"Вкус воды": ученые открыли рецепторы шестого вкуса у людей

Дхрув Зокки (Dhruv Zocchi) и Юки Ока (Yuki Oka) из Калифорнийского технологического института, а также Гюнтер Веннемут (Gunther Wennemuth) из Университета Дуйсбурга – Эссена опубликовали результаты экспериментов, позволивших определить клеточный механизм ощущения вкуса воды млекопитающими. Возможно, это в будущем позволит признать вкус воды шестым базовым вкусом.

Существующие у разных народов классификации вкусов обусловлены в первую очередь культурными причинами, а не основаны на физиологии восприятия. Физиологи же при выделении базовых вкусов в качестве критерия используют наличие для данного вкуса специфических рецепторов, расположенных во вкусовых сосочках языка. На этом основании они насчитывают пять базовых вкусов у человека: сладкий, горький, кислый, соленый и вкус умами. А, например, вкус мяты в их число не попадает, так как его ощущение связано не с вкусовыми, а с температурными рецепторами. За вяжущий вкус отвечают тактильные рецепторы, а за острый – в основном обонятельные. Подробнее об этом можно прочитать в специальном очерке «Палитра вкуса».

Воду обычно считали не имеющей специфического вкуса. Такое мнение высказывал еще Аристотель. Тем не менее, ученые нашли специфически чувствительные к воде нервные клетки, правда, пока только у насекомых и земноводных. Появляются наблюдения, свидетельствующие о наличии подобных клеток и у млекопитающих. Нейробиолог Патрисия Ди Лоренцо (Patricia Di Lorenzo) из Университета штата Нью-Йорк говорит, что несколько недавних исследований показывают существование областей коры головного мозга, реагирующих на воду. Захари Найт (Zachary Knight) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и его коллеги обнаружили группы нейронов в гипоталамусе, связанных с ощущением жажды. Но пока почти неизвестны молекулярные и клеточные механизмы передачи информации в мозг об ощущении воды во рту. Хотя такие механизмы должны существовать, так как животные прекращают пить раньше, чем сигналы из кишечника или крови могут сообщить мозгу, что жажда удовлетворена.

В нынешнем исследовании ученые из Калтеха в поисках чувствительных к воде рецепторов использовали лабораторных мышей, у которых были отключены (“нокаутированы”) гены, ответственные за работу различных рецепторов языка. Они обнаружили, что ощущение воды связано с рецепторами кислого вкуса. В эксперименте мышам предлагалась вода и на вид неотличимое от нее прозрачное безвкусное силиконовое масло. Мышам, у которых рецепторы кислого вкуса не действовали, требовалось больше времени, чтобы отличить воду от такого аналога.

Затем ученые использовали оптогенетику, чтобы искусственно активировать клетки, воспринимающие воду. Были выведены генетически модифицированные мыши, у которых эти клетки активировались излучением синего цвета. В эксперименте мышей приучили пить из поилки, а затем стали подавать им не воду, а синее лазерное излучение. Тем не менее, мыши продолжали пить синий цвет. Некоторые из подопытных мышей лизали световую поилку до двух тысяч раз в течение десяти минут. Более того, они пользовались лазерной поилкой и после того, как получали настоящую воду.

Пока исследователи не готовы сказать, каков механизм реакции рецепторов кислого вкуса на воду. Юки Ока полагает, что вода может смывать слюну с поверхности языка, что меняет кислотность внутри клеток и делает их более возбудимыми. Итоги нынешнего исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

Следует упомянуть, что вкус воды – далеко не единственный кандидат, предложенный ученые за последние годы на роль шестого базового вкуса. В 2015 году Корделия Раннинг (Cordelia A. Running), Брюс Крейг (Bruce A. Craig) и Ричард Мэттес (Richard D. Mattes) из Университета Пердью (США) опубликовали в журнале Chemical Senses статью, в которой предложили признать таким вкус жира. Они даже придумали для него название oleogustus.

В их эксперименте участникам предлагалось классифицировать предложенные образцы по вкусу. Текстура образцов была одинаковой, а на носах участников надеты специальные зажимы, так что ни осязание, ни обоняние не могли повлиять на результат. Как выяснилось, участники последовательно выделяли в особую группу образцы с неэтерифицированными жирными кислотами, которые представляли в эксперименте вкус жира. Такой результат был получен в экспериментах как с мужчинами, так и с женщинами. Некоторое пересечение наблюдалось между вкусом жира и вкусом умами, но исследователи склонны объяснять его не истинным подобием вкусов, а неподготовленностью участников к восприятию вкуса умами.

В итоге авторы исследования пришли к выводу, что короткоцепочечные жирные кислоты вызывают ощущение преимущественного кислого вкуса, но когда их молекулярная цепочка средней или большой длины, вкусовое ощущение меняется на особый вкус жира. Они установили, что в большой концентрации этот вкус неприятен, и именно это его свойства удерживает человека от употребления прогорклых продуктов. Но небольших дозах жирный вкус может повысить привлекательность пищи, подобно тому, как небольшая нотка горечи нравится нам в вине или шоколаде. Исследователи полагают, что их открытие привести к новым способам борьбы с ожирением и болезнями сердца, а также к созданию более совершенных заменителей жира.

Предложения выделить жирный вкус в качестве еще одного базового вкуса делались и раньше. Например, в 2005 году ученые выяснилось, что у крыс есть особые рецепторами для восприятия вкуса жира. Эту чувствительность обеспечивает мембранный белок CD36.

В исследовании 2016 года трое ученых из Университета штата Орегон предложили еще одного кандидата на роль шестого базового вкуса. Им стал вкус крахмала. Исследование было опубликовано в журнале Chemical Senses.

Авторы работы обратили внимание, что вкус моно- и дисахаридов люди воспринимают как сладкий, тогда как при большем числе мономеров в полимерной цепочке вкус, как считалось, не ощущается. В эксперименте участникам предлагалось оценить вкус растворов двух олигосахаридов (в их молекулярной цепочке было семь и четырнадцать мономеров глюкозы) и одного полисахарида (в среднем 44 мономера глюкозы в цепочке). Чтобы предотвратить восприятие сладкого вкуса, был использован лактизон – ингибитор, блокирующий соответствующие рецепторы. Тем не менее, участники воспринимали вкус олигосахаридов и отличали их растворы от простой воды. Вкус полисахарида они не распознавали.

Ощущаемый вкус участники эксперимента описывали как «крахмальный», «рисовый» или «мучной», «хлебный». Его даже сравнивали со вкусом крекеров. Авторы исследования полагают, что этот вкус воспринимается независимо от сладкого вкуса, хотя пока не установлено, какие рецепторы за это отвечают.