Il gusto dell’acqua – If the mouse drinks light

Water

Che sapore ha l’acqua? Certo dipende, perché naturalmente a seconda dell’area geografica in cui ci troviamo, laghi, fiumi, pianure, montagne – bere, per esempio, l’acqua di Bergamo, vicino alle Orobie, è decisamente diverso dal bere quella delle zone sul Carso o ancora da quella della pianura padana (esempi non casuali dal mio catalogo esperienziale 😀 ). Però a parte questo, l’acqua “da sola”, priva di tutti questi “condimenti” geologici e ambientali, che sapore ha? Se dovessimo assaggiare dell’acqua demineralizzata per esempio, saremmo capaci di percepire alcuna sensazione o sapore caratteristici?

Le rane per esempio, hanno recettori per l’acqua, ma anche nelle pecore e nei gatti l’acqua evoca specifiche risposte nei nervi faciali che innervano la cavità orale. E pure il moscerino della frutta Drosophila melanogaster, che ha per molti aspetti un sistema gustativo analogo a quello dei mammiferi, ha recettori per l’acqua. Gli scienziati cercano perciò già da un po’ di capire quanto questa cosa sia diffusa negli animali e se nei mammiferi, oltre ai recettori per il gusto che già conosciamo – salato, dolce, amaro, acido e sapido (umami) – ce ne siano di specifici per l’acqua, vista la sua importanza per la sopravvivenza. Uno studio pubblicato pochi giorni fa (29 maggio 2017), sulla rivista scientifica Nature Neuroscience, suggerisce di sì, almeno nei topi.

La lingua allo specchio

Vi siete mai guardati la lingua? Viene più facile se, per esempio, avete bevuto del succo di mirtillo, o potete provare anche con un ghiacciolo vista la stagione, perché lasciano la lingua “colorata” ed è così più facile osservarne la superficie. Perlustratela e dimenticate l’immagine dei vecchi libri con la lingua divisa in zone a seconda del gusto (purtroppo la si trova ancora in alcuni libri e in rete ma è sbagliata!). Vi troverete di fronte a una distesa irregolare di piccole formazioni papilliformi, le papille gustative. Queste sì, hanno forme diverse distribuite in zone diverse: le fungiformi verso la punta e il centro della lingua, le foliate ai lati più posteriormente e le circumvalate sul fondo. In tutte però ci sono delle strutture, spesso fatte “a calice” diciamo, formate da cellule specializzate per riconoscere i sapori. Ogni calice è formato da gruppi di diverse cellule recettoriali ognuna sensibile a uno dei “gusti”- base, e perciò ogni papilla è in grado di rispondere più o meno a tutti i sapori indipendentemente do dove sia posizionata sulla lingua.

taste bud

Cellule recettoriali gustative. Da: Yarmolinsky et al., Cell 139, October 16, 2009.

Alcuni recettori rilevano il gusto acido. Su queste cellule ci sono proteine specializzate, una famiglia di recettori TRC, che si attivano appunto quando mangiamo cose dal sapore acido. Non si sa ancora bene come funzionino, la presenza di protoni (H+) in soluzione attiva questi recettori-canale e si pensa reagiscano quindi al cambio di pH circostante. Quando i recettori vengono attivati, il segnale viene trasmesso alle terminazioni nervose della lingua, in particolare alla chorda tympani, un ramo del nervo faciale (il nervo cranico VII) che innerva la parte anteriore della lingua e riceve le informazioni gustative da mandare al cervello.

I ricercatori hanno scoperto che questi recettori per l’acido vengono attivati anche dall’acqua. Il meccanismo di funzionamento non è ancora del tutto chiaro, ma i dati raccolti fino ad ora danno alcune indicazioni. Una delle ipotesi più gettonate al momento è che il passaggio dell’acqua sulla lingua rimuoverebbe lo strato di saliva sulle papille. Siccome la saliva è fatta al 99% di acqua, ma contiene anche diverse altre sostanze, sali ed enzimi, e ha un pH caratteristico, quando viene “sciacquata via” dall’acqua le cellule delle papille si ritrovano a contatto con un liquido, e un pH, diversi, e questo cambio attiverebbe i recettori. In questo modo l’acqua può essere percepita dal cervello immediatamente senza dover aspettare i segnali del resto del sistema digerente.

