Как белок SNAP25 обеспечивает восприятие кислого вкуса и выживание сенсорных клеток

Вкусовые рецепторы языка содержат специализированные клетки, которые преобразуют химические стимулы в нервные сигналы. Клетки типа II, отвечающие за сладкий, умами и горький вкус, используют канальный механизм передачи сигнала. Клетки типа III, как считается, опосредуют восприятие кислого вкуса через синаптический выброс везикул. Однако этот процесс оставался плохо изученным.

Ключевую роль в синаптической передаче играет SNARE-комплекс белков, обеспечивающий слияние везикул. Один из его основных компонентов — синаптосом-ассоциированный белок 25 (SNAP25), который в языке обнаруживается исключительно в клетках типа III.

Группа исследователей из Университета Окаямы (Япония) под руководством профессора Рюсукэ Ёсиды создала мышиную модель с условным нокаутом (cKO) гена Snap25 в клетках вкусового эпителия. Такие мыши доживали до взрослого состояния, но у них наблюдалась значительная потеря клеток типа III в грибовидных и желобоватых сосочках языка. Клетки типа II при этом не страдали.

Методом «EdU-трекинга» было установлено, что новые клетки типа III образуются нормально, но их количество резко снижается в течение 14 дней. Это указывает на нарушение долгосрочного поддержания клеток, а не их регенерации.

Электрофизиологические записи с барабанной струны нерва показали, что у мышей с дефицитом SNAP25 сильно ослаблена реакция на кислые вещества, такие как соляная и лимонная кислота. Ответы на сладкие, соленые, горькие и умами-стимулы оставались неизменными.

«Наши данные показывают, что SNAP25 выполняет двойную функцию во вкусовой системе, — говорит профессор Ёсида. — Он не только помогает этим клеткам посылать сигналы о кислом вкусе в мозг, но и критически важен для выживания самих клеток типа III».

В поведенческом тесте (короткий лик-тест) нормальные мыши избегали кислых растворов, а мыши Snap25 cKO демонстрировали меньшую степень избегания. Чтобы исследовать другие возможные пути восприятия, были созданы двойные нокаутные мыши, лишенные Snap25 в клетках типа III и гена Trpv1, кодирующего протон-чувствительный канал в соматосенсорных тройничных нейронах. Такие мыши почти полностью утрачивали отвращение к кислому, что указывает на двойную систему детекции: вкусовую (через клетки типа III и SNAP25-опосредованные синапсы) и соматосенсорную (через TRPV1-экспрессирующие волокна тройничного нерва).

Интересно, что даже у двойных нокаутных мышей сохранялась некоторая реакция на высокие концентрации кислоты, что предполагает существование дополнительных механизмов детекции кислого.

Исследование демонстрирует, что восприятие кислого вкуса, в отличие от других, уникальным образом зависит от нейроноподобных везикулярных синапсов. Оно также подчеркивает, что классические синаптические механизмы в периферических сенсорных клетках могут быть важны не только для передачи информации, но и для поддержания долговечности клеток.