因此，采用鈣成像技術觀察了苦味受體激活引發(fā)的細胞內鈣離子濃度變化，并采用細胞阻抗傳感器對苦味受體細胞激活后引起的細胞阻抗變化進行了檢測，并分析了苦覺受體激活后的細胞內分子機制。
　　首先，利用鈣成

5、像技術首次對小鼠精細胞的苦味受體進行了功能性鑒定，并首次觀察了小鼠精細胞在四種苦味作用下的阻抗響應。并首次采用小鼠精細胞作為苦味敏感元件，設計了一種小鼠精細胞特異性苦味傳感器，并對酸、甜、苦、咸、鮮五種基本味覺物質進行檢測識別。
　　3、利用生物工程技術構建了單一水楊苷苦味受體T2R16細胞，構建特異性苦味受體細胞傳感器
　　水楊苷特異性苦味受體T2R16可以對葡萄糖苷類苦味化合物響應，具有化學結構特異性。利用免疫熒光技術和

6、鈣成像技術對苦味受體T2R16的定位表達及功能進行鑒定。采用首次設計了基于T2R16特定受體的細胞阻抗傳感器，并對水楊苷苦味的特異性響應進行了檢測。
　　4、設計了一種基于海馬神經(jīng)元的細胞網(wǎng)絡傳感器，從細胞及網(wǎng)絡水平對傳感器響應特性進行了分析。
　　為進一步研究苦味信息在味覺中樞中的信號處理及傳遞，我們以體外培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元網(wǎng)絡為模型，初步探索了神經(jīng)元網(wǎng)絡的電生理特性，分析了苦味感受相關神經(jīng)遞質5-HT作用下神經(jīng)細胞及網(wǎng)絡的