Biologen haben ein Protein entdeckt, das für das Phantomgefühl von Bitterkeit verantwortlich sein könnte

Biologen haben ein Protein entdeckt, das molekulare Bitterkeitssignale unterbricht. Fehlt dieses Protein in Geschmackszellen, können Tiere und Menschen den unangenehmen Nachgeschmack nicht loswerden. Wissenschaftler sind sich sicher, dass das Fehlen des Anti-Bitter-Moleküls die Ursache für das Phantomgefühl von Bitterkeit sein könnte.

Geschmacksknospen sind nicht nur für den Genuss von Lebensmitteln notwendig. Der Geschmackssinn ist eine Möglichkeit, Informationen über die Qualität, Sicherheit und den Nährwert von Lebensmitteln zu erhalten. Auch Lunge und Darm nehmen Geschmack wahr. Sie benötigen diese Sinneseindrücke jedoch nicht zur Wahrnehmung, sondern um den Appetit anzuregen und die Atmung zu erleichtern.

Menschen und andere Säugetiere erkennen süße, pikante (würzige, scharfe), bittere, salzige und saure Geschmäcker. „Wenn man Tonic trinkt, aktivieren Chininmoleküle Geschmackszellen, die ein Signal an das Gehirn senden, dass das Tonic bitter ist“, schreiben Wissenschaftler aus US-Forschungszentren. Sie erklären, dass der Mechanismus, der das Gehirn über Bitterkeit und andere Geschmacksempfindungen informiert, gut erforscht sei und keine Lücken aufweise. Es sei jedoch nicht ganz klar, wie sich die aktivierten Informantenzellen „abschalten“, nachdem das bittere Essen sie nicht mehr reizt.

Biologen erklären, dass die Aktivierung von Geschmackszellen mit einer erhöhten Konzentration von Calciumionen (Ca ²⁺ ) im Zytosol, dem flüssigen Teil des Zellinhalts, einhergeht. Damit das Gehirn den Geschmack nicht mehr wahrnimmt, müssen Calciumionen das Zytosol der Geschmackszellen verlassen.

Der Molekularbiologe Liquan Huang vom Monell Chemical Senses Center und seine Kollegen untersuchten die Mechanismen, mit denen Geschmackszellen Kalziumionen ausscheiden. Dabei entdeckten sie, dass die Rezeptoren, die Bitterkeit erkennen, zu viel des Proteins Serca3 enthalten.

„Dieses Molekül gehört zur Familie der inneren Membran-Ca2 ⁺ -ATPasen (SERCAs). Es ‚konfisziert‘ Kalzium, indem es es in das Netzwerk intrazellulärer Membranen, das sogenannte endoplasmatische Retikulum, zwingt“, schreiben die Biologen in einer heute in PLoS ONE veröffentlichten Arbeit. Um zu testen, ob Serca3 tatsächlich Bittersignale stoppt, züchteten die Wissenschaftler Mäuse, denen das Gen für dieses Protein fehlte (Serca3-KO-Mäuse).

Im Versuch probierten Mäuse Lösungen von Lebensmittelchemikalien aus fünf Geschmacksgruppen. Dazu ließen die Forscher die Mäuse 48 Stunden lang destilliertes Wasser und eine Lösung einer der Geschmackschemikalien (Zucker, Salz, Chinin usw.) trinken. Nach zwei Tagen erhielten die Tiere eine mehrtägige Pause, danach standen im Käfig wieder Trinknäpfe mit destilliertem Wasser und einer anderen Lösung der Geschmackschemikalie bereit. Während des Versuchs maßen die Wissenschaftler die getrunkene Flüssigkeitsmenge und beobachteten das Verhalten der Tiere.

Es zeigte sich, dass Mäuse ohne das Protein Serca3 eine stärkere und länger anhaltende Abneigung gegen bitteres Wasser entwickelten als normale Tiere. Sie schnaubten und spuckten mehr und hielten sich länger vom Wassernapf fern. „Das liegt daran, dass sie den bitteren Nachgeschmack zu lange spüren“, erklären die Wissenschaftler die Ergebnisse ihrer Beobachtungen.

Biologen stellen fest, dass sich die Abneigung gegen bitteres Wasser nicht nur im Verhalten bemerkbar macht. Bei Versuchsmäusen reagierte der Nervus glossopharyngeus stärker auf bitteres Wasser als bei Tieren der Kontrollgruppe. Die Biologen fanden keine zuverlässigen signifikanten Unterschiede in Bezug auf salzige und saure Geschmacksstoffe. Sie stellten jedoch fest, dass sich die Empfindlichkeit gegenüber süßen und scharfen Geschmäckern bei Serca3-KO-Mäusen verändert. Wie sich später herausstellte, sind diese Veränderungen mit dem kompensatorischen Auftreten einer verwandten Verbindung – dem Serca2-Protein – verbunden. Übrigens verändert sich bei Menschen mit einer erhöhten Bitterkeitswahrnehmung auch der Geschmack für Süßes und Scharfes.

„Unsere Ergebnisse erklären, warum Menschen Geschmack unterschiedlich wahrnehmen“, schlussfolgern die Autoren der Studie. „Obwohl es sich um Grundlagenarbeit handelt, hat sie auch praktische Bedeutung. So ist es beispielsweise möglich, Medikamente für Menschen zu entwickeln, die Phantomgeschmack erleben.“

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