顛覆！小鼠味蕾中發現一種超級味覺細胞 一次就能識別出苦甜酸鮮四味

2020-08-14 前瞻網

味蕾可以把食物從單純的能量來源變成一頓難忘的大餐。現在，研究人員在小鼠的味蕾中發現了一組超感知細胞，它們可以探測到味蕾所識別的五種味道中的四種：苦、甜、酸和鮮味——這些細胞都可以捕獲到它們。

這很讓人吃驚，因為人們通常認為味覺細胞非常特殊，只能探測到一種或兩種味道。一些已知的味覺細胞只對一種化合物有反應，例如，對甜味三氯蔗糖或苦味咖啡因有反應。但新的結果表明，一個更為複雜的過程正在發揮作用。

當神經生理學家Debarghya Dutta Banik和他的同事在小鼠身上關閉了更多特定味覺細胞的感知能力後，研究人員驚奇地發現還有其它細胞對味道做出反應。研究小組於8月13日在《公共科學圖書館·遺傳學》上發表報告稱，將這些細胞從嚙齒類動物的味蕾中提取出來，讓它們嘗嘗幾種化合物的味道，發現有一組細胞能夠感知不同口味的多種化學物質。

「我們從來沒有預料到任何一種[味覺]細胞會對這麼多不同的化合物產生反應。」印第安納波利斯的印第安納大學醫學院的Dutta Banik說。

但是味覺細胞在日曬下對味道沒有反應;大腦和舌頭如同引領潮流者一樣共同工作。因此，科學家們對小鼠的大腦進行了監控，看看當小鼠缺少一種關鍵的蛋白質時，它們的大腦是否會接收到苦味、甜味或鮮味的信號，而這種蛋白質是這些具有廣泛味覺的細胞傳遞信息所必需的。紐約水牛城大學的研究人員Dutta Banik說，這些觀察結果表明，如果沒有蛋白質，大腦就無法獲得味道信息，這一點在當小鼠把苦的溶液當作水喝時也能得到體現，儘管嚙齒類動物討厭苦味。

雖然這些廣泛感知的細胞是獨立的，但大腦似乎也會錯過其他更具體的味覺細胞的信號，比如那些感知苦味的細胞。因此，廣泛感知的細胞可能與其它細胞一起傳遞味覺信息。

紐約布法羅大學的神經生理學家Kathryn Medler說:「這些(新發現的)細胞的存在完全打亂了人們對味蕾工作方式的認識。」

沒有功能味覺細胞的生活將是無味的。Medler說，味覺對生存至關重要。隨著年齡的增長或接受化療等治療後，當味覺減退時，人們可能會失去食慾，變得營養不良。工作的味覺也有助於保護我們不吃變質或有毒的東西。

Medler說，既然味覺在小鼠和人類身上的作用是相似的，弄清這些細胞是如何工作的也許有一天能幫助科學家們為失去味覺的人找回味覺。

「長期影響相當深遠，」佛羅裡達州科勒爾蓋布爾斯邁阿密大學的神經生物學家史蒂芬·羅珀(Stephen Roper)說。雖然沒有參與這項工作，但他說，了解了這些細胞是如何感知的，以及信息是如何在它們之間傳遞的，有一天人們就可以設計出味覺信號。

雖然味覺看上去普普通通，但關於它的研究科學家從未忽視。味覺使我們能夠識別食物中的化學物質，並能作出判斷，判斷這些化學物質是包括我們生存所必需的營養素，還是會對我們造成傷害的有毒物質。對於甜、鮮、鹹、酸、苦這五種基本味道，我們擁有各自的感受器蛋白質味覺感受器。在分子生物學和生物化學領域，利用細胞在實驗環境中產生各種各樣的生物蛋白質已經成為可能。

2016年，日本研究人員首次發現，味覺受體蛋白的胞外區域通過將味覺物質結合在一起而發生結構變化。這種結構變化被認為是將味覺物質的細胞外結合傳遞給味覺細胞。這一發現將有助於我們對味覺機制的基本認識，以及開發一種利用味覺受體結構變化的篩選和檢測的味覺評價系統。

苦的還是甜的？味覺細胞是如何決定它們的？2017年，來自莫奈爾中心和合作機構研究了不同生長階段的味覺器官，以確定在味覺細胞產生的每個階段哪些基因是開啟的，進一步加深了人們對舌頭上的幹細胞是如何成長為不同類型的成熟味覺細胞的理解，這些味覺細胞能夠感知甜味、鹹味、酸味、苦味和鮮味。

利用一種名為RNA-seq的強大基因技術，這些實驗揭示了幾乎所有基因的完整列表，其中包括一些以前未被識別的、指導味覺細胞發育的基因。研究還發現，在味覺細胞分化的過程中，這些基因會影響一個特定的味覺細胞最終是否會對鹹、甜、酸、苦或鮮味做出反應。

其它的實驗擴展了這一發現，為分子信號提供了線索，這些分子信號可能會引導味覺幹細胞走上一條或另一條路徑。研究人員利用藥理學方法，在未成熟的味覺細胞中發現了所謂的信號蛋白，它能使發育中的細胞增殖並轉變為特定的細胞類型。這些研究揭示了幾種信號通路的重要作用，包括一些以前不知道在味覺中起作用的通路。

「這是最好的基礎研究。」研究人員表示，「我們需要知道味覺細胞在正常情況下是如何生長和工作的，然後我們才能利用這些知識來幫助人們。」

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：

https://www.sciencenews.org/article/cells-mice-sense-multiple-taste-buds

https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008925

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