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鲜味传导:综合性受体和途径
作者:| 来源:| 编辑:|2006-3-24| 点击:

  味精(MSG)做为一种存在于多种天然食物中的成份,是一种,非常重要的刺激产生被称为"鲜昧"的物质。谷氨酸除了是一个强有力白扒未觉刺激物以外还可能是味蕾突触中的神经传导递质。在哺乳动物味蕾中分子的生理学上的以及行为学上的证据都说明存在着由谷氨酸调控的离子通道和结合G蛋白的谷氨酸代谢性受体,它们中的一些可能代表鲜味乏体,另外一些则用来感知神经递质谷氨酸。为确定哪种谷氨酸受体(如果有的话)在味觉传导上起作用很重要的一点是其功能特性与鲜味主要特性相一致。我们最近完成了一个新的谷氨酸代谢性受体变异mGLuRs,在鼠类原点杂交实验中显示,这一基因在多层结构的味蕾中表达。这一变异mGLuRs含有一个去除了胞外氨基末端的受体,这显著地改变了它与谷氨酸的结合位置我们成功地在CHO细胞中功能性地表达了这一受体并证实七与谷氨酸能够反应: 这一受体对cAMP的梯级浓度变化反应呈阴性而对于谷氨酸显示出显著的浓度反应相关关系,它对于谷氨酸的味觉阈值和对MSG的阈值寸;引队很重要的是,这一受体能够被L-AP4激活,L-AP4是一种类似MSG味道的化合物可使鼠和人感受MSG味道。由于tale- mGluR4与MSG的相似性,我门认为它是谷氢酸的予体。

  谷氨酸的钠盐MSG是一个很强的天然食物中的增味利Unani鲜昧是。人们用来形容由谷氨酸,天门冬氨酸和含该类氨基酸寡肽所产味道的名词。一些核苷酸(如肌苷酸和乌苷酸)也会呈现鲜味。而当以核苷酸与MSG混合使用时,鲜味会得到极大的增强,即两者有:叠加作用。鲜味物质很典型与钠盐的存在有关,当人们描述鲜味时,往往会有与食盐相重叠的部分。研究味蕾细胞中是否存在感知谷氨酸的受体机制,将有助于了解是否"鲜味"是独于咸酸苦甜的味觉感受。

  1、鲜味:谷氨酸的味道

  在哺乳动物中,主要味觉器官是味蕾,它们是一些包埋于无味觉的尖状的皮肤下的洋葱状的细长味觉受体细胞,它们同过顶端的小口与外界沟通,水溶性味素如糖和氨圣酸只通过味觉孔与味觉细胞的顶端接触。端点顶部的膜会收紧而防止这些化合物进入底部空间,当然无机离子会透过表层,这样谷氦酸糖和许多苦的和甜味的化合物必须与味觉受体细胞端部的受体相结合。激活这些受体改变了细胞间信息传导并最终导致输入神经纤维活 动的改变。味觉细胞的传导途径因化学物质的不同而改变,虽然已了解了一些已知味觉细胞受体,第二信使系统,反应酶和离于通:道,但完整的传导途径,以配位受体反应到中介物质释放仍需要进一步研究清楚确定野味觉因子激活并与之产生特异性结合的细胞膜受体是了解这种传导机制的重要环节。请看下面关于鲜昧传导机制的假说。Faurion推测MSG的中枢神经系统味觉受体可能拥有一个感知谷氨酸的膜受体相类似的分子结构。谷氨酸在中枢神经系统中是一个主要的激活中介因子,并且它参与从快速神经突触反应到长期增强,受激和显效的转化,谷氨酸在中枢神经系统中的突触反应由谷氨酸受体做为媒介,这些反应可能是通过离子通道或代谢性途径。

  2、谷氨酸膜受体

  离子性谷氨酸膜受体是阳离子选择性通道,它激活了其后的与谷氨酸的结合,分子克隆的方法已确定了大量的亚基,每个亚基都拥有三个跨膜片段和一个膜外氨基末端。功能性通道可能由这些亚基的四聚物组成。在神经细胞中发现的iGluRs展现了非常广泛的功能,它们因刺激底物的不同而划分为不同类别,如AMPA,Kainate,或NMDA,至少有17种至因或更多参与编制iGluRs亚基,并且同一类别的亚基(AMPA,Kainate,或NMDA)可以结合来形成具有特殊生理和药理特性的单一或多项性的通道,用代替拼接和RNA编码方法可生成其它构造和功能性改变的通道。

