Nature：让苦味变甜

哥伦比亚大学Howard Hughes医学研究院（HHMI）的一项新研究透露，一些特殊分子可以与大脑交流，让后者正确感知味道。利用这一新知识，科学家们可改变小鼠的味觉感知系统，让甜味刺激变苦，苦味刺激变甜。尽管味蕾细胞更替频繁，这种信号传导机制让舌头依然可以迅速感知味觉。这项研究发表于最新的《Nature》杂志。

　　

生物通报道：夏天到了，天气燥热潮湿，很多人选择喝苦瓜汤降火。我们家煲苦瓜汤习惯不放盐，但一位朋友却说我煲的苦瓜汤太咸了。明明是苦味，为什么朋友却说是咸味呢？

大脑感知味道的能力，实际上与味觉细胞分泌的一些信号分子有关。

近日《Nature》杂志发表了一篇来自哥伦比亚大学Howard Hughes医学研究院（HHMI）的新研究，文章报道，一些特殊分子可以与大脑交流，让后者正确感知味道。

这项工作的领导者、生物化学和分子生物物理学、神经科学教授，Howard Hughes医学研究所研究员，哥伦比亚大学Zuckerman研究所首席研究员Charles S. Zuker博士说：“味觉，可能是几种味道不同剂量的组合，一些生物的生存取决于它可以区分有吸引力的味道的能力，比如嗜甜，恶苦等。”

人类通过舌头表面数千个被称为味蕾的小感觉器来感知味觉。每个味蕾中含有50-100个味觉细胞，在味觉细胞上有一些受体，分别感知不同类别的气味，如酸、甜、苦、咸、鲜等。随后，味觉细胞所呈递的相应信息就从舌头传递给了大脑。

文章共同作者生物化学和分子生物物理学副研究科学家Hojoon Lee博士说：“大部分有关味觉的大脑电路都是固定的，但是味蕾中的味觉受体细胞却是高度动态的。每隔3周，味觉细胞就会更替一次，一种受体也许会被另一种类型取代，每一个新味觉受体细胞产生后，都需要与大脑建立正确连接。短命的味觉细胞需要快速而准确地与大脑神经元沟通，味觉系统通过什么实现了这项复杂功能？一直以来，都是一个谜。”

根据推测，新味觉受体细胞形成后，它们可能表达某些分子信号，吸引特定味觉神经元与之连接。

为了确认推断，研究人员比较了两个极端味道（甜和苦）的味觉受体细胞的基因表达情况。很快，他们发现两种细胞的信号素（semaphorins）表达水平显著不同。semaphorins属于一个家族蛋白，它们能辅助神经回路的创建。苦味受体细胞表达大量Semaphorin 3A变体，甜味受体细胞表达大量Semaphorin 7A。

两个表达量明显不同的信号分子的具体功能是什么？

研究人员运用复杂的遗传学和单细胞功能成像（single-cell functional imaging）技术，构建了两种基因工程小鼠：一种小鼠让其苦味受体细胞表达Semaphorin 7A，另一种让其甜味受体细胞表达Semaphorin 3A。人工掉包之后，情况真的按他们所推断的情况发展了——第一种小鼠激活了甜味神经元，而第二种小鼠的苦味神经元被激活了。

接下来，研究人员使小鼠苦味感受细胞中的Semaphorin 3A缺失，原本聚集在一起的苦味神经节神经元（ganglion neurons）不仅扩大了指令，反而向其他味觉感受细胞靠拢，将近一半的“苦味”神经节神经元对甜味、鲜味和咸味做出了反应。

研究人员又做了一个高阶实验。让小鼠苦味受体细胞表达甜味信息素（Semaphorin 7A），再让它们选择喝“原味水”或“苦味水”，与正常小鼠不同，这些基因工程小鼠似乎丧失了部分“趋利避害”的能力，对“苦味水”的容忍度显著提高。

这项实验的对象是小鼠，人类与老鼠味觉系统之间的毕竟有一定差别，但是Lee博士推断人类可能也存在类似的味觉调节模式。他们目前正在研究其他味道（如酸、咸和鲜）受体细胞诱导神经元连接的信号分子。Nature子刊：原来望梅能止渴是因为它

Zuker 博士表示：“研究味觉细胞与神经元之间线路的强化和维持，将有助于人类最基本的感官之一，味觉的线路排布规则。”

未来，人类或许可不再考虑食物/药物的味道，只需根据身体需要就能保持健康饮食了。

原文标题：Rewiring the taste system

了解Fluidigm的C1单细胞自动制备系统的更多信息