醫學

吃「苦」耐勞的體內保鏢

腦、心、肺、腸,就連膀胱都有苦味受體!這類蛋白質可協助我們抵禦入侵的微生物,近來發現,甚至可能降低鼻竇炎感染率。

撰文/李(Robert J. Lee)、科恩(Noam A. Cohen)
翻譯/林雅玲

醫學

吃「苦」耐勞的體內保鏢

腦、心、肺、腸,就連膀胱都有苦味受體!這類蛋白質可協助我們抵禦入侵的微生物,近來發現,甚至可能降低鼻竇炎感染率。

撰文/李(Robert J. Lee)、科恩(Noam A. Cohen)
翻譯/林雅玲


重點提要
■偵測苦味的蛋白質不只分佈在舌頭,它們遍佈全身,出現在從未與食物接觸的器官。
■最新研究發現,這些苦味受體可以引發極其迅速的防禦反應,以殺死細菌。
■利用苦味化合物刺激這些受體,可能強化天然的免疫反應,有助於降低我們對抗生素的依賴。


請回想你這輩子得過最嚴重的一次感冒:感覺鼻子完全塞住了,奮力呼吸只換得一絲空氣;鼻竇承受壓力,導致整個頭都痛了起來;因為聞不到氣味,所以吃東西時如同嚼蠟,你感到噁心、苦不堪言。雖說症狀通常只會持續大約一個星期,但如果情況重複出現,而你永遠都擺脫不了這個循環呢?


遺憾的是,這就是慢性鼻竇炎病患的真實生活寫照。全美國約3500萬人罹患這種上呼吸道(包括鼻腔和其他部位)疾病,大部份患者需要長期接受抗生素和類固醇的治療,如果這些藥物沒有效果,則必須透過精巧的外科手術清除患者頭骨裡遭感染的腔室。近年來這種手術似乎更為普遍,因為現代社會過度使用抗生素,已造成這些藥物的療效變差。目前美國鼻竇炎成年患者當中,每五名就有一名接受抗生素療法,這種疾病因此成為惡性循環的一部份,致使抗藥性金黃色葡萄球菌(MRSA)的感染病例一再增加。


我們想要打破這種循環。我們與許多研究人員正努力了解呼吸道內襯的上皮細胞(epithelial cell)的免疫防禦機制,看這類機制如何對抗呼吸道的感染。一般人每天呼吸超過一萬公升的空氣,其中大部份是透過鼻子,而空氣中含有無數的細菌、真菌和病毒。我們的鼻子是呼吸道防禦的第一線,我們每呼吸一次,就有碎片、病毒、細菌和真菌孢子留在鼻腔,不過神奇的是,大多數人都可以四處走動、呼吸自如,不會罹患呼吸道感染。


很可能我們從未想到關鍵原因:與我們的舌頭有關。味覺受體由蛋白質構成,科學家發現可偵測苦味的受體具有雙重職責──它們也能協助對抗細菌。我們的研究發現這些受體也存在鼻腔,能引發三種對抗細菌的反應。首先,它們發送訊號,讓細胞擺動表面的纖毛(微小的毛狀突起)把細菌掃走,接下來這些受體會通知細胞釋出一氧化氮來殺死細菌,最後它們還會通知其他細胞釋出抗菌蛋白質「防禦素」(defensin)。


更令人吃驚的是,有些研究人員還發現這些受體不僅存在於舌頭和鼻腔,也存在於呼吸道的其他部位,甚至連心、肺、腸等身體器官都有。綜合我們以及其他科學家的發現,目前認為這些受體也是先天人體免疫系統的一部份,比起較為人知的各種抗體和循環身體以對抗入侵者的細胞,它們更能迅速反應。免疫系統需要幾個小時至數天,才能製造出專一性抗體對抗病毒或細菌,而苦味受體的反應雖然是一般性反應,並非特定針對哪些細菌,卻能在短短幾分鐘內啟動,可說是真正的早期預警系統。


危險味道,觸發警報


把味覺受體看成會對入侵身體的物質有反應的哨兵,比較能理解它們在免疫系統裡的作用。這些受體位於舌頭味蕾上的細胞,能提示細胞要發送什麼訊號給大腦,讓我們得知嘴裡食物的營養價值或潛在毒性。舌頭能分辨五種基本味道:苦、甜、鹹、酸、鮮(或稱旨味)。我們的味覺就像消化系統的守門員,提供我們關於口中食物的資訊,我們才能決定是否要一口吞下食物。苦味受體能偵測有毒的化學物質,例如尼古丁等植物鹼。如今我們的大腦通常認定「苦味」是不愉快的感覺,因為這種受體是演化來偵測是否有潛在的有害化學物質。


警示可能的危害是生存的關鍵,這也許可以解釋為何有這麼多不同的苦味受體。甜、鹹、酸和鮮味分別都只有一種受體,但是能偵測苦味的受體至少有25種。苦味受體屬於味覺家族蛋白中的第二型(T2R),很可能是演化來辨識並預防我們吃下各種有害物質。


2009年首度出現證據顯示,苦味受體在身體其他部位也有功用,當時美國愛荷華大學的研究人員在肺部內襯的上皮細胞發現T2R。這些細胞的頂端覆蓋黏液層,能捕捉我們吸進的微生物和刺激物,細胞上的微小纖毛會同步以每秒8~15次的速度擺動,把刺激物推向咽喉,接著我們會吞下或吐出它們。愛荷華的研究團隊發現,如果利用苦味化合物刺激人體肺細胞上的T2R,細胞纖毛擺動速度會更快,顯示T2R能幫助呼吸道清除吸入的潛在危險物質,而這些物質嚐起來也許有苦味。


大約在同一時間,科羅拉多大學安序茲醫學院的研究人員也在研究實驗鼠鼻腔裡一種特殊類型的細胞,這種細胞上也有苦味受體,對於刺激物也有反應。他們發現,這些細胞(稱為孤立性化學感受細胞)偵測到來自細菌的分子「醯化高絲胺酸內酯」(AHL)時,會變得更加活躍。當危險的革蘭氏陰性菌形成生物薄膜時,會釋出AHL。生物薄膜即是細菌群落,例如綠膿桿菌會藉由彼此黏著形成網絡,比起較沒有組織的細菌,對抗抗生素的能力強了1000倍,也因此更難殺死。科羅拉多大學的研究人員發現,形成生物薄膜後釋出的AHL會活化孤立性化學感受細胞。AHL是科學家首度發現能刺激細胞苦味受體的專一性細菌化學物質,為受體能對入侵者有反應的概念,提供了更具體的證據。