Bitter taste receptors and gastrointestinal chemosensing in mice

Il sistema digerente è un organo sensorio capace di riconoscere le sostanze presenti nel lume e di iniziare un’ adeguata risposta, che si traduce in digestione ed assorbimento per i nutrienti o eliminazione per le sostanze nocive. E’ stato dimostrato che i recettori per l’amaro (T2R), un’ampia famiglia di GPCR in grado di riconoscere composti amari nella bocca, così come le molecole coinvolte nella trasduzione del segnale, sono espressi a livello della mucosa intestinale. Poiché l’amaro si è evoluto come un meccanismo di allarme nella bocca, proponiamo che i T2R nel sistema gastrointestinale possano servire come un secondo livello di difesa verso composti nocivi. In questo studio abbiamo usato qRT-PCR per stabilire la distribuzione di due sottotipi recettoriali dei T2R (mT2R138 e mT2R108), e della loro subunità Gα-Gustducin (Gust), nel sistema digerente del topo, e varie diete sono state usate per vedere se il contenuto del lume è in grado di modulare i recettori dell’amaro. Per testare l’ipotesi che i T2R nel sistema digerente possano servire come meccanismo di difesa nei confronti di patogeni, in ulteriori studi si è misurato tramite WB il grado di fosforilazione della proteina chinasi attivata da mitogeni (MAPK p44/42) per valutare se i T2Rs rispondano ad acil-omoserin-lattoni, molecole prodotte da batteri Gram negativi. La risposta, valutata su cellule STC-1 e NCM-460, è stata confrontata con quella evocata da agonisti per i T2R_feniltiocarbamide (PTC) e denatonio benzoato (DB)_e bloccata dall’antagonista del recettore T2R138, Probenecid. Il meccanismo che segue l’ attivazione dei T2R è stato ulteriormente caratterizzato con l’uso di GF-1, un inibitore della proteina chinasi C, e di nitrendipina, un bloccante dei canali calcio. Questo studio dimostra che mT2R138, mT2R108 e Gust sono espressi lungo tutto il sistema digerente, con diversa abbondanza, e che diverse diete sono in grado di modulare specificamente alcuni recettori, in aree selezionate lungo il sistema digerente. Abbiamo anche dimostrato che sia la linea cellulare umana di colonociti NCM-460, sia la linea di cellule enteroendocrine di topo STC-1 esprimono T2R e rispondono allo stimolo del gusto amaro e ad AHL con una rapida fosforilazione della MAPK p44/42, mostrando un profilo dose-dipendente. Il segnale indotto da PTC e AHL è bloccato dal Probenecid e ridotto dal GF-1, ma non dalla nitrendipina, al contrario del segnale indotto dal DB. Inoltre, l’esposizione delle cellule NCM-460 per 4-24 ore a PTC o AHL induce un aumento significativo dell’espressione del recettore T2R38 umano, omologo del T2R138 nel topo. In conclusione, questo lavoro di tesi propone che i T2R siano coinvolti nell’abilità sensoria del sistema gastrointestinale e che possano esistere diverse funzioni a seconda del sottotipo recettoriale espresso, del sito di espressione e del meccanismo utilizzato. Abbiamo mostrato che diversi tipi di cellule di origine intestinale esprimono diversi sottotipi di T2R e che essi possano usare diversi meccanismi. Inoltre, suggeriamo che i T2R possano interagire con batteri nel sistema gastrointestinale, a supporto dell’ipotesi per cui i recettori dell’amaro costituiscono un secondo livello di difesa nel sistema gastrointestinale, in grado di iniziare una risposta infiammatoria per combattere i batteri patogeni presenti nel lume.