酸感知イオンチャネルは、マウス嗅覚神経細胞のIII型アデニルシクラーゼに依存しない酸感知に寄与している

Acid-Sensing Ion Channels Contribute to Type III Adenylyl Cyclase-Independent Acid Sensing of Mouse Olfactory Sensory Neurons.

• Juan Yang
• Liyan Qiu
• Matthew Strobel
• Amanda Kabel
• Xiang-Ming Zha
• Xuanmao Chen

抄録

酸類は、野生動物の嗅覚および嗅覚に関連する生存行動を変化させることにより、野生動物の生態系を乱す可能性がある。哺乳類の主要な嗅覚上皮（MOE）は、一般的な臭気物質を検出するために、臭気受容体とIII型アデニルシクラーゼ（AC3）に依存していることが知られている。しかし、嗅覚系がどのようにしてプロトンや酸性臭を感知しているのかは不明である。ここでは、AC3ノックアウト(KO)マウスのMOEは、エレクトロ・オルファクトグラム(EOG)記録では臭気の混合に反応しなかったが、酸性誘発EOG反応のごく一部を保持していたことを示した。野生型(WT)MOEにおける酢酸誘発EOG応答は、AC3を媒介とするcAMP経路に依存する大きな成分と、そうでないはるかに小さな成分の2つの成分に分けることができます。AC3 KOsの小さな酸誘発EOG応答は、酸感知イオンチャネル（ASICs）の阻害剤であるジミナゼンによってブロックされたが、cAMP経路を脱感作するフォルスコリン/IBMXによってではなかった。AC3 KOマウスは刺激臭を検出する感度を失ったが、酢酸に対する嗅覚行動は維持された。免疫蛍光染色の結果、ASIC1タンパク質は嗅覚ニューロン（OSN）で高発現しており、主にノブ、樹状突起、ソーマータに濃縮されていたが、嗅覚繊毛では発現していなかった。リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応により、嗅覚ニューロンではASIC1a、ASIC2b、ASIC3のmRNA発現が検出された。さらに、マウスは酸性の揮発性物質が存在する環境に置かれると、魅力的なものへの嗜好性が低下した。以上のことから、マウスの嗅覚系には、酸を感知するためにASICを介在させたイオントロピー性のメカニズムがあると考えられます。

Acids can disturb the ecosystem of wild animals through altering their olfaction and olfaction-related survival behaviors. It is known that the main olfactory epithelia (MOE) of mammals rely on odorant receptors and type III adenylyl cyclase (AC3) to detect general odorants. However, it is unknown how the olfactory system sense protons or acidic odorants. Here, we show that while the MOE of AC3 knockout (KO) mice failed to respond to an odor mix in electro-olfactogram (EOG) recordings, it retained a small fraction of acid-evoked EOG responses. The acetic acid-induced EOG responses in wild-type (WT) MOE can be dissected into two components: the big component dependent on the AC3-mediated cAMP pathway and the much smaller component not. The small acid-evoked EOG response of the AC3 KOs was blocked by diminazene, an inhibitor of acid-sensing ion channels (ASICs), but not by forskolin/IBMX that desensitize the cAMP pathway. AC3 KO mice lost their sensitivity to detect pungent odorants but maintained sniffing behavior to acetic acid. Immunofluorescence staining demonstrated that ASIC1 proteins were highly expressed in olfactory sensory neurons (OSNs), mostly enriched in the knobs, dendrites, and somata, but not in olfactory cilia. Real-time polymerase chain reaction further detected the mRNA expression of ASIC1a, ASIC2b, and ASIC3 in the MOE. Additionally, mice exhibited reduced preference to attractive objects when placed in an environment with acidic volatiles. Together, we conclude that the mouse olfactory system has a non-conventional, likely ASIC-mediated ionotropic mechanism for acid sensing.