  代谢性谷氨酸受体(mGluRs)是与G蛋白结合的受体,它们拥有典型的七个跨膜疏水螺旋结构。它们与肽类激素,神经递质和添加剂的受体没有序列相似性o,岜们与扩展了的结合G蛋白的受体有关,与神经递质,GABA吸某些假定的外激素受体有关。mGluRs按主要序列和与信号级别的配位分为组Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ。不同组别对于谷氨酸刺激物(Juis4mlale,ibotena~,L-AP4,ACPD)反应不同并且表现出各组的特异选择性。组I中mGlmRs伴随肌苷酸信号途径而组Ⅱ和组Ⅲ;迪过P~iuroxin敏感性G蛋白Gtti伴随抑制cAMPo在某些神经细胞如视网膜和大脑中,组m受体可能影响cAMP或cGMP水解,所有组H"沟受体可由L-AP4激活,但L-AP4,ACPD和其它刺激素对组内具有不同的效果。

  3、谷氨酸受体存在与组织和味蕾中

  直到最近,iGluRs和mGluRs还被认为只存在于叫中枢神经系统中,其中特殊的清除过程和特定的转运物质,使膜外谷氨酸保持在一个稳定的水平。在血浆和组织液中近乎微摩尔的谷氨酸含量可以防上神经末梢周围的受体表达,因为它们的存在降低了敏感性。在等位杂交实验中表明,谷氨酸受体在末梢神经细胞中和非神经细胞中是存在的。许多实验室的工作表明,在味觉组织中有许多谷氨酸受体,放射性标记的谷氨酸可结合到舌组织乳状突起的制备膜上,由谷氨酸引起的离子传导在磷脂双分子层中被发现,其中来自味觉乳状突起的膜部分被结合,说明了离子性受体的存在o RT』CR分析也提供了存在于舌组织的一些离子和代谢谷氨酸受体的证据组织化学和生理学上对味蕾的研究都说明存在对谷氨酸的离子性和代谢性反应。

  4、谷氨酸反映可能代表的鲜味传导和神经功能

  谷氨酸的独特在于它既是神经传导递质并同时·dl是一个天然的常见的味觉因子,也就是说,对味觉组织中谷氨酸受体的评价必须考虑其双重作用。味蕾被包埋在一层无味觉的尖状的皮肤下,皮下基质含有神经细胞,纤维和连结组织和导管等。在生化分析中,味觉组织均质物可能包含多种细胞的蛋白成分,其中可能含有谷氨酸的受体,这使解释舌组织均质实验变得非常困难。另一个问题是,由于缺乏有关味蕾神经突触神经递质的信息,从谷氨酸受体确定神经结合体很难进行。Semton,AcdVch0101血 和谷氨酸都曾被在此当做输入或调节做用的神经递质。实际上,最近由味蕾钙成像技术显示iGMRs很明显是神经结合物。

  在哺乳动物味蕾的一些细胞表面发现了类神经胶质谷氨酸转运物质,这有助于支持谷氨酸做为神经结合物作用,这样,含有GluRs味觉细胞既具有传导功能也具由结合功能。虽然目前我们不知道是否不同的GluRs中介了这两个作用,也不知是否不同的GluRs来源于相同的或不同的细胞。

  基于这些关于GluRs的不确定因素,在考虑确定是否鲜昧传导中有特殊反应或受体时,下列条件是非常重要的。

  (1)鲜昧受体肯定存在于味觉细胞中,

  (2)鲜昧受体只在谷氨酸浓度达到一定味觉反应值时才被激活(>l(13tm)

  (3)鲜昧受体也可在有效浓度时被其它鲜昧刺激物激活(飞口含谷氨酸寡肽)
 
  (4)鲜昧受体具有立体特异性,L型谷氨酸旦鲜味而D犁不呈观。许多氨圣酸转运物不能区分这两种异构体。

  (5)鲜昧受体的拮抗物,与谷氨酸混合时,在适宜的分析中会改变对谷氨酸的·味觉反应。

  (6)句鲜昧受体必须存在于膜顶端,在此它们接触作为刺激因子的谷氨酸o

  (7)一个可能有帮助的条件是谷氨酸和核苷酸的叠加作用。虽然这种鲜昧特性可能是谷氨酸受体的固有特性,也同样可能有这两种物质的不同受体,这样交叉反应就可能会发生。如在受体细胞质中或在突触后神经传导的整合中发生。

