Генетические аспекты формирования вкуса

В статье рассматриваются молекулярно-генетические основы развития вкуса, определяющие особенность восприятия сладкой, соленой, кислой, горькой, и высокобелковой пищи (умами). Гены TAS1R3, FTO, GLUT2, FGF21, GNAT3 отвечают за индивидуальное восприятие объема сахара. Уровни FGF21 в сыворотке крови значительно повышены при ожирении и у пациентов с сахарным диабетом 2 типа, что предположительно указывает на состояние резистентности к FGF21. Учитывая роль рафинированных сахаров в развитии заболеваний, употребление продуктов со сниженным содержанием или полным отсутствием добавленного сахара является общемировым трендом, особенно необходимым в питании детей. При проведении полногеномного секвенирования 39 пациентам в возрасте от 15-18 лет полиморфизм гена FGF21 выявлен у 27 подростков (69%), без гендерной особенности. Практически все пациенты с полиморфизмом гена FGF21 демонстрировали высокое пристрастие к сладким продуктам. В настоящее время дискутируется существование шестого вкуса - хлорида аммония, рецепторы которого регулируются геном Otop1, также ответственным и за идентификацию кислого вкуса.

дети, вкус, вкусовые рецепторы, ген, полногеномное сиквенирование

1. Zakharova I. N., Dmitriyeva Yu.A., Machneva E. B., Kasyanova А. N. Physiology of taste perception: the role of genetic and environmental factors in the formation of taste preferences. Ros Vestn Perinatol i Pediatr. 2018; 63:(4): 23-29. (In Russ.) doi: 10.21508/1027-4065-2018-63-4-23-29.@@ Захарова И. Н., Дмитриева Ю. А., Мачнева Е. Б., Касьянова А. Н. Физиология вкусового восприятия: роль генетических и средовых факторов в формировании вкусовых предпочтений. Рос вестн перинатол и педиатр 2018; 63:(4): 23-29. doi: 10.21508/1027-4065-2018-63-4-23-29.

2. Witt M. Anatomy and development of the human taste system. Handb Clin Neurol. 2019; 164: 147-171. doi: 10.1016/B978-0-444-63855-7.00010-1.

3. Zakharova I. N., Dmitrieva Y. A., Machneva E. B., Tsutsaeva A. N. Formation of taste preferences: anatomical and genetic determinants, significant factors of taste development in children. RMJ. Mother and Child. 2020; 3(2): 119-125. (In Russ.) doi: 10.32364/2618-8430-2020-3-2-119-125.@@ Захарова И. Н., Дмитриева Ю. А., Мачнева Е. Б., Цуцаева А. Н. Формирование вкусовых предпочтений: анатомические и генетические детерминанты, значимые факторы развития вкуса у детей. РМЖ. Мать и дитя. 2020; 3(2): 119-125. doi: 10.32364/2618-8430-2020-3-2-119-125.

4. Zakharova I. N., Dmitriyev Yu.A., Machneva E. B., Tsutsayeva A. N. Taste sensations: history of studying, evolutionary feasibility and strategies of forming correct taste preferences in children. Meditsinskiy sovet = Medical Council. 2020; (10): 65-73. (In Russ.) doi: 10.21518/2079-701X-2020-10-65-73.@@ Захарова И. Н., Дмитриев Ю. А., Мачнева Е. Б., Цуцаева А. Н. Вкусовые ощущения: история изучения, эволюционная целесообразность и стратегии формирования правильных вкусовых предпочтений у детей. Медицинский совет. 2020; (10): 65-73. doi: 10.21518/2079-701X-2020-10-65-73.

5. Ki SY, Jeong YT. Taste Receptors beyond Taste Buds.Int J Mol Sci. 2022; 23(17): 9677. doi: 10.3390/ijms23179677.

6. Xi R., Zheng X., Tizzano M. Role of Taste Receptors in Innate Immunity and Oral Health. J Dent Res. 2022; 101(7): 759-768. doi: 10.1177/00220345221077989.

