20.9: Tat Fizyolojisi

Tuzlu tadın algılanması, ağız tükürük sıvısındaki sodyum iyonları (Na^+) tarafından kolaylaştırılır. Tuzlu bir maddenin tüketilmesi üzerine tuz kristalleri parçalanır ve bu da onu oluşturan Na^+ ve Cl^- iyonlarının serbest kalmasına yol açar. Bu iyonlar daha sonra ağız boşluğunda bulunan tükürük sıvısında çözünür. Tat alma hücrelerinin dış ortamında Na^+ konsantrasyonunda bir artış yaşanır, böylece güçlü bir konsantrasyon gradyanı oluşur. Bu gradyan, Na^+ iyonlarının bu hücrelere difüzyonunu hızlandırır. Na^+'nın akışı, hücre zarı depolarizasyonu olgusunu tetikler ve ardından bir reseptör potansiyeli uyandırır.

Ekşiliğin algılanması, hidrojen iyonu konsantrasyonunun tespiti ile ilişkilidir. Sodyum iyonlarının tuzluluğu uyandırmadaki rolüne benzer şekilde, hidrojen iyonları hücre zarına nüfuz ederek depolarizasyona neden olur. Ekşilik, yenilebilir yiyeceklerde bulunan asitlere verilen dokunsal bir tepkidir. Tükürük pH'sının azalmasına karşılık gelen tükürük sıvısındaki artan hidrojen iyonu konsantrasyonu, tat alma hücrelerinde kademeli potansiyelleri ortaya çıkarır. Örneğin sitrik asit yüklü portakal suyu, 3'e yaklaşan pH değeri nedeniyle ekşi bir tat gösterir. Ancak, genellikle doğal ekşiliği gizlemek için tatlandırılır.

Tuzlu ve ekşi tatlar Na^+ ve H^+ gibi katyonlar tarafından tetiklenir. Geri kalan tatlar, gıda moleküllerinin belirli bir reseptör tipi olan G proteinine bağlı bir reseptörle temas etmesinden kaynaklanır. Bu etkileşim, tat alma hücresinin depolarizasyonuyla sonuçlanan bir G protein sinyal yolunu aktive eder. Tatlılık, tat hücreleri tükürükte çözünmüş glikoz moleküllerini tespit ettiğinde algılanır. Ancak fruktoz gibi diğer monosakkaritler ve aspartam, sakarin veya sukraloz gibi yapay tatlandırıcılar da tatlı reseptörlerini uyarır. Bu bileşiklerin her birinin G proteinine bağlı reseptöre farklı bir bağlanma afinitesi vardır, bu nedenle bazıları glikozdan daha tatlı olarak algılanabilir.

Tatlılığa benzeyen acı tat hissi, gıda molekülleri G proteinine bağlı reseptörlere bağlandığında tetiklenir. Bununla birlikte, altta yatan mekanizmalar, acı aromalı bileşiklerin geniş spektrumuna bağlı olarak önemli ölçüde farklılık göstermektedir. Bu maddelerin bazıları tat alma hücrelerini depolarize veya hiperpolarize ederken, diğerleri bu hücrelerdeki G protein aktivasyonunu modüle eder. Ortaya çıkan spesifik yanıt, reseptöre bağlı bileşiğin moleküler yapısına bağlıdır. Acı bileşiklerin önemli bir sınıfı, kahve, şerbetçiotu, tanen, çay gibi bitkisel ürünlerde ve aspirin gibi ilaçlarda her yerde bulunan nitrojen açısından zengin maddeler olan alkaloidler tarafından temsil edilir. Bu toksik alkaloitler, bitkiyi mikrobiyal istilaya daha az eğilimli ve otçul organizmalar için daha az çekici hale getirir; bu da acı tat fonksiyonunun, potansiyel toksinlerin yutulmasını önlemek için esas olarak öğürme refleksi gibi koruyucu reflekslerin aktivasyonuyla bağlantılı olabileceğini düşündürür. Bu, geleneksel olarak tüketilen acı yiyeceklerin genellikle tatlı bileşenlerle eşleştirilerek onları lezzetli hale getirdiği anlamına gelir (örneğin, kahveye krema ve şeker eklemek). Özellikle, en yüksek acı reseptör konsantrasyonuna sahip olan dilin arka bölgesi, öğürme refleksini tetiklemek için etkili bir bölgedir ve potansiyel olarak toksik maddelerin dışarı atılması için bir mekanizma sağlar.

Çoğunlukla iştah açıcı tadıyla tanımlanan umami, tatlı ve acı tatlara benzer ve G-protein bağlantılı reseptörlerin farklı bir molekül tarafından uyarılmasından kaynaklanır. Bir amino asit olan bu temel molekül, L-glutamat, bu reseptörün başlatıcısıdır. Sonuç olarak protein açısından zengin besinler tüketildiğinde umami hissi sıklıkla yaşanır. Sonuç olarak, yüksek oranda et içeren yemeklerin lezzetli bir tanımlayıcı taşıması beklenmedik bir durum değildir.

Tat moleküllerinin aktivasyonu üzerine tat hücreleri, nörotransmiterlerin salınımını başlatır. Bu nörotransmiterler daha sonra duyusal nöronların dendritleri ile etkileşime girer. Bu nöronlar arasında yüz ve glossofaringeal kranyal sinirlerin bileşenlerinin yanı sıra vagus sinirinin öğürme refleksine ayrılmış bir bölümü de bulunur. Spesifik olarak fasiyal sinir, dilin ön üçte birlik kısmındaki tat alma tomurcuklarına bağlanır. Buna karşılık, glossofaringeal sinir, dilin arka üçte ikisindeki tat tomurcuklarıyla bağlantı kurar. Son olarak, vagus siniri, acılık gibi zararlı uyaranlara karşı yüksek hassasiyet sergileyen farenks sınırında, dilin en arka kısmına yakın tat alma tomurcuklarıyla iletişim kurar.

Tat fizyolojisi, tat reseptör hücrelerini uyaran kimyasallar olan tatlar tükürükte çözündüğünde, tat gözeneklerinden yayıldığında ve reseptörleri bağladığında başlar.

Bu, reseptör hücrelerinde kademeli depolarizasyonu ve nörotransmiterlerin salınımını tetikler.

Tuzlu yiyecekler, sodyum iyonu akışına izin vererek membran depolarizasyonuna neden olurken, ekşi tatanlar, diğer katyon kanallarını daha da açan bir hidrojen iyonu akışına neden olur.

Tatlı, acı ve umami tatanlar, G proteinine bağlı reseptörleri bağlar ve hücre içi kalsiyum iyonlarının salınımını tetikler.

Belirli bir tat reseptör hücresi, bir tür tastant'a özgüdür.

Ancak, farklı tatların bir karışımı, çeşitli gıda aromalarının tespit edilmesine izin veren belirli bir reseptör hücresi kombinasyonunu aktive edebilir.

Tatlandırıcı reseptör hücreleri üç kraniyal sinir tarafından innerve edilir. Fasiyal sinir dilin ön ucunu, glossofaringeal sinir ise dilin arka ucunu innerve eder.

Vagus siniri boğazı ve epiglotusu innerve eder.

Bu sinirler, bilinçli tat algısı için medulla oblongata'daki tat çekirdeğine ve son olarak birincil tat alma korteksine sinyaller taşır.