  (8)用至因方法去除鲜昧受体会使对MSG溶液的反应显著改变。

  5、谷氨酸受体类似物mGluRs:性能检测和神经记录

  用分离味蕾和亚细胞结构的方法使分别刺激尖端和基部谷氨酸受体成为可能。相反,保持舌头表面完整能够选择性地只刺激尖端传导受体。用设定的味觉厌恶分析可以评估是否鲜昧感觉受体与药学上定义的谷氨酸受体有关。在四个刺激物实验中,只有L AP4(组Ⅲ中的mGltLRs的刺激底物)与MSG交叉统一,或者说具有MSG的昧:道。这说明,上刺激了鲜昧受体厌恶谷氨酸的培养鼠没有混淆谷氨酸和N扎IDA,Kainate或AMPA的味道,说明后面这些刺激物并不激活鲜昧受体。更进一步,味道偏好实验中,核苷酸与MSG或L-AP4的叠加作用被显示出来而未发现核苷酸与NMDA,nate间有叠加作。心理生理学检测表明在人类中,鲜昧受体与谷氨酸代谢受体具有药学上的相似性。DL-AP4和ACPD刺激产生鲜味而NMDA和Kainate不。产生鲜味。虽然鲜昧途径中似乎动用了药学特性上与mGluRs相关的膜受体,但大多数研究确定确定了鲜味受体和任何一个已:加mGluRs特性上有重要的区别。例如,ibotenate和ACPD在mGluRz组Ⅲ中相对来说是无效的,但,它们却能成为显著的鲜昧刺激因子。能刺激产生鲜昧的二肽和三肽能够激活试管中声隆的mGlttRs。

  6、一个变异的mGluRs显示出一些鲜味特性

  原点杂交实验表明,组Ⅲ中的一个成分mGiuR4 在少部分味觉细胞中得到表达。更进一步的分子分析表明味觉乳状凸起包含一个新的mGluR4变异mRNA,可以预料这个新的tuRNA会:主成一个去掉顶端的胞外氨基末端的蛋白质。这种变化有效地去掉了氨基端一半的谷氨酸亲和力。不管如何,当正在培养的细胞中表达时,受体{命名为tme-mGluR4} 对谷氨酸有反应,但反应需要比完整的受体(命名为hainmGluR4)高约100倍的浓度tme-mGluR4也被L-AP4激活(L-AP4对人和鼠是谷氨酸类似物,可呈现鲜味)。重要的是,谷氨酸和L-AP4对tme-mGluR4产生刺激的阈值和在鼠行为实验中得到的味觉阈值非常相似。因此tme-mGluR4符合前述的条件,可以被视为鲜味受体的候选者。需要注意的是,用去除了mGluR4圣因的鼠做实验,表明其对谷氨酸的味觉偏好确义改变了,当然,中枢补经中存在的bminnGluR4会加工味觉信息,这吨实验结果恨难说明问题。换句话说不可能从去掉mGluR4的实验中区分中枢印末消神经的作用效果。

  7、有其它受体参与鲜味吗?

  虽然tastmaGluR4 符合作为鲜昧受体的条件,但其它一些条件还没有检测。因为laste-mGluR4 的氨基末端与其它mGluR4不同,它的药学特性可能会 很独特。这种受体对氨基酸刺激剂和鲜昧刺激物的反应必须通过实验来证明而不是用已知的mGluR来推测。同时,味觉完全有可能是动用综合的多个受体来感觉一个化学物质的。例如,可以想象两个或多个受体与L- MSG以不同亲和力相结合,有效地扩大感觉系统的效力范围。其它的鲜味 受体也有可能以不同特性参与,如脱敏作用,影响反应动力学和抗刺激物屏障的敏感性。与核苷酸结合的受体的本质现在仍没有确定。味觉细胞的PatchClamp记录显示谷氨酸和核苷酸的反应有时在单独的细胞里可以观察到,说明存在着单独的膜受体。在今后的几年中,会越来越清楚地了解是否存在其它的受体,是否离子性和代谢性传导在感知谷氨酸这一味觉因子中起重要作用。

 
 

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