味觉是我们在摄入食物之前最先接触到的食物之一，但动物是否能品尝到碱性或碱性食物，以及它们是如何做到的，直到现在仍不清楚。由Monell Chemical Senses Center首席研究员Yali Zhang 博士领导的研究小组最近解决了这个重要问题，因为他们在 2021 年对 pH 值较低端的酸味进行了类似的研究。他们的工作今天发表在《自然新陈代谢》杂志上，并在《自然》杂志上突出显示，他们确定了一个以前未知的氯离子通道，他们将其命名为嗜碱菌 (Alka)，作为碱性 pH 值的味觉受体。
pH 值是衡量物质酸性或碱性程度的尺度，它对生物体起着至关重要的作用，因为许多生物过程，例如分解食物和酶促反应，都需要恰到好处的 pH 值。虽然我们熟悉酸味，它与酸有关并且让我们能够感觉到 pH 值的酸性端，但对于动物如何感知 pH 范围另一端的碱，我们知之甚少。检测通常存在于食物来源中的酸和碱很重要，因为它们可以显着影响动物食用的营养特性。
Zhang 的研究小组发现，Alka 在果蝇的味觉感受器神经元 (GRNs) 中表达，这是哺乳动物味觉感受器细胞的对应物。在面对中性食物与碱性食物时，由于高 pH 值的毒性，野生型果蝇通常会选择中性食物。相比之下，缺乏 Alka 的果蝇在面对碱性食物时失去了辨别碱性食物的能力。如果食物的 pH 值过高，它可能对人体有害并引起健康问题，例如肌肉痉挛、恶心和麻木。同样，果蝇吃了高pH值的食物后，它们的寿命也会缩短。
该团队的工作表明，Alka 对于果蝇远离有害碱性环境至关重要。“检测食物的碱性 pH 值是一种有利的适应，可以帮助动物避免摄入有毒物质，”张说。
为了了解 Alka 如何感知高 pH 值，Zhang 的团队进行了电生理分析，发现 Alka 形成了一个氯离子 (Cl - ) 通道，该通道直接被氢氧根离子 (OH - ) 激活。与哺乳动物的嗅觉感觉神经元一样，果蝇 GRN内的 Cl -浓度通常高于该神经细胞外。Zhang 提出，当暴露于高 pH 刺激时，Alka 通道打开，导致带负电荷的 Cl -从果蝇的 GRN 内部流向外部。Cl -的这种流出会激活 GRN，最终向果蝇大脑发出信号，表明食物是碱性的，应该避免食用。“我们的工作表明 Cl -和 Cl-长期以来一直被忽视的通道在向大脑发送味觉信号方面起着至关重要的作用，”张说。
此外，张的团队研究了苍蝇如何使用基于光的光遗传学工具检测碱性物质的味道。他们发现，当他们关闭碱性 GRN 时，果蝇不再受碱性食物味道的困扰。相反，他们通过向这些碱性 GRN 照射红光来激活它们。有趣的是，当这些果蝇被喂食甜食并同时暴露在红光下时，它们就不想再吃甜食了。“碱性味道会对苍蝇选择吃什么产生很大影响，”张说。
总的来说，张的团队已经确定 Alka 是一种新的味觉受体，专门用于感知食物的碱性 pH 值。未来，他的团队旨在探索哺乳动物中是否存在类似的高 pH 检测器。“我们的工作解决了关于碱性食物是否有味道的争论，”张说。“肯定有。”
研究动物(包括人类)的新味觉品质对于了解饮食习惯和制定改善营养的策略具有重要意义。
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