研究人员确定了改善嗅觉功能的细胞机制

大阪大学的研究人员发现，Ca2+信号同时进行信号放大和嗅觉适应。结果表明，这种神秘现象在纤毛内部发生了分离。一种新颖的系统用于观察纤毛薄结构内Ca2+动力学的变化。揭开Ca2+信号分离之谜，进一步阐明了人类嗅觉的潜在机制。

嗅觉的秘密是如此令人费解，以至于我们很难“嗅出”缺失的部分。现在，大阪大学的一组研究人员展示了信使离子(Ca2+)的分离功能如何帮助改善我们的嗅觉。

在本月发表在《普通生理学杂志》上的一项研究中，研究人员透露，感觉信号的放大和减少均受Ca2+调节，并且这些过程在感觉细胞的微小结构中明显分离。

诱发嗅觉的最初事件是气味分子与附着在鼻子中的嗅觉受体神经元上的毛发状结构纤毛结合。这种结合触发离子流动，在纤毛中引起电激发，由促进细胞外正离子流入纤毛半流体隔室的离子通道控制。

结果，Ca2+信号同时执行兴奋和适应的相反作用以调节纤毛上离子通道的活性。导致生化级联反应启动的一系列事件促进纤毛内Ca2+的增加：电流增加，产生冲动，并将信息发送到大脑以识别气味。在适应过程中，出现负反馈信号以防止离子通道活动饱和并调整对刺激强度的敏感性。

“相同的离子如何控制局部电流的增加和减少一直是个谜，”主要作者HirokoTakeuchi解释道。“在这项研究中，我们的目的是确定信号放大和减少的过程是否确实只在纤毛内部分离。”由于观察纤毛薄结构内Ca2+动力学变化的技术困难，该现象仍然是个谜。

研究人员使用一种新颖的系统同时记录通道活动和Ca2+信号。该系统应用了四种技术：(1)使用Ca2+敏感染料实时可视化Ca2+动力学，(2)测量穿过睫状膜的电流(通过离子通道)，(3)UV激活离子通道(通过光释放物质)和(4)使用受限激光束对局部纤毛进行刺激和成像。

局部纤毛的紫外激发立即产生内向电流和Ca2+信号;然而，在刺激终止后，电流随着Ca2+信号的降低而降低。然而，令人惊讶的是，即使在Ca2+信号消失后，这种适应仍会持续更长时间。Ca2+似乎只与调节适应的蛋白质保持结合。“我们的结果很有希望;Ca2+的这些相反作用通过分子动力学在天然纤毛的微小空间中分别发生，”资深作者TakashiKurahashi说。

成功捕获纤毛内的离子通道活动和Ca2+动力学是了解人类嗅觉的关键一步。通过阐明Ca2+信号的复杂性，可以通过开发嗅觉传感器或调整鼻子的化学环境来增强人类的嗅觉。