Sweet Taste Receptors in Normal and Pathological Rat Brain

Abstract

The mammalian sweet taste receptors (T1Rs) are G protein-coupled receptor complexes, which have recently been proposed to be associated with the brain glucose sensor. Here, we investigated the expression of sweet taste receptors T1R1 and T1R3 in normal and pathological rat brain, including tissue libraries of C6 rat glioma and rat brain of middle cerebral artery occlusion (MCAO), by immunohistological methods. The results demonstrated that neurons located in different brain regions, including the cortex, hippocampus, hypothalamus and habenula, showed immunohistological signals of T1R1 and T1R3. Additionally, significant T1R1 and T1R3 immunoreactivities were also observed in the intra-ventricular epithelial cells of the choroid plexus and ependyma. Furthermore, immunohistological signals of T1R1 and T1R3 were evidently observed in C6 tumor cells. In addition, we have compared the expression levels of T1R1 and T1R3 in the ischemic core and penumbra areas with non-ischemic areas of the MCAO model. The data showed that the signal intensity of T1R1 and T1R3 was significantly increased in the ischemic areas at day 1, 3 and 7 after MCAO compared with their controls, respectively. Particularly, T1R1 reached the peak level at day 7 (all p < 0.05). To our knowledge, this is the first demonstration of the expression of the sweet taste receptors, T1R1 and T1R3, in C6 rat glioma and rat MCAO ischemia. The present results indicated that ischemic injury might affect the expression of G-protein-coupled sweet taste receptors in rat brain, suggesting sweet taste receptors might play important roles in the physiological and pathological processes in the mammalian nervous system.

Die T1R-Proteine sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, die die Geschmacksqualität „süß“, vermitteln. Vor kurzem wurden die T1Rs in Verbindung mit dem Glukose-Sensor des Säugergehirns gebracht. Wir untersuchten die Expression von T1R1 und T1R3 in normalen und pathologischen Rattengehirnen mittels immunohistologischer Methoden. In unseren Experimenten wurde sowohl gesundes, als auch Gewebe von Hirntumor (Gliom, C6) und MCAO-Läsionen verwendet. Unsere Ergebnisse deuten auf ein unterschiedliches Expressionsnievau von T1R1 und T1R3 in verschiedenen Gehirnregionen hin, insbesondere in der Hirnrinde, im Hippocampus, Hypothalamus und der Habenula. Außerdem konnte die erhöhte Expression von T1R1 und T1R3 auch in den intraventrikulären Epithelzellen des Plexus choroideus und im Ependym nachgewiesen werden. Darüber hinaus haben wir auch die erhöhte Expression von T1R1 und T1R3 in C6 Tumorzellen beobachtet. Im MCAO-Modell ließ sich nachweisen, daß die Expression von T1R1 und T1R3 deutlich in den ischämischen Bereichen an den Tagen 1, 3 und 7 nach Reperfusion erhöht war, wobei die höchste Expression von T1R1 am 7 Tag nach der Reperfusion festgestellt werden konnte (p <0,05). Unsere Experimente liefern den ersten Nachweis einer Veränderung in der Expression von T1R1 und T1R3 in C6 Ratten Gliomen und im MCAO Modell. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass in Folge der ischämischen Schädigung die Expression von G-Protein-gekoppelte Rezeptoren verändert werden kannt. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass T1R eine Rolle in den physiologischen und pathologischen Prozesse im ZNS der Säugetiere haben.