Summary
Denne protokollen måler menneskelige smak svar og inkluderer en kort anatomiske vurdering, en kort smakstest og en Valideringsmetoden bruker emnet rapporterte følelse og smak reseptor genotype.
Abstract
Nye betydningen av smak i medisin og biomedisinsk forskning og ny kunnskap om sin genetiske grunnlaget, har motivert oss å supplere klassisk smak-testmetoder på to måter. Først forklare vi hvordan du gjør en kort vurdering av munnen, deriblant tungen, å sikre at det finnes smak papillae og Merk bevis på relevante sykdom. Andre trekke vi på genetikk validere smak testdata ved sammenligning rapporter om oppfattet bitterhet intensitet og medfødt reseptor genotyper. Discordance mellom objektive mål på genotype og subjektive rapporter om smaksopplevelse kan identifisere samling datafeil, distrahert fag eller de som ikke har forstått eller fulgte instruksjoner. Vår forventning er at rask og gyldig smaksprøver kan overtale forskere og klinikere å vurdere smak regelmessig, slik at smaken testing like vanlig som tester for hørsel og synstap. Til slutt, fordi mange vev i kroppen express smak reseptorer, smak svar kan tilby en proxy for vev følsomhet ellers i kroppen og, dermed fungere som en rask, point-of-care test guide diagnose og et forskningsverktøy evaluere smak reseptor protein-funksjonen.
Introduction
Tiltak av menneskelig smak oppfatning kan være både en del av medisinsk behandling og et mål for biomedisinsk forskning, men smak fått lite oppmerksomhet sammenlignet med hørsel og synstap (tabell 1). Fra medisinsk perspektiv, når klinikere vurdere pasienter klaget over smak tap, i de fleste tilfeller faktisk tap er lukten1, som har ført til oppsigelse av smake tap som en uvanlig og ofte ugyldige presentere klage. Smak skjevheter (dysgeusia) er mer vanlig og ofte oppstår fra den sekundære effekten av medikamenter og eksterne nerve skade2,3, men verken skjemaet har en effektiv behandling (ikke stoppe medisinering). Klinikere har også ignorert smake tap fordi det hittil hadde liten diagnostiske eller prognostiske verdi på egen hånd. Men selv om måling av smak er en bakevje, kan det nå inn mainstream medisin med gjenopplivingen av en historisk forståelse at smaken kan være en diagnostisk eller prognostiske4,5. For eksempel kan bitterhet oppfatning forutsi immunforsvar6 eller vilje til en pasient å ta medisiner7. Likevel har biomedisinske forskere forsømte smak. Denne uoppmerksomhet kan delvis gjenspeile at tidlig fremgangen forstå denne sensoriske system har sine røtter i eksperiementell psykologi8et felt som i medisin kan være relativt ukjent. Videre har fornyet interesse smak innledet standardisert smak metoder9 som bygger på tidligere metoder10, som samtidig omfattende er lange og upassende for klinisk innstillinger. Endelig kan tillit i smak tiltak være svake fordi fag rapporter på egen hånd og validering av observasjonene har hittil vært mangler. Vårt håp er at en enkel måling etterforskere eller klinikere kan enkelt administrere vil få i popularitet med både bestanddeler. Her beskriver vi en enkel smak eksamen protokoll som har tre deler: en vurdering av munnhulen smakstest og en valideringstrinnet bruker medfødt genotype. Først gir vi biologisk sammenheng for disse prosedyrene, som møtes enkel praksis i medisin, sensoriske tiltak fra experimental psykologi og validering av svar ved hjelp av genotype og genetikk.
Smak oppfatning starter i munnen, så effektiv smak eksamen må inneholde en kort klinisk vurdering for åpenbare muntlig sykdommer, rødhet, hevelse og andre misfarging. Munnhulen inneholder syv underområder: tungen, gingiva, etasje i munnen, bukkal mucosa, labial mucosa, harde ganen og retromolar trigone. Tidligere studier av menneskelig smak fokusert på friske forsøkspersoner eller de med godt definerte sykdommer, men som smaken testing blir rutine i medisinsk eksamener, er det viktig å registrere tilstanden til munnhulen som del av prosedyren.
