2018年8月28日 訊 /生物谷BIOON/ --本期為大家?guī)?lái)的有關(guān)味覺(jué)的研究進(jìn)展，希望讀者朋友們能夠喜歡。

大多數(shù)人都熟悉什么叫做“后天的味道”，當(dāng)然是以比喻的形式。但是從科學(xué)角度來(lái)說(shuō)：什么是“后天的味道”呢？“通過(guò)改變你的飲食習(xí)慣，你可能會(huì)改變你曾經(jīng)嘗過(guò)味道的食物的味道體驗(yàn)，”來(lái)自普渡大學(xué)的食品科學(xué)家Cordelia A.解釋說(shuō)。

雖然我們可能經(jīng)常認(rèn)為唾液是幫助我們吞咽食物的東西，但它并不是簡(jiǎn)單的口腔潤(rùn)滑劑。

人類唾液大約99.5％的成分是水，但還存在重要的混合物分子，有助于消化食物并保護(hù)我們的牙齒，甚至可以為我們帶來(lái)味覺(jué)體驗(yàn)。其實(shí)最后一部分作用才是關(guān)鍵。我們的唾液腺釋放的蛋白質(zhì)被認(rèn)為能夠與食物中的味覺(jué)相關(guān)化合物結(jié)合，也能夠與口腔中的味覺(jué)受體細(xì)胞結(jié)合。問(wèn)題是，那些蛋白質(zhì)的表達(dá)量不是恒定的。以前對(duì)大鼠的研究表明，當(dāng)給動(dòng)物喂食苦味食物時(shí)，這些味覺(jué)相關(guān)蛋白質(zhì)在嚙齒動(dòng)物唾液中的表達(dá)量發(fā)生了改變。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)發(fā)生變化時(shí)，大鼠的攝食行為也會(huì)發(fā)生變化。它們能夠吃更多的苦味食物，這不僅僅是一種心理適應(yīng)，也是一種生理的改變?！叭绻覀兛梢愿淖冞@些蛋白質(zhì)的表達(dá)，也許我們可以使'壞'味道，像苦味和澀味，更弱，”該研究的作者們解釋道。

為了找到答案，作者等人對(duì)64名志愿者進(jìn)行了感官評(píng)估測(cè)試，這些志愿者每天必須喝三次苦味的巧克力杏仁奶，每周三次，然后評(píng)估味道。

與他們之前在嚙齒動(dòng)物水平的研究非常相似，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明志愿者對(duì)苦味和澀味的評(píng)分隨著時(shí)間的推移而降低。此外，他們的唾液構(gòu)成也發(fā)生了變化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到參與者的唾液中富含脯氨酸的蛋白質(zhì)（可以與牛奶中的苦味和/或澀味化合物結(jié)合）的水平增加。

 “我們認(rèn)為身體適應(yīng)減少這些苦味化合物的負(fù)面感覺(jué)，”作者說(shuō)到，“唾液改變了味道，反過(guò)來(lái)改變了飲食選擇。”

這是早期，但研究人員想要了解更多關(guān)于這里發(fā)生的事情，看看食物中哪種特定化合物引起我們唾液蛋白的變化，并調(diào)查我們的味蕾適應(yīng)新的需要多長(zhǎng)時(shí)間，不喜歡的味道。

基于這一結(jié)果，研究人員建議，這些蛋白質(zhì)可以被分離并作為單獨(dú)的食品添加劑食用，以幫助食客堅(jiān)持健康的選擇。

doi.org/10.1371/journal.pbio.2001959

此前研究已經(jīng)表明體重增加會(huì)降低機(jī)體對(duì)食物的味覺(jué)靈敏度，隨著體重的減輕嗅覺(jué)又能夠得到恢復(fù)。然而，其中的內(nèi)在機(jī)制一直不夠清楚。在最近發(fā)表在《PLOS biology》雜志上的一篇文章中，來(lái)自康奈爾大學(xué)的研究者們發(fā)現(xiàn)肥胖引發(fā)的炎癥反應(yīng)能夠降低小鼠舌頭上的味蕾的數(shù)量。

每一個(gè)味蕾中含有大約50-100個(gè)細(xì)胞，總共分為三種不同類型，每一種都負(fù)責(zé)感受不同類型的味道（酸甜苦咸鮮）。味蕾細(xì)胞的生命周期只有10天，而且能夠快速更新?lián)Q代。為了研究肥胖對(duì)味蕾細(xì)胞的影響，研究者們給小鼠思維了高脂飼料。結(jié)果顯示，食用高脂飼料導(dǎo)致小鼠肥胖后會(huì)使得其味蕾數(shù)量低于對(duì)照小鼠，而每個(gè)味蕾中不同類型的細(xì)胞的分布以及大小則沒(méi)有變化。

