Введение к работе
Актуальность проблемы.
Наряду со зрением, осязанием, слухом и обонянием, вкус является одним из основных чувств, участвующих в восприятии информации об окружающем нас мире Вкусовое ощущение зарождается при возбуждении специализированных сенсорных клеток - вкусовых рецепторних клеток - в составе плотных клеточных образований - вкусовых почек Вкусовые почки формируют периферический вкусовой орган - вкусовые сосочки 5 типов, 3 из которых локализованы на язьже — желобоватые, листовидные и грибовидные Основополагающей функцией хеморецелторных клеток в составе вкусовых почек является распознавание вкусовых веществ, трансдукция и кодирование информации о их концентрации и вкусовой модальности для дальнейшего анализа в соответствующих структурах мозга
На основе ультраструктурных критериев во вкусовых почках идентифицировано несколько типов клеток округлые базальные клетки и три типа веретеновидных клеток (типы І, її, ПІ), которые выполняют рецепторную, поддерживающую и/или секреторную функции Эти клетки обмениваются примерно раз в две недели, развиваясь из базальных клеток и в конце жизни подвергаясь апоптозу Поскольку вкусовые клетки устанавливают афферентные синапсы со вкусовыми нервами, то их непрерывное обновление требует постоянного установления новых синаптических связей во вкусовой почке Кроме того, подобно тому, как это происходит в сетчатке или обонятельной луковице, сенсорная информация также может подвергаться первичной обработке во вкусовой почке Протекание всех этих гетерогенных, но синхронизированных процессов, несомненно, требует хорошо отлаженных коммуникаций между вкусовыми клетками Поэтому одной из актуальных задач физиологии периферической вкусовой системы является исследование межклеточных коммуникаций во вкусовой почке
Исследования, выполненные в нашей лаборатории в последние годы, свидетельствуют о том, что пуринергическая сигнальная система может играть ключевую роль в функционировании вкусовой почки млекопитающих Так, было показано, что в желобоватом и листовидном сосочках субпопуляция вкусовых клеток экспрессирует метаботрогшые P2Y рецепторы, активация которых приводит к мобилизации внутриклеточного Са2+ (Kim et al, 2000, Baryshnikov et al, 2003, Bystrova et al, 2006) Было также установлено, что вкусовые клетки типа П секретируют АТР в ответ на их стимуляцию (Romanov et al, 2007) и что мишенью нуклеотида являются клетки типа Ш (Romanov et al, в печати) Кроме того, было показано, что генетический нокаут ионотропных Р2Х2/Р2Хз рецепторов, которые функционируют в афферентном вкусовом нерве, приводит к полному подавлению вкусовой чувствительности у генетически модифицированных животных (Fmger et al, 2005) Это является убедительным
\
аргументом в пользу того, что ATP выполняет функцию афферентного нейротрансмиттера в акте вкусовой трансдукции
Перечисленные выше факты свидетельствуют о том, что внеклеточный АТР является ключевой сигнальной молекулой в периферическом вкусовом органе, которая вовлечена как в афферентную передачу вкусовой информации, так и в паракринную регуляцию физиологических функций определенных клеток вкусовой почки В свете изложенного, нам представлялось весьма важным детально исследовать Са2+ сигнализацию во вкусовых клетках при участии Р2У рецепторов
Цель исследования.
Основная цель данного исследования - охарактеризовать фармакологический профиль P2Y рецепторов, функционирующих во вкусовых клетках, чтобы оценить роль различных изоформ метаботропных пуринорецепторов в генерации клеточных ответов на нуклеотиды
Основные задачи исследования.
-
Охарактеризовать чувствительность вкусовых клеток к нуклеотидам и исследовать эффекты антагонистов P2Y рецепторов на клеточные ответы
-
Получить кривые доза-ответ в широком диапазоне концентраций агонистов и антагонистов P2Y рецепторов
3 Разработать математическую модель пуринергической Са2+ сигнализации во
вкусовых клетках и на ее основе провести анализ полученных экспериментальных данных
Научная новизна работы
Впервые исследованы ответы вкусовых клеток на ряд агонистов P2Y рецепторов в широком диапазоне концентраций (до 5 порядков), получены кривые доза-ответ для различных агонистов и антагонистов и тем самым получен фармакологический профиль пуринорецепторов, функционально экспрессируемых во вкусовых клетках Полученные данные свидетельствуют о том, что во вкусовых клетках функционирует рецептор нуклеотидов со свойствами, ранее не описанными для P2Y рецепторов, изученных при гетерологичной экспрессии Для объяснения экспериментальных фактов предложена гипотеза, согласно которой основные изоформы экспрессируемые во вкусовых клетках (P2Y2 и P2Y4), функционируют в виде гомо- и гетеродимеров С целью количественной проверки гипотезы впервые разработана модель пуринергической Са2+ сигнализации в данном типе клеток, которая обеспечивает возможность расчета кривых доза-ответ для различных комбинаций P2Y рецепторов (мономерных и/или димерных) Разработанная модель носит универсальный характер и может быть расширена для интерпретации клеточных ответов, опосредуемых рецепторами различных типов, которые сопряжены с фосфолипазным сигнальным каскадом и мобилизацией внутриклеточного Са2+
Научно-практическая ценность.
Полученные результаты значительно расширяют существующие представления о физиологии вкусовых клеток и, в частности, о пуринергаческой сигнальной системе, участвующей в межклеточных коммуникациях во вкусовой почке Разработанная математическая модель Са2+ сигнализации во вкусовых клетках при участи P2Y рецепторов носит универсальный характер и поэтому она может быть использована - непосредственно или после некоторой модификации - для интерпретации экспериментальных данных, полученных при исследовании других клеточных систем
Апуобшшя duccepmauuu.
Материалы диссертации были представлены на «14th international symposium on olfaction and taste» (Япония, 2004), на 19-том и 20-м съезде физиологического общества им И П Павлова (Екатеринбург, 2004 г, Москва, 2007 г), на 9-й Пущинской коференции молодых ученых (Путино, 2005 г), на международных конференциях «Рецепция и внутриклеточная сигнализация» (Пущино, 2005, 2007 гг), на всероссийской конференции молодых исследователей «Физиология и медицина» (С -Петербург, 2005 г), на I съезде физиологов СНГ (Сочи, 2005 г )
Публикации.
Основные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 2 статьи в реферируемых журналах
Структура и объем диссертации.
