כיצד אנו חָשִׁים בטעמים השונים?

כאשר מזון נכנס לַפֶּה אפשר לחוש את המולקולות הקטנות של המזון באמצעות הלשון. אנו יודעים שלמזונות שונים טעמים שונים. אנו יכולים לחוש חמישה טעמים שונים – מתוק, מר, חמוץ, מלוח וחריף. אנו טועמים את חמשת הטעמים האלה באופן שונה, כי בלשון יש חמישה סוגי קולטנים שונים שיכולים להבחין בין חמשת הטעמים האלה.

קולטנים הם חלבונים הנמצאים על שֶׁטַח הַפָּנִים של הַתָּאִים. קולטני טעם נמצאים על שטח הפנים העליון של תאים מיוחדים הנקראים תאי טעם. תאי טעם רבּים מרוכזים יחד ליצירת מבנה דמוי בָּצָל הנקרא בלוטת טעם. אלפי בלוטות טעם נמצאות במבנה דמוי פִּטְמָה (הנקרא פִּטְמִית) על שטח הפנים העליון של הלשון. כאשר חומרים מתוקים, מרים, חמוצים, מלוחים או חריפים מגיעים לשטח הפנים של בלוטות הטעם, הם מזוהים על-ידי הקולטנים הייחודיים המתאימים להם. קולטני הטעם מאותתים לתאי הטעם, ותאי הטעם מעבירים את האות הזה למוח דרך העצבים. שילוב האותות מאפשר לנו לחוש בטעמים השונים של המזונות השונים [1].

מדוע הטעם המר מעניין אותנו כל כך?

חוש הטעם שלנו מאפשר לנו ליהנות מהמזון שאנו אוכלים. בדרך כלל, איננו אוהבים את הטעם המר, וכך גם שאר מַמְלֶכֶת בעלי החיים. רוב בעלי החיים דוחים דברים שטעמם מר, כי זהו טעמם של חומרים רעילים, בדרך כלל. הדחייה הטבעית של טעמים מרים התפתחה בבעלי חיים, הָחֵל מדגים וכָלֶה בבני אדם, כדי למנוע מאיתנו לאכול מזונות מזיקים. כיום, אנו יודעים שלא כל דבר שטעמו מר הוא מזיק. ישנם אפילו דברים שטעמם מר אשר בריאים עבורנו כגון תה ירוק, קקאו (הזרעים המשמשים להכנת שוקולד) וכמה תרופות המשמשות לטיפול במחלות.

לדברים רבּים בטבע יש טעם מר. לכן לא מפתיע שישנם סוגים שונים ורבּים של קולטנים לטעם המר. בבני אדם יש 25 סוגים של קולטנים לטעם המר, לעומת 35 בעכברים. ישנם הבדלים ביכולות של חלק מקולטני הטעם המר לזהוֹת חומרים מרים. כמה מהקולטנים האלה יכולים לזהוֹת כמה סוגים של חומרים מרים, אחרים יכולים לזהוֹת רק חומרים מרים מעטים מסוימים [2].

מדענים מעוניינים ללמוד יותר על התפקיד של קולטני הטעם המר. אלה חומרים מרים מזוֹהים על-ידי קולטני טעם מר מסוג מסוים? האם לפעולת קולטני הטעם המר יש תפקיד התורם לבריאות שלנו?

האם רק בלשון אפשר למצוא קולטנים לטעם המר?

כפי שציינו, היכולת שלנו לחוש טעם מר משמשת הגנה נגד דברים מזיקים. האם גם חלקים אחרים בגוף, מלבד הלשון, יכולים לחוש חומרים מרים?

רצינו לחפש ברחבי הגוף קולטנים לטעם המר. היות שקולטני הטעם המר הם חלבונים מסוימים שקשה לזהוֹתם ולראוֹתם, החלטנו לחפש תאים שעליהם יש קולטנים לטעם המר, כי קל יותר לראות תאים מבעד למיקרוסקופ. למשפחת קולטני הטעם המר של עכברים יש שֵׁם קצר – ”Tas2r“. אנו מתעניינים ב־”Tas2r143“, ב־”Tas2r135“ וב־”Tas2r126“, שהם סוגים שונים של קולטני טעם מר השייכים למשפחת ”Tas2r“ של עכברים.

