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Geschmackssensoren für die bitterste natürliche Substanz der Welt identifiziert

13.10.2009
Wissenschaftler des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE) und der Universität Piemont in Italien haben vier Geschmackssensoren identifiziert, mit denen Menschen die bitterste natürliche Substanz der Welt wahrnehmen.

Bei dieser handelt es sich, um Amarogentin, einem Bitterstoff aus Enzian, der noch in einer Verdünnung von eins zu 58 Millionen deutlich wahrnehmbar ist. Das heißt, wenn man ein Schnapsglas (2cl) Amarogentin in einer Wassermenge verdünnt, die etwa 5.800 Badewannenfüllungen entspricht, würde man sie immer noch schmecken. Obwohl Forscher die Substanz seit langem kennen, waren die molekularen Sensoren für diesen Bitterstoff bislang unbekannt.

Die Forschergruppe, um Maik Behrens und Wolfgang Meyerhof vom DIfE, publizierte ihre Untersuchungsergebnisse nun online in der Fachzeitschrift Journal of Agricultural and Food Chemistry (Behrens et al., 2009; DOI:10.1021/jf9014334).

Bitterstoffe nimmt der Mensch mit Hilfe von kleinen Eiweißmolekülen wahr, den so genannten Bittergeschmacksrezeptoren, die auch mit TAS2R bezeichnet werden. Diese sitzen wie Sensoren oder Antennen auf der Spitze von Geschmackszellen. Bindet eine Substanz an den für sie passenden Bitterrezeptor, so wird ein Signal in der Zelle ausgelöst, das ans Gehirn weitergeleitet wird - wir registrieren: Es schmeckt bitter.

Obwohl seit etwa sieben Jahren alle 25 menschlichen Bitterrezeptor-Gene bekannt sind, ist es weltweit noch nicht gelungen, für jeden Bitterstoff den oder die passenden Bitterrezeptor/en zu identifizieren. Ebenso gibt es auch immer noch 10, so genannte "verwaiste" Rezeptortypen, denen die Forscher bislang noch keinen Bitterstoff zuordnen konnten. Somit sind noch viele Fragen offen, die das Wechselspiel zwischen Geschmackssensoren und Bitterstoffen betreffen. Ziel der DIfE-Forscher ist daher, Antworten auf diese Fragen zu finden, um aufzuklären wie die (Bitter-)Geschmackswahrnehmung auf molekularer Ebene funktioniert. Dies sei eine wichtige Vorraussetzung, um zu verstehen, wie Nahrungspräferenzen entstehen, so Meyerhof. Ebenso sei es denkbar, die Studienergebnisse zu nutzen, um Bitterblocker zu entwickeln, die den schlechten Geschmack von Medikamenten verringern.

In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher eine Untergruppe von acht der 25 Rezeptortypen (TAS2R43 bis 50) auf Wechselwirkungen mit verschiedenen Bitterstoffen. Wie die Wissenschaftler nun erstmals zeigen, aktiviert Amarogentin vier dieser acht Sensoren, zu denen auch der bis dato als "verwaist" eingestufte TAS2R50 gehört. Für diesen Rezeptortyp konnten die Forscher auch noch einen zweiten Aktivierungspartner identifizieren - nämlich den Bitterstoff Andrographolide. Die Ergebnisse dieser Studien seien der erste Schritt zu weiteren Charakterisierung der Rezeptoren, so Maik Behrens, Erstautor der Studie.

Weder Amarogentin noch Andrographolide gehören zu den sehr giftigen Bitterstoffen. Verschiedene Studien weisen sogar darauf hin, dass sie in Dosen, die eben noch im menschlichen Wahrnehmungsbereich liegen, gesundheitsförderliche Wirkungen besitzen. Das Ergebnis einer Tierstudie weist beispielsweise darauf hin, dass Amarogentin zur Behandlung von Leishmaniose geeignet sein könnte. Auch Andrographolide ist therapeutisch wirksam. Diese Substanz ist in größeren Mengen in der ayurvedischen Heilpflanze Maha-tita (king of bitters) enthalten, welche in Südasien verwendet wird, um Infektionen zu behandeln.

Hintergrundinformation:

Wolfgang Meyerhof leitet am DIfE eine der führenden Arbeitsgruppen, die sich mit Geschmacksforschung in Deutschland beschäftigen. Der Gruppe ist es gelungen alle 25 menschlichen Bitterrezeptor-Gene zu identifizieren.

Allgemein gilt, dass die Bitterrezeptoren vor dem Verzehr giftiger Stoffe warnen. Man findet sie auf der Zunge, aber auch im Bereich des Gaumens, des Rachens und des Kehlkopfs. Bereits 2005 und 2006 hatten Ergebnisse der Arbeitsgruppe um Meyerhof gezeigt, dass die Wahrnehmung des Bittergeschmacks eine wichtige Rolle während der menschlichen Evolution spielte.

In großen Teilen der Gesellschaft ist bekannt, wie eine gesunde Ernährung aussehen sollte. Paradoxerweise hat dieses Wissen in der täglichen Praxis die tatsächliche Ernährungsweise aber kaum beeinflusst: Bevorzugt wird eine wenig sättigende, kalorienreiche Kost, die das Entstehen von Übergewicht begünstigt. Die Forschung des DIfE konzentriert sich deshalb auch auf die biologischen Mechanismen, die eine Vorliebe für bestimmte Lebensmittel bewirken.

Das Deutsche Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Es erforscht die Ursachen ernährungsbedingter Erkrankungen, um neue Strategien für Prävention, Therapie und Ernährungsempfehlungen zu entwickeln. Forschungsschwerpunkte sind dabei Adipositas (Fettsucht), Diabetes und Krebs.

Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 86 Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung sowie drei assoziierte Mitglieder. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 14.200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon sind ca. 6.500 Wissenschaftler, davon wiederum 2.500 Nachwuchswissenschaftler. Näheres unter http://www.leibniz-gemeinschaft.de

Kontakt:

Dr. Maik Behrens
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Abteilung Molekulare Genetik
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
14558 Nuthetal
Tel: ++49(0)33200 88 545
E-Mail: behrens@dife.de
Professor Dr. Wolfgang Meyerhof
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Abteilung Molekulare Genetik
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
14558 Nuthetal
E-Mail: meyerhof@dife.de
Dr. Gisela Olias
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
14558 Nuthetal
Tel.: +49(0)33 200-88 278/335
Fax: ++49(0)33200 88 503
E-Mail: olias@dife.de

Dr. Gisela Olias | idw
Weitere Informationen:
http://www.dife.de
http://www.leibniz-gemeinschaft.de

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