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Variación genética en la percepción del gusto (II)

Gusto dulceParte 2 de 6

El gusto dulce y las preferencias en la dieta

A diferencia de la percepción del gusto amargo, las substancias dulces se perciben como placenteras y se agrupan por separado del gusto amargo en los humanos, posiblemente reflejando presiones evolutivas para seleccionar alimentos ricos en energía. Está bien establecido que las substancias con gusto dulce inducen reflejos cefálicos y por lo tanto los receptores del gusto dulce en la lengua y el paladar pueden ser importantes en la iniciación de la respuesta pre-absorción al consumo de alimentos.

Además de los azúcares naturales como glucosa, fructosa, sacarosa y alcoholes de azúcar como el sorbitol, varios edulcorantes artificiales se han desarrollado (algunos ejemplos son sacarina, acelsulfame-K, aspartame, sucralosa y dulcin); adicionalmente, aminoácidos como glicina, D-fenilalanina, D-triptófano, L-prolina y L-glutamina también confieren un gusto dulce.

Sin embargo, no está claro el por qué los organismos han evolucionado para detectar los edulcorantes no nutritivos. A pesar del uso actual de edulcorantes artificiales para reducir las calorías, hay evidencia de que los edulcorantes no energéticos pueden interferir con la respuesta metabólica normal al consumo de alimento.

Molécula de glucosa (C6H12O6)

Los puntos de detección del sabor dulce estan principalmente en la punta de la lengua

Utilizando diferencias en la percepción del gusto dulce de la sacarina entre diferentes líneas de ratones, se inició la identificación del locus Sac en los 1970s. El descubrimiento del gen responsable del locus Sac fue acelerado 25 años después luego del descubrimiento de una familia de receptores ligados a proteína G, los TR1, en ratas y humanos. En el 2001, varios grupos identificaron al tercer miembro de la familia de receptores del gusto 1, T1R3 (TAS1R3 en humanos, o Tas1r3 en roedores) como el gen responsable del fenotipo con preferencia por sacarina, descubierto mediante varios enfoques.

Evidencia directa del papel de Tas1r3 en la preferencia por sacarina surgió del estudio de Tas1r3 aislado de ratones catadores y ratones rescatados no catadores transfectándolos (la transfección consiste en la introducción de material genético externo en células eucariotas) con una forma catadora del gen. Además del gen Tas1r3, estos estudios también identificaron la coexpresión de T1R2 y T1R3 en las células caliciformes y foliadas, y utilizando un sistema de ensayo heterólogo se descubrió que el heterómero TiR2/T1R3 respondía a varias substancias dulces, al medir con un tinte indicador de calcio.

Después se descubrió que T1R3 en combinación con T1R1 es el heterómero responsable por la detección del gusto umami. La α-gustducina, subunidad del receptor ligado a proteína G, se ha propuesto como una de las rutas involucradas en la trasmisión de señal en cascada (downstream) una vez que el receptor de gusto dulce es activado por su ligando. Los receptores para los gustos amargo y umami podrían también transmitir sus señales vía α-gustducina. Por tanto, además de entender a los receptores del gusto, es indispensable comprender la ruta de transducción para tener una idea completa de la percepción del gusto.

Molecula de aspartame (C14H18N2O5)

Alimentos elaborados con edulcorantes artificiales

A pesar del descubrimiento del heterómero T1R1/T1R3 responsable de la detección del gusto dulce, el número de receptores de gusto dulce que existe no se ha definido. Evidencia de un noqueado (knockout, como también se conoce) sencillo y doble de Tas1r3 y Tas1r2 sugiere que T1R2 y/o T1R3 pueden actuar como un monómero u homodímero del gusto de baja afinidad bajo altas concentraciones de azúcares naturales, mientras que otro estudio noqueado de Tas1r3 sugiere que podrían existir otros receptores del gusto dulce.

Interesantemente, los miembros de la familia Felidae de carnívoros obligados son únicos porque son indiferentes a los alimentos con sabor dulce y no muestran respuestas neurales a los azúcares. Este fenotipo se ha explicado por una microeliminación y codón de alto (stop) temprano en el gen Tas1r2, resultando en carencia de expresión T1R2 en el tejido del gusto, resaltando así la importancia de T1R2 en la detección del gusto dulce. Se requieren más estudios para resolver el debate sobre el número de proteínas que actúan como receptores del gusto dulce utilizando noqueados de Tas1r3 y Tas1r2 solos y en combinación.

