Ten protokół mierzy ludzkie reakcje smakowe i obejmuje krótką ocenę anatomiczną, krótki test smaku oraz metodę walidacji przy użyciu zgłoszonego przez badanego genotypu odczucia i receptora smaku.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół mierzy ludzkie reakcje smakowe i obejmuje krótką ocenę anatomiczną, krótki test smaku oraz metodę walidacji przy użyciu zgłoszonego przez badanego genotypu odczucia i receptora smaku.
Rosnące znaczenie smaku w medycynie i badaniach biomedycznych oraz nowa wiedza na temat jego genetycznych podstaw, zmotywowały nas do uzupełnienia klasycznych metod testowania smaku na dwa sposoby. Po pierwsze, wyjaśniamy, jak przeprowadzić krótką ocenę jamy ustnej, w tym języka, aby upewnić się, że brodawki smakowe są obecne i odnotować oznaki odpowiedniej choroby. Po drugie, opieramy się na genetyce, aby zweryfikować dane z testów smaku, porównując doniesienia o odczuwanej intensywności goryczy i wrodzonych genotypach receptorów. Rozbieżność między obiektywnymi pomiarami genotypu a subiektywnymi raportami dotyczącymi doznań smakowych może zidentyfikować błędy w zbieraniu danych, rozproszenie uwagi osób lub osoby, które nie zrozumiały lub nie postępowały zgodnie z instrukcjami. Oczekujemy, że szybkie i wiarygodne testy smaku mogą przekonać badaczy i klinicystów do regularnej oceny smaku, dzięki czemu testowanie smaku będzie tak powszechne, jak badanie słuchu i wzroku. Wreszcie, ponieważ wiele tkanek ciała wyraża receptory smaku, reakcje smakowe mogą stanowić wskaźnik wrażliwości tkanek w innych częściach ciała, a tym samym służyć jako szybki test przyłóżkowy do kierowania diagnozą i narzędzie badawcze do oceny funkcji białka receptora smaku.
Miary percepcji ludzkiego smaku mogą być zarówno częścią opieki medycznej, jak i celem badań biomedycznych, jednak smakowi poświęcono niewiele uwagi w porównaniu ze słuchem i wzrokiem (Tabela 1). Z medycznego punktu widzenia, kiedy klinicyści oceniają pacjentów skarżących się na utratę smaku, w większości przypadków rzeczywista utrata dotyczy węchu1, co doprowadziło do odrzucenia utraty smaku jako rzadkiej i często nieuzasadnionej dolegliwości. Zniekształcenia smaku (zaburzenia smaku) są częstsze i często wynikają z wtórnych skutków leków lub uszkodzenia nerwów obwodowych2,3, ale żadna z form nie ma skutecznego leczenia (innego niż odstawienie leku). Klinicyści ignorują również utratę smaku, ponieważ do tej pory miała ona niewielką wartość diagnostyczną lub prognostyczną. Jednak, mimo że pomiar smaku był zaściankiem, może teraz wejść do głównego nurtu medycyny wraz z odrodzeniem historycznego uznania, że smak może być narzędziem diagnostycznym lub prognostycznym4,5. Na przykład, percepcja goryczy może przewidywać funkcję immunologiczną6 lub gotowość pacjenta do przyjmowania leków7. Niemniej jednak badacze biomedyczni w dużej mierze zaniedbali smak. Ta nieuwaga może częściowo odzwierciedlać fakt, że wczesny postęp w zrozumieniu tego systemu sensorycznego ma swoje korzenie w psychologii eksperymentalnej8, dziedzinie, z którą osoby zajmujące się medycyną mogą być stosunkowo mało zaznajomione. Co więcej, ponowne zainteresowanie smakiem zapoczątkowało ustandaryzowane metody smaku9, które opierają się na wcześniejszych metodach10, które, choć kompleksowe, są długie i nieodpowiednie dla warunków klinicznych. Wreszcie, zaufanie do miar smaku może być słabe, ponieważ badani informują o własnych doświadczeniach i dotychczas brakowało walidacji ich obserwacji. Mamy nadzieję, że prosty środek, który badacze lub klinicyści mogą łatwo zastosować, zyska na popularności wśród obu składników. Tutaj opisujemy prosty protokół badania smaku, który składa się z trzech części: oceny jamy ustnej, testu smaku i etapu walidacji przy użyciu wrodzonego genotypu. Po pierwsze, przedstawiamy biologiczny kontekst dla tych procedur, które łączą proste praktyki w medycynie, pomiary sensoryczne z psychologii eksperymentalnej i walidację odpowiedzi za pomocą genotypu i genetyki.
