苦味细胞传感技术及其在苦味转导机理中的应用

发布时间：2017-04-04 16:01

  本文关键词：苦味细胞传感技术及其在苦味转导机理中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：味觉感受细胞是味觉敏感的基本单元,其细胞膜上表达多种特异性的味觉受体蛋白,是味觉刺激的作用靶点。研究表明,苦、甜、鲜、酸和咸味味质能刺激味觉受体细胞产生动作电位。其中,苦、甜、鲜三种味觉激活味觉受体细胞膜表面的G蛋白偶联味觉受体,可以引起细胞内信号通道的级联反应,引起细胞内钙库释放及动作电位发放,将味质的化学信息转化为电信息。味觉感受细胞和味觉神经纤维的响应有很多相似点,表明味觉受体细胞产生的动作电位可能是味觉信息传递到神经纤维的主要组成部分。因此,味觉信号的多生理参数,如信号通路的钙信号、膜电位信号等,反映了味觉受体细胞被味觉物质激活的响应特性,可用于味觉特征的外周编码解码研究。目前对于味觉物质刺激下味觉受体细胞产生的动作电位及其放电模式以及它所携带的味觉信息了解甚少。因此,味觉受体细胞对味觉刺激的响应机制,需要结合分子生物学技术及细胞传感器手段对味觉受体细胞内胞外信号变化进行多手段,多尺度的分析研究。本论文的主要的创新性工作如下：1、深入研究了味蕾细胞的胞外电生理特性,通过将味蕾细胞分离并固定于MEA芯片表面,实现了味蕾细胞在苦味作用下的胞外电位记录。基于味觉受体细胞电生理及MEMS工艺的发展,我们设计了细胞外电位记录的微电极阵列芯片(MEA),可以高通量实时无损地记录舌上皮味蕾细胞在味觉刺激下的胞外电位变化,从而对味蕾细胞对味觉刺激的电位响应进行分析。深入研究了味蕾细胞在三种苦味物质(quinine, cycloheximide,denatonium)作用下的发放特性,并采用主成分分析了对三种苦味物质进行了识别。2、首次提出了基于小鼠精细胞的仿生苦味传感器。深入研究了一种非味觉组织中的具有苦味受体细胞的特性。苦味受体信号转导通路中的信号分子变化反映了苦味受体激活的变化。因此,采用钙成像技术观察了苦味受体激活引发的细胞内钙离子浓度变化,并采用细胞阻抗传感器对苦味受体细胞激活后引起的细胞阻抗变化进行了检测,并分析了苦觉受体激活后的细胞内分子机制。首先,利用钙成像技术首次对小鼠精细胞的苦味受体进行了功能性鉴定,并首次观察了小鼠精细胞在四种苦味作用下的阻抗响应。并首次采用小鼠精细胞作为苦味敏感元件,设计了一种小鼠精细胞特异性苦味传感器,并对酸、甜、苦、咸、鲜五种基本味觉物质进行检测识别。3、利用生物工程技术构建了单一水杨苷苦味受体T2R16细胞,构建特异性苦味受体细胞传感器水杨苷特异性苦味受体T2R16可以对葡萄糖苷类苦味化合物响应,具有化学结构特异性。利用免疫荧光技术和钙成像技术对苦味受体T2R16的定位表达及功能进行鉴定。采用首次设计了基于T2R16特定受体的细胞阻抗传感器,并对水杨苷苦味的特异性响应进行了检测。4、设计了一种基于海马神经元的细胞网络传感器,从细胞及网络水平对传感器响应特性进行了分析。为进一步研究苦味信息在味觉中枢中的信号处理及传递,我们以体外培养的海马神经元网络为模型,初步探索了神经元网络的电生理特性,分析了苦味感受相关神经递质5-HT作用下神经细胞及网络的信号传递机制,并模拟了味蕾细胞苦味响应的电刺激,观察了模拟苦味电刺激下的神经元网络发放特征。将原代海马神经元培养与微电极芯片表面,通过对神经元网络的多位点电位检测,分析了神经元及其网络的电位变化,初步探索了苦味信息在中枢神经系统中信号传递。
【关键词】：苦味细胞传感技术 苦味受体 苦味信号转导 细胞传感器 微电极阵列传感器 细胞阻抗传感器
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;R339.13
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 绪论14-30
• 1.1 味觉研究的国内外进展14-18
• 1.1.1 味觉感受的研究现状14-17
• 1.1.2 味觉电生理的发展17-18
• 1.2 仿生味觉细胞传感技术的发展18-22
• 1.2.1 细胞传感技术的发展18-21
• 1.2.2 味觉细胞传感技术的研究现状21-22
• 1.3 论文主要内容22-24
• 1.4 本章参考文献24-30
• 第二章 味觉受体信号传导机理及味觉电生理30-58
• 2.1 引言30
• 2.2 味觉细胞及分子生物学基础30-34
• 2.2.1 味蕾细胞分类30-32
• 2.2.2 G蛋白偶联味觉受体32-34
• 2.3 味觉感受34-44
• 2.3.1 苦味34-37
• 2.3.2 甜味和鲜味37-38
• 2.3.3 苦甜鲜信号转导通路38-40
• 2.3.4 酸味40-41
• 2.3.5 咸味41-43
• 2.3.6 其他味觉43-44
• 2.4 味觉电生理特性44-47
• 2.4.1 离子通道44-46
• 2.4.2 细胞膜电位46-47
• 2.5 味觉信号编码47-51
• 2.5.1 味觉外周信号编码47-49
• 2.5.2 味觉中枢信号编码49-51
• 2.6 本章小结51
• 2.7 本章参考文献51-58
• 第三章 味蕾细胞传感器设计及苦味检测58-74
• 3.1 引言58-59
• 3.2 MEA细胞传感器的设计59-64
• 3.2.1 MEA检测原理60-61
• 3.2.2 MEA器件及记录系统61-62
• 3.2.3 MEA芯片性能评估62-64
• 3.3 味蕾细胞的胞外电生理记录64-66
• 3.3.1 味蕾细胞的分离培养65
• 3.3.2 MEA芯片味蕾细胞胞外电信号检测65-66
• 3.4 味蕾细胞传感器对苦味物质的检测66-71
• 3.4.1 味蕾细胞对不同苦味物质的响应特性66-69
• 3.4.2 味觉细胞传感器对不同苦味物质的识别69-71
• 3.5 本章小结71
• 3.6 本章参考文献71-74
• 第四章小鼠精细胞传感器设计及苦味检测74-96
• 4.1 引言74-75
• 4.2 细胞阻抗传感器及应用75-78
• 4.2.1 细胞阻抗传感器工作原理75-76
• 4.2.2 在GPCR信号通路中的应用76-78
• 4.3 小鼠精细胞及其阻抗检测78-83
• 4.3.1 小鼠精细胞苦味受体78-79
• 4.3.2 小鼠精细胞的分离79
• 4.3.3 精细胞与传感器耦合79-83
• 4.4 小鼠精细胞的苦味响应83-91
• 4.4.1 精细胞钙响应83-84
• 4.4.2 精细胞阻抗响应84-87
• 4.4.3 味觉抑制剂作用下的钙响应87
• 4.4.4 味觉抑制剂作用下的阻抗响应87-90
• 4.4.5 钙离子对精细胞阻抗响应的作用90-91
• 4.5 精细胞传感器对苦质的检测91-92
• 4.6 本章小结92-93
• 4.7 本章参考文献93-96
• 第五章 特异性苦味受体细胞传感器设计及特定苦味检测96-110
• 5.1 引言96
• 5.2 苦味受体细胞构建96-98
• 5.2.1 人类苦味受体T2R1696-97
• 5.2.2 真核表达载体构建97-98
• 5.3 苦味受体表达鉴定98-102
• 5.3.1 免疫荧光98-100
• 5.3.2 钙离子成像100-102
• 5.4 细胞阻抗测试102-107
• 5.4.1 T2R16激动剂作用下的阻抗响应102-105
• 5.4.2 PLC抑制剂作用下的阻抗响应105-107
• 5.5 本章小结107
• 5.6 本章参考文献107-110
• 第六章 神经元网络传感器及其对苦味传导的初步研究110-134
• 6.1 引言110-111
• 6.2 神经元定位培养111-114
• 6.2.1 细胞网络定位培养111-112
• 6.2.2 海马神经元网络培养112-114
• 6.3 神经元网络胞外电生理检测114-117
• 6.3.1 神经元网络电位检测115-116
• 6.3.2 神经元电位检测116-117
• 6.4 神经元网络对苦味化学信号的电响应117-126
• 6.4.1 神经元对5-HT的响应特性118-122
• 6.4.2 神经元网络对5HT的响应特性122-126
• 6.5 神经元网络对模拟苦味电信号的响应126-131
• 6.5.1 神经元对模拟苦味电刺激的响应特征126-130
• 6.5.2 神经元网络对模拟苦味电刺激的响应特征130-131
• 6.6 本章小结131
• 6.7 本章参考文献131-134
• 第七章 总结与展望134-140
• 7.1 总结134-136
• 7.2 展望136-139
• 7.3 本章参考文献139-140
• 作者简历140
• 博士研究生期间发布的论文和成果140-144
• 致谢144

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张威;味觉细胞传感器设计及其在味觉时空信息分析中的应用[D];浙江大学;2011年

2 陈培华;味觉细胞模型及仿生味觉细胞网络传感器的研究[D];浙江大学;2010年

  本文关键词：苦味细胞传感技术及其在苦味转导机理中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285779