Анализ секреции серотонина вкусовыми клетками типа III

Периферическая вкусовая система обеспечивает мозг информацией для принятия жизненно важного решения о приеме или избегании пищи. Функциональной единицей вкусовой системы млекопитающих является вкусовая почка – плотная группа из 50-80 клеток различных типов, включая вкусовые клетки типа I, II и III. Эти клетки отличаются морфологически, функционально и на молекулярном уровне. Вкусовые клетки типа II являются основными хемосенсорными клетками, которые специализируются на рецепции сладких и горьких соединений и аминокислот. Субпопуляция клеток типа III распознают кислые стимулы, соленые соединения детектируются при участии клеток типа I и III.

Сенсорная информация об интенсивности и модальности стимулов, детектируемых вкусовыми клетками, кодируется ими и направляется в мозг с использованием афферентного синапса. Вкусовые клетки типа III формируют классический химический синапс с окончаниями афферентного вкусового нерва. Эти вкусовые клетки высвобождают несколько различных нейротрансмиттеров/нейромодуляторов, используя Са²⁺-зависимый экзоцитозный механизм, который управляется потенциал-зависимым входом Са²⁺. Функционирование такого механизма во вкусовой почке имеет ряд особенностей, связанных с тем, что в такой потно упакованной структуре экстраклеточное пространство на два порядка меньше внутриклеточного. Как следствие, электрическая активность клеток вкусовой почки приводит к изменению концентрации внеклеточных ионов, включая Са²⁺. Может ли обеспечиваться надежность кодирования сенсорной информации и межклеточных коммуникаций в условиях варьируемого внеклеточного Са²⁺? Эта проблема анализировалась на примере стимул-зависимой секреции серотонина. Для исследования выброса серотонина был разработан клеточный биосенсор на основе клеток СНО, гетрологически экспрессирующих гептаспиральный рецептор серотонина 5-НТ2С, сопряженный с фосфоинозитидным каскадом. Это обеспечивало возможность мониторинга внеклеточного серотонина в области наномолярных концентраций в режиме реального времени. Оказалось, что выброс нейротрансмиттера серотонина обладает свойством инвариантности по отношению к внеклеточному Са²⁺. Механизмы обнаруженной инвариантности обсуждаются.