Percepcja smaku zaczyna się w ustach, więc skuteczne badanie smaku musi zawierać krótką ocenę kliniczną oczywistych chorób jamy ustnej, zaczerwienienia, obrzęku i innych przebarwień. Jama ustna składa się z siedmiu podmiejsc: języka, dziąseł, dna jamy ustnej, błony śluzowej policzków, błony wargowej, podniebienia twardego i trygonu zatrzonowego. Wcześniejsze badania ludzkiego smaku koncentrowały się na zdrowych uczestnikach lub osobach z dobrze zdefiniowanymi chorobami, ale ponieważ testowanie smaku staje się rutyną w badaniach lekarskich, ważne jest, aby rejestrować stan jamy ustnej jako część procedury.
Język sam w sobie jest muskularną strukturą otoczoną błoną śluzową; na jego grzbietowej powierzchni znajdują się brodawki, małe wypukłe struktury, które nadają językowi unikalną teksturę i zawierają komórki receptorów smaku. Klasyfikujemy brodawki według ich kształtu: grzybowate, nitkowate, listowate i obwodowe. Brodawki grzybowate (FP) znajdują się przednio-bocznie na języku i są okrągłe, o kształcie grzyba11. Badacze opublikowali kilka przydatnych metod ilościowego określania FP i kierujemy czytelników do tych źródeł w celu zapoznania się z protokołami pomiarowymi12,13,14,15,16. Brodawki liściaste, w kształcie stron książki (folia), znajdują się wyłącznie na bocznej tylnej powierzchni języka11. Brodawki obwodowe, znajdujące się w bruździe końcowej podstawy języka, to duże struktury w kształcie kopuły otoczone ścianami błony śluzowej (łac. circum, "otaczać", + vallum, "ściana")11. Najliczniejsze brodawki, nitkowate, są długie i cienkie i nie zawierają receptorów smaku.
Ludzie różnią się anatomią języka. Chociaż źródła tej zmienności anatomicznej są nieznane, jest ona częściowo determinowana przez wrodzoną zmienność genetyczną, przy czym badacze zgłaszają 31% zgodności anatomii języka wśród bliźniąt dwujajowych i 60% zgodności wśród bliźniąt jednojajowych17. Gęstość brodawkowatych również różni się u ludzi i chociaż rzadko, co najmniej jedna choroba genetyczna (rodzinna dysautonomia) powoduje wrodzony brak brodawek smakowych18,19,20. Dlatego przed wykonaniem testów psychofizycznych pomocne jest potwierdzenie obecności FP w ramach krótkiej oceny i zwrócenie uwagi na względny rozmiar i kolor języka oraz dowody na chorobę jamy ustnej.
