脂肪酸多重感知受体及其信号传导研究进展

味觉生理学研究发现，脂肪酸味觉感知可能基于一种新通路，是不同于现有味觉的感知模式。在咀嚼过程中，游离脂肪酸激活味蕾细胞单个或多个受体，触发K+、Ca2+、神经等信号通路，将信号传递至大脑，形成味觉感知。多数情况下，脂肪酸味觉感知是由多重受体共同作用的。脂肪酸经口腔摄入后还会与胃肠道、下丘脑、脂肪组织等受体结合，调节神经递质和食欲激素分泌，引起进食欲望、进食行为及机体能量代谢的改变。本文综述CD36、GPR40、GPR41、GPR43、GPR84、GPR120和CB1/2 7种脂肪酸受体及其介导的信号通路，阐述其在信号传导、代谢调节、免疫应答等方面的作用，并对其应用研究进行展望。     

味觉受体研究热点分析

味觉是重要的感知反应，基本的味觉包括甜、酸、苦、咸、鲜5 种。味觉受体是用于感知各种味觉的蛋白质。本文对味觉受体热点关键词、来源、研究手段、受体类型、研究人员等进行分析概述，为开展味觉受体相关研究提供参考。通过文献分析发现，苦味、甜味、酸味、鲜味、大鼠、人类、小鼠、细胞、表达、蛋白质、诱导、基因、信号、神经元和分子等是味觉受体研究的热点关键词，Proceedings of the National Academy of Sciences、Journal of Neuroscience、American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology和Journal of Comparative Neurology是味觉受体研究领域的重点期刊。鼠类味觉受体是大多数实验的研究对象，然而鼠类和人类的味觉受体之间仍然存在较大差异，为更准确地探索人类味觉受体，还需对人类本身的味觉受体进行深入的研究。目前对味觉受体的研究已经进入结构生物学和神经生物学水平，主要采用分子生物学实验和计算机模拟技术等手段对受体结构进行探索。研究人员已经解析了青鳉鱼T1R2/T1R3配体识别结构域、斑马鱼Otop1和鸡Otop3的结构以及各味觉受体的信号传导通路，但大多数受体的精确结构还未解析出，也难以区分不同特点的味觉神经刺激。采用蛋白质表达纯化、蛋白质结构解析和信号传导等技术获得G蛋白偶联受体（G protein coupled receptors，GPCRs）的单晶体并解析晶体结构以及阐明各受体间的相互作用机理是目前重点的研究方向。美国目前在味觉受体研究领域处于领先地位，Ryba N. J. P.、Hoon M. A.和Chandrashekar J.等科学家目前引领了该领域的研究方向。本文明确了味觉受体领域发展现状，预测了味觉受体领域发展趋势，可为科研人员提供研究方向和思路。     

谷物蛋白及多肽调控2型糖尿病靶点研究进展

近年来,许多研究表明谷物蛋白及其被酶水解后获得的小分子肽（包括二肽基肽酶-4（dipeptidyl peptidase-4,DPP-IV）、胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1,GLP-1）、肽YY（peptide YY,PYY）和相关酶等）能作用于2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）的治疗靶点,进而改善T2DM。本文在总结国内外有关谷物蛋白和多肽对糖尿病作用研究的基础上,对其未来在防治T2DM上的发展前景进行了展望。     

G蛋白偶联受体家族味觉受体的信号转导及应用研究进展

味觉是口中的物质与味觉受体细胞发生反应而产生的一种感觉。当呈味物质刺激味觉受体时,信号通过神经感觉系统传导到大脑,经过综合神经中枢系统的分析,从而产生味觉。近年来味觉受体、信号转导及应用研究引起了极大的关注,对细胞的大量研究结果表明不同的味觉通过不同的味觉受体产生。本文就G蛋白偶联受体（guanosine-binding protein coupled receptor,GPCR）家族味觉受体的信号转导过程及应用研究的进展进行综述。     

