Smak prov: En kort och validerade Test
Summary
Detta protokoll mäter människors smak svaren och inkluderar en kort anatomisk bedömning, ett kort smak prov och en valideringsmetod som använder motivets rapporterade känsla och smak receptor genotyp.
Abstract
Framväxande vikten av smak i medicin och biomedicinsk forskning och ny kunskap om dess genetiska underbyggnad, har motiverat oss att komplettera klassiska smak-testmetoder på två sätt. Först förklarar vi hur du gör en kort bedömning av munnen, inklusive tungan, att säkerställa att det finns smak papiller och observera tecken på relevant sjukdom. För det andra drar vi på genetik att validera smak testdata genom att jämföra rapporter av upplevda bitterhet intensitet och medfödda receptor genotyper. Discordance mellan objektiva mått av genotyp och subjektiva rapporter av smakupplevelse kan identifiera samling datafel, distraherad ämnen eller de som inte har förstått eller följde instruktionerna. Vår förhoppning är att snabb och giltig smak tester kan övertyga forskare och kliniker att bedöma smaken regelbundet, vilket gör smak testning lika vanligt som testning för hörsel och syn. Slutligen, eftersom många vävnader i kroppen uttrycka smak receptorer, smak Svaren kan tillhandahålla en proxy för vävnad känslighet någon annanstans i kroppen och därmed fungera som en snabb, point-of-care test till guide diagnos och ett verktyg för forskning att utvärdera smak receptor proteinfunktion.
Introduction
Åtgärder av mänskliga smakföreställningen kan vara både del av sjukvård och ett mål av biomedicinsk forskning, men smaken har fått knappa uppmärksamhet jämfört med hörsel och syn (tabell 1). Ur medicinsk, när kliniker utvärderar patienter är klagar över smak förlust, i de flesta fall den faktiska förlusten lukten1, vilket har lett till avskedanden av smak förlust som en ovanligt och ofta ogiltiga presentera klagomål. Smak snedvridningar (dysgeusi) är vanligare och ofta uppstår från de sekundära effekterna av mediciner eller perifer nerv skada2,3, men varken form har en effektiv behandling (andra än stoppa medicineringen). Kliniker har också ignorerat smak förlust eftersom det har hittills haft föga diagnostiska eller prognostiska värde på egen hand. Men även om mätningen av smak har varit ett bakvatten, kan det nu in mainstream medicin med återupplivandet av en historisk uppskattning att smaken kan vara en diagnostisk eller prognostiska verktyg4,5. Exempelvis kan bitterhet uppfattning förutsäga immunförsvaret6 eller viljan hos en patient att ta medicin7. Biomedicinsk forskare har dock i hög grad försummat smak. Detta ouppmärksamhet kan delvis återspegla det faktum att tidiga framsteg i att förstå denna sensoriska system har sina rötter i experimentell psykologi8, ett fält som de i medicin kan vara relativt obekant. Dessutom har förnyat intresse i smak inlett standardiserade smak metoder9 som bygger på tidigare metoder10, som samtidigt omfattande är långa och olämpligt för kliniska inställningar. Slutligen kan vara förtroendet för smak åtgärder svag eftersom försökspersonerna rapportera om sin egen erfarenhet och validering av sina yttranden har hittills saknats. Vår förhoppning är att en enkel åtgärd som utredare eller kliniker kan enkelt administrera kommer att vinna i popularitet med båda beståndsdelar. Här beskriver vi en enkel smak examen protokoll som har tre delar: en bedömning av munhålan, testet smak och en validering steg med hjälp av medfödda genotyp. Först, vi ge biologiska sammanhang för dessa, som slå samman enkla övningar inom medicin, sensoriska åtgärder från experimentell psykologi och validering av svaren med hjälp av genotyp och genetik.
Smakföreställningen börjar i munnen, så en effektiv smak examen behöver innehålla en kort klinisk bedömning för uppenbara munsjukdomar, rodnad, svullnad och andra missfärgningar. Munhålan innehåller sju underwebbplatser: tungan, gingiva, golvet i munnen, buckala slemhinna, labial slemhinna, hårda gommen och retromolar trigone. Tidigare studier av människors smak fokuserade på friska deltagare eller de med väl definierade sjukdomar, men som smak testning blir rutin i läkarundersökningar, är det viktigt att registrera tillståndet i munhålan som en del av förfarandet.
Tungan själv är en muskulös struktur inneslutet i slemhinna; utspridda över dess dorsala ytan är papiller, de små upphöjda strukturer som ger tungan dess unika konsistens och innehåller smak-receptorceller. Vi klassificera papiller av sin form: fungiform, filiform, BLADLIK och circumvallate. Fungiform papiller (FP) är ligger anterolaterally på tungan och är runda, med en svamp form11. Utredarna har publicerat flera användbara metoder för att kvantifiera FP och vi direkt läsare till dessa källor för mätning protokoll12,13,14,15,16. BLADLIK papiller, formade som sidor i en bok (folia), ligger uteslutande på den laterala bakre tungan yta11. Circumvallate papiller, Funna i den sulcus terminalis av tungan bas, är stora kupol-formade strukturer omgiven av slemhinnor väggar (Latin omständig, ”surround”, + vallum, ”vägg”)11. Den mest talrika papiller, den filiform, är långa och tunna och innehåller inte smak receptorer.
