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关于味觉,我们应该知道的事情

来源:本站原创 2018-08-28 10:36

2018年8月28日 讯 /威尼斯人网址BIOON/ --本期为大家带来的有关味觉的研究进展,希望读者朋友们能够喜欢。





大多数人都熟悉什么叫做“后天的味道”,当然是以比喻的形式。但是从科学角度来说:什么是“后天的味道”呢?“通过改变你的饮食习惯,你可能会改变你曾经尝过味道的食物的味道体验,”来自普渡大学的食品科学家Cordelia A.解释说。

虽然我们可能经常认为唾液是帮助我们吞咽食物的东西,但它并不是简单的口腔润滑剂。

人类唾液大约99.5%的成分是水,但还存在重要的混合物分子,有助于消化食物并保护我们的牙齿,甚至可以为我们带来味觉体验。其实最后一部分作用才是关键。我们的唾液腺释放的蛋白质被认为能够与食物中的味觉相关化合物结合,也能够与口腔中的味觉受体细胞结合。问题是,那些蛋白质的表达量不是恒定的。以前对大鼠的研究表明,当给动物喂食苦味食物时,这些味觉相关蛋白质在啮齿动物唾液中的表达量发生了改变。当蛋白质发生变化时,大鼠的摄食行为也会发生变化。它们能够吃更多的苦味食物,这不仅仅是一种心理适应,也是一种生理的改变。“如果我们可以改变这些蛋白质的表达,也许我们可以使'坏'味道,像苦味和涩味,更弱,”该研究的作者们解释道。

为了找到答案,作者等人对64名志愿者进行了感官评估测试,这些志愿者每天必须喝三次苦味的巧克力杏仁奶,每周三次,然后评估味道。

与他们之前在啮齿动物水平的研究非常相似,实验结果表明志愿者对苦味和涩味的评分随着时间的推移而降低。此外,他们的唾液构成也发生了变化,实验过程中观察到参与者的唾液中富含脯氨酸的蛋白质(可以与牛奶中的苦味和/或涩味化合物结合)的水平增加。

 “我们认为身体适应减少这些苦味化合物的负面感觉,”作者说到,“唾液改变了味道,反过来改变了饮食选择。”

这是早期,但研究人员想要了解更多关于这里发生的事情,看看食物中哪种特定化合物引起我们唾液蛋白的变化,并调查我们的味蕾适应新的需要多长时间,不喜欢的味道。

基于这一结果,研究人员建议,这些蛋白质可以被分离并作为单独的食品添加剂食用,以帮助食客坚持健康的选择。



doi.org/10.1371/journal.pbio.2001959



此前研究已经表明体重增加会降低机体对食物的味觉灵敏度,随着体重的减轻嗅觉又能够得到恢复。然而,其中的内在机制一直不够清楚。在最近发表在《PLOS biology》杂志上的一篇文章中,来自康奈尔大学的研究者们发现肥胖引发的炎症反应能够降低小鼠舌头上的味蕾的数量。

每一个味蕾中含有大约50-100个细胞,总共分为三种不同类型,每一种都负责感受不同类型的味道(酸甜苦咸鲜)。味蕾细胞的生命周期只有10天,而且能够快速更新换代。为了研究肥胖对味蕾细胞的影响,研究者们给小鼠思维了高脂饲料。结果显示,食用高脂饲料导致小鼠肥胖后会使得其味蕾数量低于对照小鼠,而每个味蕾中不同类型的细胞的分布以及大小则没有变化。

味蕾细胞的更新换代是是由细胞程序化死亡,也就是细胞凋亡,以及特殊的味蕾前体细胞的分化介导的。然而,研究者们发现肥胖小鼠味蕾中细胞凋亡的比例更高,而味蕾前体细胞的数量则明显下降,这揭示了味蕾数量降低的原因。对肥胖耐受的小鼠在接受高脂饲料饲喂之后则不会出现上述症状,表明脂肪组织的堆积,而非摄入,是导致味蕾数量降低的原因。

此前研究表明肥胖会伴随慢性炎症反应的发生,这是由于脂肪组织能够分泌促炎性因子。作者们认为高脂饮食会提高TNF-a的分泌量,而该因子分泌受限的小鼠则不会出现味蕾数量下降的现象。反之,向舌头中注射TNFa则能够在体重不变的前提下导致味蕾数量的下降。



DOI: 10.1073/pnas.1718802115



我们究竟是如何识别糖类的甜味,以及咖啡的苦味的?熏肉与熟肉的区别又是如何得出的呢?

