Smaksinnet

Smak är en komplex mix bestående av olika faktorer som lukt, smak och känselsinnet. Doftämnen från födan når via svalget näsans luktslemhinna och bidrar till den gastronomiska upplevelsen. Känselsinnet i munhålan spelar en står roll för smakupplevelsen. Matens konsistens är också viktig, potatismos smakar annorlunda än hela potatisar. Till och med smärtsinnet kan bidra till smakupplevelsen, när vi kryddar maten med senap eller chilipeppar.

 

Forskare beskriver ofta människans smaksinne med fyra adjektiv; salt, sur, söt och bitter. På senare tid har även en femte smak föreslagits, den kallas umami och ger köttsmak. Köttsmaken lockas fram av aminosyran glutamat som bygger upp proteiner i kött, fisk och lagrad ost.

 

Forskare har hittat bevis för att nervceller i hjärnan kan reagera på mer än en typ av smaksignal. Denna upptäckt belyser vad som historiskt har varit en av de mest svårförstådda av våra sinnen.

 

 

 

Figur 1.Tungans anatomi. Visar de fyra olika sorters pappillerna på den mänskliga tungans ovansida.

Smaklökarna

Smakceller finns i speciella strukturer som kallas smaklökarna, dessa finns huvudsakligen på tungan och i den mjuka gommen. De flesta av smaklökarna finns i de svampliknande pappillerna (Fungiform Papillae). De talrikaste pappillerna, de trådlika, (Filiform Papillae) saknar smaklökar och bidrar endast till den taktila upplevelsen. På bakre delen av tungan finns 12 stora vallgravsliknande pappiller (Circumvallate Papillae). Det finns också fjällika pappiller (Foliate Papillae) på sidan av den bakre delen av tungan. Dessa innehåller smaklökar.

Se figur 1.

 

 

 

 

Figur 2. Smaklökens uppbyggnad.

Smaklökarna (se figur 2) är runda strukturer i vilka smakceller (ca 50-100st) och stödjeceller sitter som klyftor i en apelsin. Smaklökarna  är nedsänkta i en slemhinna och mynnar med små porer på slemhinnans yta. Varje smakcell har fingerlika utskott som kallas mikrovilli som sticker ut ur porerna. Smakämnen från mat löser sig i saliven och kommer i kontakt med smakcellerna genom porerna. De reagerar antingen med proteiner vid cellytan eller med porlika proteiner som kallas jonkanaler. Dessa interaktioner skapar elektriska ändringar i smakcellerna som driver dem att skicka iväg kemiska signaler, som resulterar i impulser till hjärnan. Den elektriska ändringen i smakcellerna som för vidare signaler till hjärnan beror på koncentrationen laddade partiklar i födan. Smakceller har normalt en negativ laddning inne i cellen och en positiv laddning utanför. Smakämnena ändra detta genom att öka koncentration av positiva joner inuti smakcellen, därigenom elimineras skillnaden i laddning. Denna depolarisering tvingar smakcellerna att ge ifrån sig små paket med kemiska signaler till hjärnan som kallas neurotransmittorer. Hjärnan registrerar impulsen och vi känner smaken.

 

 

Neuroforskare diskuterar funktionen om enskilda neuroner är inställda på att svara på endast ett smakämne som exempelvis salt, sött och därför bara kan ge signal för en smak eller om neuronerna har en aktivitet som kan svara på flera olika smakämnen. Man har kommit fram till att det finns många neuroner som svarar för mer än ett smakämne även om de reagerar starkare för ett specifikt smakämne.

Försöks som gjorts visar att liknande smaker stimulerar samma neurongrupper.

För att vi ska kunna känna smak så samarbetar flera neuroner och bildar ett specifikt mönster av aktivitet som hjärnan kan läsa av.

 

 

Våra fem smaker

Salt

Figur 3. Stimulans av salt på tungan

Salter som natriumklorid väcker smaklökarna när natriumjoner kommer in genom jonkanaler, ENaC (Epithelial-type Na+ Channel) på microvilli. Ansamlingen av natriumjoner orsakar en elektrisk potentialskillnad som kallas depolarisering som resulterar i att kalciumjoner går in i cellen. Kalciumjonerna driver cellen att avge kemiska signaler som kallas neurotransmittorer som kommer från vesikler. Transmittorer är budbärarmolekyler som överför signaler mellan nervceller. Nervcellerna tar emot signalerna och ger en signal till hjärnan. Smaklökarna repolariseras eller ställer om sig själva genom att öppna kaliumjonkanaler så att kaliumjoner kan träda ut ur cellen. Hjärnan uppfattar den salta smaken som nödvändig för vätskebalansens skull. Se figur 3 och figur 8 i appendix

 

 

 

 

