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颠覆!小鼠味蕾中发现一种超级味觉细胞 一次就能识别出苦甜酸鲜四味

2020-08-14 16:12 前瞻网   
颠覆!小鼠味蕾中发现一种超级味觉细胞 一次就能识别出苦甜酸鲜四味

味蕾可以把食物从单纯的能量来源变成一顿难忘的大餐。现在,研究人员在小鼠的味蕾中发现了一组超感知细胞,它们可以探测到味蕾所识别的五种味道中的四种:苦、甜、酸和鲜味——这些细胞都可以捕获到它们。

这很让人吃惊,因为人们通常认为味觉细胞非常特殊,只能探测到一种或两种味道。一些已知的味觉细胞只对一种化合物有反应,例如,对甜味三氯蔗糖或苦味咖啡因有反应。但新的结果表明,一个更为复杂的过程正在发挥作用。

当神经生理学家Debarghya Dutta Banik和他的同事在小鼠身上关闭了更多特定味觉细胞的感知能力后,研究人员惊奇地发现还有其它细胞对味道做出反应。研究小组于8月13日在《公共科学图书馆·遗传学》上发表报告称,将这些细胞从啮齿类动物的味蕾中提取出来,让它们尝尝几种化合物的味道,发现有一组细胞能够感知不同口味的多种化学物质。

“我们从来没有预料到任何一种[味觉]细胞会对这么多不同的化合物产生反应。”印第安纳波利斯的印第安纳大学医学院的Dutta Banik说。

但是味觉细胞在日晒下对味道没有反应;大脑和舌头如同引领潮流者一样共同工作。因此,科学家们对小鼠的大脑进行了监控,看看当小鼠缺少一种关键的蛋白质时,它们的大脑是否会接收到苦味、甜味或鲜味的信号,而这种蛋白质是这些具有广泛味觉的细胞传递信息所必需的。纽约水牛城大学的研究人员Dutta Banik说,这些观察结果表明,如果没有蛋白质,大脑就无法获得味道信息,这一点在当小鼠把苦的溶液当作水喝时也能得到体现,尽管啮齿类动物讨厌苦味。

虽然这些广泛感知的细胞是独立的,但大脑似乎也会错过其他更具体的味觉细胞的信号,比如那些感知苦味的细胞。因此,广泛感知的细胞可能与其它细胞一起传递味觉信息。

纽约布法罗大学的神经生理学家Kathryn Medler说:“这些(新发现的)细胞的存在完全打乱了人们对味蕾工作方式的认识。”

没有功能味觉细胞的生活将是无味的。Medler说,味觉对生存至关重要。随着年龄的增长或接受化疗等治疗后,当味觉减退时,人们可能会失去食欲,变得营养不良。工作的味觉也有助于保护我们不吃变质或有毒的东西。

Medler说,既然味觉在小鼠和人类身上的作用是相似的,弄清这些细胞是如何工作的也许有一天能帮助科学家们为失去味觉的人找回味觉。

“长期影响相当深远,”佛罗里达州科勒尔盖布尔斯迈阿密大学的神经生物学家斯蒂芬·罗珀(Stephen Roper)说。虽然没有参与这项工作,但他说,了解了这些细胞是如何感知的,以及信息是如何在它们之间传递的,有一天人们就可以设计出味觉信号。

虽然味觉看上去普普通通,但关于它的研究科学家从未忽视。味觉使我们能够识别食物中的化学物质,并能作出判断,判断这些化学物质是包括我们生存所必需的营养素,还是会对我们造成伤害的有毒物质。对于甜、鲜、咸、酸、苦这五种基本味道,我们拥有各自的感受器蛋白质味觉感受器。在分子生物学和生物化学领域,利用细胞在实验环境中产生各种各样的生物蛋白质已经成为可能。

2016年,日本研究人员首次发现,味觉受体蛋白的胞外区域通过将味觉物质结合在一起而发生结构变化。这种结构变化被认为是将味觉物质的细胞外结合传递给味觉细胞。这一发现将有助于我们对味觉机制的基本认识,以及开发一种利用味觉受体结构变化的筛选和检测的味觉评价系统。

苦的还是甜的?味觉细胞是如何决定它们的?2017年,来自莫奈尔中心和合作机构研究了不同生长阶段的味觉器官,以确定在味觉细胞产生的每个阶段哪些基因是开启的,进一步加深了人们对舌头上的干细胞是如何成长为不同类型的成熟味觉细胞的理解,这些味觉细胞能够感知甜味、咸味、酸味、苦味和鲜味。

利用一种名为RNA-seq的强大基因技术,这些实验揭示了几乎所有基因的完整列表,其中包括一些以前未被识别的、指导味觉细胞发育的基因。研究还发现,在味觉细胞分化的过程中,这些基因会影响一个特定的味觉细胞最终是否会对咸、甜、酸、苦或鲜味做出反应。

其它的实验扩展了这一发现,为分子信号提供了线索,这些分子信号可能会引导味觉干细胞走上一条或另一条路径。研究人员利用药理学方法,在未成熟的味觉细胞中发现了所谓的信号蛋白,它能使发育中的细胞增殖并转变为特定的细胞类型。这些研究揭示了几种信号通路的重要作用,包括一些以前不知道在味觉中起作用的通路。

“这是最好的基础研究。”研究人员表示,“我们需要知道味觉细胞在正常情况下是如何生长和工作的,然后我们才能利用这些知识来帮助人们。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

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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