7. O’Leary C.E., Schneider C., Locksley R. M. Tuft Cells-Systemically Dispersed Sensory Epithelia Integrating Immune and Neural Circuitry. Annu Rev Immunol. 2019; 37: 47-72. doi: 10.1146/annurev-immunol-042718-041505.

8. Zheng X., Tizzano M., Redding K. et al. Gingival solitary chemosensory cells are immune sentinels for periodontitis. Nat Commun. 2019; 10(1): 4496. doi: 10.1038/s41467-019-12505-x.

9. Hollenhorst M. I., Nandigama R., Evers S. B. et al. Bitter taste signaling in tracheal epithelial brush cells elicits innate immune responses to bacterial infection. J Clin Invest. 2022; 132(13): e150951. doi: 10.1172/JCI150951.

10. Steensels S., Depoortere I. Chemoreceptors in the Gut. Annu Rev Physiol. 2018; 80: 117-141. doi: 10.1146/annurev-physiol-021317-121332.

11. Jeruzal-Świątecka J., Fendler W., Pietruszewska W. Clinical Role of Extraoral Bitter Taste Receptors.Int J Mol Sci. 2020; 21(14): 5156. doi: 10.3390/ijms21145156.

12. Breslin P. A.S., Izumi A., Tharp A. et al. Evidence that human oral glucose detection involves a sweet taste pathway and a glucose transporter pathway. PLoS One. 2021; 16(10): e0256989. doi: 10.1371/journal.pone.0256989.

13. Lang R., Lang T., Dunkel A., Ziegler F., Behrens M. Overlapping activation pattern of bitter taste receptors affect sensory adaptation and food perception. Front Nutr. 2022; 9: 1082698. doi: 10.3389/fnut.2022.1082698.

14. Khan A. S., Hichami A., Khan N. A. Taste perception and its effects on oral nutritional supplements in younger life phases. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2018; 21(5): 411-415. doi: 10.1097/MCO.0000000000000492.

15. Wu B., Eldeghaidy S., Ayed C., Fisk I. D., Hewson L., Liu Y. Mechanisms of umami taste perception: From molecular level to brain imaging. Crit Rev Food Sci Nutr. 2022; 62(25): 7015-7024. doi: 10.1080/10408398.2021.1909532.

16. Diepeveen J., Moerdijk-Poortvliet T. C.W., van der Leij F. R. Molecular insights into human taste perception and umami tastants: A review. J Food Sci. 2022; 87(4): 1449-1465. doi: 10.1111/1750-3841.16101.

17. Liang Z., Wilson C. E., Teng B., Kinnamon S. C., Liman E. R. The proton channel OTOP1 is a sensor for the taste of ammonium chloride. Nat Commun. 2023; 5;14(1): 6194. doi: 10.1038/s41467-023-41637-4.

18. Ventura A. K., Worobey J. Early influences on the development of food preferences. Curr Biol. 2013; 6;23(9): R401-8. doi: 10.1016/j.cub.2013.02.037.

19. Beauchamp G. K., Mennella J. A. Early flavor learning and its impact on later feeding behavior. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2009;48 Suppl 1: S25-30. doi: 10.1097/MPG.0b013e31819774a5.

20. Lin J. A., Wu C. H., Lu C. C., Hsia S. M., Yen G. C. Glycative stress from advanced glycation end products (AGEs) and dicarbonyls: An emerging biological factor in cancer onset and progression. Mol Nutr Food Res. 2016; 60(8): 1850-64. doi: 10.1002/mnfr.201500759.

21. Khalid M., Petroianu G., Adem A. Advanced Glycation End Products and Diabetes Mellitus: Mechanisms and Perspectives. Biomolecules. 2022; 12(4): 542. doi: 10.3390/biom12040542.

22. WHO global sodium benchmarks for different food categories. World Health Organization 2021. Available at: https://nczd.ru/wp-content/uploads/2019/12/Met_rekom_1_god_.pdf. Accessed: 22.07.2023.