功能糖通过甜味受体信号通路促进GLP-1的分泌

为探究功能糖对肠源性激素分泌的影响,采用基质胶诱导NCI-H716细胞引起内分泌分化建立小肠内分泌模型。通过该模型评价海藻糖、赤藓糖醇、山梨糖醇、木糖醇、异麦芽酮糖醇、L-阿拉伯糖促胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、血糖素样肽-2(GLP-2)、酪酪肽(PYY)分泌的能力,并选出促GLP-1分泌能力强的功能糖,探究促GLP-1分泌的机理。结果表明:海藻糖、山梨糖醇可显著促进GLP-1、PYY分泌(P 0.05);赤藓糖醇可显著促进GLP-1、GLP-2分泌(P 0.05);木糖醇可显著促进PYY分泌(P 0.05);异麦芽酮糖醇、L-阿拉伯糖对3种激素的分泌无显著影响。选取海藻糖、赤藓糖醇、山梨糖醇继续研究其促GLP-1分泌机理,发现它们可通过激活T1R2、T1R3、Gα-gustducin、PLCβ2、TRPM5等基因,增加胞内Ca~(2+)浓度,以激活甜味受体信号通路促进GLP-1分泌。结论:海藻糖、山梨糖醇、赤藓糖醇、木糖醇具有促肠源性激素分泌的功能,海藻糖、赤藓糖醇、山梨糖醇通过激活甜味受体信号通路促进GLP-1分泌。     

咖啡因影响肠道甜味感受和机体葡萄糖代谢平衡

用质量浓度为0.3 g/L的咖啡因溶液对6周大ICR小鼠进行21 d的长期慢性暴露,暴露完成后采用实体显微镜观察、western-blotting、ELISA及血糖测定等技术,分别检测了咖啡因对小鼠肠道小肠绒毛形态,甜味感受和味觉信号转导蛋白质表达,胰岛素和GLP-1、血糖耐受性的影响。与对照组相比,咖啡因长期刺激增加了小鼠小肠绒毛高度,降低了隐窝深度,从而显著增加了绒毛绒腺比;咖啡因长期暴露增加了小鼠肠道中甜味受体蛋白质T1R2和T1R3的表达,降低了味觉信号传导分子α-gustducin表达,然而对SNAP25的表达无显著影响;此外,咖啡因长期暴露显著增加了小鼠肠道对Insulin和GLP-1的释放敏感度,因此也显著性增强了小鼠的血糖耐受性。结果表明,咖啡因暴露可以改变小鼠小肠内的甜味感受通路和对机体血糖动态平衡产生影响。     

基于感官评价和分子对接的Pro、Glu二肽与鲜味受体构效关系

为探究脯氨酸（Proline,Pro）、谷氨酸（Glutamic Acid,Glu）二肽与鲜味受体分子相互作用,该研究合成了12个Pro、Glu二肽,以感官评价为基础,利用同源建模、分子对接技术研究Pro、Glu二肽与味觉受体第一家族亚型1（Taste Receptor Type 1 Member 1,T1R1）、味觉受体第一家族亚型3（Taste Receptor Type 1 Member 3,T1R3）和钙敏感受体（Calcium Sensitive Receptor,CaSR）的构效关系。结果表明：除脯氨酸-丝氨酸（Proline-serine,Pro-Ser）、缬氨酸-脯氨酸（Valine-proline,Val-Pro）和亮氨酸-谷氨酸（Leucine-glutamic Acid,Leu-Glu）不呈鲜,其余二肽的呈鲜阈值均低于谷氨酸钠阈值（0.3 mg/mL）,其中γ-谷氨酸-蛋氨酸（γ-Glutamic Acid-methionine,γ-Glu-Met）和甘氨酸-谷氨酸（Glycine-glutamic Acid,Gly-Glu）的呈鲜阈值最低,为0.07 mg/mL。二肽与T1R1的关键结合位点为Asp147、Thr149、Ser172和Arg277,T1R1是Glu二肽呈鲜的重要受体;与T1R3的关键结合位点为Glu45、Ser147、Val277和His278,Ser147是N-γ-Glu二肽与T1R3受体的关键结合位点;与CaSR的关键结合位点为Leu173、Asn176、Gln179、Arg220、Ser244和Asp275,Glu二肽比Pro二肽更易与CaSR受体结合。二肽与受体主要通过氢键与疏水相互作用结合,呈味较强的二肽在对接时多嵌于受体结合口袋深处;呈味较弱的二肽有的位于结合口袋较浅的位置,有的其疏水区或亲水区暴露于受体表面。该研究有助于阐明鲜味肽与鲜味受体相互作用机制,为深入研究鲜味肽呈鲜机理奠定基础。     

