味觉转导研究进展
【关键词】 味觉；感觉转导
Progress in study of taste transduction
【Abstract】 Salty and sour directly transduction by apical channels that are non-gated channel or chemically-gated channel. Bitter compounds in saliva activate particular T2R/TRB isoforms which activate gustducin heterotimers, activated α-gustducin stimulates PDE to hydrolyze cAMP, the decreased cAMP may disinhibit cyclic nucleotide-inhibited channels to elevate intracellular Ca2+. Gβ,γ subunits released from activated α-gustducin activate PLC to generate IP3 which lead to release of Ca2+ from internal stores. A rise in intracellular Ca2+ followed by neurotransmitter release. L-glutamate in saliva binds to membrane mGluR4 which leads to closure of unspecific cation channel causing hyperpolarization of cells membrane.
【Key words】 taste sensory；sensory transduction
味觉对人和其他动物的生存和营养状态是至关重要的，人的味觉可分为被广大研究者共同接受的咸、酸、苦和甜，及尚有争议的氨基酸味觉(鲜味，umami)。因关于甜转导已有综述发表，本文就咸、酸、苦和鲜味转导的研究进展综述如下。
1 感受器分子和神经递质
味觉细胞有两个特化部位：和口腔接触的微绒毛和同感觉神经纤维形成的突触。微绒毛上镶嵌有味觉感受分子（味感受器），以一个分子天线的形式探测口腔中的化学变化，它们和味质结合可产生味转导级联。味感受器都是膜蛋白，包括非门控离子通道、配基门控离子通道和G-蛋白偶联受体（GPCR）等［1］。味觉细胞虽然是上皮细胞，但它有很多特点和神经元相似，即通过电压门控Na+、K+和Ca2+通道可产生动作电位。
味蕾中存在大量神经递质，但确定哪种是味觉细胞释放的却很困难。现在已经确定去甲肾上腺素和乙酰胆碱是神经纤维释放的，它们对味觉细胞的兴奋性起调控作用。五羟色胺可能是味觉细胞间的一种旁分泌，它由某种味觉细胞分泌，调节相邻味觉细胞的活动，从而调控味蕾局部的信号加工。大量的研究结果表明谷氨酸最可能是味觉细胞分泌的神经递质［2］。
2 咸味
咸味代表口腔中的NaCl和机体所需要的其他金属离子浓度的总合，它在维持离子和水的平衡起关键作用。虽然咸味由许多金属离子产生，但已经确定Na+在哺乳动物咸味的产生上最重要。在啮齿类，咸味感受器是盐酸咪吡嗪敏感的上皮Na+通道（EnaC），EnaC是一个异质性寡聚体，它由三个同源性亚基组成的非门控Na+通道，唾液中足够多的Na+流入，可使味觉细胞膜去极化［3］，这种细胞侧方的膜上还有电压门控Na+和Ca2+通道，如果去极化达到阈值，还可以产生动作电位。
在人类，咪吡嗪并不能完全抑制咸味觉，提示人的咸味觉还和其他尚不了解的特异离子通道有关。具有讽刺意味的是到目前为止关于人的其他咸味感受器所知甚少。
3 酸味
人们喜欢接受柔和的中等酸味并感到愉悦，酸味也能帮助机体识别食物的化学成分。强烈的酸味产生不舒服的感觉。酸味也表明水果不成熟和食物已经变坏，它也能避免组织受酸的损伤。
可能有两类酸感受器：第一种是非门控离子通道，当口腔中的质子达到一定浓度时，质子能通过此通道进入细胞内，产生一个内向质子电流，EnaC可能是这种通道的候选者。第二种由H+-门控通道组成，其中包括尼犬（Necturus）的顶部K+通道、ENaC/Deg（degenerin）家族的非特异性H+-门控阳离子通道（NDEG）、超极化激活的环核苷酸门控的阳离子通道（HCN）。转导机制上的这些差异表明酸转导的高度复杂性［4］。
4 苦味
苦味是令人不愉快的味道，当它较弱是人们可以耐受的，但强的时候令人厌恶。动、植物的许多有机分子都有苦味，它们还包括咖啡、尼古丁和许多生产的药物。
