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甜味偏好的可塑性,即甜味偏好及其个体差异的形成原因,一直是人类行为中最为神秘的现象之一,也是食品科学最基本的科学问题,目前的研究仅停留在人类行为学的观察上,对其在细胞学层面发生的相应变化尚未见系统报道,影响了对其深入地研究与理解。本研究在结合近年来味觉信号转导、味觉感知与甜味偏好的研究成果基础上,提出了甜味偏好行为可塑性是以感官系统特别是味觉系统细胞可塑性为基础的假设。论文以ICR小鼠为动物模型,并采用了行为学、荧光免疫组织化学、液相色谱质谱联用与反向高效液相等多种方法与系列实验,对早期不同阶段暴露AK糖小鼠(乳期P4口腔暴露组、孕期饮食暴露组、乳期饮食暴露组)甜味偏好率的改变、舌面菌状味蕾及细胞分布模式与α-gustducin表达模式变化之间的相互关系进行了较深入地研究。实验结果从细胞生物学与神经生物学视野上,理解并诠释外周味觉感受器-味蕾细胞及其信号转导关键蛋白分子(α-gustducin)可塑性变化,及其与甜味偏好行为可塑性之间的关系,为甜味偏好可塑性研究提供了创新的思路和方法。主要研究内容和结果如下:1、生后早期口腔暴露AK糖显著影响成年小鼠甜味偏好应用双瓶喜好行为学测试方法,对生后第4天至21天(哺乳期)进行口腔暴露AK糖溶液的成年小鼠(P4暴露组)与正常成年小鼠(对照组)对甜味偏好模式与偏好率进行了比较研究。结果发现:对照组小鼠对AK糖与蔗糖的偏好模式分别为“冷漠-偏好-回避”与“冷漠-偏好”,最偏好的浓度分别为13.28 mmol/L与125.00 mmol/L,偏好阈值分别为1.33 mmol/L与12.00 mmol/L;P4暴露组小鼠并不改变对AK糖与蔗糖的偏好模式和最偏好的浓度,但降低了对甜味偏好的阈值,分别为0.04 mmol/L与1.20 mmol/L,且显著增加对甜味的偏好率,分别平均增长了25.12%与30.10%。本研究首次报告了P4暴露AK糖后成年小鼠对AK糖与蔗糖偏好率的显著增加,为以小鼠为动物模型研究甜味偏好机制提供了行为学基础。2、生后早期口腔暴露AK糖显著影响菌状味蕾及其细胞分布模式应用组织学与细胞学方法,对正常对照组小鼠的舌面菌状味蕾发育分布模式及其区域差异进行了研究,并进一步深入研究了P4口腔暴露AK糖后对舌面菌状味蕾分布模式的影响。对照组小鼠出生时味蕾总数为47.00±2.24个,到第2周末时迅速增长到117.80±2.85个,随后进入增长平台期;出生当天有味孔味蕾数量为10.20±0.58个,生后前3周迅速增长,随后进入缓慢增长期,到第9周达117.60±2.52个,占同期总味蕾数量的92%;分部统计显示,舌尖部总味蕾与有孔味蕾的密度均高于舌后部,成年对照组小鼠舌尖部味蕾数量有72.00±0.84个,而后部为55.80±0.86个。对照组小鼠出生时味蕾高度与宽度仅分别为12.52±0.33μm与18.69±0.42μm,高度在前3周增长迅速,宽度在第1周增长迅速,两者到第5周均进入平台期,第9周时分别达45.40±1.39μm与36.88±1.38μm;味蕾高宽比值在前3周显著变化,从出生到成年的比值从0.69增长到1.26,表明味蕾为球形(洋葱形);味蕾的截面面积在生后迅速增长,第5周后进入平台期,第9周时面积为1310.34±38.34μm~2。同对照组相比,P4暴露组味蕾总数在前2周没有显著变化,但在第3-9周则显著高于对照组,暴露前后第3周味蕾数量分别为128.00±1.87个与122.20±1.32个(P=0.035<0.05),第9周分别为133.60±1.47个与127.80±1.07个(P=0.013<0.05),平均增长率为4.97%。口腔暴露对有孔味蕾数量影响更加显著,P4暴露组有孔味蕾比例在第2周就极显著高于对照组,分别为53.92±0.50%与46.84±0.99%(P=0.00023<0.001),直至成年仍显著高于对照组。P4暴露组小鼠味蕾形态的显著改变发生于成年后,第9周时P4暴露组味蕾的高、宽、面积均显著高于对照组(高:P=0.0093<0.01,宽:P=0.0144<0.05,面积:P=0.0019<0.01),然而暴露前后味蕾的高宽比值没有显著变化(P>0.05),说明尽管味蕾尺寸增大了,但其形状始终维持洋葱形状。成年小鼠菌状味蕾体积存在区域差异。