То, как наш язык отличает хорошо приправленное блюдо от пересоленного, на удивление сложно
Автор: Эмбер Дэнс
Все мы слышали о пяти вкусах, которые различает наш язык: сладкий, кислый, горький, соленый и вкус «аумами». Но на самом деле их шесть, поскольку у нас есть две отдельные системы определения вкуса соли. Одна из них распознает привлекательный, относительно низкий уровень соли, который делает картофельные чипсы вкусными. Другая регистрирует высокое содержание соли — достаточное для того, чтобы чрезмерно соленая пища стала неприятной на вкус.
Как именно наши вкусовые рецепторы ощущают эти два вида солености — загадка, на разгадку которой ушло около 40 лет научных исследований, и исследователи до сих пор не разгадали всех деталей. Более того, чем больше они изучают ощущение соли, тем более странным оно становится.
За последние десятилетия были разработаны многие другие механики вкуса. Для сладкого, горького и аумами известно, что молекулярные рецепторы на определенных клетках вкусовых рецепторов распознают молекулы пищи и, активизируясь, запускают ряд событий, которые в конечном итоге посылают сигналы в мозг.
С кислым дело обстоит несколько иначе: его распознают клетки вкусовых рецепторов, реагирующие на кислотность, как недавно выяснили исследователи.
В случае с солью ученые понимают многие детали о рецепторе низкого содержания соли, но полное описание рецептора высокого содержания соли пока не найдено, как и понимание того, в каких клетках вкусовой почки находится каждый из детекторов.
«В наших знаниях еще очень много пробелов — особенно в области вкуса соли. Я бы назвал это одним из самых больших пробелов» — говорит Майк Беренс, исследователь вкуса из Института биологии пищевых систем имени Лейбница во Фрайзинге (Германия). «В головоломке всегда есть недостающие кусочки».
Наше двойственное восприятие солености помогает нам идти по канату между двумя гранями натрия — элемента, который крайне важен для работы мышц и нервов, но опасен в больших количествах. Чтобы жестко контролировать уровень соли, организм регулирует количество натрия, выводимого с мочой, и контролирует его поступление через рот.
Это принцип «золотого сечения», говорит Стивен Ропер, нейробиолог из Медицинской школы Миллера при Университете Майами. «Вам не нужно слишком много или слишком мало, только правильное количество».
Если животное получает слишком много соли, организм пытается компенсировать это, удерживая воду, чтобы кровь не была слишком соленой. У многих людей дополнительный объем жидкости повышает артериальное давление. Избыток жидкости создает нагрузку на артерии, что со временем может привести к их повреждению и повышению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний или инсульта.
Однако некоторое количество соли необходимо для работы систем организма — например, для передачи электрических сигналов, которые лежат в основе мыслей и ощущений. Последствиями недостатка соли являются мышечные спазмы и тошнота — отчасти поэтому спортсмены пьют Gatorade, чтобы восполнить потери соли с потом.
Ученые, занимавшиеся поиском рецепторов вкуса соли, уже знали, что в нашем организме есть специальные белки, которые действуют как каналы, позволяющие натрию пересекать нервные мембраны для передачи нервных импульсов. Но клетки ротовой полости, рассуждали они, должны иметь какой-то дополнительный способ реагировать на натрий в пище.
Ключ к разгадке этого механизма был получен в 1980-х годах, когда ученые экспериментировали с препаратом, препятствующим проникновению натрия в клетки почек. Этот препарат, нанесенный на язык крыс, препятствовал их способности распознавать соленые раздражители. Оказалось, что клетки почек используют молекулу ENaC для всасывания лишнего натрия из крови и поддержания нормального уровня солей в крови. Полученные результаты позволили предположить, что клетки вкусовых рецепторов, воспринимающие соль, также используют ENaC.
Чтобы доказать это, ученые сконструировали мышей, у которых отсутствовал канал ENaC во вкусовых рецепторах. В 2010 г. ученые сообщили, что эти мыши утратили нормальное предпочтение к слабосоленым растворам, что подтвердило, что ENaC действительно является рецептором «хорошей соли».
Но чтобы по-настоящему понять, как работает вкус соли, ученым необходимо знать, как поступление натрия во вкусовые рецепторы преобразуется в ощущение «Слишком соленое». «Важно, что именно передается в мозг» — говорит Николас Райба, биолог из Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований в Бетесде (штат Мэриленд), который участвовал в установлении связи между ENaC и вкусом соли.
И чтобы понять, как передается сигнал, ученым необходимо было найти, где во рту он начинается.
Ответ может показаться очевидным: сигнал исходит от определенного набора клеток вкусовых рецепторов, содержащих ENaC и чувствительных к уровням натрия. Но найти эти клетки оказалось не так просто. Оказалось, что ENaC состоит из трех различных частей, и хотя отдельные части находятся в различных местах ротовой полости, ученым было трудно найти клетки, содержащие все три части.
