Chuťové receptory stále nie sú všetky známe
Tiež si zo základnej školy pamätáte obrázok, ktorý, protirečiac našim skúsenostiam, presviedčal, že na ľudskom jazyku sú oblasti špecializované na jednotlivé chute? Nuž tak ten vznikol začiatkom minulého storočia akýmsi nedorozumením a zo záhadných príčin sa v učebniciach vyskytuje možno i dodnes. Podobne si nie som istá, či do osnov prenikol už aspoň poznatok, že chute nerozoznáme iba štyri. Okrem piatej umami, oficiálne uznanej odborníkmi v roku 1985, sa uvažuje stále viac o kovovej, tukovej, alebo dokonca i "bublinkovej", teda chuti oxidu uhličitého v nápojoch. Nejde, pravdaže, len o akýsi konsenzus vedcov; o základnej chuti možno hovoriť iba v prípade, že ju dokážeme rozoznať jazykom, bez pomoci čuchu.
Na rozdiel od štyroch stoviek ľudských čuchových receptorov, molekulárna identita všetkých týchto bola len donedávna neznáma. Asi najviac na tom zmenilo mnohoročné spoločné úsilie dvoch Američanov. Neurovedec Zucker a genetik Ryba so spolupracovníkmi využili v roku 1999 predbežné údaje zo sekvenovania ľudského genómu na vyhľadanie génov, ktoré by ich mohli kódovať. Identifikovali tak dve rodiny receptorov a nazvali ich T1Rs (Taste-1-receptors) a T2Rs. (Tzv. proteínovú rodinu tvoria podobné, a hlavne evolučne blízko príbuzné bielkoviny, v tomto prípade slúžiace ako "senzory".) Onedlho zistili, že T2Rs rozpoznávajú horkú chuť rôznych prírodných i umelých látok; niektoré aj vyše päťdesiatich, iné iba jedinej. Jedna bunka chuťového pohárika ich obsahuje 4 až 11. Variabilita v počte i v sekvencii (čiže "podobe") jednotlivých T2Rs spôsobuje rozdiely v citlivosti jednotlivcov na horkú. Ak vám napríklad v detstve prevažne neúspešne vnucovali ružičkový kel, bolo to pravdepodobne z nevedomej bezohľadnosti voči forme a množstvu vášho receptoru T2R38... (Deti majú navyše viac chuťových pohárikov než dospelí.)
Konkurencia rýchlo rástla a v r. 2001 už viaceré tímy skúmali predpokladanú úlohu T1Rs v rozpoznávaní sladkej chuti. Boli to opäť Zucker a Ryba, kto poskytol hlavný dôkaz, že proteíny T1R2 a T1R3 spoločne detegujú mnohé prírodné i umelé sladidlá, napríklad sacharózu, fruktózu, sacharín či acesulfam K, nie však glukózu, aspartám a iné.
Následne tiež zistili, že T1R3 je v spolupráci s T1R1 zodpovedný za vnímanie umami. Definovaná ako chuť glutamátu sodného i určitých nukleotidov, vzťahuje sa na mäso, ryby, syry, zrelé paradajky a všeličo ďalšie. Názov pochádza z japončiny a hoci sa neprekladá, zvykne sa vysvetľovať jeho význam ako chutný, lahodný (savoury). Duo T1R1 a T1R3 rozpoznáva väčšinu z dvadsiatich aminokyselín, ktoré sú stavebnými kameňmi proteínov, a toto vnímanie môže byť zosilnené prítomnosťou istých nukleotidov. Predstavu však komplikuje fakt, že napriek svojmu spoločnému receptoru chutia ľuďom (podobne ako myšiam) jednotlivé aminokyseliny veľmi odlišne - niektoré dokonca sladko či horko - a len máloktoré vyvolávajú vnem umami. Navyše, ako opísal tím neurovedca Margolskeeho, myš bez T1R3 síce rôzne sladidlá necíti, zato jej chutí napríklad glukóza a dokáže rozpoznať aj umami. Dokladuje to, že časť receptorov ani spôsob súhry ich signálov stále nepoznáme.
Zatiaľ čo doteraz spomenuté chute sú späté prevažne s organickými molekulami (výnimkami sú napríklad sladkasté soli olova či horké soli horčíku), vnem kyslosti spôsobuje vysoká koncentrácia vodíkových iónov - H+ (vo vodných roztokoch, pravdaže, v podobe H3O+). Podobne ako horká informuje o potenciálnej hrozbe otravy jedom, kyslá nás môže varovať pred nezrelými plodmi či potravinami podliehajúcimi rozkladu. V roku 2006 Zucker a Ryba zistili, že spomedzi množstva rôznych proteínov, ktoré sa vyskytujú na povrchu jazyka a nejakým spôsobom reagujú na H+, je to receptor PKD2L1, ktorý umožňuje vnímať kyslú chuť.
