Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54001 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика REGULATION OF Ca2+ INFLUX IN TASTE CELLS INVOLVING EXTRACELLULAR Ca2+-SENSING RECEPTOR РЕГУЛЯЦИЯ ВХОДА Са2+ ВО ВКУСОВЫХ КЛЕТКАХ ПРИ ВОЗМОЖНОМ УЧАСТИИ ГЕПТАСПИРАЛЬНОГО РЕЦЕПТОРА ВНЕКЛЕТОЧНОГО Са2+ Черкашин А П Cherkashin A P a.p.cher@yandex.ru Рогачевская О А Rogachevskaja O A Фадеев П Ю Fadeev P Y Колесников С С Kolesnikov S S Институт биофизики клетки РАН ru Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences ru Институт биофизики клетки РАН ru Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences ru Институт биофизики клетки РАН ru Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences ru Институт биофизики клетки РАН ru Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences ru 25 06 2016 25 06 2016 1 1 90 94 20 06 2016 20 06 2016 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54001/view

Вкусовая почка - это плотный ассоциат 50-100 вкусовых клеток нескольких типов, в котором межклеточное пространство на два порядка меньше внутриклеточного. В силу этого, концентрация внеклеточных ионов, включая ионы Са2+, может варьировать при изменении электрической активности клеток вкусовой почки. Вкусовые клетки типа III образуют классические химические синапсы, в которых выброс нейромедиатора инициируется входом наружного Са2+ через потенциал-зависимые (ПЗ) Са2+ каналы. Истощение наружного Са2+ за счет активности других клеток, должно восприниматься данной клеткой как изменение интенсивности вкусового стимула. Это фактически является ложной информацией для мозга, и поэтому в клетках типа III должен существовать механизм, который обеспечивает инвариантность выброса нейромедиатора в определенном диапазоне концентраций наружного Са2+. В данной работе анализировалась зависимость ПЗ Са2+ тока во вкусовых клетках от концентрации внеклеточного Са2+. Было установлено, что на кривой зависимости ПЗ Са2+ тока от концентрации внеклеточного Са2+ имеется плато в диапазоне концентраций (1-2 мМ) наружного Са2+. Также нами анализировалась зависимость величины Са2+ ответов, инициируемых деполяризацией клетки, от концентрации наружного Са2+. Оказалось, что величина Са2+ ответа практически не зависела от концентрации наружного Са2+ в диапазоне от 0,5 до 5 мМ. Это указывает на существование механизма, который регулирует активность ПЗ Са2+ каналов, чтобы обеспечить инвариантность потока Са2+.

In the taste bud, a tight associate of 50-100 taste cells of different types, extracellular volume is less than that of the cytoplasm by two orders of magnitude. By that, electrical activity of taste bud cells, which is associated with redistribution of physiologically important ions between the cell cytoplasm and external medium, can entail substantial variations of extracellular ions, including Ca2+. Type III taste cells form classical chemical synapses and release neurotransmitter by employing exocytosis that is triggered by Ca2+ ions entering through voltage-gated (VG) Са2+- channels. The depletion of external Са2+ should result in a decreased release of neurotransmitter in response to the same taste stimulus, thus non-adequately conveying taste information to the brain. One therefore can expect the existence of certain that provides invariance of neurotransmitter release from type III cells within a physiologically relevant range of concentrations of external Са2+. To examine this idea, we analyzed here the dependence of VG Са2+-currents in taste cells on extracellular Са2+. As was found, VG Са2+-current magnitude versus concentration of bath Са2+ exhibited a plateau in the range of 1-2 mM. In addition, we monitored intracellular Ca2+ signals produced by Ca2+ influx through VG Ca2+- channels upon cell depolarization. It turned out that the magnitude of VG Ca2+ transients was weakly or even negligibly dependent on external Ca2+ varied from 0,5 to 5 mM. These findings validate the idea that a certain mechanism regulates activity of VG Са2+-channels to ensure the invariance of Са2+ influx triggering neurotransmitter release at variable extracellular Ca2+.