直到如今,许多科学家们都认为一种叫做TRPM5的蛋白是区分这些味道的关键。当将TRPM5从人的味觉细胞中去除之后,他们则不再能够品尝出甜味、苦味或者咸味的食物了。

而最近一项研究结果则对这一已有观念发起挑战。根据最近发表在《PNAS》杂志上的一篇文章,作者们发现了另外一种叫做TRPM4的蛋白质对于味觉系统的重要性。


在这项研究中,作者给TRPM4完好的小鼠饲喂糖水、咸味食物以及苦味食物,此外,他们还在缺陷型小鼠中进行了相同的处理。结果显示,缺乏这类蛋白的小鼠难以区分天、咸以及苦味。

“我们的研究表明味觉系统的调控是存在冗余性的”,该研究的首席科学家,来自Buffalo大学的副教授Kathryn Medler说道:“由于味觉系统对于我们的存活十分重要,如果尝不到苦味,那么将有可能误食一些有毒有害的东西”。

与TRPM5类似,TRPM4也是一种离子通道蛋白。当舌头品尝到甜味、苦味以及咸味的食物是,离子通道会被打开,进而产生电信号输送到大脑中,告诉我们究竟是什么味道。

作者等人发现发现味觉细胞中两类受体都存在的情况下,小鼠对味道的敏感度最高,而当去除任意一个蛋白之后这一敏感度就会明显下降。两个蛋白都不存在的情况下小鼠则不会感受到任何味道。

尽管这一研究是在小鼠体内完成的,但这一发现同样适用于人体。由于上述两类蛋白质同样存在于人的味觉细胞中,因此TRPM5或许对于人类的味觉感知同样重要。



DOI: 10.1016/j.neuron.2017.11.038



钙是一把双刃剑。过多或过少摄入这一必须元素所带来的危险性相当,无论在人体还是小鼠还是果蝇中都会对健康带来不利影响。

因此,对钙的感知是重要的。虽然它不能归入已知的舌头受体能分辨的五种味觉--甜,酸,咸,苦和鲜味,但是人类能尝出它的味道,并描述为微微的苦和酸味。

最近,一项来自美国加州大学圣芭芭拉分校和韩国的合作者的新研究表明,果蝇(Drosophila melanogaster)中还存在钙的味觉。该团队还在这些模式生物里发现了一种尝出钙味所必需的独特的味觉受体神经元(GRNs)。令人惊讶的是,虽然已知钙对维持生命是必需的,但果蝇对低钙似乎并不在意,却对高水平的钙表现抗拒。相关成果发表在Neuron期刊上。

"我们想要理解用于对食物中钙的存在做出反应的潜在机制," UCSB分子、细胞与发育生物学和神经学教授、本文高级作者 Craig Montell说。"我们不仅鉴定出了味觉神经元,还发现了三个对钙的感知十分重要的受体蛋白。事实上,去除其中任何一个因素都足以让我们做一个有趣的生存实验了。"

研究者们在培养皿的一边只放果糖,另一边放上包含糖和高浓度的钙的混合物。正常果蝇会拒绝高钙的一边,而只食用纯糖从而得以生存。突变体果蝇--它们体内这三种新发现的GRNs中的任意一个被移除--则无法区分培养皿的两边。结果,他们摄入了足以导致生存威胁的剂量的钙,并最终死亡。

"原来,果蝇并没有感知低钙量的机制,虽然钙对它们是有益的,但是它们会努力地防止摄入过多的钙," Montell解释说。

"令人惊讶的是,我们发现对钙的回避是通过两个机制发生的。第一个机制是一类独特的GRNs的激活,与那些感知苦味分子的不同,它们激活后能产生一个停止食用信号。另一个机制是,钙会抑制由糖激活的GRNs,"他补充道。"在人类中,高钙与很多疾病相关,甚至能威胁生命。我们的结果表明,在广泛的动物群体(包括人类)中,对钙的味觉感知或许是一个拒食剂的作用。"



doi:10.1038/nature23299



在一项新的研究中,美国哥伦比亚大学的Charles Zuker和同事们通过研究小鼠舌头上的检测苦味的细胞和检测甜味的细胞,梳理出味觉系统如何自我建立连接。这些结果揭示出细胞如何不断地重新建立连接来保持味觉正常运行,从而允许味道信息从舌头传递到大脑。相关研究结果于2017年8月9日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Rewiring the taste system”。

论文第一作者、Zuker实验室博士后研究员Hojoon Lee说,检测甜味、苦味、咸味、酸味和鲜味(umami)的能力是天生的。他说,“我们生来就讨厌酸味或苦味,喜欢甜味。”

尽管可能看起来味觉仅是一种愉悦或轻度恶心的问题,但是这些反应是存活的关键,特别是对其他的动物而言。甜味能够标志着营养丰富的食物,而苦味能够标志着致命的毒药。

对如此重要的任务而言,味觉系统具有显著高的细胞周转率。舌头上的检测味道的细胞就像是一串圣诞灯,不断地死掉和被替换。这些细胞被称作味觉受体细胞(taste receptor cell),位于味蕾上,仅存活大约两周的时间,这意味着干细胞需要持续地产生新的味觉受体细胞。

Zuker说,这些味觉受体细胞较短的寿命产生一种难题:在如此高的细胞周转率下,这种味觉系统如何可靠地完成它的任务?要让这种味觉系统发挥作用,味蕾中的细胞与神经元之间的连接每次必须正确地重新建立。Zuker说,“如果不能够正确地连接,那么这将触发错误的行为反应。”但是这种味觉系统如何完成这一壮举是个谜。