Brodawki smakowe zawierają komórki czuciowe, które po stymulacji inicjują odczuwanie smaku. Ludzie są w stanie wyczuć co najmniej pięć klas smaku: słony, kwaśny, gorzki, słodki i umami. Podczas gdy smaki słony, słodki i umami sygnalizują obecność cennych źródeł żywności zawierających odpowiednio chlorek sodu, glukozę i aminokwasy, gorycz i kwaskowatość sygnalizują obecność potencjalnych toksyn i kwasów pochodzących z bakteryjnego rozkładu żywności i wywołują zachowania awersyjne21. Słony i kwaśny smak jest transdukowany poprzez aktywację kanałów jonowych znajdujących się w niektórych typach komórek smakowych, chociaż zrozumienie transdukcji soli ewoluuje i może wymagać również komórek typu I22,23. Gorzki, słodki i umami powstają w wyniku aktywacji receptorów sprzężonych z białkiem G na komórkach smakowych typu II, z których każdy jest dostrojony do określonego smaku. Heterodimery podjednostek trzech konkretnych receptorów transdukują słodkie i umami, podczas gdy związki gorzkie aktywują grupę 25 różnych receptorów gorzkich24. Te gorzkie receptory mogą reagować na wiele gorzkich związków, a pojedynczy gorzki związek często stymuluje więcej niż jeden receptor25. Pomimo niedawnego poszerzenia wiedzy na temat molekularnych podstaw smaku, przed nami mogą być nowe szlaki26 oraz nowe odkrycia wykraczające poza tradycyjne pięć jakości smakowych (np. calcium27 lub sup acid28 percepcja).
Istnieją co najmniej dwa zaskakujące aspekty rodzin smakowych receptorów: geny kodujące te receptory mogą znacznie różnić się sekwencją DNA, a tym samym funkcjonować wśród ludzi, a wiele tkanek ciała wyraża te geny21,29,30,31. Te miejsca zewnątrzustne obejmują między innymi mózg, tarczycę, górne i dolne drogi oddechowe oraz przewód pokarmowy21,29,30,31. Chociaż receptory smaku w tych miejscach nie uczestniczą w percepcji smaku w tradycyjnym sensie, prawdopodobnie wyczuwają lokalne środowisko chemiczne29,32. Na przykład nabłonek rzęskowy górnych dróg oddechowych wyraża receptor goryczy T2R38 (Receptor Gorzkiego Smaku 38), który reaguje na związki chemiczne wytwarzane przez bakterie i wpływa na wrodzoną odpowiedź immunologiczną32, np. zwiększając klirens śluzowo-rzęskowy oraz poziom peptydów przeciwdrobnoustrojowych i tlenku azotu. Odkrycie to ma implikacje medyczne dla przewlekłego zapalenia zatok przynosowych, choroby przewlekłej infekcji bakteryjnej i zapalenia górnych dróg oddechowych i zatok przynosowych.
Szczególnie istotne dla opisywanego tutaj badania smaku jest to, że receptor gorzkiego smaku T2R38, kodowany przez gen TAS2R38, wykazuje zmienność genetyczną, a zatem zmienną wrażliwość smakową. Różnice percepcyjne dla gorzkiego związku fenylotiokarbamidu (PTC) zostały po raz pierwszy opisane przez chemika Arthura Foxa33; później związek ten został zidentyfikowany jako agonista receptora T2R3834. Różnice indywidualne wynikają z sekwencji DNA genu TAS2R38, który ma trzy polimorfizmy pojedynczego nukleotydu, z których każdy daje podstawienia aminokwasów (A49P, A262V i I296V; A: alanina, P: prolina, V: walina, I: izoleucyna). Powstają dwa powszechne haplotypy, PAV i AVI, przy czym osoby PAV/PAV są bardzo wrażliwe na PTC ("degustatorzy"), osoby AVI/AVI są stosunkowo niewrażliwe ("niedegustatorzy"), a heterozygotyczne osobniki AVI/PAV są bardziej zmienne pod względem wrażliwości35. Przykładów zmienności genetycznej wpływającej na gorzką percepcję jest więcej, np. receptor smaku T2R19, kodowany przez gen TAS2R19, podobnie wykazuje zmienność genetyczną i różną wrażliwość smakową na gorzki związek chininy36. Podobnie, zróżnicowanie TAS2R31 wpływa na postrzeganą goryczkę jednego ze słodzików o dużej mocy37,38,39.
Tutaj opisujemy szybką metodę charakteryzowania zmysłu smaku pacjenta, która opiera się na protokołach wysokiej wydajności w medycynie klinicznej, psychologii eksperymentalnej i genetyce.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Komisja Przeglądu Instytucjonalnego Uniwersytetu Pensylwanii zatwierdziła ten protokół. Wykluczyliśmy osoby, które miały mniej niż 18 lat lub były w ciąży.