味蕾細(xì)胞的更新?lián)Q代是是由細(xì)胞程序化死亡，也就是細(xì)胞凋亡，以及特殊的味蕾前體細(xì)胞的分化介導(dǎo)的。然而，研究者們發(fā)現(xiàn)肥胖小鼠味蕾中細(xì)胞凋亡的比例更高，而味蕾前體細(xì)胞的數(shù)量則明顯下降，這揭示了味蕾數(shù)量降低的原因。對(duì)肥胖耐受的小鼠在接受高脂飼料飼喂之后則不會(huì)出現(xiàn)上述癥狀，表明脂肪組織的堆積，而非攝入，是導(dǎo)致味蕾數(shù)量降低的原因。

此前研究表明肥胖會(huì)伴隨慢性炎癥反應(yīng)的發(fā)生，這是由于脂肪組織能夠分泌促炎性因子。作者們認(rèn)為高脂飲食會(huì)提高TNF-a的分泌量，而該因子分泌受限的小鼠則不會(huì)出現(xiàn)味蕾數(shù)量下降的現(xiàn)象。反之，向舌頭中注射TNFa則能夠在體重不變的前提下導(dǎo)致味蕾數(shù)量的下降。

DOI: 10.1073/pnas.1718802115

我們究竟是如何識(shí)別糖類的甜味，以及咖啡的苦味的？熏肉與熟肉的區(qū)別又是如何得出的呢？

直到如今，許多科學(xué)家們都認(rèn)為一種叫做TRPM5的蛋白是區(qū)分這些味道的關(guān)鍵。當(dāng)將TRPM5從人的味覺(jué)細(xì)胞中去除之后，他們則不再能夠品嘗出甜味、苦味或者咸味的食物了。

而最近一項(xiàng)研究結(jié)果則對(duì)這一已有觀念發(fā)起挑戰(zhàn)。根據(jù)最近發(fā)表在《PNAS》雜志上的一篇文章，作者們發(fā)現(xiàn)了另外一種叫做TRPM4的蛋白質(zhì)對(duì)于味覺(jué)系統(tǒng)的重要性。

在這項(xiàng)研究中，作者給TRPM4完好的小鼠飼喂糖水、咸味食物以及苦味食物，此外，他們還在缺陷型小鼠中進(jìn)行了相同的處理。結(jié)果顯示，缺乏這類蛋白的小鼠難以區(qū)分天、咸以及苦味。

“我們的研究表明味覺(jué)系統(tǒng)的調(diào)控是存在冗余性的”，該研究的首席科學(xué)家，來(lái)自Buffalo大學(xué)的副教授Kathryn Medler說(shuō)道：“由于味覺(jué)系統(tǒng)對(duì)于我們的存活十分重要，如果嘗不到苦味，那么將有可能誤食一些有毒有害的東西”。

與TRPM5類似，TRPM4也是一種離子通道蛋白。當(dāng)舌頭品嘗到甜味、苦味以及咸味的食物是，離子通道會(huì)被打開(kāi)，進(jìn)而產(chǎn)生電信號(hào)輸送到大腦中，告訴我們究竟是什么味道。

作者等人發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)味覺(jué)細(xì)胞中兩類受體都存在的情況下，小鼠對(duì)味道的敏感度最高，而當(dāng)去除任意一個(gè)蛋白之后這一敏感度就會(huì)明顯下降。兩個(gè)蛋白都不存在的情況下小鼠則不會(huì)感受到任何味道。

盡管這一研究是在小鼠體內(nèi)完成的，但這一發(fā)現(xiàn)同樣適用于人體。由于上述兩類蛋白質(zhì)同樣存在于人的味覺(jué)細(xì)胞中，因此TRPM5或許對(duì)于人類的味覺(jué)感知同樣重要。

DOI: 10.1016/j.neuron.2017.11.038

鈣是一把雙刃劍。過(guò)多或過(guò)少攝入這一必須元素所帶來(lái)的危險(xiǎn)性相當(dāng)，無(wú)論在人體還是小鼠還是果蠅中都會(huì)對(duì)健康帶來(lái)不利影響。

因此，對(duì)鈣的感知是重要的。雖然它不能歸入已知的舌頭受體能分辨的五種味覺(jué)--甜，酸，咸，苦和鮮味，但是人類能嘗出它的味道，并描述為微微的苦和酸味。

