TMC4蛋白可定位于小鼠味蕾中的多种味觉细胞类型上

《FEBS Open Bio》：TMC4 localizes to multiple taste cell types in the mouse taste papillae

　　Tmc4-EGFP转基因小鼠构建及免疫组化分析显示TMC4通道蛋白在 circumvallate papillae (CvP) 和 fungiform papillae (FuP) 的三种成熟味觉细胞（I、II、III型）中均表达，证实其通过AI途径介导高盐浓度咸味感知的细胞基础。

　　盐味是味觉系统中一种重要的感知方式，它帮助动物识别食物中的钠离子（Na?）含量，从而判断其营养价值和安全性。盐味感知通常分为两种不同的转导通路：amiloride敏感（AS）和amiloride不敏感（AI）通路。这两种通路在不同浓度的盐刺激下发挥作用，其中AS通路主要负责低浓度盐的感知，而AI通路则参与高浓度盐的检测。最近的研究发现，TMC4（transmembrane channel-like 4）是一种电压依赖的氯离子通道，在AI通路中扮演了关键角色。然而，TMC4在哪些具体的味觉细胞中表达，目前尚不清楚。为了进一步揭示TMC4在AI盐味转导中的细胞定位，研究人员通过CRISPR-Cas9技术构建了Tmc4-EGFP转基因小鼠，并结合免疫组化分析和荧光标记技术，对味觉乳头中的TMC4表达情况进行了系统研究。

TMC4的表达在味觉系统中具有广泛性。在Tmc4-EGFP小鼠的味觉乳头中，EGFP信号几乎与所有三种类型的味觉细胞标记物（KCNQ1、Gustducin、PLCβ2和AADC）重叠。特别是在环状乳头（CvP）中，超过98%的EGFP阳性细胞与这些标记物的信号一致，而在菌状乳头（FuP）中，95.9%的EGFP阳性细胞与KCNQ1信号重叠。这些结果表明，TMC4在三种成熟的味觉细胞类型中广泛表达，即I型、II型和III型味觉细胞。这为理解AI盐味转导机制提供了新的视角，也提示可能有多种功能不同的味觉细胞参与其中。

味觉细胞是构成味觉感受器的基本单位，它们分布在舌头的特定结构中，如菌状乳头、叶状乳头和环状乳头。这些结构不仅在位置上有所区别，其神经支配方式也不同。例如，前部的菌状乳头主要由鼓索神经（chorda tympani nerve）支配，而后部的叶状乳头和环状乳头则由舌咽神经（glossopharyngeal nerve）支配。这些神经通路将味觉信息传递至中枢神经系统，从而形成味觉感知。

味觉细胞根据其结构和分子特征分为四类，其中I型、II型和III型被认为是成熟的味觉细胞，主要参与味觉感知过程。II型细胞主要负责检测甜味、苦味和鲜味，而III型细胞则与酸味感知有关。尽管目前关于盐味感知的具体细胞类型仍有争议，但已有研究表明，部分盐味感知可能与苦味响应的II型细胞和酸味响应的III型细胞相关。此外，I型细胞也被认为可能参与盐味检测。I型细胞通常被认为在味觉芽中起到支持和维持功能的作用，类似于大脑中的胶质细胞。虽然它们占味觉细胞总数的近一半，但其在直接味觉感知中的具体作用仍需进一步探索。

在本研究中，研究人员利用Tmc4-EGFP转基因小鼠，对TMC4在味觉乳头中的表达模式进行了详细分析。通过荧光免疫组化技术，他们观察到EGFP信号与多种味觉细胞标记物的重叠，表明TMC4可能在所有三种成熟的味觉细胞类型中表达。这一发现不仅扩展了我们对TMC4功能的理解，也为研究AI盐味转导机制提供了重要的实验基础。在菌状乳头中，EGFP信号与KCNQ1标记物的重叠率高达95.9%，进一步支持了TMC4在多种味觉细胞中的表达。

TMC4作为一种氯离子通道，其功能在盐味感知中具有重要意义。氯离子的内流可能通过影响细胞膜电位，从而调节味觉信号的传递过程。研究还表明，TMC4的表达可能与盐味信号的持续性有关，它可能通过促进氯离子进入细胞，加快盐味信号的转导周期，从而增强对高浓度盐刺激的响应。这种机制可能解释了为什么在高浓度盐刺激下，味觉信号的感知会持续存在，而不会因时间推移而减弱。

尽管TMC4的功能已被广泛研究，但其在味觉细胞中的具体表达模式和作用机制仍存在一些未解之谜。例如，TMC4如何与不同的味觉信号通路相互作用，以及它在不同浓度盐刺激下的动态变化。此外，TMC4是否在所有类型的味觉细胞中都具有相同的功能，或者是否存在细胞类型特异性的作用，这些问题仍有待进一步探讨。未来的研究可以结合单细胞RNA测序、电生理记录等技术，深入分析TMC4在不同细胞类型中的表达差异及其对盐味感知的具体影响。

盐味感知在不同物种中可能存在差异，特别是在人类和啮齿类动物之间。在人类中，尽管ENaC（上皮钠通道）是AS通路的关键组成部分，但其对盐味的抑制作用并不明显，这意味着AS通路在人类盐味感知中的作用可能不如在小鼠中那样显著。相比之下，AI通路在人类中可能发挥更为重要的作用，因为其对高浓度盐的感知能力较强。因此，研究TMC4在AI通路中的作用，对于理解人类盐味感知的机制具有重要意义。

在实验方法方面，研究人员通过CRISPR-Cas9技术构建了Tmc4-EGFP转基因小鼠，并利用免疫组化和荧光标记技术对TMC4的表达模式进行了分析。为了确保实验的准确性，他们采用了多种标记物进行联合染色，包括KCNQ1（I型细胞标记）、Gustducin和PLCβ2（II型细胞标记）以及AADC（III型细胞标记）。通过这些方法，研究人员能够清晰地识别出TMC4在不同细胞类型中的表达情况。此外，他们还通过组合使用免疫组化和原位杂交技术，进一步验证了TMC4的表达模式与EGFP信号的重叠性，确保了实验结果的可靠性。

本研究的发现具有重要的理论和应用价值。首先，它为TMC4在味觉系统中的作用提供了更全面的证据，表明其不仅局限于某一类味觉细胞，而是可能在多种细胞类型中发挥功能。其次，这些结果有助于理解AI盐味转导机制的复杂性，揭示了不同细胞类型可能在这一过程中扮演不同的角色。最后，这一研究也为开发针对盐味感知的新型药物或食品添加剂提供了潜在的分子靶点，特别是在调节盐味感知和降低钠摄入方面。

未来的研究可以进一步探讨TMC4在不同细胞类型中的具体作用机制，以及它与其他味觉相关分子之间的相互作用。此外，还可以研究TMC4在不同生理和病理条件下的表达变化，例如在味觉障碍或疾病状态下，TMC4是否受到影响，以及其变化是否与味觉感知异常有关。通过这些研究，我们可以更深入地理解味觉系统的复杂性，并为相关疾病的诊断和治疗提供新的思路。