Surt

Figur 4. Stimulans av surt på tungan

Surt registreras genom att vätejoner går in i smakcellen via membrankanaler, MDEG1 (Mammalian Degenerin-1 Channel), genom att vätejoner öppnar kanaler, ASIC (Acid Sensing Ion Channel), för andra positiva joner som sedan går in i smakcellen eller genom att vätejoner stänger kaliumkanalen DRASIC (Dorsal Root Acid Sensing Ion Channel) så att kaliumjoner hindras från att gå ut ur cellen. Alla tre kanaler fungerar som katjonkanaler som aktiveras av H+joner. I alla tre fallen blir resultatet att den elektriska potentialskillnaden över cellmembranet minskar. Ansamlingen av positiva joner depolariserar cellen och leder till att neurotransmittorer frigörs som påverkar ett utskott från en nervcell. Detta utskott tillhör en av de tre nerver som leder smakinformationen till hjärnan. Hjärnan registrerar att det smakar surt vilket kännetecknar friskt vatten som vi naturligtsvis behöver. Detta kan möjligtsvis förklara vår begivenhet på läsk och andra kolsyrade drycker. Starkt sur smak, å andra sidan, visar att födoämnet är farligt att äta. Se figur 4 samt figur 8 i appendix.

 

 


Sött

Figur 5. Stimulans av sätt på tungan

Stimulans av söta saker som socker eller andra sötningsmedel går inte in i cellen utan utlöser förändringar inom cellen. Sötningsmedel binder till receptorena GPCR (G-protein -coupled receptor) på smaklökarnas yta som är kopplade till G-proteinet Gustucin. Dessa receptorer fungerar enligt "nyckel-lås"-principen, det vill säga en smakmolekyl passar in i sin receptormolekyl som nyckeln i låset.  G-proteinet blir aktivt, subenheterna a, b och g delar sig till a och bg som aktiverar ett närliggande enzym PLC (Phospolipase C). Enzymet förvandlar sedan en "precursor" inom cellen till så kallade "second messengers" IP3 (Inositol triphosphate) som aktiverar frisläppandet av Ca2+ joner som leder till nerv inpulser. Naturligt socker aktiverar GPCR  som i sin tur aktiverar AC (Adenylyl cycalase) att släppa ifrån sig cAMP som är en second messenger. cAMP stänger kaliumjonkanalerna genom att aktivera PKA (Protein Kinase A). Söt smak är ett tecken på att födoämnet innehåller energirika kolhydrater och därför är ett lämpligt födoval.

 

 

Figur 6. Stimulans av beskt på tungan

Beskt

Besk smak ( denatonium och 6-n-propyl-2-thiouracil)avläses av receptorer T2R/TRB (Taste receptor bitter) som aktiverar G-proteinet Gustducin och dess tre subenheter. Även dessa receptorer fungerar enligt "nyckel-lås"-principen. Man tror att det kan finnas så många som 40-80 olika receptorer för besk smak. Den aktiverade a-gustaducin stimulerar enzymet PDE (phosphodiestrase) som hydrolyserar  "second messengers", cAMP. Samtidigt släpper bg-subenheterna från a-gustaducin och dessa aktiverar PLCb2 (phospholipas C) att generera IP3 (Inositol triphosphate) som öppnar kanalen för Ca2+ joner att släppas lös från endoplasmatiska nätverket. Den ökade kalciumkoncentrationen i cellen leder till depolarisering och neurotransmittorer frigörs och hjärnan uppfattar den beska smaken som om födoämnet innehåller något gift och därmed inte lämpligt att äta. Andra komponenter i besk smak, ex quinine och vissa katjoner blockerar kaliumkanalerna vilket även leder till depolarisering och neurotransmittorer frigörs och hjärnan smaken. Se figur 6 samt figur 8 i appendix.

 

 

Umami

Figur 7. Stimulans av unami på tungan

Glutamat finns naturligt i höga halter i kött, skaldjur och lagrad ost. Glutamat stimulerar umami och binder då till receptorer som är kopplade till G-proteiner och aktiverar "second messengers". Dessa receptorer fungerar också enligt "nyckel-lås"-principen. Receptorerna har relativt låg känslighet för glutamat vilket betyder att något krävs för att den ska fungera som smakreceptor. Det finns nämligen mycket känsliga glutamatreceptorer i hjärnan, där glutamat är den kanske känsligaste transmittorsubstansen. Om vi hade haft hjärnans känsliga glutamatreceptorer på tungan, hade nästan all smak smakat umami, eftersom små mängder glutamat finns i de flesta födoämnen. Det mellanliggande steget emellan "second messengers" och frigörelsen av neurotransmittorer är okända. Umamismak är ett tecken på att födan innehåller proteiner med nödvändiga aminosyror och att det därmed är ett lämpligt födoval. Se figur 7 och figur 8 i appendix

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Appendix

 

 

 

 

Figur 8. Överföringsmekanismer i smaklökarna.

 

 

 

 

 

Referenser

 

http://www.sciam.com/2001/0301issue/0301smith.html

 

http://www.sciam.com/2001/0301issue/0301smithbox1.html

 

http://www.sciam.com/2001/0301issue/0301smithbox3.html

 

http://www.darwin.biol.lu.se/zoofysiol/Svar/Lukt.html

 

Neural Coding of Gustatory Information. David V. Smith and Stephen J. St. John in Current Opinion in Neurobiology, Vol. 9, No 4. pages 427-435; August 1999.

 

The Molecular Physiology of Taste Transduction. T. A. Gilbertson, S. Damak and R. F. Margolskee in Current Opinion in Neurobiology, Vol. 10, No. 4, pages 519-527; August 2000.