כדי לראות את קולטני הטעם המר האלה, יצרנו ”עכבר מְדַוֵּח.“ עכבר מדווח הוא מוֹדל אנימָלי (המבוסס על חיות) אשר מְשַׁמֵּש לזיהוי החלבונים שבהם יש עניין. כפי שמוצג באיור 1, החדרנו לתאי העכברים חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP). הַתָּאִים יזהרו בירוק רק אם יש עליהם קולטנים לטעם המר, שאותם אנו מחפשים. כתוצאה מכך, כל מקום שבו רואים צבע ירוק פלואורסצנטי – פירושו שעל שטח פני התאים שבּו, נמצאים קולטני הטעם המר מסוג ”Tas2r143“, ”Tas2r135“ או ”Tas2r126“.

קל לזהוֹת את הצבע הפלואורסצנטי הירוק בעזרת מיקרוסקופ מסוג מיוחד, העושה שימוש בפלואורסצנטיה ליצירת תמונה. כצפוי, ראינו תאים ירוקים בבלוטות הטעם של העכברים. נוסף על כך ניתחנו איברים אחרים בעכבר המדווח. זיהינו תאים ירוקים בקנה הנשימה, בקיבה ובשופכה. באיור 2, אפשר לראות את הצילומים של התאים הירוקים מהלשון ומקנה הנשימה, שצולמו בעזרת המיקרוסקופ. בכל אחד מהמקומות היו רק מעט מהתאים הירוקים האלה. הם נמצאו מפוזרים על השכבה שנמצאת על שטח הפנים של האיברים האלה, הנקראת אֶפִּיתֶל. קנה הנשימה הוא חלק מנתיבי האוויר. הקיבה היא חלק ממערכת העיכול. השופכה היא חלק ממערכת ההפרשׁה (מקום יציאת השתן). כל מיקומי הגוף האלה חשופים בקלות לחומרים מהסביבה, שעלולים לכלול דברים מזיקים, כגון אלרגנים או חיידקים. האפיתל של תאים אלה חשוב מאוד. הוא פועל כמחסום המגן על הגוף מפני חומרים מזיקים.

מהם הַתָּאִים הירוקים הפלוּאוֹרסצנטיים האלה?

סוגי תאים שונים מבטאים חלבונים ייחודיים, המאפשרים להם לבצע תפקודים ביולוגיים שונים. רצינו לחקור חלבונים ייחודיים שמבטאים התאים הירוקים האלה.

כדי לאסוף תאים ירוקים פלואורסצנטיים מאיבר, השתמשנו בשיטה הנקראת “ברירת תאים מופעלים פלואורסצנטית”. בשיטה זו, אפשר להבחין בין תאים בהתבסס על צבעם הפלואורסצנטי, ולִבְרֹר למעשה את התאים שבהם אנו מתעניינים (במקרה זה, הַתאים הירוקים) לתוך מבחנות אִסּוּף. תחילה, יש לְפָרֵק את האיבר לתאים נפרדים, על-ידי עיכולם בעזרת חלבונים ייחודיים הנקראים אנזימים. אחר כך, מַרְחִיפִים את התאים בנוזל ומכניסים אותם לבוֹרֵר התאים המופעלים פלואורסצנטית. מכשיר זה מְסַדֵּר את התאים כך שיזרמו בטור של תאים יחידים, וכך הוא יכול לנתח בכל פעם תא אחד. במקרה שלנו, כאשר המכשיר מזהה תא ירוק, הוא לוכד אותו בטיפת נוזל ומעביר אותו למבחנת האיסוף.

ניתחנו את התאים הירוקים שאספנו מקנה הנשימה ומהקיבה של העכבר. כצפוי, על התאים הירוקים היו קולטנים לטעם המר. מצוין קודם לכן במאמר, שלתאים שעליהם קולטני טעם אנו קוראים “תאי טעם”, אם הם נמצאים על הלשון. אם התאים האלה נמצאים במקומות אחרים שאינם הלשון, אנו קוראים להם תאים כִימוֹ-חוּשִׁיִּים. אנו משתמשים בשני שמות שונים לתאים שעליהם נמצאים אותם קולטנים, כי אנו סבורים שיש להם תפקידים שונים. ממחקרים קודמים עולה כי פָּתוֹגֶנִים יכולים להפעיל תאים כימוֹ-חוּשיים. פתוגנים הם חיידקים או תולעים טפּיליוֹת הגורמים למחלה. התאים הכימו-חושיים המופעלים יכולים לעורר תגובת הגנה בגוף, על-ידי הפעלת מערכת החיסון. למשל, כאשר אנו נושמים חיידקים דרך האף, תאים כימו-חושיים יכולים לחוש מולקולות מסוימות שמפרישׁ החיידק. התאים הכימו-חושיים שולחים אותות למערכת העצבים, וקצב הנשימה יורד. כך אנו נושמים פחות חיידקים [3].