Lee说,“本质上,人们对这种味觉系统的神经连接知之甚少。”利用复杂的遗传学技术和单细胞功能性成像,Zuker、Lee和同事们通过基因改造,培育出具有混乱的味觉系统的小鼠。随后,他们观察了苦味受体细胞与甜味神经元或者甜味受体细胞与苦味神经元之间如何错误地建立连接。

每种味觉受体细胞检测这5种味道中的一种。当一种味觉受体细胞检测到一种化学味道时,它就立即发挥作用。这种活性就被刚好位于小鼠耳朵后面的神经节神经元(ganglion neuron)捕捉到。这些神经元将来自舌头的味道信息发送到大脑中。

为了找出神经节神经元如何发现和重新连接正确的新产生的味觉受体细胞,Zuker、Lee和同事们着重关注苦味和甜味。利用一种被称作RNA测序(RNA-seq)的方法,他们发挥两种分子可能作为关键性信号发挥功能。检测苦味的味觉受体细胞(即苦味受体细胞)产生一种被称作SEMA3A (Semaphorin 3A)的分子,而检测甜味的味觉受体(即甜味受体细胞)细胞大量地产生一种被称作SEMA7A (Semaphorin 7A)的分子。已知这两种分子有助正确地建立神经回路。

接下来,这些研究人员利用突变小鼠开展测试,在这种突变小鼠中,检测苦味的味觉受体细胞缺乏SEMA3A。大多数神经节神经元通常与检测苦味的味觉受体细胞建立连接。但是,在缺乏SEMA3A的情形下,之前的苦味神经节神经元扩大它们的技能,与其他类型的味觉受体细胞建立连接。他们发现,将近一半的苦味神经节神经元也对甜味、鲜味和咸味作出反应。

更多的混乱发生了。当小鼠经过基因改造使得它们的甜味受体细胞和鲜味受体细胞(而不是期待的苦味受体细胞)表达苦味信号SEMA3A时,这些在正常条件下对苦味作出反应的神经节神经元如今也对甜味作出反应。这些小鼠的行为反映了这种混乱。它们很难区分开淡水和添加苦味化学物奎宁的水。

当利用经过基因改造让检测苦味的味觉受体细胞表达甜味信号SEMA7A时,这些研究人员也取得类似的结果。通常对甜味作出反应的神经节神经元如今也开始检测苦味。

这些结果证实新生的味觉受体细胞中的特定化学信号能够引导合适的神经细胞靠近它们,从而建立导致合适的味觉产生的细胞连接。Zuker说,“当新的味觉受体细胞产生时,它们提供合适的指令来建立合适的连接。”

这些实验室在小鼠体内开展的,不过鉴于人类和小鼠味觉系统存在着较高的类似性,Lee猜测这些结果可能也适用于人体。通过揭示这种味觉系统如何持续地自我重建,这项研究可能导致人们更加深刻地理解这些味觉是如何组装和建立连接的,以及它们的信息如何到达大脑。




doi: 10.1093/chemse/bjw088



科学家们最近发现了人类能够识别的第六种味道,这种特殊的味道来自于一种富含碳水化合物的食物。

这一发现不仅首次在味觉列表中增加了新的成员(以后的五种味道分别为:甜、咸、苦、酸、鲜),而且帮助解释了我们为什么喜爱含淀粉的食物。

"我认为这一发现能够解释人们喜爱复杂碳水化合物食品的原因",该研究的首席作者,来自俄勒冈州立大学的Juyun Lim说道。

"糖类的甜味在短期内的确能够让人满足,例如,如果给你巧克力与面包的话,你可能更愿意吃巧克力。但如果作为大量的摄入的话,人们更愿意选择面包而非巧克力"。

Lim等人招募了22名志愿者,并让他们尝试了含有不同碳水化合物的浆水,并要求记录不同饮品的味道的排名。

"他们将其称为'浆'味,即淀粉含量多的意思"。

之后,这些参与者被要求服下能够特异性阻断舌头上甜味受体的药物或一类能够阻断降解长链碳水化合物的酶类活性的化合物,并再次进行品尝。

结果显示,即使接受了上述处理,志愿者们还是能够感受到"浆"味的存在,这说明人类的舌头中存在着能够直接识别碳水化合物的受体。

这一结果同时解释了人们为什么偏爱食用富含碳水化合物的食物,例如面包与米饭。

随着这一假说的建立,研究者们希望能够鉴定出特异性识别碳水化合物的受体,并精确鉴定这第六种味觉。

当然,不管这一新的味觉能否最终成为味觉名单上的正式成员,我们需要明白:目前我们对自己的味觉还知之甚少。希望有一天我们能够对这一领域有完全的认识。

相关结果发表在《Chemical Senses》杂志上。(威尼斯人网址Bioon.com)

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