雌激素影响甜味感知的外周机制研究

Taste perception capacity is critical for regulating appetite and controlling diet. Estrogen has been reported to affect the intake of carbohydrates by altering people's sweet perception, which is closely associated with the development of obesity and diabetes. However, the mechanism underlying the altered sweet perception by estrogen remains unknown. The ovariectomized ICR mice will be used as an animal model in the present study. Behavioral tests, molecular biological and morphological methods will be applied to investigate the effects of estrogen on mouse sweet perception, food intake and bodyweight, the morphology and distribution pattern of the taste buds, as well as the expression of the key sweet signal transduction molecules including T1R2/T1R3, α-gustducin, PLCβ2 and transient receptor potential melastin 5 (TRPM5) in the fungiform papillae and soft palate. In addition, we will use the mouse intestinal endocrine cell line STC-1 as an in vitro tool for taste research. The changes in the expression of those mentioned sweet signal transduction molecules in STC-1 cells by the treatment of estrogen will be monitored. Meanwhile, we will detect the influences of estrogen invention on the increase of intracellular calcium and the release of ATP evoked by different sweet substances (sucrose, glucose and acesulfame-K). The aim of the project is to reveal the peripheral mechanism underlying the changed sweet perception by estrogen, providing more biological evidence to the relationship among feeding behavior, obesity and estrogen.

雌激素可以通过影响甜味感知能力而改变人们对碳水化合物的摄取，与肥胖、糖尿病的发生密切相关。关于雌激素影响甜味感知的机制研究，目前仍处于空白。本项目以行卵巢切除术的ICR小鼠为动物模型，采用行为学、分子生物学、形态学等技术手段，系统研究雌激素对小鼠甜味感知阈值、摄食、体重增长、舌面菌状味蕾和软腭味蕾的形态与数目、分布模式以及甜味信号传导相关的关键分子（T1R2/T1R3、α-gustducin、PLCβ2 和 TRPM5）表达的影响。并利用目前常用的味觉研究工具- - 肠内分泌细胞株STC-1，进行体外细胞水平研究：观察雌激素干预对上述甜味信号传导关键分子的表达以及由不同甜味剂（蔗糖、葡萄糖及安赛蜜）引起的细胞内Ca2+ 变化和胞外ATP释放的影响。该项目旨在探讨雌激素影响甜味感知的外周机制，为雌激素影响摄食行为和肥胖等研究提供更多的生物学依据。

雌激素可以通过影响甜味感知能力而改变人们对碳水化合物的摄取，与肥胖、糖尿病的发生密切相关。关于雌激素影响甜味感知的机制研究，目前仍处于空白。本项目以行卵巢切除术（OVX）的C57BL/6小鼠为动物模型，采用行为学测试、分子生物学、免疫组化、雌激素干预等手段，系统研究雌激素对小鼠甜味感知阈值、外周味觉组织中舌面菌状味蕾和软腭味蕾以及甜味信号传导相关的关键分子（T1R2/T1R3、α-gustducin、PLCβ2 和 TRPM5）表达的影响。并利用目前常用的味觉研究工具——肠内分泌细胞株STC-1，进行体外细胞水平的机制研究：观察雌激素干预对上述甜味信号传导关键分子的表达以及由不同甜味剂引起的细胞内Ca2+ 变化和胞外ATP释放的影响。本项目整体水平研究显示：（1）双侧卵巢切除术（OVX）可以提高小鼠甜味阈值，降低对蔗糖溶液的偏好率而不影响安赛蜜（AK）溶液的偏好率，减少对某浓度范围甜味溶液的摄入，但均不改变甜味偏好模式；OVX小鼠血浆雌激素水平显著下降而体重显著增加；雌激素替代治疗可使OVX小鼠上述变化被抑制；（2）雌激素降低可以使某些甜味信号分子基因和蛋白表达在小鼠舌面菌状味蕾（T1R3，TRPM5）和软腭味蕾（α-gustducin、PLCβ2以及 TRPM5）中显著减少，导致甜味信号转导减弱，从而降低小鼠对甜味的识别能力；（3）雌激素水平降低对观察期内（OVX术后8W）成年小鼠舌面味蕾个数和形态没有显著影响。细胞水平研究显示：（1）雌激素预处理可以增强甜味剂诱导的胞内Ca2+ 和胞外ATP释放；（2）雌激素单独预处理能上调甜味信号传导分子T1R2和PLCβ2的 mRNA水平，且对蔗糖诱导的甜味信号传导分子mRNA和蛋白表达具有显著促进作用，而对AK诱导的甜味信号传导分子表达促进作用微弱。（3）雌激素受体亚型在小鼠舌面、软腭味蕾以及STC-1细胞中均有不同程度的表达。综上，在整体水平，通过OVX术降低体内雌激素水平，可以显著减少小鼠舌和软腭味蕾中的某些甜味信号分子表达，降低小鼠甜味感知能力而提高其甜味偏好阈值；在细胞水平，雌激素预处理可以通过增强甜味信号分子表达而增强胞内甜味信号转导。该研究表明，雌激素可通过提高外周味蕾中甜味信号分子的表达而增强甜味感知能力，进而影响摄食等行为。