微生物-肠-脑轴对肥胖调控的研究进展

肥胖已经成为一种全球性的流行病,严重威害人们的健康和生命,预防和治疗肥胖是世界各国面临的重大公共卫生挑战。越来越多的研究发现肥胖的发生和发展与肠道菌群有着密切的关系,肠道菌群与肥胖之间的调控机制成为研究的热点。微生物-肠-脑轴是肠道菌群参与的肠道和大脑的双向信息交流系统,是大脑和肠道功能相互整合、相互调节的途径。近年国内外的研究表明,微生物-肠-脑轴在肥胖调控方面具有重要的贡献,很多物质通过该途径发挥降脂减肥功能。本文综述了肥胖的严峻现状、微生物-肠-脑轴的组成以及调控肥胖的机制,以期为治疗肥胖等代谢疾病提供思路,也为一些降脂物质的机理研究提供了方向。     

TG-DHA脂质体对高脂饮食小鼠食欲的调节作用

目的:制备TG-DHA脂质体并探究其对高脂饮食小鼠食欲调节因子表达的影响。方法:首先用薄膜分散法制备TG-DHA脂质体。然后将C57BL/6J小鼠随机分为对照组（C）、模型组（M）、TG-DHA脂质体组（L-DHA）。灌胃剂量1000 mg/kg.bw,灌胃8周后,用酶联免疫法检测血清瘦素、胰岛素、阿黑皮素原（Proopiomelanocortin,POMC）水平;用RT-PCR法检测下丘脑神经肽Y（Neuropeptide Y, NPY）、α-黑色素细胞刺激激素（α-melanocyte stimulating hormone,α-MSH）,胆囊收缩素（Cholecystokinin,CCK）、肽YY（Peptide YY,PYY）、胰高血糖素样肽-1（Glucagon like peptide-1, GLP-1）的mRNA表达。结果:TG-DHA脂质体的包封率高达85.83%。与M组相比,L-DHA组显著上调了血清瘦素（23.03%）、POMC（1.30倍）含量（P<0.01）以及α-MSH（1.60倍）、PYY（1.32倍）、GLP-1（78.10%）mRNA的表达量（P<0.05）。结论:TG-DHA脂质体可通过改善实验小鼠血清食欲激素,下丘脑神经肽及脑-肠肽等食欲调节因子表达异常,抑制高脂饮食小鼠的食欲,从而改善高脂饮食诱导的肥胖。     

Cover Caption

April Online Cover : Taste transduction pathways for sweet, umami, and bitter taste (inspired by Luddi et al., 2019); the umami taste receptor; and anatomy of the human tongue (OpenStax Anatomy & Physiology, 2016), from “Molecular insights into human taste perception and umami tastants: A review” by Johan Diepeveen, Tanja C.W. Moerdijk-Poortvliet, Feike R. van der Leij. p. 1449–1465.     