Dentro de los humanos, se ha reconocido por mucho tiempo que hay diferencias interindividuales en los umbrales de detección del gusto dulce. Estudios recientes en mellizos femeninos monocigóticos y dicigóticos reportan que la contribución genética aditiva a la discriminación de la intensidad de una solución dulce es del 33%, mientras que la contribución genética aditiva al agrado por una solución dulce es del 49%. La solución utilizada en estos estudios es una solución muy dulce de sacarosa al 20% y por tanto, una concentración menor de sacarosa podría haber tenido la capacidad para identificar más allá diferencias interindividuales en la discriminación del gusto dulce, lo que puede contar potencialmente para una mayor contribución genética a la discriminación del gusto dulce.

Similarmente, entre miembros familiares relacionados y no relacionados, los estimados de heredabilidad para detectar la intensidad de soluciones de sacarosa supraumbrales fueron cercanos a cero, aunque la heredabilidad de placer de las dos soluciones más fuertes y de alimentos dulces estuvo entre 30% y 40%.

Este estudio identificó un ligamiento de rasgo cuantitativo para la frecuencia de uso de alimentos dulces en el cromosoma 16p11.2, pero no se identificaron genes candidato debido a que no hay genes conocidos que afecten la preferencia y uso dulce en esta región.

La variabilidad en la heredabilidad observada en estos estudios, sin embargo, demuestra que la preferencia por alimentos dulces es un rasgo poligénico multifactorial. Esto no es sorprendente dada la complejidad de los comportamientos de alimentación, que están influenciados por otros sistemas fisiológicos incluyendo los circuitos de recompensa por alimentos y homeostasis de energía, además de diferencias en la percepción del gusto.

Se ha demostrado ya que una variante genética en el gen transportador de glucosa tipo 2 (GLUT2) está asociado con un consumo mayor al habitual de azúcares, lo que sugiere que mecanismos sensores de glucosa que pueden estar involucrados en la homeostasis de glucosa y/o balance de energía pueden afectar los comportamientos de consumo de alimentos. Adicionalmente, estas diferentes rutas biológicas pueden converger e interactuar para influenciar el consumo global de azúcares.

Resulta interesante que T1R2 y T1R3 se han localizado en el intestino delgado, al tiempo que han sido implicados en una mayor expresión de GLUT2 y en la isoforma 1 del transportador de glucosa sodio-dependiente (SGLT1) en la membrana en cepillo en respuesta a edulcorantes naturales y artificiales en ratas y ratones.

Así, examinando los polimorfismos dentro de los genes receptores del gusto dulce puede contribuir al entendimiento de parte de las diferencias en la detección del gusto dulce y el aprecio por los azúcares, al igual que las diferencias en la absorción postprandial de glucosa, lo que podría ayudar a explicar predisposiciones a obesidad, diabetes y otros desórdenes de alimentación.

El gen humano que codifica para T1R3, TAS1R3, está localizado en el cromosoma 1 junto con los miembros 1 y 2 de la familia de receptores del gusto 1, TAS1R1 y TAS1R2, respectivamente. Varios polimorfismos han sido identificados en cada uno de estos 3 genes receptores del gusto, los cuales varían dentro de las diferentes poblaciones estudiadas, incluyendo poblaciones en Asia, indios americanos, África y Europa. La mayoría de las variaciones no sinónimas reside en el dominio extracelular de la proteína, que se cree contiene el sitio que se une al ligando para edulcorantes de carbohidratos y dipéptidos.

TAS1R2 es notable en su variación mayor a la de TAS1R1 y TAS1R3, al grado que se ha determinado que está en el décimo percentil superior de diversidad genética en comparación con otros 3,300 genes.  Junto con la notable diversidad genética, TAS1R2 ha potencialmente evolucionado para sentir una amplia variedad de substancias dulces estructuralmente diferentes, de acuerdo a valoración realizada por rechazo a la prueba de neutralidad evolutiva (llamada prueba D de Tajima).

Ningún estudio ha determinado todavía cuales variantes genéticas en TAS1R2 y/o TAS1R3 están asociadas con diferencias en el consumo de azúcares en humanos. Los polimorfismos candidato, junto con evaluaciones de sitios activos y de unión a ligandos en el receptor gustativo heteromérico, pueden ser investigados a fin de comenzar a entender las diferencias interindividuales en la percepción del gusto dulce y el consumo de azúcares.

Micrografía de papilas filiformes en la zona posterior de la lenguaSubir

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