 вкусовые клетки ПЗ Са2+-каналы экстраклеточный Са2+ рецептор экстраклеточного Са2+ taste cells VG Са2+-channels extracellular Са2+ extracellular Са 2+-sensing receptor

Roper S.D. Taste buds as peripheral chemosensory processors. Semin Cell Dev. Biol., 2013, vol. 24, pp. 71-79. Roper S.D. Taste buds as peripheral chemosensory processors. Semin Cell Dev. Biol., 2013, vol. 24, pp. 71-79. Yee C.L., Yang R., Bottger B., Finger T.E., Kinnamon J.C. “Type III” cells of rat taste buds: immunohistochemical and ultrastructural studies of neuron-specific enolase, protein gene product 9.5, and serotonin. J. Comp. Neurol., 2001, vol. 440, pp. 97-108. Yee C.L., Yang R., Bottger B., Finger T.E., Kinnamon J.C. “Type III” cells of rat taste buds: immunohistochemical and ultrastructural studies of neuron-specific enolase, protein gene product 9.5, and serotonin. J. Comp. Neurol., 2001, vol. 440, pp. 97-108. Clapp T.R., Medler K.F., Damak S., Margolskee R.F., Kinnamon S.C. Mouse taste cells with G protein-coupled taste receptors lack voltagegated calcium channels and SNAP-25. BMC Biol., 2006, vol. 4, p. 7. Clapp T.R., Medler K.F., Damak S., Margolskee R.F., Kinnamon S.C. Mouse taste cells with G protein-coupled taste receptors lack voltagegated calcium channels and SNAP-25. BMC Biol., 2006, vol. 4, p. 7. Romanov R.A., Rogachevskaja O.A., Bystrova M.F., Kolesnikov S.S. Electrical excitability of taste cells. Mechanisms and possible physiological significance. Biomembrans, 2012, vol. 22 (1-2), pp. 85-101. Romanov R.A., Rogachevskaja O.A., Bystrova M.F., Kolesnikov S.S. Electrical excitability of taste cells. Mechanisms and possible physiological significance. Biomembrans, 2012, vol. 22 (1-2), pp. 85-101. Roper S.D. Cell communication in taste buds. Cell. Mol. Life Sci., 2006, vol. 63, pp. 1494-1500. Roper S.D. Cell communication in taste buds. Cell. Mol. Life Sci., 2006, vol. 63, pp. 1494-1500. Baryshnikov S.G., Rogachevskaja O.A., Kolesnikov S.S. Calcium signaling mediated by P2Y receptors in mouse taste cells. J. Neurophysiol., 2003, vol. 90, pp. 3283-3294. Baryshnikov S.G., Rogachevskaja O.A., Kolesnikov S.S. Calcium signaling mediated by P2Y receptors in mouse taste cells. J. Neurophysiol., 2003, vol. 90, pp. 3283-3294. Kolesnikov S.S., Margolskee R.F. Extracellular K+ activates a K+ - and H+ -permeable conductance ion frog taste receptor cells. J. Physiol., 1998, vol. 507, pp. 415-432. Kolesnikov S.S., Margolskee R.F. Extracellular K+ activates a K+ - and H+ -permeable conductance ion frog taste receptor cells. J. Physiol., 1998, vol. 507, pp. 415-432. Horn R., Marty A. Muscarinic activation of ionic currents measured by a new whole-cell recording method. J. Gen. Physiol., 1988, vol. 92, pp. 145-159. Horn R., Marty A. Muscarinic activation of ionic currents measured by a new whole-cell recording method. J. Gen. Physiol., 1988, vol. 92, pp. 145-159. Romanov R.A., Rogachevskaja O.A., Bystrova M.F., Jiang P., Margolskee R.F., Kolesnikov S.S. Afferent neurotransmission mediated by hemichannels in mammalian taste cells. EMBO J., 2007, vol. 26, pp. 657-667. Romanov R.A., Rogachevskaja O.A., Bystrova M.F., Jiang P., Margolskee R.F., Kolesnikov S.S. Afferent neurotransmission mediated by hemichannels in