小鼠可以使用专门的神经元感知环境中的氧气水平 2017-02-05 07:28:13

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绿色物体代表B型细胞 - 因此是由低环境氧激活的神经元

红色物体代表“经典”或“常规”嗅觉感觉神经元:这些细胞各自表达基因组中的1,100种气味受体基因之一,并对常规的气味配体作出反应

马克斯普朗克研究所的最新研究表明,小鼠可以使用嗅粘膜中存在的鼻子中的特殊神经元来感知环境中的氧气水平

小鼠的基因组含有1000多种气味受体基因,使它们能够在周围环境中闻到无数的气味

法兰克福马克斯普朗克神经遗传学研究单位,洪堡萨尔州大学,剑桥大学和斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的研究人员发现,老鼠也可以利用鼻子中的神经元感知吸入空气的氧气水平

对于这种新发现的感觉特性,小鼠依赖于两个基因,即Gucy1b2和Trpc2,但显然不依赖于气味受体基因

研究小组发现,小鼠嗅粘膜中特定类型的化学感应神经元对环境中的氧气减少有反应

化学感应细胞通常检测物质浓度的增加

在哺乳动物中,认为缺氧主要是由颈动脉体检测到的,颈动脉体是位于颈部颈动脉的感觉器官

颈动脉体的激活导致大脑中呼吸中枢的激活

当小鼠生活在洞穴中时,似乎在进化过程中出现了另外的机制,以保护个体及其后代免受缺氧的影响

在本文之前,这些所谓的B型细胞的功能是神秘的

“我们用低氧空气激活了这些细胞,并发现了这些细胞可能发挥的重要作用”,马克斯普朗克神经遗传学研究部主任彼得蒙博尔斯说

研究小组研究了B型细胞暴露于各种氧气水平时的表现

使用钙敏感染料,他们观察到嗅粘膜中的B型细胞在外部环境中氧水平的适度降低后被激活

科学家们发现,Gucyb12和Trpc2基因对接触低氧时B型细胞的信号转导至关重要

他们使用遗传改变的小鼠,其中任一基因在遗传上被灭活

这些基因分别编码产生第二信使cGMP的酶和钙进入细胞的离子通道

(钙也是另一种重要的细胞内信使

)如果没有功能性的Gucy1b2和Trpc2基因,钙依赖性信号通路在B型细胞中不会被激活,并且小鼠无法区分或适当地降低氧水平

到目前为止,检测低氧水平的分子传感器仍然未知

研究人员正在进一步研究导致这些神经元激活的信号机制

此外,科学家们发现老鼠可以在氧气含量低的地方快速学习,然后避开这些区域

相比之下,具有灭活的Gucy1b2或Trpc2基因的小鼠不能区分外部环境中正常和适度降低的氧水平,并且不显示具有低氧水平的这些区域的回避行为

因此,这些基因使早期的小鼠能够选择具有最佳氧水平的位置

研究人员推测,B型细胞对小鼠也有社会影响

例如,小鼠优选在具有较高氧水平的位置构建它们的巢以保护它们的后代

“后代需要足够的氧气,否则它们就会得不到充足”,Homburg综合生理学和分子医学中心主任Frank Zufall说

小鼠可能比缺氧对人体缺氧更敏感

人类Gucy1b2和Trpc2基因是假基因,这意味着这些基因可能不编码蛋白质

还有待确定B型细胞是否完全存在于人类中,如果是这样,它们是否检测到低氧水平

出版物:Katherin Bleymehl等,“用于小鼠主嗅上皮细胞的低环境氧传感器”,Neuron,2016; doi:10.1016 / j.neuron.2016.11.001来源:马克斯普朗克研究所