Debarghya Dutta Banik et al. / PLoS Genetics, 2020
Американские нейробиологи обнаружили у лабораторных мышей группу клеток-вкусовых рецепторов, которые реагируют на несколько разных вкусов, а не на какой-то один (как большинство рецепторов такого рода), сообщается в PLoS Genetics. Они, как и более специализированные рецепторы, необходимы для полноценного восприятия конкретных вкусов — соленого, сладкого, горького и умами (вкуса глутамата).
Чтобы определить, съедобен ли какой-то предмет или нет, нужно попробовать его на вкус. Если он горький, то, скорее всего, это не надо есть, если кислый — вероятно, тоже (продукт мог испортиться), а если сладкий или со вкусом умами — высок шанс, что перед вами нечто высококалорийное, что было бы особенно полезно съесть. В месте непосредственного контакта с потенциальной пищей — ротовой полости — расположены клетки с белками-рецепторами к кислому, соленому, горькому, сладкому и умами. Большинство таких клеток реагирует только на какой-то один вкус и лишь некоторые — на два (к примеру, вкусы кислого и воды, хотя может быть, что они регистрируют не вкус жидкости, а какие-то другие ее параметры).
Однако несколько лет назад нейробиологи из Университета штата Нью-Йорк в Буффало во главе с Кэтрин Медлер (Kathryn Medler) нашли среди вкусовых рецепторов группу клеток, которые, видимо, активируются при стимуляции не только соленым и кислым, но и горьким. Вообще, существует три типа вкусовых рецепторов. Клетки первого типа, судя по всему, скорее вспомогательные и по свойствам ближе к клеткам нейроглии, чем к нейронам.
Вкусовые рецепторы второго типа активируются при наличии одного из трех вкусов — горького, сладкого или умами. Также есть еще клетки, реагирующие на кислое и соленое, это вкусовые рецепторы третьего типа. Считается, что во вкусовой системе клетки одного типа не активируются в ответ на то, что возбуждает рецепторы других типов. Такое разделение возможностей обусловлено разницей в химической природе веществ, обладающих тем или иным вкусом. Однако предварительные данные Медлер и коллег указывают на то, что из этого правила существуют исключения, и они относятся к клеткам третьего типа.
Современные представления о механизмах работы вкусовых рецепторов второго и третьего типов
Debarghya Dutta Banik et al. / PLoS Genetics, 2020
Активность вкусовых рецепторов третьего типа можно определить по изменению концентрации ионов кальция внутри них. Поэтому чтобы проверить, есть ли среди этих нейронов рецепторы с «расширенной» чувствительностью, исследователи ввели в них флуоресцентные красители, у которых интенсивность «свечения» зависит от содержания кальция.
Клетки изучали у мышей, которым инактивировали ген, кодирующий PLCβ3 (фосфолипазу C-бета) — фермент, критически важный для передачи сигнала у вкусовых рецепторов третьего типа. Мышам другой группы недоставало активного гена, отвечающего за производство IP3R3 — рецептора к инозитол-1,4,5-трифосфату. Этот рецептор в норме обеспечивает работу клеткам второго типа.
Влияние активности различных рецепторов на восприятие вкусов мышами определяли в поведенческих экспериментах. Животным давали воду, в которую подмешивали либо очень горькое вещество денатониум бензоат, либо подсластитель ацесульфам калия, либо соль (хлорид натрия), либо отвечающий за вкус умами глутамат натрия. Ученые смотрели, какую жидкость животные, которых давно не поили, будут лакать охотнее. Кроме поведенческих экспериментов проводили и электрофизиологические, изолируя вкусовые рецепторы от остальных клеток организма.
Оказалось, что животные теряют способность воспринимать горькое, сладкое и умами и в том случае, если выключить IP3R3 и нарушить работу рецепторов второго типа, которые на этих вкусах специализируются, и в том случае, если инактивировать PLCβ3 и таким образом вывести из строя вкусовые рецепторы третьего типа — хотя они, как считалось раньше, не реагируют на умами, сладкое и горькое. Результаты электрофизиологических опытов на изолированных клетках подтвердили данные поведенческих экспериментов.
Получается, что по крайней мере некоторые клетки третьего типа на самом деле эти вкусы воспринимают, а значит, есть вкусовые рецепторы, которые реагируют сразу на несколько вкусов — даже больше двух. Более того, без этих неспециализированных клеток работа специализированных вкусовых рецепторов второго типа неэффективна. Пока непонятно, есть ли какие-то особенности обработки сигналов от неспецифических вкусовых рецепторов в мозге, но уже ясно, что нашим представлениям о восприятии вкусов недоставало нескольких важных элементов.
Как и другие сенсорные системы, структуры, отвечающие за восприятие вкусов, можно «обмануть», если искусственно стимулировать их электрическим током, нейромедиаторами или светом (в последнем случае в клетки нужно предварительно встроить особые светочувствительные белки). Так, если усиливать или подавлять активность определенных нейронов коры больших полушарий, получающих информацию от вкусовых рецепторов, можно добиться того, что одна и та же вода одним мышам будет казаться сладкой, а другим — горькой.
Светлана Ястребова
Source: N+1: научные статьи
Комментариев нет:
Отправить комментарий