Zaznavanje okusov

Ljudje lahko zaznavamo pet osnovnih okusov: grenko, sladko, kislo, slano in umami oz. mesni okus. Okušanje poteka na okuševalnih brbončicah, ki se nahajajo na jezičnih papilah. Brbončice so sestavljene iz snopa 50-100 okuševalnih celic [1], ki imajo prisotne receptorje za več okusov, a navadno posamezen nevron, ki je povezan z celico, preferira določeno vrsto okusa. Do možganov se informacija prenaša po VII, IX in X možganskem živcu. Najbolj preprost delec, ki povzroči zaznavo okusa je proton, čigar prisotnost okušamo kot kislo, ostali ioni, predvsem natrijev, pa vzbudijo slan okus. Okus, značilen za beljakovinsko bogate snovi, umami, nastane ob zaznavi karboksilne skupine glutamata, soli katerega so pogosti ojačevalci okusa. Molekule, ki nam posladkajo ali pogrenijo obrok pa so veliko bolj raznolike in nimajo značilnih strukturnih podobnosti. Veliko grenkih spojin je najrazličnejših alkaloidov, medtem ko nekatere ogljikove hidrate, kot sta glukoza in saharoza, ter preproste derivate peptidov, kot je aspartam, dojemamo kot sladke. Razlike v sestavi molekul, ki jih okušamo, se odražajo tudi v različnih biokemijskih mehanizmih, ki so značilni za zaznavanje posameznega okusa.

Grenko

Poznamo množico različnih skupin spojin, ki jih okušamo kot grenke. Grenak okus povezujemo z neužitnim, saj je veliko grenkih molekul naravnih toksinov. Grenke spojine se vežejo na T2R poddružino GPCR, ki so povezani z heterotrimernim G proteinom gustducinom, kateri strukturno in funkcionalno močno spominja na transducin. Po vezavi na receptor pride do izmenjave GDP z GTP na α-gustducinu, ki se loči od βγ-podenote in z vezavo inhibitorja aktivira cAMP fosfodiesterazo (PDE), kar ima za posledico znižanje [cAMP]. Nadaljnji koraki v transdukciji grenkega signala so nejasni, predvidoma pa naj bi nižja koncentracija cAMP neposredno ali pa prek kinaz vplivala na ionske kanalčke, tako, da se celica depolarizira. Depolarizacija sproži vdor Ca²⁺ v celico prek kalcijevih kanalov in posledično sproščanje nevrotransmiterja. βγ-podenota po drugi strani aktivira PLCβ2, ki poviša koncentracijo IP₃ ter diacilglicerola. IP₃ povzroči vdor Ca²⁺ iz ER, kar tudi povzroči depolarizacijo in sekrecijo nevrotransmiterja v sinaptično špranjo. Nedavne študije kažejo še na nekatere druge mehanizme okušanja grenkega, ki pa še niso zadostno raziskani.

Množica poti, ki vse vodijo do zaznavanja grenkega kažejo na nujnost prepoznavanja toksinov že v majhnih količinah (~8·10^-6 M). Tudi v želodcu imamo receptorje za grenko, ki so zadnja linija obrambe pred vnosom strupenih snovi. Tako naj bi grenak okus v ustih vzbujal refleks po izpljuvanju hrane, medtem ko vzdraženje T2R receptorjev v želodcu vodi do izbruhanja potencialno nevarnega obroka.

Sladko

Tudi zaznavanje sladkega poteka prek GPCRjev, le da je v tem primeru receptor dimer T1R2/T1R3. Zanimivo dejstvo je, da potekata mehanizma prenosa signala različno za naravne sladkorje in umetna sladila kot je npr. saharin. Ko saharid aktivira GPCR, βγ-podenota gustducina aktivira adenilat ciklazo, ki začne proizvajati cAMP. cAMP aktivira PKA, ki fosforilira K⁺-kanalčke in jih s tem zapre. To vodi do depolarizacije, vdora Ca²⁺ in sproščanja nevrotransmiterja. Sladila izzovejo podobno kaskado kot grenke snovi, tako da βγ-podenota vpliva na zvišanje [IP₃] in koncentracije diacilglicerolov (DAG). IP₃ vpliva na sproščanje Ca²⁺ iz ER, DAG pa aktivira PKA, ki s fosforilacijo zapre kalijeve kanale.

Umami

Okušanje mesnega okusa je povezano z vezavo L-glutamata na GPCR mGlu4 (metabolični glutamat receptor 4) ali pa na receptorski dimer T1R1/T1R3. Mehanizem prek mGlu4 ostaja še skrivnost, medtem ko okušanje preko gustducina, povezanega z T1R1/T1R3 poteka na enak način kot zaznavanje grenkega, z aktivacijo PDE ter PLCβ2, kar vodi do produkcije sekundarnih sporočevalcev in končno do depolarizacije in prenosa signala na nevron.

Slano

Okušanje soli poteka na preprostejši način. Najpomembnejšo vlogo pri tem igra Na⁺ kanal ENaC, ki prepušča Na⁺ ione v receptorske celice. Posledično zvišanje [Na⁺] povzroči depolarizacijo, odpiranje Ca²⁺ kanalov in sekrecijo nevrotransmiterja na bazalnem delu celic. Za ENaC kanale je značilno, da jih blokira spojina amilorid, ki pa ne prepreči popolne nezmožnosti za okušanje slanega. Iz tega sklepajo, da zaznavanje soli poteka tudi prek drugih še neznanih mehanizmov.

Kislo

Prisotnost kislih spojin spremlja porast v [H⁺]. Proton lahko vstopa v celice in povzroči depolarizacijo kar prek natrijevega kanala ENaC, ali pa povzroči odprtje kationskih kanalov MDEG1/ASIC2, kar vodi do depolarizacije receptorske celice v okuševalni brbončici, že znanega dviga [Ca²⁺] in sekrecije transmiterja.

Viri

• Purves et al. Neuroscience. 2. izdaja. Sunderland: Sinauer Associates, 2001.
• Siegel.Basic Neurochemistry. 7. izdaja. Burlington: Elsevier Academic Press, 2006.
• http://www.genome.jp/kegg/pathway/hsa/hsa04742.html
• http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/digestion/pregastric/taste.html
• http://en.wikipedia.org/wiki/Gustatory_system