Tecniche di biologia molecolare nello studio dei sistemi chemosensoriali

TECNICHE DI BIOLOGIA MOLECOLARE NELLO STUDIO DEI SISTEMI CHEMOSENSORIALI RIASSUNTO La caratterizzazione ultrastrutturale a partire dagli anni sessanta e in seguito recentemente quella immunoistologica ha permesso di identificare cellule specializzate che possiedono diverse analogie morfologiche e molecolari con le cellule gustative ma non sono organizzate in calici gustativi. Queste cellule chemosensoriali solitarie (CCS) sono molto diffuse oltre che nella cavità orale anche nelle vie aeree e nell’apparato digerente. L’identificazione di queste cellule singole o disposte in cluster ha portato a concettualizzare l’esistenza di un sistema chemosensoriale diffuso (DCS) di cui le cellule gustative organizzate nei taste buds nella cavità orale sono solo la parte più evidente. Le funzioni del DCS sembrano coinvolgere la secrezione, la risposta immunitaria innata, l’assorbimento ma altri ruoli sono in parte ancora speculativi, e inoltre non tutti i tipi di cellule sono stati caratterizzati, lasciando aperte molte questioni che questo studio ha in parte analizzato utilizzando tecniche di biologia molecolare. In particolare sono state indagate tramite RT-PCR e western blot le differenti capacità chemorecettoriali degli organi di origine endodermica ricercando l’espressione genica dei recettori implicati nella percezione del gusto. Inoltre sono state coadiuvate ricerche finalizzate a meglio caratterizzare le cellule recettoriali all’interno dei taste buds, che risultano possedere un ventaglio di pathway molecolari molto ampio, comprendente elementi tipici delle vie aeree e dell’apparato gastrointestinale. È stato analizzato se l’espressione degli stessi geni sia modificabile a livello intestinale da diversi tipi di diete. I dati raccolti indicano una differente localizzazione dei recettori del dolce e dell’amaro lungo le vie aeree che hanno un ruolo di modulazione del movimento ciliare e della secrezione. Mentre la presenza dei recettori del dolce non va in maggior profondità della trachea, alcuni recettori dell’amaro risultano espressi anche nei polmoni. Invece lungo l’apparato gastrointestinale i recettori dell’amaro sembrano essere espressi in maniera selettiva e differenziata. L’intestino risulta inoltre sensibile a diete prolungate sovra esprimendo o sotto regolando l’espressione di proteine coinvolte nell’assorbimento e nella secrezione. In particolare è stato approfondito il sensing intestinale verso gli acidi grassi mediante quantificazione tramite PCR real time. I risultati indicano che diete iperlipidiche croniche abbattono sia l’espressione di CD36, una proteina con alta affinità per gli acidi grassi presente nella membrana apicale degli enterociti, sia l’espressione dei meccanismi di segnalazione di “saziazione” indotta dai grassi. Si tratta di un segnale, che diversamente da altri ormoni intestinali ha la capacità di prolungare la latenza tra i pasti, viene generato principalmente dalla produzione dell’ormone lipidico oleoil-etanolamide (OEA). Questo ulteriore studio oltre a evidenziare un nuovo aspetto negativo delle diete iperlipidiche, trova l’esistenza di una correlazione tra i diversi geni indagati che suggerisce che CD36 funga come sensore intestinale degli acidi grassi e abbia ruoli regolatori sui meccanismi di produzione di OEA

MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES IN CHEMOSENSORY SYSTEMS STUDY ABSTRACT Since 1960s, the ultrastructural and more recently the immunohystological characterization have identified specialized cells with several morphological and molecular similarities with the taste cells, without being organized into taste buds. These solitary chemosensory cells (CCS) are widespread not only in the oral cavity but even in the respiratory and gastrointestinal tract. The identification of these cell, that can be individually arranged or clustered, has led to conceptualize the existence of a diffuse chemosensory system (DCS) where the taste receptor cells organized within taste buds in the oral cavity are only the most obvious. The functions appear to involve the secretion and absorption of the DCS, and the innate immune response, but other roles are still partly speculative as not all cell types have been characterized, leaving opened many questions that this study has partly analyzed using molecular biology techniques. In particular, the different chemoreceptorial capacities of endodermal origin organs were assessed by RT-PCR and western blot examining the gene expression of those receptors that are involved in taste perception. We also performed experiments to better characterize the receptor cells within taste buds, showing that they have a very wide range of molecular pathways including typical features of the respiratory and gastrointestinal tract. It was analyzed whether the expression of these genes is modified by different types of diets at intestinal level. The data indicate a different localization of the bitter and sweet receptors along the respiratory pathway that have a role in the modulation of ciliary movement and secretion. Whereas the sweet receptors cannot be found deeper than trachea, some of the bitter receptors are also expressed in the lungs. On the other hand, along the gastrointestinal tract the bitter receptors appear to be expressed in a selective and differentiated manner. The intestine is also sensitive to prolonged diets, overexpressing or downregulating the expression of proteins involved in absorption and secretion. In particular, we studied the intestinal fatty acid sensing by real time PCR utilize. The results indicate that chronic high-fat diets cut down both the expression of CD36, a protein with high affinity for fatty acids present in the apical membrane of enterocytes, and the expression of the signaling mechanisms of satiation induced by fat. This signal, which unlike other intestinal hormones has the ability to prolong the latency between meals, is generated mainly by the production of the lipid hormone oleoylethanolamide (OEA). This study further highlights a new additional disadvantage of high-fat diets and the existence of a correlation between different genes, suggesting that CD36 act as a fatty acids sensor and have regulator roles upon the intestinal mechanisms of OEA production.