طعم خوش‌گوشت یا طعم لذیذ: مسیر سیگنالینگ مزه اومامی

مسیر سیگنالینگ مزه اومامی (Umami Taste Signaling Pathway)

مزه اومامی (Umami) پنجمین مزه اصلی شناخته‌شده در انسان است و بیانگر وجود:

• اسیدهای آمینه،

• به‌ویژه گلوتامات (Glutamate)

در غذاها است.

واژه Umami در زبان ژاپنی به معنای:

«طعم خوش‌گوشت یا طعم لذیذ»

است.

اهمیت تکاملی اومامی در این است که وجود:

• پروتئین،

• و منابع نیتروژنی ارزشمند

را به مغز اطلاع می‌دهد؛ بنابراین نقش مهمی در رفتار تغذیه‌ای و انتخاب غذا دارد.

گیرنده‌های مزه اومامی

دو نوع گیرنده اصلی برای اومامی مطرح شده‌اند، اما مهم‌ترین گیرنده عملکردی:

T1R1 + T1R3

است.

این گیرنده:

• یک هترودیمر،

• از خانواده GPCR،

• و مشابه گیرنده شیرینی

می‌باشد.

مواد محرک اصلی

مهم‌ترین مواد فعال‌کننده:

• L-Glutamate

• Monosodium Glutamate (MSG)

هستند.

نوکلئوتیدهایی مانند:

• IMP

• GMP

نیز اثر گلوتامات را تقویت می‌کنند.

این پدیده:

Synergism

نام دارد.

شروع مسیر سیگنالینگ

وقتی گلوتامات به گیرنده:

T1R1/T1R3

متصل می‌شود:

• گیرنده فعال می‌گردد،

• و پروتئین G داخل سلولی تحریک می‌شود.

فعال شدن پروتئین G

پروتئین G اصلی:

Gustducin

است.

فعال شدن Gustducin موجب آغاز آبشار پیام‌رسانی داخل سلولی می‌شود.

فعال شدن PLCβ2

مهم‌ترین مرحله بعدی:

فعال شدن آنزیم:

Phospholipase C β2 (PLCβ2)

است.

PLCβ2 مولکول غشایی:

PIP2

را تجزیه می‌کند و تولید می‌شود:

1. IP3

2. DAG

افزایش ⁺Ca² داخل سلولی

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

آزاد شدن ⁺Ca²

از ذخایر داخل سلولی می‌گردد.

افزایش کلسیم، مرحله کلیدی در فعال‌سازی سلول چشایی است.

فعال شدن کانال TRPM5

افزایش ⁺Ca² موجب فعال شدن:

TRPM5

می‌شود.

TRPM5:

• ورود کاتیون‌ها،

• و دپلاریزاسیون سلول

را ایجاد می‌کند.

آزادسازی ATP

پس از دپلاریزاسیون:

سلول چشایی ATP آزاد می‌کند.

ATP پایانه‌های عصبی آوران را تحریک کرده و پیام عصبی ایجاد می‌شود.

انتقال پیام به مغز

پیام اومامی از طریق:

• Facial Nerve (CN VII)

• Glossopharyngeal Nerve (CN IX)

• و Vagus Nerve (CN X)

به:

Nucleus of the Solitary Tract (NST)

در بصل‌النخاع منتقل می‌شود.

سپس:

• به تالاموس،

• و نهایتاً به:

Gustatory Cortex

در اینسولا و اپرکولوم فرونتال می‌رسد.

ارتباط با سیستم پاداش و تغذیه

اومامی ارتباط نزدیکی با:

• رفتار تغذیه‌ای،

• اشتها،

• و سیستم پاداش

دارد.

فعال شدن اومامی می‌تواند مسیرهای:

• دوپامینرژیک،

• هیپوتالاموسی،

• و تنظیم دریافت پروتئین

را تحت تأثیر قرار دهد.

ویژگی‌های مهم اومامی

1. شاخص وجود پروتئین

اومامی نوعی «سیگنال پروتئینی» برای مغز محسوب می‌شود.

2. مسیر متابوتروپیک

مانند:

• شیرینی،

• و تلخی،

اومامی نیز از مسیر:

GPCR-mediated signaling

استفاده می‌کند.

3. تقویت اشتها

اومامی:

• ترشح بزاق،

• ترشح معدی،

• و تمایل به غذا

را افزایش می‌دهد.

مقایسه اومامی با سایر مزه‌ها

شباهت اومامی با شیرینی

هر دو:

• از خانواده T1R،

• وابسته به Gustducin،

• PLCβ2،

• IP3،

• و TRPM5

هستند.

اما:

• شیرینی نشان‌دهنده کربوهیدرات،

• و اومامی نشان‌دهنده اسید آمینه و پروتئین

است.

نکته طلایی

توالی مهم:

گلوتامات  ← گیرنده T1R1/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 مسیرهای کلاسیک:

Metabotropic Taste Transduction

است.

نکات پیشرفته علوم اعصاب

Population Coding in Umami

ادراک اومامی وابسته به فعالیت جمعیتی نورون‌ها است و فقط یک نورون خاص مسئول آن نیست.

Interaction with Feeding Circuits

اومامی با:

• هیپوتالاموس،

• سیستم مزولیمبیک،

• و مدارهای تنظیم اشتها

ارتباط عملکردی دارد.

جمع‌بندی نهایی

مزه اومامی توسط گیرنده‌های T1R1/T1R3 شناسایی می‌شود. اتصال گلوتامات به این گیرنده‌ها موجب فعال شدن پروتئین G به نام Gustducin و سپس فعال شدن PLCβ2 می‌گردد. در ادامه، IP3 سبب افزایش ⁺Ca² داخل سلولی شده و کانال TRPM5 فعال می‌شود. دپلاریزاسیون حاصل موجب آزاد شدن ATP و انتقال پیام به اعصاب چشایی می‌شود. این مسیر نقش اساسی در شناسایی مواد پروتئینی، تنظیم تغذیه و ارتباط با سیستم پاداش مغزی دارد.