最近，一項(xiàng)來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校和韓國(guó)的合作者的新研究表明，果蠅（Drosophila melanogaster）中還存在鈣的味覺(jué)。該團(tuán)隊(duì)還在這些模式生物里發(fā)現(xiàn)了一種嘗出鈣味所必需的獨(dú)特的味覺(jué)受體神經(jīng)元（GRNs）。令人驚訝的是，雖然已知鈣對(duì)維持生命是必需的，但果蠅對(duì)低鈣似乎并不在意，卻對(duì)高水平的鈣表現(xiàn)抗拒。相關(guān)成果發(fā)表在Neuron期刊上。

'我們想要理解用于對(duì)食物中鈣的存在做出反應(yīng)的潛在機(jī)制，' UCSB分子、細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)和神經(jīng)學(xué)教授、本文高級(jí)作者 Craig Montell說(shuō)。'我們不僅鑒定出了味覺(jué)神經(jīng)元，還發(fā)現(xiàn)了三個(gè)對(duì)鈣的感知十分重要的受體蛋白。事實(shí)上，去除其中任何一個(gè)因素都足以讓我們做一個(gè)有趣的生存實(shí)驗(yàn)了。'

研究者們?cè)谂囵B(yǎng)皿的一邊只放果糖，另一邊放上包含糖和高濃度的鈣的混合物。正常果蠅會(huì)拒絕高鈣的一邊，而只食用純糖從而得以生存。突變體果蠅--它們體內(nèi)這三種新發(fā)現(xiàn)的GRNs中的任意一個(gè)被移除--則無(wú)法區(qū)分培養(yǎng)皿的兩邊。結(jié)果，他們攝入了足以導(dǎo)致生存威脅的劑量的鈣，并最終死亡。

'原來(lái)，果蠅并沒(méi)有感知低鈣量的機(jī)制，雖然鈣對(duì)它們是有益的，但是它們會(huì)努力地防止攝入過(guò)多的鈣，' Montell解釋說(shuō)。

'令人驚訝的是，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)鈣的回避是通過(guò)兩個(gè)機(jī)制發(fā)生的。第一個(gè)機(jī)制是一類獨(dú)特的GRNs的激活，與那些感知苦味分子的不同，它們激活后能產(chǎn)生一個(gè)停止食用信號(hào)。另一個(gè)機(jī)制是，鈣會(huì)抑制由糖激活的GRNs，'他補(bǔ)充道。'在人類中，高鈣與很多疾病相關(guān)，甚至能威脅生命。我們的結(jié)果表明，在廣泛的動(dòng)物群體（包括人類）中，對(duì)鈣的味覺(jué)感知或許是一個(gè)拒食劑的作用。'

doi:10.1038/nature23299

在一項(xiàng)新的研究中，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的Charles Zuker和同事們通過(guò)研究小鼠舌頭上的檢測(cè)苦味的細(xì)胞和檢測(cè)甜味的細(xì)胞，梳理出味覺(jué)系統(tǒng)如何自我建立連接。這些結(jié)果揭示出細(xì)胞如何不斷地重新建立連接來(lái)保持味覺(jué)正常運(yùn)行，從而允許味道信息從舌頭傳遞到大腦。相關(guān)研究結(jié)果于2017年8月9日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Rewiring the taste system”。

論文第一作者、Zuker實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Hojoon Lee說(shuō)，檢測(cè)甜味、苦味、咸味、酸味和鮮味（umami）的能力是天生的。他說(shuō)，“我們生來(lái)就討厭酸味或苦味，喜歡甜味。”

盡管可能看起來(lái)味覺(jué)僅是一種愉悅或輕度惡心的問(wèn)題，但是這些反應(yīng)是存活的關(guān)鍵，特別是對(duì)其他的動(dòng)物而言。甜味能夠標(biāo)志著營(yíng)養(yǎng)豐富的食物，而苦味能夠標(biāo)志著致命的毒藥。

對(duì)如此重要的任務(wù)而言，味覺(jué)系統(tǒng)具有顯著高的細(xì)胞周轉(zhuǎn)率。舌頭上的檢測(cè)味道的細(xì)胞就像是一串圣誕燈，不斷地死掉和被替換。這些細(xì)胞被稱作味覺(jué)受體細(xì)胞（taste receptor cell），位于味蕾上，僅存活大約兩周的時(shí)間，這意味著干細(xì)胞需要持續(xù)地產(chǎn)生新的味覺(jué)受體細(xì)胞。

