Πώς γεύονται οι άνθρωποι το αλάτι;
Αυτό το άρθρο παρουσιάστηκε αρχικά στο Περιοδικό Knowable.
Όλοι έχουμε ακούσει για τις πέντε γεύσεις που μπορεί να ανιχνεύσει η γλώσσα μας – γλυκιά, ξινή, πικρή, αλμυρή-ουμάμι και αλμυρή. Αλλά ο πραγματικός αριθμός είναι στην πραγματικότητα έξι, επειδή έχουμε δύο ξεχωριστά συστήματα γεύσης αλατιού. Ένα από αυτά εντοπίζει τα ελκυστικά, σχετικά χαμηλά επίπεδα αλατιού που κάνουν τα πατατάκια να έχουν νόστιμη γεύση. Το άλλο καταγράφει υψηλά επίπεδα αλατιού – αρκετά για να κάνει το υπερβολικά αλατισμένο φαγητό προσβλητικό και να αποτρέψει την υπερκατανάλωση.
Το πώς ακριβώς οι γευστικοί μας κάλυκες αντιλαμβάνονται τα δύο είδη αλμυρού είναι ένα μυστήριο που χρειάστηκαν περίπου 40 χρόνια επιστημονικής έρευνας για να διαλευκανθεί και οι ερευνητές δεν έχουν λύσει ακόμη όλες τις λεπτομέρειες. Στην πραγματικότητα, όσο περισσότερο κοιτάζουν την αίσθηση του αλατιού, τόσο πιο περίεργη γίνεται.
Πολλά άλλα λεπτομέρειες της γεύσης έχουν εκπονηθεί τα τελευταία 25 χρόνια. Για γλυκό, πικρό και umami, είναι γνωστό ότι οι μοριακοί υποδοχείς σε ορισμένα κύτταρα της γεύσης αναγνωρίζουν τα μόρια της τροφής και, όταν ενεργοποιηθούν, ξεκινούν μια σειρά γεγονότων που τελικά στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο.
Το ξινό είναι ελαφρώς διαφορετικό: Είναι ανιχνεύεται από τα κύτταρα των γευστικών οφθαλμών που ανταποκρίνονται στην οξύτηταέμαθαν πρόσφατα οι ερευνητές.
Στην περίπτωση του αλατιού, οι επιστήμονες κατανοούν πολλές λεπτομέρειες σχετικά με τον υποδοχέα χαμηλής περιεκτικότητας σε αλάτι, αλλά μια πλήρης περιγραφή του υποδοχέα υψηλής περιεκτικότητας σε αλάτι έχει καθυστερήσει, όπως και η κατανόηση του ποια κύτταρα γεύσεων φιλοξενούν κάθε ανιχνευτή.
«Υπάρχουν ακόμη πολλά κενά στις γνώσεις μας—ειδικά η γεύση του αλατιού. Θα το έλεγα ένα από τα μεγαλύτερα κενά», λέει ο Maik Behrens, ερευνητής γεύσης στο Ινστιτούτο Leibniz για τη Βιολογία των Συστημάτων Τροφίμων στο Freising της Γερμανίας. «Πάντα λείπουν κομμάτια στο παζλ».
Μια καλή ισορροπία
Η διπλή μας αντίληψη για την αλμύρα μας βοηθά να περπατάμε σε ένα τεντωμένο σκοινί ανάμεσα στις δύο όψεις του νατρίου, ένα στοιχείο που είναι κρίσιμο για τη λειτουργία των μυών και των νεύρων αλλά επικίνδυνο σε υψηλές ποσότητες. Για τον αυστηρό έλεγχο των επιπέδων αλατιού, το σώμα διαχειρίζεται την ποσότητα νατρίου που εκπέμπει στα ούρα και ελέγχει πόση ποσότητα εισέρχεται από το στόμα.
«Είναι η αρχή του Goldilocks», λέει ο Stephen Roper, νευροεπιστήμονας στην Ιατρική Σχολή Miller του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι στη Φλόριντα. «Δεν θέλεις πολλά. Δεν θέλεις πολύ λίγα. θέλεις ακριβώς τη σωστή ποσότητα».
Εάν ένα ζώο πάρει πολύ αλάτι, το σώμα προσπαθεί να το αντισταθμίσει, κρατώντας το νερό έτσι ώστε το αίμα να μην είναι υπερβολικά αλμυρό. Σε πολλούς ανθρώπους, αυτός ο επιπλέον όγκος υγρών αυξάνει την αρτηριακή πίεση. Η περίσσεια υγρού καταπονεί τις αρτηρίες. με την πάροδο του χρόνου, μπορεί να τα βλάψει και να δημιουργήσει τις προϋποθέσεις για καρδιακή νόσο ή εγκεφαλικό.