Tungen selv er en muskel-strukturen omsluttet mucosa; punktere dorsal overflaten er papillae, små hevet strukturer som gir tungen sin unike tekstur og inneholder smak reseptorene celler. Vi klassifiserer papillae etter forme deres: fungiform, samtlige, foliate og circumvallate. Fungiform papillae (FP) er plassert anterolaterally på tungen og runde, med en sopp form11. Etterforskere har publisert flere nyttige metoder for å kvantifisere FP og vi henvise leserne til kildene for måling protokoller12,13,14,15,16. Foliate papillae, formet som sidene i en bok (folia), ligger på den laterale bakre tungen overflate11. Circumvallate papillae, i sulcus terminalis av tungen basen, er store kuppel-formet bygninger omgitt av slimhinnene vegger (latinsk omstendigheter, “surround”, + vallum, “veggen”)11. De mest tallrike papillae, samtlige, er lang og tynn og inneholder ikke smak reseptorer.
Folk har forskjellige tungen anatomi. Mens kildene til denne anatomisk variasjon er ukjent, er det bestemmes delvis av medfødt genetisk variasjon, med etterforskerne rapporterer 31% overensstemmelse med tungen anatomi blant toeggede tvillinger og 60% overensstemmelse blant monozygotic tvillinger17. Papillary tetthet også forskjellig blant folk, og selv om sjeldne, minst en genetisk sykdom (familiær dysautonomia) resulterer i en congenital fravær av smak papillae18,19,20. Dermed før du utfører psykofysiske testing, er det nyttig å påvise FP som en del av kort vurdering og Merk den relative størrelsen og fargen på tungen og bevis på oral sykdom.
Smak papillae inneholder den sensoriske celler som når stimulert initiere smak sensasjon. Mennesker er i stand til sensing minst fem klasser av smak: salt, sur, bitter, søt og umami. Mens salt, søt, og umami smak signal tilstedeværelsen av verdifull mat kilder inneholder natriumklorid, glukose og aminosyrer, henholdsvis, bitterhet og sourness signal potensielle giftstoffer og syrer fra bakteriell nedbryting av mat henholdsvis og indusere aversive atferd21. Salt og sur smak er transduced gjennom aktivering av ionekanaler i enkelte typer smak celler, om forståelsen av salt signaltransduksjon utvikler seg og det krever type jeg cellene også22,23. Bitter og sweet umami oppstår fra aktivering av G-protein-kombinert reseptorer på type II smak celler, hver tilpasset en bestemt smak. Heterodimerer av underenheter av tre bestemt reseptorer transduce søt og umami mens bitre stoffene aktivere en gruppe av 25 forskjellige bitter reseptorer24. Disse bitre reseptorene kan svare på flere bitre stoffene, og en enkelt bitter sammensatte stimulerer ofte flere reseptor25. Til tross for den siste utvidelsen av kunnskap om molekylære grunnlaget for smak, kan romanen trasé26 og nye oppdagelser utover tradisjonelle fem smak egenskaper (f.eks, kalsium27 eller fettsyrer28 persepsjon) ligge foran.
Det er minst to overraskende aspekter av smak av reseptorer: gener som kode for disse reseptorene kan variere markert i DNA sekvensen og dermed fungere blant folk, og mange vev av kroppen uttrykker disse genene21,29 , 30 , 31. disse extraoral områdene er hjernen, skjoldbruskkjertel, øvre og nedre luftveier og mage-tarmkanalen, blant mange andre21,29,30,31. Mens smak receptors på disse stedene ikke deltar i smak oppfatning i tradisjonell forstand, forstand de sannsynligvis de lokale kjemiske miljø29,32. For eksempel tungeformet epitel i luftveier uttrykker bitter reseptoren T2R38 (Bitter smak reseptor 38), som svarer til kjemiske forbindelser produsert av bakterier og påvirker de medfødte immunforsvar32, som økende mucociliary klaring og anti-mikrobielle peptider og nitrogenoksid. Dette funnet har medisinsk implikasjoner for kronisk rhinosinusitis, en sykdom av kronisk bakteriell infeksjon og betennelse i øvre luftveier og paranasal bihulene.
