低濃度の塩が甘味を高める理由
Why Low Concentration of Salt Enhance Sweet Taste
By Aurelie Vandenbeuch and Sue C. Kinnamon
Acta Physiol 2020;230:e13560 2020.09.26
スイカ、トマト、マスクメロンなどの果物に少量の塩を振り掛けて甘くすることは昔から行われている料理の習慣である。Acta Physiologicaの最新号で、安松らはこの現象の可能性が高いメカニズムについて説明している。彼等はナトリウム－グルコース共輸送体1（SGLT1）が甘味に敏感な味覚細胞の頂端膜で発現し、グルコース含有糖の味に重要な役割を果たしていることを初めて報告している。
5つの味覚の中で摂取を促進し強力に食欲をそそる味覚品質である甘味は食物中の炭水化物の存在とエネルギー源を示している。甘い化合物の検出は、味蕾のレベルで口に中で行われる。味蕾には50～100個の味覚受容細胞が含まれており、形態学的、分子的、生理学的特性に基づいて一般的に3つのタイプに分類される。タイプ1細胞は味蕾の全細胞数の約半分に相当し、グリア様の機能を持っていると考えられている。それらには、様々な神経伝達物質の分解と再取り込みのための酵素とトランスポーターを発現する。Ⅲ型細胞は味蕾細胞の5％～10％にすぎず、酸味と塩味の刺激に反応する。それらは求心性味覚神経繊維との従来のシナプスを形成し、神経伝達物質としてセロトニンを放出する。最後に、Ⅱ型細胞は甘味、苦味、うま味の刺激を検出するためのGタンパク質共役受容体と伝達機構を持っている。それらは神経繊維との従来のシナプスを形成しないが、神経系と通信するために非小胞シナプスを介してATPを放出する。ほとんどのⅡ型細胞は1種類の味覚受容体しか発現しないため、1つの味覚に質にしか反応しない。これらの受容体には、苦味刺激の受容体として機能するT2Rファミリーと、甘味屋うま味刺激を検出するT1Rファミリーが含まれる。T1R2/T1R3ヘテロ二重体は、天然糖や人工甘味料を含む全ての甘味化合物の受容体として機能する。
最初の研究では、T1R2またはT1R3のいずれかを除去すると、全ての甘い刺激に対する行動反応と神経反応が完全に消失したことが報告されたが、その後の研究では、ブドウ糖と唾液酵素によってブドウ糖と果糖に分解されるショ糖に対しても有意な反応が残ることが示された。これらの研究は、他の伝達経路が甘い刺激、特に糖の検出に関与している可能性があることを示唆している。これらの後の研究と一致して、ブドウ糖が舌に適用されたときに発生する急速な頭相インスリン放出は、T1R3ノックアウト・マウスでは廃止されず、膵臓でのブドウ糖感知と同様にKATPチャネルを必要とする。
グルコースに対するT1R非依存性応答の候補受容体はナトリウム－グルコース共輸送体1(SGLT1)である。SGLT1は腸のL細胞およびK細胞で重要な役割を果たし、ナトリウムと結合してグルコースを細胞内に輸送する。グルコースが細胞内に輸送されるとATPが生成され、その後ATPが阻害するK+チャネル(KATPチャネル)がブロックされ、細胞の種類に応じて膜の脱分極とGLP-1またはGIPの放出が引き起こされる。SGLT1は、RT-PCRおよび免疫組織化学を使用して甘味応答性味覚細胞で検出されているが、味覚伝達におけるその機能的役割は不明のままである。
今回の研究で、安松らはSGLT1がグルコース含有糖に対するT1R非依存性神経応答の基礎であるという強力な証拠を提供している。著者らは野生型およびT1R3ノックアウト・マウスの味覚神経記録を使用して、低濃度のNaClがグルコースおよびグルコース類似体に対する反応を増強することを示した。これはSGLT1機能の駆動力を提供するために必要なナトリウムを反映している。Na+依存性増強は特定のSGLT1拮抗薬であるフロリジンによってブロックされる。興味深いことに、人工甘味料(サッカリンとSC45647)に対する反応はNaClまたはフロリジンの影響を受けず、これらの甘味料の異なるメカニズムを示唆している。機能的なグルコース輸送体が舌の先端面に見られるかどうかをテストするために、蛍光グルコース類似体である2-NBDGを舌の先端面に適用し、味蕾の切片の蛍光を観察した。いくつかの味覚細胞が蛍光を示し、これはNaClの存在によって増強され、フロリジンによってブロックされ、SGLT1が他のシステムにあるように、トランスポーターが舌の先端面に位置することが確認された。追加の行動実験では、NaClがT1R3ノックアウト・マウスのグルコースに対する選好を増強し、その増強がフロリジンによってブロックされることが確認された。
鼓索神経の最高の甘味繊維からの単一繊維の記録は、おそらくそれらが神経支配する味細胞の特性を反映して、3つの異なるタイプの甘味応答線維を示している。1つのタイプは、ショ糖とSC45647などの合成甘味料にのみ反応するが、反応はNaClやフロリジンの影響をまったく受けず、これらの繊維に結合する味覚細胞のT1R受容体の特性を反映している。2番目のタイプはグルコースおよびグルコース類似体にのみ反応する。これらの応答はNaClによって増強され、その増強はフロリジンによって阻害されることから、これらの繊維を駆動する味覚細胞には、甘味受容体としてSGLT1のみが含まれていることが示唆される。3番目のタイプの応答は、砂糖と人工甘味料の両方に応答し、グルコースへの応答はSGTL1のみの繊維と同様にNaClによって増強されるため、他の両方の繊維タイプの特徴を示している。これらの繊維を駆動する味覚細胞は図1(省略)に示すように、明らかにT1RとSGLT1の両方を含んでいる。脂肪酸やうま味刺激にも反応する混合型繊維は、高カロリー食品を検出するためのメカニズムである可能性がある。
まとめると、この新しい研究は、T1R3ノックアウト・マウスにおけるグルコースに対する残りの応答の機構的な説明を提供する。このタイプの経路の証拠は、人間と同様に砂糖に対して強い食欲を持っている犬の研究によって、甘味受容体のクローニングのかなり前に実際に示唆されていた。単離された犬の舌上皮はNaClによって増強される大きな糖活性化短絡電流を示し、糖に対する鼓索応答は低濃度のNaClによって同様に増強される。これはこのメカニズムがヒトの糖の形質導入の根底にあると言う興味深い可能性を高めるが、明らかにさらなる研究が必要である。
結論として、甘味の検出には最初に提案されたT1R2/T1R3ヘテロ二重体よりも多くの成分が含まれる。SGLT1はマウスのグルコースに対するT1R非依存性神経応答の重要な構成要素であるが、重要な問題が残っている。例えば、小腸のように脱分極と伝達物質の放出を仲介するためにKATPチャネルは必要か？追加のグルコース輸送体は味蕾で役割を果たすか？拡散によってグルコースを輸送するグルコース輸送体タイプ4は甘味応答性味覚細胞でも検索されている。それは甘味またはCPIRのいずれかで役割を果たすか？そして最後に、人間の場合、一つまみの塩を加えると、ほとんどの果物が甘くなる理由は、このメカニズムで説明できるか？
