Существование шестого основного вкуса человека признано спустя 80 лет

В начале 1900-х годов японский ученый Кикунаэ Икеда первым предложил добавить умами к списку основных вкусов, наряду с уже известными сладким, кислым, соленым, горьким. Это предложение было формально признано научным сообществом лишь спустя около восьми десятилетий.

Теперь исследователи из Колледжа литературы, искусств и наук Университета Южной Калифорнии, под руководством нейробиолога Эмили Лиман и ее команды, представили доказательства существования шестого основного вкуса. Их исследование, опубликованное 10 октября в журнале Nature Communications, выявило, что язык реагирует на хлорид аммония через тот же белковый рецептор, что и при восприятии кислого вкуса.

"Этот вкус знаком жителям скандинавских стран и, возможно, приносит удовольствие. В некоторых северных странах Европы, по крайней мере, с начала 20-го века, соленая солодка была популярной сладостью. Ее состав включает соль салмиак, или хлорид аммония", — говорит профессор биологических наук Эмили Лиман.

Ученые признавали реакцию языка на хлорид аммония в течение десятилетий, но несмотря на обширные исследования, конкретные рецепторы на языке, которые на это реагируют, оставались загадочными. Эмили Лиман и ее исследовательская группа решили, что они могут найти ответ.

В последние годы они обнаружили белок, который определяет кислый вкус. Этот белок, известный как OTOP1, находится внутри клеточных мембран и создает канал для ионов водорода, которые проникают в клетку.

Ионы водорода играют ключевую роль в формировании кислотности, и поэтому они воспринимаются языком как кислотные. Это объясняет, почему напитки, богатые лимонной и аскорбиновой кислотой, такие как лимонад, а также уксус, который содержит уксусную кислоту, оставляют кисловатый вкус на языке. Ионы водорода из этих кислотных веществ перемещаются в клетки вкусовых рецепторов через канал OTOP1.

Исходя из того, что хлорид аммония может влиять на концентрацию кислоты и, следовательно, ионов водорода внутри клеток, исследовательская группа Лимана пришла к выводу, что этот веществ может как-то активировать рецептор OTOP1.

Для ответа на этот вопрос, исследователи ввели ген OTOP1 в культурные клетки человека, чтобы обеспечить производство белка рецептора OTOP1. Затем они подвергли эти клетки воздействию кислоты и хлорида аммония и измерили реакцию.

"Мы обнаружили, что хлорид аммония является действительно мощным активатором канала OTOP1. Он активирует его так же хорошо, если не лучше, чем кислоты", — сказала Лиман.

Хлорид аммония выделяет небольшое количество аммиака, который перемещается внутри клетки и повышает pH, делая его менее кислым и, следовательно, снижая концентрацию ионов водорода.

"Эта разница в pH вызывает приток протонов через канал OTOP1", — пояснил Зию Лян, аспирант лаборатории Лимана и первый автор исследования.

Чтобы подтвердить, что их результаты не являются случайностью, они применили метод измерения электропроводности, имитирующий передачу сигналов нервами. Используя клетки вкусовых почек у обычных мышей и у мышей, у которых был генетически отключен OTOP1, они измерили, насколько хорошо вкусовые клетки создают электрические сигналы, известные как потенциалы действия, при введении хлорида аммония.

Клетки вкусовых почек обычных мышей показали резкое увеличение потенциалов действия после добавления хлорида аммония, в то время как клетки вкусовых почек мышей, лишенных OTOP1, не реагировали на соль. Это подтвердило их гипотезу о том, что OTOP1 реагирует на хлорид аммония, генерируя электрический сигнал в клетках вкусовых рецепторов.

То же самое наблюдалось, когда другой член исследовательской группы, Кортни Уилсон, записывала сигналы нервов, иннервирующих вкусовые клетки. Она увидела, как нервы реагировали на добавление хлорида аммония у обычных мышей, но не у мышей без OTOP1.

Затем исследователи провели эксперимент, в котором предложили мышам выбор между обычной водой и водой с добавлением хлорида аммония. Для этого эксперимента они отключили горькие рецепторы, которые также реагируют на хлорид аммония. Мыши с функциональным белком OTOP1 предпочитали обычную воду и не пили воду с солью, в то время как мыши без OTOP1 не имели ничего против соленой воды, даже в высоких концентрациях.

"Это было действительно важным моментом. Это показывает, что канал OTOP1 играет роль в поведенческой реакции на аммоний", — сказала Лиман.

Однако исследователи не остановились на этом. Они задались вопросом, чувствительны ли другие животные к каналам OTOP1 и используют ли их для обнаружения аммония. Они обнаружили, что каналы OTOP1 разных видов различаются в чувствительности к хлориду аммония, и некоторые виды более чувствительны к нему, чем другие. Каналы OTOP1 человека также реагировали на хлорид аммония.

Таким образом, способность ощущать вкус хлорида аммония, возможно, развилась, чтобы помочь организмам избегать употребления вредных биологических веществ с высокими концентрациями аммония.