Av spesiell relevans til smaken eksamen vi beskriver her er at T2R38 bitter smak reseptoren, kodet av TAS2R38 genet, utstillinger genetisk variasjon og derfor variabel smak følsomhet. Perseptuelle forskjeller for den bitre sammensatte phenylthiocarbamide (PTC) ble først beskrevet av kjemikeren Arthur Fox33; denne forbindelsen ble identifisert som en Agonistiske på T2R38 reseptor34. Individuelle forskjeller oppstår fra DNA sekvensen av TAS2R38 genet, som har tre enkelt-nukleotid polymorfismer, hver gir aminosyre erstatninger (A49P, A262V og I296V; A: alanin, P: Proline, V: Valin, I: isoleucin). To vanlige haplotypes resultere, PAV og AVI, PAV/PAV individer er svært følsom for PTC (“smakere”), AVI/AVI enkeltpersoner være relativt ufølsom (“ikke-smakere”) og heterozygote AVI/PAV individer blir mer variabel i deres følsomhet 35. finnes det flere eksempler på genetisk variasjon påvirker bitter oppfatning, f.eks, smak reseptoren T2R19, kodet av TAS2R19 genet, tilsvarende utstillinger genetisk variasjon og ulike smak følsomhet for den bitre sammensatt kinin36. Likeledes påvirker variasjon i TAS2R31 oppfattet bitterhet av en av Høystyrke-søtningsmidler37,38,39.
Her beskriver vi en rask metode for å karakterisere pasientens følelse av smak som trekker på høy dekkevne protokoller i klinisk medisin, eksperiementell psykologi og genetikk.
Protocol
Representative Results
Discussion
Betydningen av denne metoden er at den bruker en tverrfaglig tilnærming med funksjoner fra medicine (muntlig eksamen), eksperiementell psykologi (smakstest) genetikk (en valideringstrinnet). Smak informasjon er sannsynlig å utvikle som en diagnostiske og prognostiske verktøyet fordi smak gir et vindu i funksjonen av protein ellers i kroppen. Fra en eksperiementell psykologi synspunkt, kan tillegg av en enkel eksamen identifisere fag som ikke er passende for studiet av normative smak-funksjonen. Fra genetisk synspunkt …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Priser fra National Institutes of Health støttes denne forskningen (R01DC013588 til NAC, R21DC013886 NAC og DRR og NIDCD Administrative forskning Supplement til fremme fremveksten av kliniker-forskere i Chemosensory forskning til JED). Vi samlet genotype data fra utstyr kjøpt delvis med NIH midler fra OD018125.
Materials
| Disposable diagnostic penlight | Primacare | DL-9223 | |
| UltraLite Pro headlight | Integra LifeSciences | AX2100BIF | |
| Millipore Q-Gard 2 water purification system | EMB Millipore | QGARD00D2 | |
| Denatonium benzoate | Sigma Aldrich | D5765 | |
| Phenylthiocarbamide | Sigma Aldrich | P7629 | |
| Quinine hydrochloride dihydrate | Sigma Aldrich | Q1125 | |
| Sodium Chloride | Sigma Aldrich | S1679 | |
| Sucrose | Sigma Aldrich | S0389 | |
| Glass scintillation vials | Thomas Scientific | 1230L59 | Same as Wheaton catalog no. 986580 |
| Oragene Discover OGR-500 DNA collection kit | DNA Genotek | OGR-500 | |
| prepIT L2P Protocol reagents | DNA Genotek | PT-L2P-5 | |
| rs713598 TaqMan SNP genotyping assay | ThermoFisher Scientific | C___8876467_10 | |
| rs1726866 TaqMan SNP genotyping assay | ThermoFisher Scientific | C___9506827_10 | |
| rs10246939 TaqMan SNP genotyping assay | ThermoFisher Scientific | C___9506826_10 | |
| rs10772420 TaqMan SNP genotyping assay | ThermoFisher Scientific | C___1317426_10 |
References
- Cowart, B. J., Young, I. M., Feldman, R. S., Lowry, L. D. Clinical disorders of smell and taste. Occupational Medicine. 12 (3), 465-483 (1997).