“厚味”γ-谷氨酰-缬氨酸增味作用差异性机制

γ-谷氨酰-缬氨酸（γ-Glu-Val）具有多变的呈味特性,在水溶液中呈现涩味,可以增强基本味觉物质的味感强度,赋予奶酪、鸡汤、酱油等食物厚味味感。目前对于γ-Glu-Val呈味特性的机理研究甚少,尤其是鲜见它对于味觉增强效果的差异性机制的研究。本实验利用感官实验和分子模拟对γ-Glu-Val增味作用的差异性机制进行研究。感官实验结果显示,γ-Glu-Val对于基本味感（鲜味、甜味、咸味和酸味）均有一定的提升作用,而对于鲜味的提升效果最为明显。分子模拟实验的结果表明,γ-Glu-Val对基本味感受体（T1R1、T1R2和T1R3）均有一定的亲和力,其中对于鲜味受体T1R1的亲和力最强、结合自由能最高,与此相反,γ-Glu-Val对甜味受体T1R2的亲和力最弱、结合自由能最低,暗示其增鲜作用强于增甜作用。分子动力学结果显示,在味精存在的前提下,γ-Glu-Val可通过氢键和疏水键与鲜味受体T1R1上的氨基酸残基（Phe-274、Ser-275、Ser-300、Trp-303、Ala-147、Ala-170）相互作用,激活鲜味受体,以实现其增鲜作用。本实验解析了γ-Glu-Val增味作用差异性分子机制,为进一步验证其呈味机理提供理论支撑;同时为小分子物质的增味作用研究提供了思路。     

Could hop-derived bitter compounds improve glucose homeostasis by stimulating the secretion of GLP-1?

Hops (Humulus lupulus L.) is by far the greatest contributors to the bitter property of beer. Over the past years, a large body of evidence demonstrated the presence of taste receptors in different locations of the oral cavity. In addition to the taste buds of the tongue, cells expressing these receptors have been identified in olfactory bulbs, respiratory and gastrointestinal tract. In the gut, the attention was mainly directed to sweet Taste Receptor (T1R) and bitter Taste Receptor (T2R) receptors. In particular, T2R has shown to modulate secretion of different gut hormones, mainly Glucagon-like Peptide 1 (GLP-1), which are involved in the regulation of glucose homeostasis and the control of gut motility, thereby increasing the sense of satiety. Scientific interest in the activity of bitter taste receptors emerges because of their wide distribution in the human species and the large range of natural substances that interact with them. Beer, whose alcohol content is lower than in other common alcoholic beverages, contains a considerable amount of bitter compounds and current scientific evidence shows a direct effect of beer compounds on glucose homeostasis. The purpose of this paper is to review the available literature data in order to substantiate the novel hypothesis of a possible direct effect of hop-derived bitter compounds on secretion of GLP-1, through the activation of T2R, with consequent improvement of glucose homeostasis.     

大鼠肠粘膜组织鲜味受体传感动力学研究

鲜味受体不仅存在于味蕾组织,也存在于肠黏膜等组织中。本研究以SD大鼠为研究材料,通过固定化肠黏膜组织制成传感器,对代表性鲜味物质:谷氨酸钠、肌苷酸二钠、鸟苷酸二钠进行了受体传感动力学测定。结果表明,鲜味受体与配体呈现出与酶-底物相似的双曲线动力学特征。通过双倒数作图法,求出分别与其受体作用的激活常数K为:K_a=1.136×10-13 mol/L,K_b=1.443×10-13 mol/L,K_c=2.080×10-13 mol/L。说明肠粘膜组织对这三种鲜味物质的传感敏感性排序为:谷氨酸钠、肌苷酸二钠、鸟苷酸二纳。根据这3种鲜味成分的动力学特性,计算出谷氨酸钠、肌苷酸二钠、鸟苷酸二钠平均每个细胞上的受体个数分别为:2.30、2.89、4.16/cell;由此看出K越低,说明激活细胞内的活性越高,则信号越敏感,则达到受体-配体饱和时平均每个细胞上受体数目越少。谷氨酸钠、肌苷酸二难、鸟苷酸二钠信号放大倍数分别为:N₁=1.9055×104,N₂=1.6642×104,N₃=6.0799×103。此结果和所得到的活性常数与平均每个细胞上的受体数量相对应,说明配体与受体作用产生的信号输出的效率越高,则信号放大倍数也越大。综上,该传感器可定量化描述肠粘膜组织中的受体对相应配体的传感作用(激活常数)、效应受体个数和细胞信号级联放大作用,动力学参数可以为评价肠黏膜系统的各种受体对相应配体的传感活性及生理作用提供评价方法和科学依据。     

