研究人员通过扰乱小鼠舌头上感知甜味和苦味的细胞,揭示了味觉系统如何实现精准的神经重连接。该研究由美国哥伦比亚大学霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的Charles Zuker团队主导,成果发表于2016年8月9日的《自然》杂志。研究不仅阐明了味觉受体细胞与神经元之间的动态连接机制,还为改善药物口感等应用提供了新思路。
核心发现:Semaphorin信号分子引导味觉神经连接
味觉受体细胞寿命极短(约两周),需不断由干细胞再生。为确保味觉信息准确传递,新生的味觉细胞必须与正确的神经元建立连接。Zuker团队通过RNA测序发现,苦味细胞分泌Semaphorin 3A,甜味细胞分泌Semaphorin 7A,这两种分子像“路标”一样引导神经元精准对接。当敲除Semaphorin 3A后,原本只响应苦味的神经元开始对甜味、鲜味等产生反应;反之,让甜味细胞表达Semaphorin 3A,则导致苦味神经元错误地响应甜味。
行为验证:小鼠失去味觉辨别能力
基因改造小鼠无法区分纯水与苦味奎宁水,证实了信号分子的关键作用。Zuker表示:“新生的味觉细胞会发出指令,确保神经连接的正确性。”这种机制保证了味觉系统在持续更新中仍能稳定工作。
研究意义与展望
该研究首次揭示了味觉系统自我修复的分子基础,不仅深化了对味觉编码的理解,还可能推动开发针对味觉障碍的治疗策略。例如,通过调控Semaphorin信号,有望帮助因化疗或衰老导致味觉异常的患者恢复味觉功能。此外,研究团队指出,小鼠与人类的味觉系统高度相似,相关结论具有跨物种适用性。
参考文献
Lee, H., et al. (2016). Semaphorin signaling guides the wiring of the taste system. Nature. doi:10.1038/nature18639