Neurotransmission in tastebuds
味蕾的神经传递
基本信息
- 批准号:9397936
- 负责人:
- 金额:$ 44.38万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-07-01 至 2022-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcidsAction PotentialsAddressAffectAltered TasteBehaviorBehavioral ParadigmBrain StemCalciumCell NucleusCellsChemicalsCitric AcidDataDetectionDevelopmentDoseEatingEnterobacteria phage P1 Cre recombinaseEventFiberGene TargetingGlossopharyngeal nerve structureImageKnock-outLeadLightLoxP-flanked alleleMolecularMorphologyMusNTPDase2NerveNerve FibersNervous system structureNeuronsNeurotransmittersNorepinephrineNucleus solitariusNutritionalObesityOralOral cavityP2X-receptorPatternPharmacologic SubstancePharmacologyPhysiologicalPlayPoisonPurinoceptorReceptor CellRoleSaltsSerotoninSerotonin Receptors 5-HT-3Signal TransductionSodium ChlorideStimulusStructure of geniculate ganglionSupporting CellSynapsesSystemTaste BudsTaste PerceptionTaste aversionTestingTongueType II Epithelial Receptor CellType III Epithelial Receptor CellVesicleafferent nerveawakecell typechorda tympaniectoATPasegamma-Aminobutyric Acidganglion cellimmunoreactivityin vivomouse modelneurotransmissionneurotransmitter releaseoptogeneticspatch clamppresynapticreceptorrelating to nervous systemresponsetaste stimulitaste systemtransmission processuptake
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Type III “presynaptic” taste cells respond to sour and some salty stimuli with action potentials and release
neurotransmitter at conventional synapses with afferent nerve fibers. The identity of the transmitters involved,
however, is still unclear. We have shown previously that all taste stimuli (including sour and salty) require ATP
signaling to neural P2X receptors for transmission to afferent fibers. Nonetheless, ATP release from Type III
cells has not been detected. Conversely, Type III cells do release serotonin (5-HT) which activates 5-HT3
receptors on afferent nerve fibers but neither knockout nor pharmacological inhibition of 5-HT3 completely
eliminates responses to acids or salts, suggesting other neurotransmitters are involved. One problem in
studying transmission from Type III cells is that the conventional stimuli used to activate these cells -- acids,
salts, and KCl -- all have non-specific effects on other cell types in the taste bud. To circumvent this problem,
we employ an optogenetic strategy permitting direct stimulation of Type III cells with light rather than
chemicals. We developed a mouse that expresses Cre recombinase selectively in type III taste cells relying on
Pkd2l1 as a Cre driver. When these Pkd2l1-Cre mice are crossed with “floxed” channelrhodopsin (ChR2) mice
ChR2 is faithfully expressed in taste cells immunoreactive for PKD2L1 with no off-target expression in other
taste cell types. Flashing 470 nm light onto the tongue elicits responses in the chorda tympani and
glossopharyngeal nerves that are robust and repeatable, resembling responses to sour and salty stimuli. In
this proposal we will utilize these Pkd2l1-ChR2 mice plus other gene-targeted mice to investigate the
neurotransmitters that are used by these cells to communicate with the nervous system, and the perceptual
qualities evoked by selective stimulation of PKD2l1 Type III cells. Aim 1 will investigate the role of ATP and
other neurotransmitters (i.e., 5-HT, GABA, and NE) in activating geniculate ganglion neurons that selectively
innervate Type III cells. Calcium imaging of isolated geniculate ganglion cells will identify transmitters that
activate these neurons, and chorda tympani and glossopharyngeal nerve responses to light in the Pkd2l1-
ChR2 mice will allow us to test the role of their cognate receptors in vivo. Aim 2 will address the perceptual
quality elicited by stimulation of Pkd2l1-ChR2 cells, using behavioral paradigms, and cFos activation will be
used to address the central representation of PKD2L1-expressing Type III cells. In Aim 3 we will test the
hypothesis that PKD2L1-Type III cells participate in an intragemmal (intra taste bud) circuit, resulting in
modulation of other taste qualities, particularly those transduced by Type II cells. Results from these studies
will provide important new information about transduction, afferent neurotransmission, and intragemmal
signaling in Type III taste cells.
项目概要
III 型“突触前”味觉细胞通过动作电位响应酸味和一些咸味刺激并释放
传统突触处的神经递质与传入神经纤维所涉及的递质的身份,
然而,目前还不清楚,我们之前已经证明所有味觉刺激(包括酸味和咸味)都需要 ATP。
然而,III 型细胞释放 ATP。
未检测到离线细胞,III 型细胞确实会释放激活 5-HT3 的血清素 (5-HT)。
传入神经纤维上的受体,但既没有完全敲除也没有完全药物抑制 5-HT3
消除了对酸或盐的反应,表明其他神经递质也参与其中。
研究 III 型细胞的传输的方法是,用于激活这些细胞的传统刺激物——酸、
盐和氯化钾——都对味蕾中的其他细胞类型产生非特异性影响。
我们采用光遗传学策略,允许用光直接刺激 III 型细胞,而不是
我们开发了一种能够在 III 型味觉细胞中选择性表达 Cre 重组酶的小鼠。
当这些 Pkd2l1-Cre 小鼠与“floxed”视紫红质通道 (ChR2) 小鼠杂交时,Pkd2l1 作为 Cre 驱动程序。
ChR2 在对 PKD2L1 具有免疫反应性的味觉细胞中忠实表达,在其他细胞中没有脱靶表达
将 470 nm 光照射到舌头上会引起鼓索和味觉细胞类型的反应。
舌咽神经强健且可重复,可重新组合对酸味和咸味刺激的反应。
根据该提议,我们将利用这些 Pkd2l1-ChR2 小鼠和其他基因靶向小鼠来研究
这些细胞使用神经递质与神经系统和感知系统进行通信
目标 1 将研究 ATP 和 PKD2l1 III 型细胞的选择性刺激所引发的品质。
其他神经递质(即 5-HT、GABA 和 NE)选择性地激活膝状神经节神经元
神经支配 III 型细胞 分离的膝状神经节细胞的钙成像将识别递质
激活这些神经元,鼓索和舌咽神经对 Pkd2l1- 中的光做出反应
ChR2 小鼠将使我们能够测试其同源受体在体内的作用,Aim 2 将解决感知问题。
使用行为范例刺激 Pkd2l1-ChR2 细胞而引发的质量,以及 cFos 激活将
用于解决表达 PKD2L1 的 III 型细胞的中心表征。在目标 3 中,我们将测试
假设 PKD2L1-III 型细胞参与胞内(味蕾内)回路,导致
其他味觉品质的调节,特别是 II 型细胞转导的味觉品质的调节这些研究的结果。
将提供有关转导、传入神经传递和胞内神经传递的重要新信息
III 型味觉细胞中的信号传导。
项目成果
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