基于STC-1细胞味觉感知模型对鱼露脯氨酸二肽呈鲜特性的研究

为探究鱼露中脯氨酸二肽的呈鲜特性,本研究以感官评价为基础,建立STC-1小鼠小肠内分泌细胞味觉感知模型,采用钙离子成像方法反映脯氨酸二肽的呈味剂量效应,通过实时荧光定量PCR技术测定二肽对鲜味受体T1R1、T1R3、CaSR、GPRC6a的mRNA表达量的影响,判断介导二肽呈鲜的主要受体。结果表明:13个脯氨酸二肽均无苦味,多呈鲜味和酸味,呈味较强的肽同时具有较低的阈值,其中具有较强味觉活性的肽为Ser-Pro、Ala-Pro、Pro-Ala、Pro-Val、Pro-Ile。脯氨酸二肽的呈味活性越强,其对鲜味受体mRNA表达的促进程度越强,推测T1R1是介导脯氨酸二肽呈鲜的重要受体。本研究提供了一种鱼露脯氨酸二肽呈鲜特性的非人工感官评价方法,同时为深入研究鱼露寡肽呈鲜的定量构效关系打下基础。     

A review of the associations between single nucleotide polymorphisms in taste receptors,eating behaviors,and health

Food preferences and dietary habits are heavily influenced by taste perception. There is growing interest in characterizing taste preferences based on genetic variation. Genetic differences in the ability to perceive key tastes may impact eating behavior and nutritional intake. Therefore, increased understanding of taste biology and genetics may lead to new personalized strategies, which may prevent or influence the trajectory of chronic disease risk. Recent advances show that single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the CD36 fat taste receptor are linked to differences in fat perception, fat preference, and chronic-disease biomarkers. Genetic variation in the sweet taste receptor T1R2 has been shown to alter sweet taste preferences, eating behaviors, and risk of dental caries. Polymorphisms in the bitter taste receptor T2R38 have been shown to influence taste for brassica vegetables. Individuals that intensely taste the bitterness of brassica vegetables (“supertasters”) may avoid vegetable consumption and compensate by increasing their consumption of sweet and fatty foods, which may increase risk for chronic disease. Emerging evidence also suggests that the role of genetics in taste perception may be more impactful in children due to the lack of cultural influence compared to adults. This review examines the current knowledge of SNPs in taste receptors associated with fat, sweet, bitter, umami, and salt taste modalities and their contributions to food preferences, and chronic disease. Overall, these SNPs demonstrate the potential to influence food preferences and consequently health.     

味觉受体及其传感器研究与应用

中国传统饮食和食品的烹制与加工讲究色、香、味俱全,其中"酸、甜、苦、辣、咸五味调和"又构成其核心标准。国际上也分为"五味",分别为"酸、甜、苦、咸、鲜",其中少了辣味,多了鲜味。也有人建议将脂肪的味道定义为"香"味,但是中国人的"香"实际上是"香气",属于嗅觉,而非味觉。大量研究证明,多数味觉受体作为营养传感系统,如苦、甜、鲜都属于G蛋白偶联受体超家族成员,而且其分布并不限于味蕾、肠道等,其他组织均有分布,是药物筛选的重要靶标。然而,到目前为止,市场上进行味觉测定仍然依赖于电子鼻和电子舌等仪器设备,味觉受体传感器及其有关技术则仍处于探索和研究阶段。其主要原因是:味觉受体和其他大多数受体一样,在与配体识别和启动信号传递时主要依赖于弱相互作用,如何将这些弱相互作用转变为传感器可以处理并放大的光、声、电、磁、热等信号,从而实现其定量测定是一个关键性难题。但是,由于味觉受体在医药筛选、食品添加剂、食品的功能性评价和代谢综合征预防等方面的巨大应用与开发前景,其检测方法一直是科学家关注的焦点之一。本文将针对味觉受体及其传感器检测技术的研究进展进行综合评述,讨论其未来发展和应用前景。