Согласно новому исследованию Центра Монелла и сотрудничающих с ним учреждений, клетки сладкого вкуса, которые реагируют на сахар и подсластители на языке, также содержат пищеварительные ферменты, способные превращать сахарозу (столовый сахар) в глюкозу и фруктозу, простые сахара, которые могут быть обнаружены обоими известные пути сладкого вкуса. Полученные данные улучшают понимание сложных клеточных механизмов, лежащих в основе обнаружения сладкого вкуса.
"Благодаря этим знаниям мы лучше понимаем, как работает сладкий вкус, почему сахароза так привлекательна, и даже, возможно, что потребуется для создания заменителя сахарозы, который имеет приятный вкус, но не содержит калорий," сказал старший автор исследования Роберт Ф. Маргольски, доктор медицины, доктор философии, молекулярный нейробиолог в Monell.
Рецептор сладкого вкуса, называемый T1R2 + T1R3, является основным механизмом, который позволяет вкусовым клеткам обнаруживать множество различных типов сладких соединений, включая сахарозу и другие калорийные сахара, а также некалорийные подсластители, такие как сахарин и сукралоза. Однако мыши с инактивированными рецепторами сладкого T1R2 + T1R3, называемые мышами с нокаутом T1R3, по-прежнему способны ощущать глюкозу, сахарозу и другие калорийные сахара, что свидетельствует о существовании дополнительных рецепторов сладкого.
В 2011 году команда Марголски использовала знания о датчиках сахара в кишечнике и поджелудочной железе, чтобы идентифицировать второй класс датчиков сладкого вкуса на языке. Эти «вторичные» сенсоры чувствительны к простым сахарам, таким как глюкоза, но не к сахарозе (глюкоза + фруктоза) и другим сложным сахарам пищевого происхождения. Таким образом, исследователям все еще нужно было объяснить, как мыши с нокаутом T1R3 способны ощущать сахарозу.
В настоящем исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи вкуса снова обратились к кишечнику за ответом. Зная, что ферменты кишечника расщепляют сложные сахара на простые сахара, которые могут всасываться в кровоток, исследовательская группа спросила, могут ли эти же ферменты также расщеплять сахарозу и другие сложные сахара на языке.
"Имеет смысл, что язык и кишечник будут взаимодействовать схожими путями, поскольку оба обнаруживают проглоченные химические вещества, которые важны для метаболической энергии," сказал автор исследования Карен Йи, доктор философии, клеточный физиолог, которая руководила исследованием вместе с молекулярным биологом Сунил К. Сукумаран, доктор философии. Оба ученых из Монелла.
Используя модель на мышах, исследователи обнаружили, что пищеварительные ферменты кишечника сахараза и мальтаза также экспрессируются в клетках сладкого вкуса на языке. Ферменты языка находятся в идеальном месте для расщепления сложных сахаров из принятой пищи на глюкозу и фруктозу, которые затем могут активировать вторичные сенсоры сахара.
Отмечая, что рецептор сладкого T1R2 + T1R3 воспринимает ряд молекул, в том числе некалорийные подсластители, авторы предполагают, что второй путь сенсора сахара служит детектором калорий для метаболизируемых сахаров. Работая вместе, два сладких пути могут определять сладкие вещества с калорийностью, обеспечивая потенциальное объяснение того, почему люди и другие млекопитающие так положительно реагируют на вкус сахарозы в отличие от некалорийных подсластителей.
"Сахароза – идеальное сладкое соединение. Как сложный сахар, он активирует «классический» главный рецептор сладкого, но после расщепления сахарозой во вкусовых клетках высвободившаяся глюкоза также активирует второй сладкий путь," сказал Маргольски.
Полученные данные также имеют значение для разработки нового класса некалорийных подсластителей. Существующие в настоящее время некалорийные подсластители, которые активируют только рецептор T1R2 + T1R3, ограничены их неспособностью воспроизвести полный сладкий вкус сахаров. Исследователи предполагают, что это может быть связано с тем, что существующие некалорийные подсластители не нацелены на вторичные сенсоры сахара, которые могут опосредовать уникальный сладкий вкус сахара.
"Прилагаются большие усилия для разработки стратегий ограничения потребления сахара, что приводит к таким заболеваниям, как диабет и ожирение. Наше исследование потенциально расширяет арсенал для их решения, особенно потому, что многие фармакологические агенты, нацеленные на вторичные сенсоры сахара, уже доступны," сказал Сукумаран.
Двигаясь вперед, исследователи намерены изучить, влияет ли второй путь сенсора сахара на восприятие сладкого вкуса и, возможно, на регулирование потребления сахара у людей.