O štyri roky publikovali zistenie, že dávnejšie popísaný epitelový sodný kanál, ENaC, pôsobí u myší aj ako špecifický receptor slanej chuti kuchynskej soli (konkrétne sodných katiónov - Na+). Tento proteín sprostredkuje prenos Na+ cez epitel v mnohých tkanivách, myši bez neho teda zomierajú pár dní po narodení. Vedci však pripravili mutanty, ktorým šikovným trikom vyradili gén pre ENaC jedine v chuťových bunkách. Takéto myši necítili bežné, nízke koncentrácie Na+ a nevyhľadávali slanú chuť, ani keď mali nedostatok sodíku. Nadmerným koncentráciám Na+ sa však vyhýbať dokázali, čo potvrdilo predošlý poznatok o dvoch rozdielnych mechanizmoch vnímania pre tieto protikladné situácie. Úloha ľudského ENaC v chuťových bunkách zatiaľ priamo potvrdená nebola, hoci indície pribúdajú.
Mechanizmy detekcie kyslej a slanej teda začínajú prenosom katiónu (vodíku, resp. sodíku), do vnútra špecializovanej bunky. Molekuly sladkej, horkej a umami chuti sa naproti tomu na svoje receptory iba dočasne naviažu a spustia tak v bunke príslušný signál, bez potreby dostať sa do jej vnútra.
Do bunky, pravdaže, nevstupuje ani oxid uhličitý (CO2). Jeho vnímanie jazykom sprostredkujú spoločne dva nezávislé proteíny. Enzým Car4, anhydráza kyseliny uhličitej, na povrchu chuťových buniek špecializovaných na kyslú najskôr katalyzuje jeho disociáciu v slinách (CO2 + H2O -> H+ a HCO3-) Vzniknuté H+ následne rozoznaná ich receptor, spomínaný PKD2L1. Napriek tomu bublinky nevnímame jednoducho ako kyslé - výsledná chuť je kombináciou s čuchovými a hmatovými vnemami. Otázne ostáva, načo je zvieratám schopnosť rozoznať oxid uhličitý. Zucker a Ryba navrhujú, že by mohla slúžiť na varovanie pred fermentovanou potravou, ale pokojne by tiež mohlo ísť iba o náhodný vedľajší produkt prítomnosti enzýmu Car4, ak by aj na jazyku bola jeho hlavnou úlohou regulácia pH.
Mimochodom, ak niekto medzi základnými chuťami márne hľadá svoju obľúbenú pikantnú, možno ho prekvapí zistenie, že to, čo má tak rád, nie je vo svojej podstate chuť, ale bolesť.
Chuťový zážitok je výsledkom spolupráce viacerých orgánov
Chuťové poháriky, rozmiestnené okrem jazyka čiastočne aj na podnebí a v hrdle, obsahujú 50 až 100 chuťových buniek, ktoré boli podľa tvaru rozdelené na štyri typy. Typ II nesie receptory pre sladkú, horkú, umami a možno aj slanú, typ III pre kyslú. Predpokladá sa, že typu I sú podporné bunky a typu IV kmeňové bunky, z ktorých vznikajú ostatné a sú tak nahrádzané zhruba každé dva týždne. Ako málo však zmôžu chuťové poháriky, si mal možnosť vyskúšať každý, kto zažil napríklad silnú nádchu kompletne odrovnávajúcu čuch.
Prchavé látky z jedla sa počas prežúvania dostávajú do nosovej dutiny, kde ich čakajú zhruba štyri stovky (v prípade napríklad hlodavcov až tisícka) typov čuchových receptorov, umožňujúcich vnímať obrovské množstvo kombinácií pachov, v mozgu ďalej spájaných s rôznymi kombináciami chutí do jednotlivých charakteristických vnemov (vanilka, jahody, mrkva, ...), značne vzdialených od tzv. základných chutí. Chuť a čuch sú neurologicky prepojené ako žiadne iné zmysly. Nervový signál receptorov z nosovej dutiny však interpretujeme ako pocit chuti iba v prípade, že zároveň s ním prichádza signál z receptorov na jazyku. Tieto signály sa stretávajú a sú integrované v oblasti mozgu nazývanej insula anterior. (Tá je väčšou z dvoch častí cortex insularis, podieľajúceho sa napríklad na vedomí, vnímaní, uvedomovaní si seba, kognitívnych funkciách či motorickej kontrole.)
