Gorzki smak w ustach jest często objawem lub skutkiem ubocznym choroby, który może wynikać z reakcji organizmu na patogeny. Nowe badanie opublikowane w iScience przez dr Hong Wanga, członka stowarzyszonego w Monell Chemical Sense Center i współpracowników rzuca światło na mechanizmy związane ze złożoną współzależnością między percepcją smaku a funkcjami odpornościowymi. Ich praca podkreśla również potencjał narzędzia sekwencjonowania do badania mechanizmów epigenetycznych wpływających na ekspresję genów komórek smakowych. Epigenetyka to nauka o tym, jak i kiedy dochodzi do ekspresji genów, a nie o zmianie samego kodu genetycznego.
Gorzki smak w ustach lub pożywieniu może nie tylko być nieprzyjemny, ale także powodować utratę apetytu, co jest skutkiem wielu schorzeń, od przeziębienia po raka. Gorzki smak może również wpływać na chęć pacjentów do przyjmowania niektórych leków, zwłaszcza jeśli są to małe dzieci. Receptory gorzkie są kodowane przez geny Tas2r, które zapewniają również ważną obronę przed bakteriami i pasożytami w jamie ustnej i jelitach. Jednak proces ten nie jest dobrze poznany.
Na potrzeby tego badania zespół zbadał, jak wywołanie stanu zapalnego wpłynie na regulację genów tych receptorów smaku. Używając lipopolisacharydu (LPS), związku wywołującego stan zapalny podobny do tego powodowanego przez infekcje bakteryjne, odkryli, że myszy wykazywały wyraźną podwyższoną niechęć do gorzkiego smaku. Zespół wykorzystał eksperymenty z rejestracją nerwów, aby potwierdzić, że ta niechęć ma swoje źródło w kubkach smakowych myszy, a nie w ich mózgach.
„Nasze badanie dostarczyło bardzo jasnych danych wskazujących, że jest to w rzeczywistości zmiana na poziomie obwodowym, a nie głęboko w mózgu” – powiedziała Wang, potwierdzając, że geny w komórkach smakowych kontrolują zniekształcenie smaku gorzkiego w tego typu stanach zapalnych.
Odkrycie to ma interesujące implikacje kliniczne dla badania behawioralnych aspektów choroby, takich jak utrata apetytu. Kiedy ludzie są chorzy, często nie mają ochoty na jedzenie. Jak wykazały inne badania, może to mieć wpływ nawet na miłość ludzi do słodkich smakołyków. Podczas choroby myszy mają również zmniejszoną preferencję dla słodkich smaków, a przymusowe spożycie cukru może pogorszyć ich chorobę. Wyniki te potencjalnie wskazują na zachowanie ochronne o podłożu biologicznym lub ewolucyjnym.
Aby zbadać mechanizmy ekspresji genów leżące u podstaw reakcji na gorycz, zespół zastosował kilka metod analizy. Ilościowa reakcja łańcuchowa polimerazy z odwrotną transkrypcją w czasie rzeczywistym (qRT-PCR) ujawniła znacznie zwiększoną odpowiedź w przypadku większości genów receptorów smaku Tas2r, przy czym szczytowa ekspresja genów wahała się od trzech do pięciu dni w okresie choroby.
Naukowcy wykorzystali także test sekwencjonowania pojedynczych komórek pod kątem chromatyny dostępnej dla transpozazy (scATAC-seq), aby zbadać ekspresję genów Tas2r w odpowiedzi na LPS – był to pierwszy zgłoszony przypadek tej metody do badania ekspresji genów receptora smaku. LPS znacząco zwiększył dostępność wielu genów Tas2r, co wskazuje, że zniekształcenie gorzkiego smaku w tym eksperymencie jest spowodowane mechanizmem epigenetycznym, podobnie jak bakterie chorobotwórcze mogą wpływać na te geny.
Wreszcie badanie wykazało, że zapalenie wywołane LPS globalnie wpływa na ekspresję genów w komórkach macierzystych smaku, co sugeruje „przebudowę” genomu komórek. Może to pozostawić pamięć epigenetyczną, umożliwiając komórkom szybszą reakcję na przyszłe infekcje, ale może również przyczynić się do długotrwałego wpływu na reakcje smakowe. Odkrycie to rzuca światło na to, dlaczego leczenie raka i niektóre choroby przewlekłe mogą powodować utrzymujący się gorzki smak w ustach lub zmieniać postrzeganie smaku niektórych produktów spożywczych.
Ta zróżnicowana reakcja receptorów smaku ma potencjalne implikacje dla badań nad sposobami wytwarzania skuteczniejszych blokerów gorzkiego smaku w lekach i innych jadalnych produktach zdrowotnych i wellness. „Spektrum ekspresji receptorów gorzkiego smaku nie jest jednolite” – powiedział Wang. „Jeśli chcemy przyjrzeć się gorzkiemu blokerowi konkretnego receptora smaku, możemy wziąć pod uwagę te czynniki, na przykład to, czy ma to zastosowanie po chorobie, w jej trakcie lub który z genów receptora smaku jest najbardziej eksprymowany. .”