Homburger Forscher publizieren zur Entschlüsselung des Geschmacks in Nature

Sauer macht nicht nur lustig. Vielmehr kann es lebenswichtig sein, den Geschmack eines potenziellen Nahrungsmittels zu erkennen. David Stevens und Bernd Lindemann von der Fachrichtung Physiologie der Medizinischen Fakultät der Saar-Universität arbeiten seit Jahren zusammen mit den Arbeitsgruppen Kaupp (Jülich) und Meyerhof (Potsdam) an der Entschlüsselung des Geschmackssinns. Die Wissenschaftler versuchen dabei auf molekularer Ebene zu klären, wie ein Geschmackseindruck entsteht. Die Ergebnisse ihrer Arbeit zum Sauergeschmack haben sie nun in der Oktober-Ausgabe von Nature veröffentlicht, einer der weltweit führenden Fachzeitschriften für Naturwissenschaftler. Der Artikel zeigt, dass ein „Schrittmacherkanal“ vom Typ HCN als Sauerrezeptor fungiert.

Unser Geschmacksinn hat die lebenswichtige Funktion, die Nahrung auf Qualität und Bekömmlichkeit zu überprüfen. Er steuert unsere Nahrungsauswahl u.a. durch Lust/Unlust-Empfindungen. Das positive Gefühl, das ein guter Geschmack auslöst, ist ein wesentlicher Teil unserer biologischen und kulturellen Lebensqualität.

Süß und umami (Fleisch- oder Proteingeschmack) leiten den Menschen zu kalorienreicher Nahrung. Diese Geschmackseindrücke gehen typischerweise mit einem Lustempfinden einher. Bitter hingegen ist ein Warnsignal. Pflanzen bilden zu ihrer Verteidigung viele giftige und gleichzeitig bittere Stoffe wie z.B. Digitalis im Fingerhut und Alkaloide in der Tollkirsche. Bitter bedeutet: „Vorsicht, ich mach’ Dich krank.“ Nahrung mit kräftigem Bittergeschmack ist für uns Menschen ungenießbar.
Sauer warnt vor unreifen Früchten und verdorbenen Speisen. Stark saure Speisen sind ebenfalls ungenießbar. Zusammen mit salzig dient die saure Geschmacksqualität der Regulation unseres Wasser- und Mineralhaushaltes. Bei Mangelzuständen sind diese Geschmäcke von größter Bedeutung.

Schrittmacherkanal vom Typ HCN als Sauerrezeptor

In elektrophysiologischen Experimenten beobachteten die Forscher zunächst, dass die geschmacksempfindlichen Zellen der Zunge überraschenderweise einen Ionenkanal enthalten, der sonst als Teil der Schrittmacher-Automatik für das Herz und für regelmäßig feuernde Nervenzellen eingesetzt wird. Es handelt sich um den so genannten HCN-Kanal. (Für den Nicht-Fachmann: Kanäle sind Proteine, die einen schnellen Durchtritt von Ionen durch Zellmembranen ermöglichen.) Was macht ein Taktgeber-Baustein in Geschmackszellen? Hat der HCN vielleicht noch andere, bisher unbekannte Eigenschaften und Funktionen? Es zeigte sich weiter, dass die HCN-Kanäle in den Geschmacksknospen in den Varianten HCN1 und HCN4 exprimiert werden, und dass sie fast ausschließlich in Zellen vorkommen, die auf saure Reize reagieren können. So kommen sie nicht in denjenigen Zellen vor, die auf Süß-Reize oder Bitter-Reize reagieren. Weiterhin zeigte die Elektrophysiologie, dass mit der Aktivierung der sauer-detektierenden Zellen der Ionenstrom durch den HCN verstärkt wird, als wenn der Kanal durch den Sauer-Reiz selbst aktiviert würde. Eine solche Eigenschaft des HCN war aber nicht bekannt. Auf Grund der Literatur erschien sie eher unwahrscheinlich. Im weiteren Verlauf dieser Untersuchungen wurde der HCN-Kanal in einer Zell-Linie exprimiert, wo er bequemer erforscht werden konnte. Auch in der Zell-Linie reagierten HCN1 und 4 auf Sauer-Reize. Somit wurde eine neue Eigenschaft der HCN-Taktgeberkanäle entdeckt: Sie sind eben nicht nur Taktgeber-Baustein, sondern können auf extrazelluläre Protonen mit einer Veränderung ihrer Aktivierungskurve reagieren. Das macht die HCN-Kanäle zu proton-gesteuerten Kanälen, die als molekulare Rezeptoren für Sauer-Reize dienen können.
Vielleicht erinnern Sie sich daran, wenn Sie wieder mal in eine Zitrone beißen?

Der neue Artikel „Hyperpolarization-activated channels HCN1 and HCN4 mediate responses to sour stimuli“ ist zu finden unter: Stevens, D. R., R. Seifert, B. Bufe, F. Müller, E. Kremmer, R. Gauss, W. Meyerhof, U. B. Kaupp, and B. Lindemann. 2001. Hyperpolarization-activated channels HCN1 and HCN4 mediate responses to sour stimuli. Nature. 413: 631-635.

Ein Übersichtsartikel von Prof. Lindemann zum Thema Geschmack ist bereits im September in Nature erschienen: Lindemann, B. 2001. Receptors and
transduction in taste. Nature. 413: 219-225.

Sie haben noch Fragen? Dann wenden Sie sich bitte an

Prof. Bernd Lindemann, Tel.: 06841-16-26464
E-Mail: phblin@uniklinik-saarland.de

oder

David Stevens, PhD, Tel.: 06841-16-26268
E-Mail: phdste@med-rz.uni-saarland.de