4．1 苦感受器 通过扫描小鼠染色体6上可能的苦位点基因组数据库，发现了一个新的GPCRs大家族，即T2R或TRBs家族（味觉感受器第二家族），T2R/TRB家族的成员极多，可能有40～80个。人的T2R/RRB家族有25个成员，分布在3个染色体上［5］。这些家族成员都有一个短的氨基末端结构域，它们的胞浆内环和相邻的跨膜片断都有极大的保守性，研究者相信它们可能是蛋白质相互作用部位，而它们的细胞外区有极大的变异性［6］，它们可能是配基结合部位。这个大家族的成员之间在氨基酸序列上有30%～70%的同源性。现在还不能肯定T2R的所有家族成员都能对苦味起反应，但其中的3个已成功在异种非味觉细胞系中表达，使这些细胞可对苦味起反应。
在大鼠和小鼠，T2R/TRB感受器在轮廓乳头和叶状乳头的味蕾中表达，但不在菌状乳头中表达。许多T2R/TRB成员可同时在一个味觉细胞中表达，这表明一个味觉细胞可感受多种苦味刺激，但它们仅出现在表达味导素的细胞中。最近的研究表明鼠类的T2R5仅和α-味导素偶联，不能和其他G蛋白的α亚基偶联［7,8］。
4．2 G蛋白和效应器酶 α-味导素是α-转导素样的G蛋白的α亚基，它选择性的在25～30的味觉细胞中表达。在体外的生化分析和体内的α-味导素敲除小鼠分析表明α-味导素和苦味转导有关。α-转导素敲除小鼠对苦味化合物如卞胺酰胺、硫化奎宁、放射菌酮和四乙基胺的反应明显减弱或无反应。α-味导素的作用类似于α-转导素，它能激活PDE，最近把它命名为PDE1A，加或不加α-味导素抗体的快速淬灭流（rapid quehch flow）研究表明许多苦味化合物都可在味觉组织中导致味导素修饰的环核苷酸水平的降低。
在苦转导过程中，味导素的β和γ亚基（分别命名为Gβ3和γ13）在味觉组织中修饰IP3和DAG的增加，这个作用能被抗Gβ3、Gγ13和LPCβ2的抗体所阻断，而对照抗体和抗α-味导素的抗体对IP3和DAG的产生无作用，这表明前三种蛋白和IP3及DGA通路有关。
除α-味导素以外，研究者在味觉细胞中还识别了几种G蛋白的α-亚基，如Gαi-2、Gαi-3、Gα14、Gα15、Gαq、Gαs、和α转导素。一个或多个G蛋白的α亚基可在苦味转导中起作用。
4.3 转导通路 T2R/TRB接受苦味刺激后激活味导素异聚体（图1），激活的味导素可修饰味觉细胞中下述两种通路：通过α-味导素降低环核苷酸（cNMP）的水平和通过βγ-味导素升高IP3/DGA浓度。
图1 苦转导图解 略
α-味导素-PDE-cNMP通路的以后步骤现在仍不十分清楚，但研究者推测降低的cNMP能作用于蛋白激酶，这种酶能调节味觉细胞的离子通道的活动；或cNMP水平的改变能直接作用于cNMP-门控通道或cNMP-抑制的离子通道［9,10］。β γ-味导素-PLC-IP3/DGA通路的以后步骤可能是激活内质网上的IP3受体，导致Ca2+从细胞内Ca2+库中释放出来，使细胞膜去极化并导致神经递质的释放［11］。苦味刺激不都是一定要通过GPCRs而发挥作用，某些具有双染性的有苦味的肽能直接和G蛋白相互作用这可能是由于它们的结构类似于受体的G蛋白结合部位所致。奎宁是一个双染化合物，在尼犬，它能阻断顶部K+通道，导致细胞膜的去极化，它也能通过细胞膜直接激活G蛋白，在bulfrog 的味觉细胞激发一个阳离子电导。咖啡和其他甲基-xonthins也可在缺乏受体的条件下产生苦味感觉。在穿过细胞膜后，它们能阻断细胞内的PDE并激活可溶性鸟苷酸环化酶，后者的作用还受NO的调节［12,13］。
5 鲜味
鲜味这个术语来自日语umai，表明一个令人愉快的味觉感受，但它不同于甜、咸、酸和苦。鲜味是含谷氨酸食物的主要味道，如鸡汤、肉的提取物和成熟的干酪等。鲜味的感受器可能相当于神经系统中的谷氨酸受体，从这个观点出发，研究者发现了一个味觉细胞亚群，它们含有脑的mGluR4的截短形式，它是中枢神经系统非常丰富的促代谢性的GPCR［14］。虽然脑中的mGluR4有较长的N-末端，但味觉细胞中的感受器有较短的N-末端。
鲜味的转导很复杂，其中的一些具体过程现在仍不清楚。可能鲜味剂和感受器结合以后，通过复杂的转导过程可导致非特异性阳离子通道的关闭，使味觉细胞膜超极化；但有时也能观察到短暂的导致细胞膜去极化的内向电流。而且，除mGluR4以外，其它谷氨酸受体也可能发挥机能作用。
6 展望
虽然对味转导进行了大量的研究，但关于味转导的一些过程仍不十分清楚。为了识别味觉转导通路中起关键作用的新受体和关键分子，还要进行大量的研究工作，这些工作包括下述三个方面：(1)序列化味觉受体的基因，可使研究者推测出蛋白分子的组成并描绘出它的空间构型，这对理解这些蛋白质在味觉转导过程中如何发挥作用会有很大的帮助；(2)借助于药学技术的进步，根据结合部位的构造可以构建一些能兴奋或抑制味觉感受器的配基，即大量味质，这对人类的健康将有很大益处，也能带来巨大效益，如一种有机咸味剂对需要低钠饮食的病人会有很大帮助；(3)在动物种系进化过程中，味感受器产生相应的改变，这种改变使动物产生对某种食物的喜好，可通过对动物基因组序列的全面扫描，弄清在进化过程中味觉转导发生的有意义的改变。
【】
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