Människor skiljer sig i tungan anatomi. Medan de anatomiska variationen är okänd, bestäms den delvis av medfödda genetiska variation, med utredare rapportering 31% konkordans tungan anatomi bland tvåäggstvillingar tvillingar och 60% konkordans bland monozygota tvillingar17. Papillär densitet skiljer sig också bland människor, och även om det är sällsynt, minst en genetisk sjukdom (familjär dysautonomi) resulterar i en medfödd avsaknad av smak papiller18,19,20. Således innan du utför psykofysisk testning, är det bra att bekräfta förekomsten av FP som en del av den kort bedömningen och notera den relativa storleken och färgen på tungan och bevis på oral sjukdom.
Den smak papiller innehåller de sensoriska celler som när stimuleras initiera smakupplevelse. Människor klarar av avkänning minst fem klasser av smak: salt, surt, bitter, sött och umami. Medan salt, signalera sött och umami smak signalera förekomsten av värdefullt livsmedelskällor som innehåller natriumklorid, glukos och aminosyror, respektive, bitterhet och syrlighet förekomsten av potentiella gifter och syror från bakteriell nedbrytning av mat, respektive, och framkalla aversivt beteende21. Salta och sura smaker är sensorik genom aktivering av jonkanaler som finns i vissa typer av smak celler, även om förståelsen av salt transduktion utvecklas och det kan kräva typ I-celler samt22,23. Bitter, sött och umami uppstår från aktivering av G-proteinkopplade receptorer på typ II smak celler, var anpassade till en viss smak. Heterodimerer av subunits av tre särskilda receptorer transduce sött och umami medan bitter föreningar aktivera en grupp av 25 olika bitter receptorer24. Dessa bittra receptorer kan svara på flera bittra föreningar, och en enda bitter förening stimulerar ofta mer än en receptor25. Trots den senaste utvidgningen av kunskap om den molekylära basen för smak, kan nya vägar26 och nya upptäckter bortom de traditionella fem smak egenskaperna (t.ex., kalcium27 eller fettsyra28 uppfattning) ligga framåt.
Det finns minst två överraskande aspekter av smak familjer receptorer: gener som kodar för dessa receptorer kan skilja sig markant i DNA-sekvensen och därmed fungera bland människor, och många vävnader i kroppen uttrycka dessa gener21,29 , 30 , 31. dessa extraorala platser inkluderar hjärnan, sköldkörtel, övre och nedre luftvägarna och mag-tarmkanalen, bland många andra21,29,30,31. Medan de smakreceptorerna på dessa platser inte deltar i smakföreställningen i traditionell mening, bemärkelse de sannolikt den lokala kemiska miljö29,32. Till exempel cilierade epitel i den övre luftvägarna uttrycker den bittra receptorn T2R38 (Bitter smak Receptor 38), som reagerar på kemiska föreningar produceras av bakterier och påverkar det medfödda immunförsvar32, såsom ökar mukociliär clearance och nivåer av antimikrobiella peptider och kväveoxid. Detta konstaterande har medicinska konsekvenser för kronisk bihåleinflammation, en sjukdom i kronisk bakteriell infektion och inflammation i övre luftvägarna och bihålorna.
Av särskild betydelse för smaken examen som vi beskriver här är att T2R38 bitter smak receptorn, kodas av genen TAS2R38 , uppvisar genetisk variabilitet och därför varierande smak känslighet. Perceptuella skillnader för den bittra förening phenylthiocarbamide (PTC) beskrevs först av kemisten Arthur Fox33; denna förening identifierades senare som en agonist av den T2R38 receptor34. Individuella skillnader uppkommer DNA sekvensen av genen TAS2R38 , som har tre single-nucleotide polymorphisms, varje högproducerande aminosyra substitutioner (A49P, A262V och I296V; A: alanin, P: prolin, V: valin, I: isoleucin). Två gemensamma haplotyper resultera, PAV och AVI, med PAV/PAV individer är mycket känsliga för PTC (”provsmakare”), AVI/AVI individer är relativt okänsliga (”icke-provsmakare”) och heterozygot AVI/PAV individer att vara mer variabel i deras känslighet 35. det finns fler exempel på genetisk variation påverkar bitter uppfattning, t.ex., smak receptor T2R19, kodas av genen TAS2R19 , likaså uppvisar genetisk variabilitet och olika smak känslighet för den bittra föreningen kinin36. Jämväl, variation i TAS2R31 påverkar den upplevda bitterheten av en av den hög styrka sötningsmedel37,38,39.
Här beskriver vi en snabb metod för att karakterisera patientens smaksinne som bygger på hög avkastning protokoll i klinisk medicin, experimentell psykologi och genetik.
Protocol
Representative Results
Discussion
Betydelsen av denna metod är att den använder ett multidisciplinärt angreppssätt med funktioner från medicin (muntlig tentamen), experimentell psykologi (testet smak) och genetik (en valideringsstegen). Smak information är benägna att utveckla som diagnostiska och prognostiska verktyg eftersom smak ger ett fönster in i funktionen av proteiner någon annanstans i kroppen. Från experimentell psykologi synpunkt, kan tillägg av en enkel tentamen identifiera patienter som inte är lämpliga för studier av normativa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Utmärkelser från National Institutes of Health stöds denna forskning (R01DC013588 till NAC, R21DC013886 till NAC och KVR och NIDCD administrativa forskning tillägg att främja uppkomsten av klinikern-forskare i Chemosensory forskning till JED). Vi samlat genotyp data från utrustning som köpts delvis med NIH medel från 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).