23. Murovets V. O., Lukina E. A. T1R taste receptors and the regulation of carbohydrate intake and metabolism in mammals.Integrative Physiology. 2020; 3(3): 270-285. (in Russ.) doi: 10.33910/2687-1270-2022-3-3-270-285.@@ Муровец В. О., Лукина Е. А. Роль вкусовых рецепторов T1R в регуляции потребления и метаболизма углеводов у млекопитающих. Интегративная физиология. - 2022. - Т. 3. - №. 3. - С. 270-285. doi: 10.33910/2687-1270-2022-3-3-270-285.

24. Fredriksson R., Hägglund M., Olszewski P. K. et al. The obesity gene, FTO, is of ancient origin, up-regulated during food deprivation and expressed in neurons of feeding-related nuclei of the brain. Endocrinology. 2008; 149(5): 2062-71. doi: 10.1210/en.2007-1457.

25. Jia G., Fu Y., Zhao X. et al. N6-methyladenosine in nuclear RNA is a major substrate of the obesity-associated FTO. Nat Chem Biol. 2011; 16;7(12): 885-7. doi: 10.1038/nchembio.687.

26. Chernenkov Y. V., Gumenyuk O. I., Glushakov I. A., Glushakova V. D. Some aspects of the formation of dietary intake of children of different age groups. RMZH. Mother and Child. 2023; 6(2): 169-174. (In Russ.) doi: 10.32364/2618-8430-2023-6-2-169-174.@@ Черненков Ю. В., Гуменюк О. И., Глушаков И. А., Глушакова В. Д. Некоторые аспекты формирования рационов питания детей разных возрастных групп. РМЖ. Мать и дитя. 2023; 6(2): 169-174. doi: 10.32364/2618-8430-2023-6-2-169-174.

27. Olszewski P. K., Fredriksson R., Olszewska A. M. et al. Hypothalamic FTO is associated with the regulation of energy intake not feeding reward. BMC Neurosci. 2009; 27;10: 129. doi: 10.1186/1471-2202-10-129.

28. Eny K. M., Wolever T. M., Fontaine-Bisson B., El-Sohemy A. Genetic variant in the glucose transporter type 2 is associated with higher intakes of sugars in two distinct populations. Physiol Genomics. 2008; 13;33(3): 355-60. doi: 10.1152/physiolgenomics.00148.2007.

29. Robino A., Concas M. P., Catamo E., Gasparini P. A Brief Review of Genetic Approaches to the Study of Food Preferences: Current Knowledge and Future Directions. Nutrients. 2019; 26;11(8): 1735. doi: 10.3390/nu11081735.

30. BonDurant L. D., Potthoff M. J. Fibroblast Growth Factor 21: A Versatile Regulator of Metabolic Homeostasis. Annu Rev Nutr. 2018; 21;38: 173-196. doi: 10.1146/annurev-nutr-071816-064800.

31. Flippo K. H., Potthoff M. J. Metabolic Messengers: FGF21. Nat Metab. 2021; 3(3): 309-317. doi: 10.1038/s42255-021-00354-2.

32. Frayling T. M., Beaumont R. N., Jones S. E. et al. A Common Allele in FGF21 Associated with Sugar Intake Is Associated with Body Shape, Lower Total Body-Fat Percentage, and Higher Blood Pressure. Cell Rep. 2018; 10;23(2): 327-336. doi: 10.1016/j.celrep.2018.03.070.

33. Zhang D., Wang S., Ospina E. et al. Fructose Protects Against Acetaminophen-Induced Hepatotoxicity Mainly by Activating the Carbohydrate-Response Element-Binding Protein α-Fibroblast Growth Factor 21 Axis in Mice. Hepatol Commun. 2021; 5(6): 992-1008. doi: 10.1002/hep4.1683.

34. Behrens M., Meyerhof W. A role for taste receptors in (neuro)endocrinology?. J Neuroendocrinol. 2019; 31(3): e12691. doi: 10.1111/jne.12691.

35. Hwang L. D., Lin C., Gharahkhani P. et al. New insight into human sweet taste: a genome-wide association study of the perception and intake of sweet substances. Am J Clin Nutr. 2019; 109(6): 1724-1737. doi: 10.1093/ajcn/nqz043