Nature:让苦味变甜

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年8月11日 来源:生物通

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  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。

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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

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