В 1988-м году в журнал The American Journal of Medicine на имя главного редактора пришла забавная статейка. Один из её авторов, врач по имени Стивен Келлехер (Stephen Kelleher), описывал своё недавнее альпинистское восхождение, во время которого он принимал ацетазоламид — средство от высотной болезни. Компания захватила с собой на вершину упаковку пива, чтобы отметить покорение горного пика. И каково же было изумление Келлехера, когда вместо наслаждения вкусом напитка он почувствовал что-то напоминающее вкус грязных тряпок! Последовавшие эксперименты «ради интереса» выявили, что ацетазоламид безжалостно уничтожает также вкус газированной воды, но не виски (!). Учёные в шутку окрестили феномен «шампанский-блюз» («champagne blues») [1]. (Кстати, о самóм шампанском на «биомолекуле» речь недавно уже шла [2].)

В недавнем номере Science команда исследователей под руководством Чарльза Зукера (Charles Zuker) и Николаса Риба (Nicholas Ryba), широко известных за свои работы по вкусовым рецепторам [3], объясняет этот феномен. Используя методы электрофизиологии и генетического «нокаута» [4], учёные идентифицировали класс рецепторных клеток в языке, реагирующих на углекислый газ (CO₂), придающий шипучим напиткам их «шипучесть». Удалось также установить, что рецептором CO₂ является фермент под названием карбоангидраза 4 — один из тех, которые ингибируются уже упоминавшимся ацетазоламидом [5]. (По пока разрозненным сведениям, репертуар различимых человеком гастрономических оттенков может ещё больше расшириться за счет жирного и металлического вкусов.)

Большинство учёных (и не только) думает, что характерное покалывание на языке — это лишь эффект лопающихся пузырьков CO₂, которые раздражают механорецепторы во рту. Однако некоторые наблюдения, включая сделанные альпинистами, говорят в пользу того, что тут участвуют и хеморецепторы, во множестве находящиеся во вкусовых сосочках на языке. Риба сообщает ещё один интересный факт, касающийся этого явления: «Если вам случится пить шипучку в барокамере, в которой CO₂ не выходит так активно и пузырьки не лопаются, вы поймёте, что вкус-то на самом деле остался прежним. Хотя полное ощущение „шипучести“ является, несомненно, комбинацией действия вкусовой и соматосенсорных систем» [6].

Зукер и Риба, будучи заинтересованы во всех аспектах исследования вкуса, начали работу с того, что записывали электрическую активность главного нерва, соединяющего вкусовые клетки в языке с мозгом. Эксперименты проводились на мышах, поскольку их чувство вкуса, оказывается, близко к человеческому. В качестве возбудителя использовали либо газированную воду, либо просто сжатый CO₂; в обоих случаях регистрировался всплеск активности. Далее эксперимент проводили уже на животных, генетическим образом лишённых отдельных популяций рецепторных клеток, воспринимающих вкус. У мышей с «нокаутированными» клетками-сенсорами кислого вкуса пропадала также чувствительность к CO₂.

Следующим этапом стала идентификация генов, экспрессирующихся только в кислоточувствительных клетках; одним из них является ген Car4, кодирующий карбоангидразу 4, превращающую молекулу CO₂ в ион бикарбоната и свободные протоны. При использовании ингибиторов этого фермента, также как и в мышах с генотипом Car4^−/−, чувствительность к углекислому газу была существенно снижена (см. рисунок на фоне «заглавного»). По-видимому, кислоточувствительные клетки активируются протонами, получающимися при реакции карбоангидразы с CO₂, точно так же, как и кислой средой определённых видов пищи или питья.

Однако почему же в таком случае шипучка не просто кислая на вкус? Зукер и его коллеги пока не могут дать однозначного ответа, однако они предполагают, что мозг может по-другому обрабатывать поступающие сигналы, если при этом к ним примешивается ещё сигнал механочувствительных клеток, реагирующих на лопающиеся пузырьки. Впрочем, — хотя это уже скорее лингвистические изыскания, — что-то общее у вкуса шипучки и кислого вкуса всё же есть: недаром же в Германии сельтерская вода ещё называется Sauerwasser, или кислая вода.

Биологическая роль сенсора CO₂ во рту пока остаётся неясной, — то ли это действительно необходимый признак, то ли просто побочный эффект действия карбоангидразы, которая создаёт в клетках, чувствительных к кислоте, эффект буферизации pH.

Пока, правда, к сожалению, наука не приблизилась к решению проблемы «шампанского блюза», и, как написал Келлехер более 20 лет назад, — «альпинистам приходится выбирать, что оставить дома: ацетазоламид или пиво» [1].

По материалам рубрики «Новость недели» Science [7].

Литература

1. Mark Graber, Stephen Kelleher. (1988). Side effects of acetazolamide: The champagne blues. The American Journal of Medicine. 84, 979-980;
2. Всё дело в волшебных пузырьках… в шампанском;
3. Zuker C.S. (2006). Researchers identify cells and receptor for sour taste. Howard Hughes Medical Institute;
4. Нобелевскую премию по физиологии или медицине вручили за технологию нокаутирования мышей;
5. J. Chandrashekar, D. Yarmolinsky, L. von Buchholtz, Y. Oka, W. Sly, et. al.. (2009). The Taste of Carbonation. Science. 326, 443-445;
6. Scientists discover protein receptor for carbonation taste. (2009). ScienceDaily;
7. G. Miller. (2009). Enzyme Lets You Enjoy the Bubbly. Science. 326, 349-349.