Αλλά λίγο αλάτι είναι απαραίτητο για τα συστήματα του σώματος, για παράδειγμα για τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων που αποτελούν τη βάση των σκέψεων και των αισθήσεων. Οι συνέπειες του πολύ λίγου αλατιού περιλαμβάνουν μυϊκές κράμπες και ναυτία – γι' αυτό οι αθλητές τρώνε το Gatorade για να αντικαταστήσουν το αλάτι που χάνεται στον ιδρώτα – και, αν περάσει αρκετός χρόνος, σοκ ή θάνατο.
Οι επιστήμονες που αναζητούσαν υποδοχείς γεύσης αλατιού γνώριζαν ήδη ότι το σώμα μας έχει ειδικές πρωτεΐνες που λειτουργούν ως κανάλια για να επιτρέψουν στο νάτριο να διασχίσει τις νευρικές μεμβράνες με σκοπό την αποστολή νευρικών ερεθισμάτων. Όμως, τα κύτταρα στο στόμα μας, σκέφτηκαν, πρέπει να έχουν κάποιο πρόσθετο, ειδικό τρόπο να ανταποκρίνονται στο νάτριο των τροφών.
Μια βασική ένδειξη για τον μηχανισμό ήρθε τη δεκαετία του 1980, όταν οι επιστήμονες πειραματίστηκαν με ένα φάρμακο που εμποδίζει το νάτριο να εισέλθει στα νεφρικά κύτταρα. Αυτό το φάρμακο, όταν εφαρμόζεται στις γλώσσες των αρουραίων, εμπόδισε την ικανότητά τους να ανιχνεύουν αλμυρά ερεθίσματα. Τα νεφρικά κύτταρα, όπως φαίνεται, χρησιμοποιούν ένα μόριο που ονομάζεται ENaC (προφέρεται «ee-nack») για να απορροφήσουν επιπλέον νάτριο από το αίμα και να βοηθήσουν στη διατήρηση των σωστών επιπέδων αλατιού στο αίμα. Το εύρημα πρότεινε ότι τα κύτταρα της γεύσης που ανιχνεύουν το αλάτι χρησιμοποίησαν επίσης ENaC.
Για να το αποδείξουν, οι επιστήμονες κατασκεύασαν ποντίκια ώστε να μην έχουν το κανάλι ENaC στους γευστικούς κάλυκες τους. Αυτά τα ποντίκια έχασαν την κανονική τους προτίμηση για ελαφρώς αλμυρά διαλύματα, ανέφεραν οι επιστήμονες το 2010 – επιβεβαιώνοντας ότι το ENaC ήταν, πράγματι, ο υποδοχέας του καλού αλατιού.
Μέχρι εδώ καλά. Αλλά για να καταλάβουν πραγματικά πώς λειτουργούσε η καλή γεύση του αλατιού, οι επιστήμονες θα πρέπει επίσης να μάθουν πώς η είσοδος νατρίου στους γευστικούς κάλυκες μεταφράζεται σε “Yum, salty!” αίσθηση. «Είναι σημαντικό αυτό που στέλνεται στον εγκέφαλο», λέει ο Nick Ryba, νευροεπιστήμονας στο Εθνικό Ινστιτούτο Οδοντιατρικής και Κρανιοπροσωπικής Έρευνας στη Bethesda του Μέριλαντ, ο οποίος συμμετείχε στη σύνδεση του ENaC με τη γεύση του αλατιού.
Και για να κατανοήσουν αυτή τη μετάδοση σήματος, οι επιστήμονες έπρεπε να βρουν από πού στο στόμα ξεκίνησε το σήμα.
Η απάντηση μπορεί να φαίνεται προφανής: Το σήμα θα ξεκινούσε από το συγκεκριμένο σύνολο γευστικών κυττάρων που περιέχουν ENaC και που είναι ευαίσθητα σε νόστιμα επίπεδα νατρίου. Αλλά αυτά τα κύτταρα δεν ήταν εύκολο να βρεθούν. Το ENaC, αποδεικνύεται, αποτελείται από τρία διαφορετικά κομμάτια, και αν και μεμονωμένα κομμάτια είναι βρίσκεται σε διάφορα σημεία στο στόμα Οι επιστήμονες δυσκολεύτηκαν να βρουν κύτταρα που περιέχουν και τα τρία.
