Wie Salz süß schmecken kann: die unzähligen Mechanismen der Geschmackswahrnehmung
Chloridionen binden sich an die Rezeptoren des süßen Geschmacks und lösen Geschmacksempfindungen aus
Der Mensch nimmt fünf grundlegende Geschmacksempfindungen wahr: süß, umami, bitter, salzig und sauer. Bestimmte Lebensmittel lösen die Erkennung dieser Geschmacksempfindungen durch die Aktivierung verschiedener Rezeptoren in unseren Geschmacksknospen aus. Im Falle von Speisesalz ist auch die Konzentration ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung des Geschmacks. So liegt die bevorzugte Konzentration von Kochsalz bei 100 mM, bei der der Mensch einen salzigen Geschmack wahrnimmt. Höhere Salzkonzentrationen, über 500 mM, können jedoch als bitter und/oder sauer empfunden werden, während sehr niedrige Konzentrationen, unter 10 mM, vom Menschen als süß empfunden werden. Wissenschaftliche Studien haben das Vorhandensein mehrerer Salzerkennungswege in den Geschmacksknospen vorgeschlagen, aber ihr genauer Mechanismus ist nicht vollständig geklärt.
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Chloridionen spielen eine wichtige Rolle bei der Geschmackswahrnehmung, indem sie sich an den T1rs-Rezeptor binden. Sie beeinflussen das Salzgeschmacksempfinden und können zur Aufrechterhaltung der Homöostase und zum Ausgleich des Salzgehalts in unserem Körper beitragen.
Atsuko Yamashita from Okayama University
Im Falle von Kochsalz (NaCl) wird das Salzgeschmacksempfinden in erster Linie durch das Natriumion (Na+) gesteuert. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass auch das Anion (Chloridion Cl-) über einzigartige molekulare Mechanismen erkannt wird und an der Geschmacksempfindung beteiligt ist. Um diesen Mechanismus zur Erkennung von Chloridionen zu untersuchen, haben Wissenschaftler der Universität Okayama in Japan eine Studie durchgeführt, bei der sie strukturbiologische Methoden und Mäusemodelle verwendeten. Diese Studie wurde am28. Februar 2023 in eLife veröffentlicht.
Die Wissenschaftler hatten zuvor die Struktur eines Geschmacksrezeptors aus dem japanischen Reisfisch (Medaka-Fisch) analysiert, der dem menschlichen Süßgeschmacksrezeptor ähnelt und ebenfalls für die Strukturanalyse geeignet ist. Ein Teil dieses Fischgeschmacksrezeptors kann an ein Chloridion binden. Prof. Atsuko Yamashita erklärt: "Wir hatten zuvor die Struktur des T1r2a/T1r3LBD-Rezeptors aus dem Medaka-Fisch analysiert, was uns zu dem unerwarteten Befund der Cl-Bindung an T1r3LBD führte. In dieser Studie haben wir untersucht, ob die Cl-Bindung eine Konformationsänderung des Rezeptors hervorruft, und wir konnten die Induktion dieser Änderung durch Cl- bestätigen. Die Konformationsveränderung (oder Strukturveränderung) der T1r-Rezeptoren ähnelt derjenigen, die durch andere Geschmacksstoffe ausgelöst wird, was darauf hindeutet, dass Cl- die Süßrezeptoren auf T1r2a/T1r3LBD aktiviert. Da Formveränderungen häufig auf eine Rezeptoraktivierung hindeuten, untersuchten die Wissenschaftler in dieser Studie die Chloridionenaktivierung der Süßgeschmacksrezeptoren (T1r2/T1r3-Heterodimere), die auf Zucker reagieren, weiter. Prof. Yamashita erklärt: "Wir wollten dieses Phänomen anhand besser etablierter Tiermodelle weiter untersuchen. Da die Cl-Bindungsstelle in T1r3 über verschiedene Spezies hinweg konserviert ist, beschlossen wir, Ableitungen von Geschmacksnerven von Mäusen zu verwenden, um die physiologische Bedeutung von Cl- zu untersuchen".
Um dies zu belegen, führten sie elektrophysiologische Untersuchungen an Mäusen durch, bei denen sie die Aktivierung von Neuronen nachweisen konnten, die an der Signalisierung des süßen Geschmacks beteiligt sind, wenn kleine Mengen Chlorid auf die Zungen der Mäuse gegeben wurden. Auf diese Weise wiesen sie nach, dass niedrige Konzentrationen von Cl- über das T1r in den Geschmacksknospen möglicherweise eine "leicht" süße Geschmacksempfindung hervorrufen können. "Der Cl-induzierte Geschmack ähnelt dem, der durch kanonische Geschmackssubstanzen für T1r, wie Aminosäuren oder Zucker, ausgelöst wird, obwohl seine Wirksamkeit etwas geringer ist", sagt Prof. Yamashita. Außerdem erkannten die Mäuse den Geschmack der Chloridlösung, wenn sie die Wahl zwischen verdünnter Chloridlösung und normalem Wasser hatten, und zeigten eine Vorliebe für die Chloridlösung. Es wurde festgestellt, dass die Konzentration von Natriumchlorid, die eine süße Reaktion hervorruft, sehr gering ist, sogar weniger als 10 mM, und dass diese süße Empfindung durch die äußere Anwendung von Süßgeschmackshemmern, die Gurmarin enthalten, unterdrückt werden kann. Diese Ergebnisse stützen die Hypothese, dass Mäuse Chlorid über die Wirkung spezifischer Rezeptoren und Neuronen als süß erkennen. Sie zeigen auch, dass verdünntes Speisesalz aufgrund der Anwesenheit von Cl--Ionen einen Geschmacksreiz auslöst.
Kochsalz ist ein wichtiger Bestandteil zur Aufrechterhaltung der Homöostase oder des internen Körpergleichgewichts. Dieses Gleichgewicht wird durch die optimale Aufnahme und Ausscheidung von Natrium reguliert. Die vorliegende Studie zeigt, dass der erstgenannte Prozess das Gegen-Ion Cl- nutzt, um die molekularen Funktionen der beteiligten Rezeptoren zu regulieren. Die Ergebnisse dieser Studie werden den Weg für ein differenzierteres Verständnis der Geschmackswahrnehmung in Organismen ebnen.
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