במחקר שלנו, מצאנו בתאים הירוקים רמה גבוהה של חלבון הנקרא IL-25. חלבון זה שייך לסוג של חלבונים הנקראים צִיטוֹקִינִים. ציטוקינים משוחררים על-ידי תאים מסוימים, ומשפיעים על תאים אחרים שסביבם. מדענים גילוּ תפקיד אחד של IL-25 במעי. כאשר תולעים טפיליות פולשות לחלל הפנימי של המעי, התאים הכימו-חושיים שבמעי משחררים IL-25 במטרה להפעיל תאים של מערכת החיסון. פעולה זו מתחילה תהליך הנקרא תגובת “לבכות ולטאטא” (”weep and sweep“). “לבכות” – כלומר, המעי מייצר נוזל רב יותר. “לטאטא” – כלומר, המעי מגביר את התכווצויות השריר. כך החלל הפנימי של המעי יכול להיפטר מהטפילים שחדרו אליו. היות שהתאים הירוקים שלנו מכילים IL-25, אנו חושדים שתאים ירוקים אלה יכולים לשחרר את ה־IL-25 כדי להגן על האיברים הנגועים [4].

שאלות שנותרו פתוחות ודברים שיש לעשות בעתיד

כפי שהסברנו, גרמנו לתאים המכילים ”Tas2r143“, ”Tas2r135“ ו־”Tas2r126“ להיראוֹת, על-ידי שימוש בחלבון פלואורסצנטי ירוק. מצאנו תאים ירוקים בשכבת האפיתל של קנה הנשימה, של הקיבה ושל השופכה. בתאים הירוקים הפלואורסצנטיים האלה יש גם רמה גבוהה של ציטוקין IL-25. התוצאות מעידות על כך שהתאים האלה יכולים לעורר תגובת חיסון אשר עשויה לעזור להגן על האיברים מפתוֹגנים.

באיור 3 אפשר לראות את השׁערתנו על תפקידי ”Tas2r143“, ”Tas2r135“ ו־”Tas2r126“. אנו משערים כי קולטני הטעם המר האלה יכולים לחוש מולקולות אחדות שמפרישים הפתוגנים. חִישַׁת מולקולות אלה יכולה להפעיל את התאים הכימו-חושיים ולגרום להם לשחרר אותות כגון IL-25, המשמשים כהשמעת אזעקה המודיעה למערכת החיסון שפתוגן פולש לגוף. אבל, איננו יודעים איזה סוג של פתוגן יכול להפעיל את ”Tas2r143“, ”Tas2r135“ ו־”Tas2r126“. על שאלה זו יהיה צורך לענות במחקרים עתידיים.

אולי אתם זוכרים כי אמרנו שישנם 35 קולטני טעם מר בעכברים. חוקרים חיפשו קולטני טעם מר אחרים מחוץ ללשון. למשל, הם מצאו Tas2r131 בבלוטת הַתִּימוּס (הקשורה להתפתחות המערכת החיסונית בגוף), בקנה הנשימה ובשׁחלות. הם מצאו Tas2r105 בכִּלְיָה, במעי הדק ובאשׁכים. התפקיד של קולטני הטעם המר באיברים האלה אינו ברור. זמינים עבורנו אוֹסָפִים של מולקולות טבעיוֹת ידועות. אוספים אלה נקראים “סִפְרִיּוֹת”. על-ידי שימוש בספריות האלה, חוקרים מצאו מולקולות שאותן קולטני הטעם המר יכולים לחוש. בעתיד, יעזור לִבְנוֹת ספריות שיכילו מולקולות שמפרישים פתוגנים ומולקולות מזיקות מהסביבה. נוכל להשתמש בספריות האלה כדי למצוא אלה מולקולות חשים קולטני הטעם המר, ואז אולי גם נוכל לפענח את האופן שבּו תאים ויצורים מגיבים למולקולות אלה.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.