Το 2020, μια ομάδα με επικεφαλής τον φυσιολόγο Akiyuki Taruno στο Νομαρχιακό Πανεπιστήμιο Ιατρικής του Κιότο στην Ιαπωνία ανέφερε ότι είχαν αναγνώρισε τα κύτταρα γεύσης νατρίου Επιτέλους. Οι ερευνητές ξεκίνησαν με την υπόθεση ότι τα κύτταρα που ανιχνεύουν το νάτριο θα προκαλούσαν ένα ηλεκτρικό σήμα όταν υπήρχε αλάτι, αλλά όχι εάν υπήρχε και ο αναστολέας EnaC. Βρήκαν ακριβώς έναν τέτοιο πληθυσμό κυττάρων μέσα στους γευστικούς κάλυκες που απομονώθηκαν από τη μέση της γλώσσας του ποντικιού, και αποδείχτηκε ότι αποτελούν και τα τρία συστατικά του καναλιού νατρίου ENaC.
Έτσι, οι επιστήμονες μπορούν τώρα να περιγράψουν πού και πώς τα ζώα αντιλαμβάνονται τα επιθυμητά επίπεδα αλατιού. Όταν υπάρχουν αρκετά ιόντα νατρίου έξω από αυτά τα βασικά κύτταρα γευστικών οφθαλμών στην περιοχή της μέσης της γλώσσας, τα ιόντα μπορούν να εισέλθουν σε αυτά τα κύτταρα χρησιμοποιώντας την πύλη ENaC τριών μερών. Αυτό εξισορροπεί τις συγκεντρώσεις νατρίου μέσα και έξω από τα κύτταρα. Αλλά επίσης ανακατανέμει τα επίπεδα θετικών και αρνητικών φορτίων σε όλη τη μεμβράνη του κυττάρου. Αυτή η αλλαγή ενεργοποιεί ένα ηλεκτρικό σήμα μέσα στην κυψέλη. Στη συνέχεια, το κύτταρο της γεύσης στέλνει το “Μμμμ, αλμυρό!” μήνυμα προς τον εγκέφαλο.
Πολύ αλμυρό!
Αλλά αυτό το σύστημα δεν εξηγεί το “Blech, πάρα πολύ αλάτι!” σήμα ότι και οι άνθρωποι μπορούν να πάρουν, συνήθως όταν γευόμαστε κάτι που είναι περισσότερο από δύο φορές πιο αλμυρό από το αίμα μας. Εδώ, η ιστορία είναι λιγότερο ξεκάθαρη.
Το άλλο συστατικό του αλατιού-χλωρίδιο-μπορεί να είναι το κλειδί, προτείνουν κάποιες μελέτες. Θυμηθείτε ότι η χημική δομή του αλατιού είναι το χλωριούχο νάτριο, αν και όταν διαλύεται στο νερό διαχωρίζεται σε θετικά φορτισμένα ιόντα νατρίου και αρνητικά φορτισμένα ιόντα χλωρίου. Το χλωριούχο νάτριο δημιουργεί την πιο αλμυρή αίσθηση υψηλής περιεκτικότητας σε αλάτι, ενώ το νάτριο σε συνδυασμό με μεγαλύτερους συνεργάτες πολλών ατόμων έχει λιγότερο αλμυρή γεύση. Αυτό υποδηλώνει ότι ο σύντροφος του νατρίου μπορεί να συμβάλλει σημαντικά στην αίσθηση υψηλής περιεκτικότητας σε αλάτι, με μερικούς συντρόφους να έχουν πιο αλμυρή γεύση από άλλους. Αλλά για το πώς ακριβώς το χλώριο μπορεί να προκαλέσει γεύση με υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι, “Κανείς δεν έχει ιδέα”, λέει ο Roper.
Μια υπόδειξη προήλθε από την εργασία του Ryba και των συναδέλφων του με ένα συστατικό λάδι μουστάρδας: Το 2013, ανέφεραν ότι αυτό το συστατικό μείωσε το σήμα υψηλής περιεκτικότητας σε αλάτι σε γλώσσες ποντικιού. Παραδόξως, η ίδια ένωση ελαίου μουστάρδας σχεδόν εξάλειψε την ανταπόκριση της γλώσσας στην πικρή γεύση, σαν το σύστημα υψηλής αίσθησης αλατιού να επιστρέφει στο σύστημα πικρής γεύσης.
Και έγινε ακόμα πιο περίεργο: τα κύτταρα με ξινή γεύση φάνηκαν να ανταποκρίνονται και στα υψηλά επίπεδα αλατιού. Τα ποντίκια που δεν είχαν το ένα ή το άλλο από τα συστήματα πικρής ή όξινης γεύσης αποθαρρύνονταν λιγότερο από το εξαιρετικά αλμυρό νερό, ενώ εκείνα που δεν είχαν και τα δύο έριξαν ευχάριστα το αλμυρό υλικό.
Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε αρχικά στο Περιοδικό Knowable, μια ανεξάρτητη δημοσιογραφική προσπάθεια από την Annual Reviews. Εγγραφείτε για το ενημερωτικό δελτίο.