1. Ocena jamy ustnej: ocena choroby i identyfikacja brodawek
2. Psychofizyczne testy smaku
UWAGA: Zasoby i opisy do poniższych testów smaku psychofizycznego są również dostępne na następującej stronie internetowej: https://osf.io/hn87s/.

Rysunek 1: Zestaw smakowy. Badani używają zestawu do oceny smaku, intensywności i jakości różnych degustacji oznaczonych kolorami. Pudełko A zawiera próbki 1–6, pudełko B zawiera 7–12. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Wypełnienie kwestionariusza smaku, obejmującego skalę kategorii dla oceny intensywności i odpowiedzi na wymuszony wybór jakości smaku. Kwestionariusz smaku będzie zawierał po jednym wpisie dla każdego z testowanych degustatorów oznaczonych kolorami. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
3. Genotyp
4. Walidacja genotypu i fenotypu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki testu smaku zostały zebrane dla wszystkich badanych (n = 840) i są prezentowane po segregacji według genotypu. Pełny zestaw danych jest dostępny pod adresem https://carayata.shinyapps.io/TasteBoxplots/ i można go przeglądać dla każdego ocenianego degustatora oraz dla TAS2R38 i TAS2R19 genotypów. Wyniki potwierdzają istnienie percepcyjnych różnic w smaku PTC wśród osób pogrupowanych według genotypu receptora TAS2R38 (Ryc. 3). Oceny inte...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Znaczenie tej metody polega na tym, że wykorzystuje ona podejście multidyscyplinarne z cechami medycyny (egzamin ustny), psychologii eksperymentalnej (test smaku) i genetyki (etap walidacji). Informacje o smaku prawdopodobnie rozwiną się jako narzędzie diagnostyczne i prognosttyczne, ponieważ smak zapewnia wgląd w funkcję białek w innych częściach organizmu. Z punktu widzenia psychologii eksperymentalnej, dodanie prostego egzaminu może zidentyfikować osoby, które nie są odpowiednie do badania normatywnych funkcji smaku. ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
NAC i DRR są współtwórcami w ramach recenzowanego patentu (Therapy and Diagnostics for Respiratory Infection 61/697,652, WO2013112865).
Nagrody od National Institutes of Health wsparły te badania (R01DC013588 do NAC, R21DC013886 do NAC i DRR, oraz NIDCD Administrative Research Supplement to Promote Emergence of Clinician-Scientists in Chemosensory Research do JED). Zebraliśmy dane genotypowe ze sprzętu zakupionego częściowo ze środków PZH od OD018125.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Jednorazowa latarka diagnostyczna | Primacare | DL-9223 | |
| UltraLite Pro Latarka czołowa | Integra LifeSciences | AX2100BIF | |
| System oczyszczania wody Millipore Q-Gard 2 EMB | Millipore | QGARD00D2 | |
| Benzoesan denatonu | Sigma Aldrich | D5765 | |
| Fenylotiokarbamid | Sigma Aldrich | P7629 | |
| Chlorowodorek chininy dwuwodny | Sigma Aldrich | Q1125 | |
| Chlorek sodu | Sigma Aldrich | S1679 | |
| Sacharoza | Sigma Aldrich | S0389 | |
| Fiolki scyntylacyjne szklane | Thomas Scientific | 1230L59 | Taki sam jak Wheaton nr katalogowy 986580 |
| Oragene Odkryj zestaw do pobierania DNA OGR-500 | DNA Genotek | OGR-500 | |
| prepIT L2P Protocol odczynniki | DNA Genotek | PT-L2P-5 | |
| rs713598 TaqMan SNP test genotypowania | ThermoFisher Scientific | C___8876467_10 | |
| rs1726866 Test genotypowania SNP /emTaqMan | ThermoFisher Test | C___9506827_10< | |
| /em>emTaqMan /em | |||
| ThermoFisher Scientific |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie