25 Rezeptoren für Bitterstoffe

Bitterstoffe sind strukturell sehr unterschiedlich. Viele dieser Substanzen finden sich in Pflanzen, andere werden von Tieren produziert und wieder andere entstehen bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteln oder bei Alterungs- und Zerfallsprozessen. Die Bittergeschmackswahrnehmung ist angeboren. So können bereits Babys Bitterstoffe wahrnehmen. Obwohl nicht generell ein Zusammenhang zwischen Bitterkeit und Giftigkeit besteht, geht man im Allgemeinen davon aus, dass der Sinn für Bitteres uns vor dem Verzehr giftiger Nahrung bewahren soll. Doch wie ist es möglich, all diese heterogenen Bitterstoffe mit nur 25 verschiedenen Sensortypen wahrzunehmen? Dieser Frage ging das Wissenschaftlerteam des DIfE nach. Mit Hilfe eines Zellkultursystems - einer Art "künstlichen Zunge" - testeten sie die Wirkung von 104 natürlichen und synthetischen Bitterstoffen auf die 25 verschiedenen menschlichen Bittergeschmacksrezeptoren. Dabei konnten sie für fünf der zehn Sensoren erstmals Bindungspartner identifizieren sowie 64 Bitterstoffen, für die noch kein Rezeptor bekannt war, einen oder mehrere passende Rezeptoren zuordnen. Unter diesen Bitterstoffen befinden sich zahlreiche Substanzen, die uns das Leben täglich "bitter" machen, zum Beispiel Coffein aus Kaffee, Limonin aus Zitrusfrüchten, Chinin aus Bitterlemon, Ethylpyrazin, das bei Röstprozessen entsteht, Sinigrin aus verschiedenen Kohlsorten, aber auch medizinische Inhaltsstoffe.

Während einige der Rezeptoren nur auf wenige bestimmte Substanzen reagierten, waren andere Sensortypen in der Lage, eine breite Palette der unterschiedlichen Bitterstoffe zu erkennen. So reichten drei der Rezeptortypen aus, um etwa die Hälfte der 104 getesteten Bitterstoffe zu detektieren. Generell erkannten die Geschmackssensoren sowohl natürliche als auch synthetische Stoffe. Allerdings reagierten einige der Rezeptoren bevorzugt auf natürliche Substanzen, während andere eine deutliche Vorliebe für synthetische Bitterstoffe aufwiesen.

Auch die untersuchten Bitterstoffe verhielten sich unterschiedlich: 63 der getesteten Substanzen aktivierten jeweils nur ein bis drei der Rezeptortypen. Dagegen stimulierten 19 der Substanzen bis zu 15 Sensortypen gleichzeitig. Die Schwellenwertkonzentrationen der einzelnen Stoffe, die überschritten werden müssen, um ein Bittersignal auszulösen, waren dabei ebenfalls sehr unterschiedlich.

Quelle: Meyerhof, W., et al. Chemical Senses 2009 (DOI: 10.1093/chemse/bjp092).