- Ackerman, B. H., Kasbekar, N. Disturbances of taste and smell induced by drugs. Pharmacotherapy. 17 (3), 482-496 (1997).
- Kveton, J. F., Bartoshuk, L. M. The effect of unilateral chorda tympani damage on taste. Laryngoscope. 104, 25-29 (1994).
- Fischer, R. A., Griffin, F. Pharmacogenetic aspects of gustation. Drug Research. 14 (14), 673-686 (1964).
- Joyce, C. R., Pan, L., Varonos, D. D. Taste sensitivity may be used to predict pharmacological effects. Life Science. 7 (9), 533-537 (1968).
- Adappa, N. D., et al. Genetics of the taste receptor T2R38 correlates with chronic rhinosinusitis necessitating surgical intervention. International Forum of Allergy & Rhinology. , (2013).
- Lipchock, S. V., Reed, D. R., Mennella, J. A. Relationship between bitter-taste receptor genotype and solid medication formulation usage among young children: a retrospective analysis. Clinical Therapeutics. 34 (3), 728-733 (2012).
- Bartoshuk, L. M., Carterette, E. C., Friedman, M. P. . Handbook of perception: Tasting and smelling. , 2-18 (1978).
- Coldwell, S. E., et al. Gustation assessment using the NIH Toolbox. Neurology. 80 (11 Suppl 3), S20-S24 (2013).
- Mueller, C., et al. Quantitative assessment of gustatory function in a clinical context using impregnated "taste strips". Rhinology. 41 (1), 2-6 (2003).
- Reed, D. R., Tanaka, T., McDaniel, A. H. Diverse tastes: Genetics of sweet and bitter perception. Physiological Behavior. 88 (3), 215-226 (2006).
- Miller, I. J., Reedy, F. E. Variations in human taste bud density and taste intensity perception. Physiological Behavior. 47 (6), 1213-1219 (1990).
- Shahbake, M., Hutchinson, I., Laing, D. G., Jinks, A. L. Rapid quantitative assessment of fungiform papillae density in the human tongue. Brain Research. 1052 (2), 196-201 (2005).
- Spielman, A. I., Pepino, M. Y., Feldman, R., Brand, J. G. Technique to collect fungiform (taste) papillae from human tongue. Journal of Visualized Experiments. 18 (42), 2201 (2010).
- Nuessle, T. M., Garneau, N. L., Sloan, M. M., Santorico, S. A. Denver papillae protocol for objective analysis of fungiform papillae. Journal of Visualized Experiments. (100), e52860 (2015).
- Sanyal, S., O’Brien, S. M., Hayes, J. E., Feeney, E. L. TongueSim: development of an automated method for rapid assessment of fungiform papillae density for taste research. Chemical Senses. 41 (4), 357-365 (2016).
- Spielman, A. I., Brand, J. G., Buischi, Y., Bretz, W. A. Resemblance of tongue anatomy in twins. Twin Research and Human Genetics. 14 (3), 277-282 (2011).
- Kalmus, H., Smith, S. M. The antimode and lines of optimal separation in a genetically determined bimodal distribution, with particular reference to phenylthiocarbamide sensitivity. Annals of Human Genetics. 29 (2), 127-138 (1965).
- Pearson, J., Finegold, M. J., Budzilovich, G. The tongue and taste in familial dysautonomia. Pediatrics. 45 (5), 739-745 (1970).