Se i topi bevono la luce

Come hanno fatto i ricercatori a scoprire questo fatto? C’erano già diverse evidenze scientifiche e dati che supportavano l’ipotesi di recettori sulla lingua sensibili all’acqua. Come prima cosa, quindi, bisognava accertarsi di questa cosa, e verificare la presenza di recettori capaci di rispondere all’acqua in modo specifico: testando i diversi recettori gustativi, nei topi, i ricercatori hanno osservato che solo quelli per l’acido, e non gli altri, si attivavano con l’acqua, ma non con altre sostanze simili. Inoltre, anche la chorda tympani riceveva quello stimolo, confermando che la presenza di acqua veniva effettivamente trasmessa per via gustativa. A questo punto c’era da verificare se davvero i recettori per l’acido fossero i responsabili. I ricercatori hanno fatto perciò un’altra serie di esperimenti osservando che nei topi privi di questi recettori la risposta all’acqua non c’era e gli animali non riuscivano a distinguere tra l’acqua e un’altra sostanza oleosa. Ora mancava un altro tassello: se quei recettori erano davvero capaci di attivarsi con l’acqua, ciò significava che una volta attivati, l’animale avrebbe dovuto comportarsi come se stesse bevendo, cioè percependo l’acqua. E gli scienziati hanno verificato proprio questo. Con la luce.

Con una tecnica chiamata optogenetica è possibile rendere specifiche cellule sensibili alla luce, un po’ come i recettori per la vista, e si possono così attivare artificialmente. In questo caso i topi avevano i recettori TRC per l’acido modificati in modo da poter essere attivati con la luce. Se questi recettori erano davvero i resposabili della sensazione per l’acqua, i topi, stimolati sulla lingua con la luce, avrebbero dovuto avere la stessa reazione che se stimolati con l’acqua. E ha funzionato proprio in questo modo. I topi avevano a disposizione un abbeveratore modificato che invece di rilasciare acqua emetteva luce quando l’animale andava a leccare per bere. I topi leccavano dalla bottiglia come se stessero bevendo normalmente e percepivano la sensazione gustativa dell’acqua anche se la lingua era stimolata solo con la luce. Questo esperimento ha così confermato che effettivamente i recettori TRC per l’acido mediano anche le risposte all’acqua. Si tratta ora di capire meglio come funziona questa attivazione.

Sensing water

If we take a closer look at our tongue we will discover a fascinating landscape covered by hundreds papillae of different shapes. There is where actually the sense of taste starts, where begins the rich savory feeling of our meal, the acidity of a soft drink, the bitterness of our black coffee, the sweetness of our favorite cake, or the effects of a too generous spoon of salt dropped in our soup. There is where we can taste water too. How does the water taste like?

It was already known from scientist that invertebrates like Drosophila melanogaster has specific receptors to sense water, and in frog, sheep, and cat,  the facial nerves who receives taste information get activated by water as well. Now it turns out that receptors TRC for sour taste are able to detect water.

taste-body

The mouse who drank water

Scientists just find that on a study published last month on the scientific journal Nature neuroscience. How does it work? They recorded the physiological activity of the facial branch nerve for taste, chorda tympani, during water stimulation; moreover they observed that the TRC-receptors for sour taste were specifically activated by water. The second step was to test for these receptors, therefore using genetically modified mice, scientists observed that animals without those receptors where unable to detect water and they could not distinguish water from other oleose substances. Finally, researcher tried to stimulate such receptors artificially to test if they were able to induce in animals a “drinking” behavior like drinking-water. And it worked out. Using a genetically modified mouse who has sour-receptors TRC sensible to light (like, say, sight receptors), scientists could activate them through light instead of using water. The mouse had a modified beverage disposable releasing light, not water: the animal approached and licked the bottles drinking “normally” and experiencing “water-taste”, although the tongue was stimulated by light only. That could prove that sour receptors actually mediate water-detection as well, in a taste-like manner.

Regarding the mechanism and how this activation works there are still some speculations. One of the most accepted hypotheses is that the receptors sense the change of pH in their environment, which is normally made by the characteristic saliva  composition, and pH. When we drink, water transiently washes out the saliva layer that covers the taste buds and the receptors “feel” that change sending a signal to the brain. It is a mechanism efficient and easy for the body to detect quickly the presence of water, but we need now further prove.

Bonus

Annunci