靶向KATP通道的药物调节小鼠甜味敏感性

《The Journal of Physiological Sciences》：Pharmaceutical agents targeting KATP channel modulate sweet taste sensitivity in mice

　　

甜味检测涉及至少两种机制：G蛋白偶联甜味受体（Tas1r2/Tas1r3）和葡萄糖转运体。与胰腺β细胞类似，葡萄糖转运可能导致ATP敏感性钾通道（K_ATP通道）关闭。由于已有报道称甜味细胞表达K_ATP通道，调节K_ATP通道活性将会影响甜味敏感性。在此，研究人员检查了格列本脲（一种K_ATP通道关闭剂）和二氮嗪（一种开放剂）对小鼠味觉行为的影响。与胰岛素相比，格列本脲选择性降低了对葡萄糖的味觉敏感性，而不影响对蔗糖或三氯蔗糖的反应，表明其选择性损害了转运体依赖通路。相反，二氮嗪广泛抑制了对所有测试甜味剂的反应，表明其对甜味检测具有普遍性效应。两种药物均未改变对非甜味物质的反应。这些发现提示，药理调节K_ATP通道会以不同方式影响甜味；关闭剂降低葡萄糖敏感性，而开放剂减弱对多种甜味剂的反应。

**研究背景与问题**
甜味觉是感知食物中碳水化合物的关键感官，主要涉及两种机制：G蛋白偶联甜味受体（Tas1r2/Tas1r3）和葡萄糖转运体（如SGLT1和GLUT4）介导的糖特异性通路。在胰腺β细胞中，葡萄糖经转运体进入细胞后代谢产生ATP，导致ATP敏感性钾通道（K_ATP通道）关闭，进而引起膜去极化和胰岛素释放。已有研究表明，小鼠味蕾中的甜味细胞也表达K_ATP通道亚基（SUR1和Kir6.1），并与甜味受体Tas1r3共表达，提示K_ATP通道可能参与甜味信号的调节。目前，临床使用的K_ATP通道调节剂（如关闭剂格列本脲用于治疗2型糖尿病，开放剂二氮嗪用于治疗高胰岛素性低血糖症）可能通过外周机制影响甜味觉，但其对甜味敏感性的具体作用及机制尚不清楚。因此，研究人员开展此项研究，旨在明确K_ATP通道调节剂对小鼠甜味行为的影响。

**研究内容与意义**
研究人员系统评估了K_ATP通道关闭剂格列本脲和开放剂二氮嗪对小鼠味觉行为的影响。通过短期舔舐测试（short-term lick test）和条件性味觉厌恶（conditioned taste aversion, CTA）测试，发现格列本脲选择性降低了对葡萄糖的舔舐反应，而对蔗糖、三氯蔗糖及非甜味物质（NaCl、HCl、奎宁）无抑制效应；相反，二氮嗪广谱抑制了所有测试甜味剂（葡萄糖、蔗糖、三氯蔗糖）的反应，但同样不影响非甜味物质。这一发现揭示了K_ATP通道在甜味检测中的双重作用：关闭剂干扰葡萄糖转运体依赖通路，开放剂则通过膜超极化整体抑制甜味信号。该研究为理解甜味觉的细胞机制提供了行为学证据，并为临床使用相关药物可能引起的味觉改变（特别是甜味觉）提供了参考，论文发表在《The Journal of Physiological Sciences》。

**关键方法**
1. **动物模型**：成年雄性C57BL/6J小鼠（购自CLEA Japan，东京），每组5～9只，所有实验经冈山大学动物实验伦理委员会批准。
2. **短期舔舐测试**：将甜味剂（蔗糖、葡萄糖、三氯蔗糖）与0.3 mM奎宁盐酸盐（QHCl）混合，记录小鼠在药物（格列本脲、二氮嗪、胰岛素或生理盐水）腹腔注射后15分钟内的5秒舔舐次数，以排除个体饮水动机差异。
3. **条件性味觉厌恶（CTA）测试**：以100 mM蔗糖为条件刺激（CS），LiCl为无条件刺激（US），药物注射后测试小鼠对各浓度甜味剂和非甜味剂的10秒舔舐次数，评估味觉偏好变化。
4. **血糖测量**：药物注射15分钟后从尾尖采血，使用便携式血糖仪检测血糖水平，以监控药物系统性效应。

**研究结果**
**3.1 血糖测量**
腹腔注射格列本脲（10 mg/kg）或胰岛素（0.1 mg/kg）后，小鼠血糖水平显著低于生理盐水组（P<0.001）；而二氮嗪（10 mg/kg）对血糖无显著影响。因此，后续实验中研究人员将格列本脲组与胰岛素组（控制血糖变化）比较，二氮嗪组与盐水组比较。

**3.2 格列本脲的作用**
短期舔舐测试中，与胰岛素组相比，格列本脲组对蔗糖+奎宁（Suc+Q）的舔舐次数显著增加（P=0.009），而对葡萄糖+奎宁（Glc+Q）的舔舐次数显著减少（P=0.005）；对三氯蔗糖+奎宁（Sucra+Q）及非甜味物质（NaCl、HCl、QHCl、MSG+Q）的反应无显著差异。CTA测试进一步证实，格列本脲组对葡萄糖的厌恶程度弱于胰岛素组（P<0.001），而对蔗糖和三氯蔗糖的厌恶无差异。这表明格列本脲选择性干扰了葡萄糖转运体依赖通路，而对Tas1r2/Tas1r3受体通路影响有限。

**3.3 二氮嗪的作用**
短期舔舐测试中，与盐水组相比，二氮嗪组对Suc+Q、Glc+Q、Sucra+Q的舔舐次数均显著降低（Suc+Q: P<0.001; Glc+Q: P<0.001; Sucra+Q: P<0.001），而对非甜味物质无影响。CTA测试结果吻合：二氮嗪组对葡萄糖（P=0.022）和三氯蔗糖（P=0.019）的厌恶反应显著弱于盐水组，对蔗糖的厌恶虽有减弱趋势但未达统计显著。提示二氮嗪通过开放K_ATP通道使甜味细胞超极化，从而普遍抑制多种甜味剂的信号转导。

**讨论与结论**
讨论部分总结了K_ATP通道在甜味觉中的双重功能。格列本脲通过预先关闭K_ATP通道，削弱了葡萄糖转运体依赖通路（该通路需ATP依赖的通道关闭来产生去极化），而对Tas1r2/Tas1r3受体通路影响较小，甚至对低浓度蔗糖有轻微增强效应（可能因膜电位更接近阈值）。二氮嗪则通过强制开放K_ATP通道使细胞超极化，同时抑制了葡萄糖转运体通路和Tas1r2/Tas1r3受体通路，与瘦素（leptin）抑制甜味反应的机制一致。研究指出，两种药物的系统性效应（如血糖变化）可能间接影响甜味敏感性，但现有数据不足以排除这一可能性，需在细胞层面（如膜片钳记录）进一步验证。
**结论**：本研究证明，药理调节K_ATP通道会以不同方式影响小鼠甜味敏感性。二氮嗪抑制对所有测试甜味剂（蔗糖、葡萄糖、三氯蔗糖）的反应，提示膜超极化广泛干扰甜味信号；而格列本脲选择性降低葡萄糖敏感性。这些发现表明甜味检测涉及传统Tas1r2/Tas1r3受体通路和葡萄糖转运体-代谢- K_ATP通道关闭通路等多种机制。此外，临床使用K_ATP通道靶向药物（如格列本脲和二氮嗪）可能影响患者的味觉感知，尤其是甜味觉，进而影响饮食行为和食物愉悦感。