نوروبیولوژی اعتیاد غذایی: مسیر سیگنالینگ مزه شیرینی در سیستم چشایی

مسیر سیگنالینگ مزه شیرینی (Sweet Taste Signaling Pathway)

ادراک مزه شیرینی یکی از مهم‌ترین سیستم‌های حسی مرتبط با بقا، متابولیسم و پاداش مغزی است. مزه شیرین معمولاً نشان‌دهنده وجود منابع انرژی‌زا مانند گلوکز و کربوهیدرات‌ها است؛ بنابراین سیستم عصبی به‌گونه‌ای تکامل یافته که نسبت به آن پاسخ مطلوب و تقویتی نشان دهد.

از دیدگاه نوروفیزیولوژی، مزه شیرینی نمونه‌ای کلاسیک از:

• G-Protein Coupled Receptor Signaling

و

• Metabotropic Sensory Transduction

است.

گیرنده‌های مزه شیرینی

گیرنده‌های شیرینی از خانواده:

T1R Receptors

هستند.

گیرنده عملکردی شیرینی در حقیقت یک هترودیمر شامل:

T1R2 + T1R3

است.

این گیرنده:

• از نوع GPCR،

• هفت‌گذر غشایی،

• و روی سلول‌های چشایی موجود در جوانه‌های چشایی (Taste Buds)

قرار دارد.

شروع مسیر سیگنالینگ

وقتی ماده شیرین مانند:

• گلوکز،

• ساکاروز،

• فروکتوز،

• یا شیرین‌کننده‌های مصنوعی

به گیرنده متصل می‌شود:

گیرنده T1R2/T1R3 فعال می‌شود.

فعال شدن پروتئین G

پس از فعال شدن گیرنده:

پروتئین G اختصاصی فعال می‌شود که مهم‌ترین آن:

Gustducin

است.

زیرواحد‌های پروتئین G جدا شده و مسیرهای داخل سلولی را فعال می‌کنند.

فعال شدن PLCβ2

مهم‌ترین مرحله بعدی:

فعال شدن آنزیم:

Phospholipase C β2 (PLCβ2)

است.

این آنزیم مولکول غشایی:

PIP2

را تجزیه می‌کند و دو پیام‌رسان ثانویه ایجاد می‌شود:

1. IP3

2. DAG

نقش IP3 و آزاد شدن ⁺Ca²

IP3 به گیرنده‌های خود روی شبکه آندوپلاسمی متصل می‌شود و موجب:

افزایش ⁺Ca² داخل سلولی

می‌شود.

افزایش کلسیم داخل سلول، نقطه کلیدی در فعال‌سازی سلول چشایی است.

فعال شدن کانال TRPM5

افزایش ⁺Ca² کانال:

TRPM5

را فعال می‌کند.

TRPM5 موجب ورود کاتیون‌ها و دپلاریزاسیون سلول می‌شود.

در نتیجه:

• پتانسیل غشایی تغییر می‌کند،

• و سلول چشایی فعال می‌شود.

آزاد شدن ATP

سلول چشایی فعال‌شده، ATP آزاد می‌کند.

ATP به‌عنوان:

Neurotransmitter

بر پایانه‌های عصبی آوران اثر می‌گذارد.

این مرحله انتقال پیام به سیستم عصبی را آغاز می‌کند.

انتقال پیام به مغز

پیام شیرینی از طریق:

• Facial Nerve (CN VII) → دوسوم قدامی زبان

• Glossopharyngeal Nerve (CN IX)

• و تا حدی Vagus Nerve (CN X)

منتقل می‌شود.

سپس پیام وارد:

Nucleus of the Solitary Tract (NST)

در بصل‌النخاع می‌شود.

از آنجا:

• به تالاموس،

• و سپس به:

Gustatory Cortex

در اینسولا و فرونتال اپرکولوم می‌رسد.

ارتباط با سیستم پاداش مغزی

مزه شیرینی برخلاف تلخی، ارتباط بسیار قوی با:

Reward Circuitry

دارد.

فعال شدن مزه شیرین می‌تواند موجب تحریک:

• Ventral Tegmental Area (VTA)

• و Nucleus Accumbens

شود.

در نتیجه:

• دوپامین آزاد می‌شود،

• و احساس لذت و تقویت رفتاری ایجاد می‌گردد.

این موضوع یکی از پایه‌های نوروبیولوژی اعتیاد غذایی است.

ویژگی‌های مهم مزه شیرینی

1. حساسیت متابولیک

گیرنده‌های شیرینی نه‌تنها در زبان، بلکه در:

• روده،

• پانکراس،

• و حتی برخی نواحی مغزی

نیز یافت می‌شوند.

2. پاسخ تقویتی مثبت

برخلاف تلخی که پاسخ اجتنابی ایجاد می‌کند، شیرینی معمولاً:

• رفتار جستجوی غذا،

• و مصرف انرژی

را تقویت می‌کند.

3. مسیر متابوتروپیک

مزه شیرینی مانند تلخی و اومامی از طریق:

• GPCR،

• پیام‌رسان دوم،

• و آبشار داخل سلولی

عمل می‌کند.

مقایسه شیرینی و تلخی

نکته طلایی

توالی کلاسیک مسیر:

شیرینی  ← گیرنده T1R2/T1R3 فعال شده ←جی پروتئین Gustducin فعال شده←آنزیم PLCβ۲ فعال شده ← تولید IP3 ↑← افزایش کلسیم داخل سلولی ⁺Ca² ↑ ← کانال TRPM5 باز شده ← ATP Release

یکی از مهم‌ترین مسیرهای:

Sensory Signal Transduction

در نوروفیزیولوژی چشایی است.

جمع‌بندی نهایی

مزه شیرینی توسط گیرنده‌های T1R2/T1R3 روی سلول‌های چشایی شناسایی می‌شود. فعال شدن این گیرنده‌ها موجب تحریک پروتئین G به نام Gustducin و سپس فعال شدن PLCβ2 می‌گردد. در ادامه، تولید IP3 و افزایش ⁺Ca² داخل سلولی سبب فعال شدن کانال TRPM5، دپلاریزاسیون سلول و آزاد شدن ATP می‌شود. پیام از طریق اعصاب چشایی به ساقه مغز، تالاموس و قشر چشایی منتقل شده و همزمان با فعال‌سازی سیستم پاداش مغزی، احساس لذت و تمایل به مصرف مواد قندی ایجاد می‌گردد.