Ученые нашли “вкус воды“
Американские и немецкие ученые обнаружили во вкусовом анализаторе мышей механизм, распознающий воду. Он оказался связан с рецепторными клетками, воспринимающими кислый вкус. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Neuroscience, передает N+1.
К настоящему времени доказано, что люди могут воспринимать пять четко различающихся вкусов, для каждого из которых имеется свой тип рецепторных клеток во вкусовых сосочках языка: кислый, соленый, горький, сладкий и умами (вкус высокобелковых веществ).
При этом вода с глубокой древности считается абсолютно безвкусной. Тем не менее в гипоталамусе есть нейроны, отвечающие за чувство жажды и количество потребляемой за раз воды. Они должны каким-то образом получать информацию из ротовой полости, поскольку животные и люди прекращают пить задолго до того, как вода всосется в кровь и восстановит баланс жидкости в организме. Кроме того, рецепторные клетки, воспринимающие вкус воды, были обнаружены у беспозвоночных, например дрозофил, а также у земноводных. У млекопитающих подобная система описана не была.
Сотрудники Калифорнийского технологического института и Университета Дуйсбурга-Эссена предположили, что если вода у млекопитающих распознается вкусовым анализатором, для нее должны существовать специфические клеточные и молекулярные механизмы во вкусовых сосочках, и они должны активироваться в присутствии питьевой воды в окружающей среде. Чтобы проверить это предположение, ученые провели ряд экспериментов.
Сначала они записывали сигналы, проходящие по вкусовым нервам мышей при употреблении растворов разных веществ и деионизированной воды. Выяснилось, что чистая вода вызывает активацию нервов так же, как и обладающие вкусом растворы, то есть взаимодействует со вкусовым анализатором.
На следующей стадии экспериментов исследователи изучали реакцию на воду и прозрачное безвкусное силиконовое масло генетически
модифицированных мышей, у которых отсутствовали разные типы вкусовых рецепторных клеток. Оказалось, что при контакте с водой активируются клетки, воспринимающие кислый вкус, а мыши, лишенные этих клеток, затрачивают значительно больше времени, чтобы отличить воду от масла, чем остальные животные.
После этого ученые создали мышей, у которых клетки с рецепторами к кислому активируются оптогенетически (в геном этих клеток встроен ген, который кодирует белок, реагирующий на свет определенной частоты, в данном случае синий). Этих мышей обучили пить воду из специального крана, а затем заменили источник воды оптоволокном, передающим лазерное излучение нужной частоты. Животные, испытывающие жажду, начинали «пить» синий свет.
При этом продолжительность «питья» была значительно дольше, чем в случае настоящей воды, то есть рецепторы к кислому вкусу могут инициировать употребление воды, но не останавливать его.
По мнению ученых, подобный ответ рецепторов к кислому на воду связан с тем, что вода, смывая с языка слюну, меняет кислотность в ротовой полости, что и воспринимают соответствующие рецепторные клетки. Это не исключает наличия дополнительных механизмов восприятия воды, таких как температура, давление и тактильные ощущения.
К настоящему времени доказано, что люди могут воспринимать пять четко различающихся вкусов, для каждого из которых имеется свой тип рецепторных клеток во вкусовых сосочках языка: кислый, соленый, горький, сладкий и умами (вкус высокобелковых веществ).
При этом вода с глубокой древности считается абсолютно безвкусной. Тем не менее в гипоталамусе есть нейроны, отвечающие за чувство жажды и количество потребляемой за раз воды. Они должны каким-то образом получать информацию из ротовой полости, поскольку животные и люди прекращают пить задолго до того, как вода всосется в кровь и восстановит баланс жидкости в организме. Кроме того, рецепторные клетки, воспринимающие вкус воды, были обнаружены у беспозвоночных, например дрозофил, а также у земноводных. У млекопитающих подобная система описана не была.
Сотрудники Калифорнийского технологического института и Университета Дуйсбурга-Эссена предположили, что если вода у млекопитающих распознается вкусовым анализатором, для нее должны существовать специфические клеточные и молекулярные механизмы во вкусовых сосочках, и они должны активироваться в присутствии питьевой воды в окружающей среде. Чтобы проверить это предположение, ученые провели ряд экспериментов.
Сначала они записывали сигналы, проходящие по вкусовым нервам мышей при употреблении растворов разных веществ и деионизированной воды. Выяснилось, что чистая вода вызывает активацию нервов так же, как и обладающие вкусом растворы, то есть взаимодействует со вкусовым анализатором.
На следующей стадии экспериментов исследователи изучали реакцию на воду и прозрачное безвкусное силиконовое масло генетически
модифицированных мышей, у которых отсутствовали разные типы вкусовых рецепторных клеток. Оказалось, что при контакте с водой активируются клетки, воспринимающие кислый вкус, а мыши, лишенные этих клеток, затрачивают значительно больше времени, чтобы отличить воду от масла, чем остальные животные.
После этого ученые создали мышей, у которых клетки с рецепторами к кислому активируются оптогенетически (в геном этих клеток встроен ген, который кодирует белок, реагирующий на свет определенной частоты, в данном случае синий). Этих мышей обучили пить воду из специального крана, а затем заменили источник воды оптоволокном, передающим лазерное излучение нужной частоты. Животные, испытывающие жажду, начинали «пить» синий свет.
При этом продолжительность «питья» была значительно дольше, чем в случае настоящей воды, то есть рецепторы к кислому вкусу могут инициировать употребление воды, но не останавливать его.
По мнению ученых, подобный ответ рецепторов к кислому на воду связан с тем, что вода, смывая с языка слюну, меняет кислотность в ротовой полости, что и воспринимают соответствующие рецепторные клетки. Это не исключает наличия дополнительных механизмов восприятия воды, таких как температура, давление и тактильные ощущения.