Okrem čuchu sa na vnímaní potravy podieľajú aj ďalšie zmysly. Prínos vizuálneho zážitku z jedla vari netreba bližšie rozoberať; nenadarmo sa hovorí, že "jeme aj očami". Nóbl kuchári by si iste nedávali toľko práce s aranžovaním jedla len tak z rozmaru. Podobne intuitívnou je pridaná hodnota príjemnej textúry potravín. Možno viac prekvapia niektoré dokladované dopady zvukov: Keď vedci napríklad púšťali ľuďom "chrumkavé" zvuky, navodili im ilúziu, že jedia čerstvejšie a chrumkavejšie čipsy, hoci boli rovnaké ako tie, ktoré jedli bez možnosti externých zvukových vnemov. Nuž a od roku 2004 majú už, žiaľ, majitelia barov a podobných podnikov aj "vedecky podložený argument", prečo zákazníkov (tak nehorázne, podľa môjho názoru) ohlušovať hudbou: Istá štúdia vtedy totiž priniesla zistenie, že zatiaľ čo pri hudbe nastavenej na 75 decibelov (hlasitosť na úrovni umývačky riadu) vypijú za večer muži priemerne 2,9 drinkov a ženy 1,5, pri 91 decibeloch (zodpovedajúcich zhruba motorke) sa spotreba zvýši na 4,3 u mužov a 2,1 u žien.
Ťažko však povedať, nakoľko tento príklad súvisí s chuťovými vnemami. Jednoznačnejší je vplyv teploty: Mechanizmus vnímania sladkej, horkej a umami je na ňu citlivý; nervová odpoveď sa zintenzívňuje so zvyšovaním teploty jedla (v určitých medziach, pravdaže). Asi ste si už tiež všimli, že "príliš" zmrazená zmrzlina má chuť pomerne slabú, zatiaľ čo roztopená je veľmi výrazne sladká. A ktovie; možnože práve kvôli tejto teplotnej závislosti nik nemá v obľube teplé pivo (len tak hádam, keďže ja by som dobrovoľne nepožila ani len ľadové, najmä práve kvôli horkosti). Nemôžem tiež v tomto kontexte nemyslieť na typický severoamerický zlozvyk piť ľadovo vychladené presladené nápoje...
Neurologické prepojenie vnemov sa predpokladá aj pri niektorých iných zmysloch; vyskytujú sa minimálne zmienky o spojení čuchu so sluchom, ktoré už bolo bližšie študované na hlodavcoch: Sluchové vnemy vyvolávajú odpovede v oblasti ich mozgu spätej primárne s čuchom. Nevedno, či možno skutočne hovoriť o vzniku vnemu novej kvality, podobne ako pri prepojení chuti s čuchom (zato anglický názov už tento "zmysel" dostal: smound). Je však známe a logicky zdôvodniteľné, že zvieratá začnú viac čuchať pri neznámych zvukoch - vhodná integrácia týchto vnemov im je nápomocná vo vyhodnocovaní neznámych situácií a vyhýbaní sa nebezpečenstvu.
Použitá literatúra:
Nature Outlook: Taste, June 2012, Vol 486, Issue 7403, p. S1-S9
Adler et al. (2000): A Novel Family of Mammalian Taste Receptors, Cell 100, 693-702
Chandrashekar et al. (2000): T2Rs Function as Bitter Taste Receptors, Cell 100, 703-711
Nelson et al. (2001): Mammalian Sweet Taste Receptors, Cell 106, 381-390
Nelson et al. (2002): An amino-acid taste receptor, Nature 416, 199-202
Huang et al. (2006): The cells and logic for mammalian sour taste detection, Nature 442, 934-938
Chandrashekar et al. (2010): The cells and peripheral representation of sodium taste in mice, Nature 464, 297-301.
Wesson and Wilson (2010): Smelling Sounds: Olfactory-Auditory Sensory Convergence in the Olfactory Tubercle, J. Neurosci. 30, 3013-3021
Dias and El-Sohemy (2012): Genetic variation in the epithelial sodium channel (ENaC) and salt taste perception in humans, FASEB J. 26, 649.7
Mnohé z článkov (tie z Cell a Journal of neuroscience) sú voľne dostupné, záujemcovia by ich mohli vyhľadať napr. cez tento vyhľadávač (treba však nastaviť možnosť "include PubMed").