mammalian taste cells. EMBO J., 2007, vol. 26, pp. 657-667. Hess P., Lansman J.B., Tsien R.W. Calcium channel selectivity for divalent and monovalent cations. Voltage and concentration dependence of single channel current in ventricular heart cells. J. Gen. Physiol., 1986, vol. 88, pp. 293-319. Hess P., Lansman J.B., Tsien R.W. Calcium channel selectivity for divalent and monovalent cations. Voltage and concentration dependence of single channel current in ventricular heart cells. J. Gen. Physiol., 1986, vol. 88, pp. 293-319. Cens T., Rousset M., Leyris J.-P., Fesquet P., Charnet P. Voltage- and calcium-dependent inactivation in high voltage-gated Ca2+ channels. Prog. Biophys. Mol. Biol., 2006, vol. 90, pp. 104-117. Cens T., Rousset M., Leyris J.-P., Fesquet P., Charnet P. Voltage- and calcium-dependent inactivation in high voltage-gated Ca2+ channels. Prog. Biophys. Mol. Biol., 2006, vol. 90, pp. 104-117. Bystrova M.F., Romanov R., Rogachevskaja O.A., Churbanov G.D., Kolesnikov S.S. Functional expression of the extracellular Ca2+-sensing receptor in mouse taste cells. J. Cell Sci., 2010, vol. 123, pp. 972-982. Bystrova M.F., Romanov R., Rogachevskaja O.A., Churbanov G.D., Kolesnikov S.S. Functional expression of the extracellular Ca2+-sensing receptor in mouse taste cells. J. Cell Sci., 2010, vol. 123, pp. 972-982. Hofer A.M., Brown E.M. Extracellular calcium sensing and signalling. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol., 2003, vol. 4, pp. 530-538. Hofer A.M., Brown E.M. Extracellular calcium sensing and signalling. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol., 2003, vol. 4, pp. 530-538. Conigrave A.D., Ward D.T. Calcium-sensing receptor (CaSR): Pharmacological properties and signaling pathways. Best Pract. Res. Clin. Endocrin. Metab., 2013, vol. 27, pp. 315-331. Conigrave A.D., Ward D.T. Calcium-sensing receptor (CaSR): Pharmacological properties and signaling pathways. Best Pract. Res. Clin. Endocrin. Metab., 2013, vol. 27, pp. 315-331. Chow J.Y.C., Estrema C., Orneles T., Dong X., Barrett K.E., Dong H. Calcium-sensing receptor modulates extracellular Ca2+ entry via TRPC-encoded receptor-operated channels in human aortic smooth muscle cells. Am. J. Physiol. Cell Physiol., 2011, vol. 301, pp. 461-468. Chow J.Y.C., Estrema C., Orneles T., Dong X., Barrett K.E., Dong H. Calcium-sensing receptor modulates extracellular Ca2+ entry via TRPC-encoded receptor-operated channels in human aortic smooth muscle cells. Am. J. Physiol. Cell Physiol., 2011, vol. 301, pp. 461-468. Phillips C.G., Harnett M.T., Chen W., Smith S.M. Calcium-sensing receptor activation depresses synaptic transmission. J. Neurosci., 2008, vol. 28, pp. 12062-12070. Phillips C.G., Harnett M.T., Chen W., Smith S.M. Calcium-sensing receptor activation depresses synaptic transmission. J. Neurosci., 2008, vol. 28, pp. 12062-12070. Cherkashin A.P., Zhao H., Kolesnikov S.S. Possible Mechanisms Mediating the Regulation of Voltage Gated Са2+ Channels by Extracellular Са2+. Biomembrans, 2015, vol. 32 (2), pp. 119-124. Cherkashin A.P., Zhao H., Kolesnikov S.S. Possible Mechanisms Mediating the Regulation of Voltage Gated Sa2+ Channels by Extracellular Sa2+. Biomembrans, 2015, vol. 32 (2), pp. 119-124.