- Fukutake, T., et al. Late-onset hereditary ataxia with global thermoanalgesia and absence of fungiform papillae on the tongue in a Japanese family. Brain. 119 (Pt 3), 1011-1021 (1996).
- Kinnamon, S. C. Taste receptor signalling – from tongues to lungs. Acta physiologica. 204 (2), 158-168 (2012).
- Lewandowski, B. C., Sukumaran, S. K., Margolskee, R. F., Bachmanov, A. A. Amiloride-insensitive salt taste is mediated by two populations of type iii taste cells with distinct transduction mechanisms. Journal of Neuroscience. 36 (6), 1942-1953 (2016).
- Vandenbeuch, A., Clapp, T. R., Kinnamon, S. C. Amiloride-sensitive channels in type I fungiform taste cells in mouse. BMC Neuroscience. 9, 1 (2008).
- Margolskee, R. F. The biochemistry and molecular biology of taste transduction. Current Opinions in Neurobiology. 3 (4), 526-531 (1993).
- Meyerhof, W., et al. The molecular receptive ranges of human TAS2R bitter taste receptors. Chemical Senses. 35 (2), 157-170 (2010).
- Yee, K. K., Sukumaran, S. K., Kotha, R., Gilbertson, T. A., Margolskee, R. F. Glucose transporters and ATP-gated K+ (KATP) metabolic sensors are present in type 1 taste receptor 3 (T1r3)-expressing taste cells. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. , (2011).
- Tordoff, M. G. Calcium: taste, intake and appetite. Physiological Review. 81, 1567-1597 (2001).
- Reed, D. R., Xia, M. B. Recent advances in fatty acid perception and genetics. Advances in Nutrition. 6 (3), 353S-360S (2015).
- Blekhman, R., et al. Host genetic variation impacts microbiome composition across human body sites. Genome Biology. 16, 191 (2015).
- Hoon, M. A., et al. Putative mammalian taste receptors: a class of taste-specific GPCRs with distinct topographic selectivity. Cell. 96 (4), 541-551 (1999).
- Laffitte, A., Neiers, F., Briand, L. Functional roles of the sweet taste receptor in oral and extraoral tissues. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic. 17 (4), 379-385 (2014).
- An, S. S., et al. Tas2r activation promotes airway smooth muscle relaxation despite beta2-adrenergic receptor tachyphylaxis. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular. , (2012).
- Fox, A. L. The relationship between chemical composition and taste. Science. 74, 607 (1931).
- Fox, A. L. The relationship between chemical constitution and taste. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 18, 115-120 (1932).
- Bufe, B., et al. The molecular basis of individual differences in phenylthiocarbamide and propylthiouracil bitterness perception. Current Biol.ogy. 15 (4), 322-327 (2005).
- Reed, D. R., et al. The perception of quinine taste intensity is associated with common genetic variants in a bitter receptor cluster on chromosome 12. Human Molecular Genetics. 19 (21), 4278-4285 (2010).
- Bobowski, N., Reed, D. R., Mennella, J. A. Variation in the TAS2R31 bitter taste receptor gene relates to liking for the nonnutritive sweetener Acesulfame-K among children and adults. Science Reports. 6, 39135 (2016).
- Allen, A. L., McGeary, J. E., Knopik, V. S., Hayes, J. E. Bitterness of the non-nutritive sweetener acesulfame potassium varies with polymorphisms in TAS2R9 and TAS2R31. Chemical Senses. 38 (5), 379-389 (2013).
- Roudnitzky, N., et al. Genomic, genetic, and functional dissection of bitter taste responses to artificial sweeteners. Human Molecular Genetics. 20 (17), 3437-3449 (2011).
- Guo, S. W., Reed, D. R. The genetics of phenylthiocarbamide perception. Annals in Human Biology. 28 (2), 111-142 (2001).
- Bartoshuk, L. M., et al. Labeled scales (e.g., category, Likert, VAS) and invalid across-group comparisons: what we have learned from genetic variation in taste. Food Quality Prefererences. 14 (2), 125-138 (2003).