对照组成年(第9周)小鼠舌尖部与后部单个味蕾平均体积分别为24635.68±1049.88μm~3与32197.92±1123.18μm~3(P=0.00234<0.01),后部比尖部的大近31%;单个味蕾平均细胞数量分别为31.37±1.62个与36.95±0.92个(P=0.00892<0.01),舌后部比舌尖部多近18%;同对照组比较,P4暴露组成年鼠舌尖部味蕾体积有极显著增长(P=0.00625<0.01),分别为31852.42±1658.28/μm~3与24635.68±1049.88μm~3,平均增长近30%;舌后部味蕾体积也有显著增长(P=0.01815<0.05),分别为34827.78±1062.09μm~3与32197.92±1148.40μm~3,平均增长近15%。同样,与对照组比较,P4暴露组舌尖部味蕾细胞数量也有极显著增长(P=0.00195<0.01),分别为39.90±0.96个与31.37±1.62个,平均增长近27%;舌后部味蕾细胞数量也有显著增长(P=0.03983<0.05),分别为45.38±2.06个与36.95±0.92个,平均增长近23%;暴露后舌尖部味蕾体积与细胞数量增长要快于舌后部,因此P4暴露组的味蕾体积与细胞数量的区域差异消失了(P>0.05)。研究表明生后早期暴露AK糖后不仅加快和促进了味蕾的发育与成熟,而且通过味蕾细胞数量的增长促进了味蕾体积的增长。3、生后早期口腔暴露AK糖显著影响菌状味蕾细胞G蛋白表达模式应用组织学与免疫荧光组织化学方法,对正常对照组小鼠的发育过程中舌面菌状味蕾α-gustducin表达模式及其区域差异进行了研究,并进一步深入研究了发育早期P4口腔暴露AK糖后对舌面菌状味蕾α-gustducin表达模式的影响。对照组小鼠从生后第1天开始有少量阳性味蕾(12.00±1.16个),随后在前2周快速增长,随后进入平台期,第9周阳性表达味蕾达105.67±2.91个,占同期味蕾总数的83%;单个味蕾内α-gustducin阳性细胞数量在前3周内迅速增长,随后缓慢增长,第9周时单个味蕾含9.43±0.23个阳性表达细胞。同对照组比较,P4暴露组α-gustducin表达阳性的味蕾数量及单个味蕾α-gustducin表达阳性的细胞数量在成年后有显著增长,第9周时阳性味蕾数量分别为118.00±1.53个与105.67±2.91个(P=0.01983<0.05),增长了近12%,第9周时阳性细胞数量分别为12.60±0.27个与9.43±0.23个,增长了近34%(P=0.00085<0.001)。哺乳期幼鼠P4口腔暴露AK糖后,对其成年后FF味蕾的分布模式(味蕾数量、有孔味蕾的数量及比例)及信号转导因子α-gustducin的表达模式均有显著影响(促进与增加),对分布模式的影响出现较早,且在断奶前后影响最大,而对α-gustducin的表达模式的影响则出现在成年后。4、孕、乳期母鼠饮食暴露AK糖显著影响其成年子代的甜味偏好孕期饮食暴露与乳期饮食暴露并不改变其成年后对AK糖与蔗糖的偏好模式及其最偏好的浓度,对测试的AK糖液呈现出特征性的“冷漠-偏好-回避”偏好模式,对测试的蔗糖糖液呈现出特征性的“冷漠-偏好”模式;两暴露组对AK糖最偏好的浓度均为13.28 mmol/L,对蔗糖最偏好的浓度为125.00 mmol/L。然而,早期暴露降低了偏好阈值,正常组、孕期暴露组、乳期暴露组对AK糖偏好阈值依次为1.33mmol/L、0.42 mmol/L、0.13 mmol/L,对蔗糖的偏好阈值依次为12.00mmol/L、3.80 mmol/L、3.80 mmol/L;同对照组比较,暴露组对糖液的偏好率显著增加,孕期暴露组、乳期暴露组对AK糖液偏好率显著增长的浓度范围依次为0.42-13.28 mmol/L、0.13-13.28 mmol/L,平均增长率依次为18.47%、16.83%;对蔗糖偏好率显著增长的浓度均为3.80 mmol/L,平均增长率依次为48.13%、49.79%。应用液相色谱质谱联用与反相高效液相色谱方法,定性、定量检测了经灌胃后孕鼠羊水与母鼠乳汁中AK糖的存在与24小时内的动态变化过程。结果表明,在羊水与乳汁中均能特异性的检测到AK糖,乳汁与羊水中的AK糖均有一个先升后降的动态过程,分别在9小时与5小时左右达到峰值。由此,揭示了一种味觉暴露的母婴传递现象。总之,以上结果表明小鼠早期不同阶段暴露AK糖后能够促进、加快外周味觉感受器-味蕾及其细胞的发育、成熟以及味觉信号转导蛋白α-gustducin的表达,这些结构与功能的显著变化,可能是甜味偏好行为可塑性增强的细胞学基础。5、人菌状乳头密度与甜味阈值关系研究应用高像素数码相机定量研究了大学生舌面菌状乳头的密度,并应用感官评价方法评估了菌状乳头密度与甜味感知阈值及甜味偏好浓度之间的关系。结果表明:大学生平均乳头密度为96.87±43.53个/cm~2,乳头密度越高人群的甜味感知阈值越低,其偏好的蔗糖浓度也越低。