В 2020 г. группа под руководством физиолога Акиюки Таруно из Медицинского университета префектуры Киото (Япония) сообщила, что наконец-то идентифицировала клетки, воспринимающие вкус натрия. Исследователи исходили из предположения, что натрийчувствительные клетки будут подавать электрический сигнал при наличии соли, но не в том случае, если в них будет присутствовать блокатор ENaC. Они обнаружили именно такую популяцию клеток во вкусовых рецепторах, выделенных из одной части языка мыши, и оказалось, что они производят все три компонента натриевого канала ENaC.
Таким образом, ученые теперь могут описать, где и как животные воспринимают желательный уровень соли. Когда ионы натрия находятся в достаточном количестве вне ключевых клеток вкусового рецептора в средней части языка, они могут попасть в эти клетки через трехкомпонентный шлюз ENaC. Это приводит к восстановлению баланса натрия внутри и снаружи клеток. При этом также происходит перераспределение положительных и отрицательных зарядов на мембране клетки. Это изменение активирует электрический сигнал внутри клетки. После этого клетка вкусового рецептора посылает сигнал «Мммм, соленое!» в мозг.
Но эта система не объясняет сигнал «Ой, слишком много соли!», который также может возникать у людей — обычно когда мы пробуем что-то, что более чем в два раза соленее нашей крови. Здесь все не так однозначно.
Как показывают некоторые исследования, ключевую роль здесь может играть другой компонент поваренной соли — хлорид натрия. Химическая структура соли — хлорид натрия, однако при растворении в воде он разделяется на положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлорида. В одном из исследований хлорид натрия вызывал у крыс наиболее сильное ощущение солености; натрий в паре с более крупными, многоатомными партнерами был менее соленым на вкус. Это позволяет предположить, что партнер натрия может вносить важный вклад в ощущение сильного соленого вкуса, причем некоторые партнеры ощущаются более солеными, чем другие. Но как именно хлорид может вызывать ощущение соли, «никто не знает», говорит Ропер.
Одна подсказка появилась в работе Райбы и его коллег. В 2013 году они сообщили, что горчичное масло уменьшает сигнал о высоком содержании соли в языке мыши. Странно, но то же самое соединение горчичного масла почти полностью устраняло реакцию языка на горький вкус, как будто система, реагирующая на высокую соленость, была подстроена под систему, реагирующую на горький вкус.
И что еще более странно: клетки, реагирующие на кислый вкус, похоже, тоже реагируют на высокое содержание соли. Мыши, у которых отсутствовала либо горькая, либо кислая вкусовая система, меньше страдали от очень соленой воды, а те, у которых отсутствовали обе системы, с удовольствием поглощали соленую пищу.
Не все ученые в этом уверены, но полученные результаты, если они подтвердятся, поднимают интересный вопрос: почему суперсоленые продукты не имеют горького и кислого вкуса? Возможно, дело в том, что слишком соленый вкус — это сумма нескольких сигналов, а не один входной сигнал, считает Майкл Гордон, нейробиолог из Университета Британской Колумбии в Ванкувере, который в соавторстве с Таруно обсуждает известные и неизвестные вопросы вкуса соли в журнале Annual Review of Physiology за 2023 год.
Несмотря на вывод о горчичном масле, попытки найти рецепторную молекулу, отвечающую за ощущение вкуса соли, пока не дали результатов. В 2021 г. японская группа исследователей сообщила, что клетки, содержащие TMC4 — молекулярный канал, пропускающий хлорид-ионы внутрь клеток, — могут быть вовлечены в реакцию на высокую температуру соли. Но когда исследователи создали мышей без канала TMC4 в организме, это не повлияло на отвращение мышей к очень соленой воде. «На данный момент окончательного ответа нет», говорит Гордон.
Еще одним осложнением является то, что нет возможности быть уверенным в том, что мыши воспринимают соленый вкус точно так же, как и люди. «Наши знания о вкусе соли у человека на самом деле весьма ограничены» — говорит Гордон. Люди, безусловно, могут отличать желательные, более низкие уровни соли от неприятных, высокосолевых ощущений, и в этом, по-видимому, участвует тот же рецептор ENaC, который используется мышами. Однако результаты исследований людей, получавших блокатор натриевых каналов ENaC, неоднозначны: иногда кажется, что он уменьшает вкус соли, а иногда, наоборот, усиливает его.
Возможное объяснение заключается в том, что у людей есть четвертая, дополнительная субъединица ENaC, называемая дельта-субъединицей. Она может занимать место одной из других субъединиц, создавая, возможно, версию канала, менее чувствительную к блокатору ENaC.
За сорок лет исследований вкуса соли ученые все еще не перестали задаваться вопросами о том, как язык человека воспринимает соль и как мозг сортирует эти ощущения на «в самый раз» и «слишком много». На карту поставлено нечто большее, чем просто удовлетворение научного любопытства: учитывая сердечно-сосудистый риск, который представляет для некоторых из нас высокосолевая диета, важно понять этот процесс.
Исследователи даже мечтают о разработке лучших альтернатив соли или улучшителей, которые позволят получить «вкуснятину» без риска для здоровья. Однако очевидно, что им предстоит еще много работы, прежде чем они изобретут то, что мы сможем с легкостью положить на свою тарелку.
Оригинал: The Atlantic