Zuker說(shuō)，這些味覺(jué)受體細(xì)胞較短的壽命產(chǎn)生一種難題：在如此高的細(xì)胞周轉(zhuǎn)率下，這種味覺(jué)系統(tǒng)如何可靠地完成它的任務(wù)？要讓這種味覺(jué)系統(tǒng)發(fā)揮作用，味蕾中的細(xì)胞與神經(jīng)元之間的連接每次必須正確地重新建立。Zuker說(shuō)，“如果不能夠正確地連接，那么這將觸發(fā)錯(cuò)誤的行為反應(yīng)?！钡沁@種味覺(jué)系統(tǒng)如何完成這一壯舉是個(gè)謎。

Lee說(shuō)，“本質(zhì)上，人們對(duì)這種味覺(jué)系統(tǒng)的神經(jīng)連接知之甚少?！崩脧?fù)雜的遺傳學(xué)技術(shù)和單細(xì)胞功能性成像，Zuker、Lee和同事們通過(guò)基因改造，培育出具有混亂的味覺(jué)系統(tǒng)的小鼠。隨后，他們觀察了苦味受體細(xì)胞與甜味神經(jīng)元或者甜味受體細(xì)胞與苦味神經(jīng)元之間如何錯(cuò)誤地建立連接。

每種味覺(jué)受體細(xì)胞檢測(cè)這5種味道中的一種。當(dāng)一種味覺(jué)受體細(xì)胞檢測(cè)到一種化學(xué)味道時(shí)，它就立即發(fā)揮作用。這種活性就被剛好位于小鼠耳朵后面的神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元（ganglion neuron）捕捉到。這些神經(jīng)元將來(lái)自舌頭的味道信息發(fā)送到大腦中。

為了找出神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元如何發(fā)現(xiàn)和重新連接正確的新產(chǎn)生的味覺(jué)受體細(xì)胞，Zuker、Lee和同事們著重關(guān)注苦味和甜味。利用一種被稱作RNA測(cè)序（RNA-seq）的方法，他們發(fā)揮兩種分子可能作為關(guān)鍵性信號(hào)發(fā)揮功能。檢測(cè)苦味的味覺(jué)受體細(xì)胞（即苦味受體細(xì)胞）產(chǎn)生一種被稱作SEMA3A （Semaphorin 3A）的分子，而檢測(cè)甜味的味覺(jué)受體（即甜味受體細(xì)胞）細(xì)胞大量地產(chǎn)生一種被稱作SEMA7A （Semaphorin 7A）的分子。已知這兩種分子有助正確地建立神經(jīng)回路。

接下來(lái)，這些研究人員利用突變小鼠開(kāi)展測(cè)試，在這種突變小鼠中，檢測(cè)苦味的味覺(jué)受體細(xì)胞缺乏SEMA3A。大多數(shù)神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元通常與檢測(cè)苦味的味覺(jué)受體細(xì)胞建立連接。但是，在缺乏SEMA3A的情形下，之前的苦味神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元擴(kuò)大它們的技能，與其他類型的味覺(jué)受體細(xì)胞建立連接。他們發(fā)現(xiàn)，將近一半的苦味神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元也對(duì)甜味、鮮味和咸味作出反應(yīng)。

更多的混亂發(fā)生了。當(dāng)小鼠經(jīng)過(guò)基因改造使得它們的甜味受體細(xì)胞和鮮味受體細(xì)胞（而不是期待的苦味受體細(xì)胞）表達(dá)苦味信號(hào)SEMA3A時(shí)，這些在正常條件下對(duì)苦味作出反應(yīng)的神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元如今也對(duì)甜味作出反應(yīng)。這些小鼠的行為反映了這種混亂。它們很難區(qū)分開(kāi)淡水和添加苦味化學(xué)物奎寧的水。

當(dāng)利用經(jīng)過(guò)基因改造讓檢測(cè)苦味的味覺(jué)受體細(xì)胞表達(dá)甜味信號(hào)SEMA7A時(shí)，這些研究人員也取得類似的結(jié)果。通常對(duì)甜味作出反應(yīng)的神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元如今也開(kāi)始檢測(cè)苦味。

這些結(jié)果證實(shí)新生的味覺(jué)受體細(xì)胞中的特定化學(xué)信號(hào)能夠引導(dǎo)合適的神經(jīng)細(xì)胞靠近它們，從而建立導(dǎo)致合適的味覺(jué)產(chǎn)生的細(xì)胞連接。Zuker說(shuō)，“當(dāng)新的味覺(jué)受體細(xì)胞產(chǎn)生時(shí)，它們提供合適的指令來(lái)建立合適的連接?！?/div>