人體最強感覺器官！防肥胖、抗感染一手全包

小腸絨毛橫截面的染色切片。來源：GRACE BURGIN， NOGA ROGEL和MOSHE BITON。

　　來源：環球科學ScientificAmerican

　　科學家在胃腸道和許多其他內臟器官中發現了與舌和上顎味蕾相同的味覺感受器，同時他們還發現這些新找到的感受器可以感知食物中的營養成分，並且調控著整個消化過程。它們會控制我們吃什麼、吃多少，還可以指揮免疫系統抵禦病原體和寄生蟲。

　　澳大利亞阿德萊德大學的生理營養學家Richard Young這樣描述道：「消化道並不是單純的管道系統，實際上包含了許多有意思的反應過程。」了解消化道將有助於找到治療糖尿病、肥胖及過敏性腸炎等疾病的新方法。

　　味覺感受器，從胃到皮膚

　　酸、甜、苦、咸、鮮（比如雞汁、蘑菇、熏肉和谷氨酸鈉的味道）是為人熟知的五味，它們幫助我們辨別食物是否值得一試。從生物化學的角度看，味道代表了食物所含的營養分子：土豆的甜味意味著碳水化合物、雞肉的鮮味意味著蛋白質、鹹肉汁意味著電解質；有的味道則蘊含著危險信號：孢子甘藍的苦味意味著潛在毒素、酸味意味著可能出現腐敗變質，比如在冰箱里放了太久的剩飯。

　　生物學家一直認為，在食物被吞咽的一刻，味覺感受器的工作就全部完成了。直到本世紀初，利物浦大學的生理學家Soraya Shirazi-Beechey團隊獲得了重大發現：消化道上存在葡萄糖感受器。他們的研究主要觀察腸道吸收葡萄糖的過程，研究結果顯示消化道上必然存在葡萄糖感受器，該感受器與口腔中的甜味受體本質上是一樣的。

　　在Shirazi-Beechey的開創性研究成果之後，又有許多研究發現了存在於消化道及身體其他部位中的糖、脂肪、氨基酸和苦味化學物感受器。「我們在胃、腸道、胰腺、肺、中樞系統、睾丸和皮膚中都發現了這些味覺感受器。」Robert Margolskee說。Robert是費城Monell化學感覺中心的主任，早年領導了許多科研項目。

科學家正在研究其他組織中味覺感受器的作用，如肺、睾丸和神經細胞。圖源：NICOLLE R。 FULLER/ SAYOSTUDIO

　　當然，即使這些感受器可能與口腔中的味蕾一樣，它們的傳導方式也會有所不同：當腸道中的甜味感受器被葡萄糖分子觸發後，大腦並不會產生甜的感覺。因此，不論它們的作用是什麼，許多科學家都會盡量避免在口腔之外的器官中使用「味覺感受器」，他們喜歡使用一個更籠統的詞：營養感受器。

　　糖尿病的新頭緒

　　澱粉食物進入消化道後，其要立馬決定需轉運多少分解產物（葡萄糖）進入血液。轉運的葡萄糖太少，會影響機體功能；轉運得太多，則會導致心臟病，損害腎臟和神經等。為了維持適度的平衡，營養感受器會讓消化道激活特定數量的葡萄糖轉運分子並調控激素分泌。

　　有越來越多的證據顯示，II型糖尿病患者的這套調控系統存在功能障礙，這種失調在過度肥胖的成年人比較常見。在攝入豐富的碳水化合物後，消化道中的甜味感受器能夠感受到糖的存在。此時小鼠體內名為SGLT-1的鈉-葡萄糖協同轉運蛋白水平會迅速升高，以此來控制葡萄糖水平，而人體內可能也存在同樣的機制。葡萄糖從消化道轉移到血液後，甜味感受器的激活水平會下降，從而使該反應也會減少。Young說：「這是防止攝入過量營養分子的安全機制。」

三角代表甜味感受器，星號代表苦味感受器，圓形代表鮮味感受器，方形代表脂肪感受器。圖源：NICOLLE R。 FULLER / SAYOSTUDIO

　　Young的研究顯示，II型糖尿病患者的這套安全機制受到了損壞。甜味感受器持續處於高激活水平，令消化道不斷向血液運送葡萄糖。

　　目前還不清楚所有調控糖轉運的感受器。不過，Shirazi-Beechey的研究已表明，甜味感受器是其中之一，也有研究表明SGLT-1在轉運葡萄糖的同時它也有感知葡萄糖的能力，SGLT-1的這種功能對整個反應而言或許更為重要。Young正在做一個臨床實驗，主要研究阻斷甜味感受器能否影響SGLT-1的增高，從而抑制血糖濃度上升。如果結果顯示抑制了血糖上升，那麼這個發現就可以給II型糖尿病帶來新的治療思路。

　　甜味劑的真相

　　Young的研究結果還道出了一個不幸的事實：過去，人們認為人造甜味劑只激活了口腔中的甜味味蕾，在激發愉悅味覺體驗的同時並不會給機體帶來額外的熱量，但近期的一些人體實驗發現，甜味劑或許並不是完全無害的。如果消化道中的甜味感受器在調節消化和血糖濃度中扮演了重要的角色，那麼人造甜味劑或許和真糖一樣也會觸發甜味感受器，從而干擾到這些關鍵環節。

　　在一項未發表的研究中，Young讓27名志願者每日服用三次膠囊。其中半數志願者每天會攝入相當於一升半健怡可樂所含的甜味劑，而另一半志願者所服用的膠囊中則放置安慰劑。兩周後，Young發現，與安慰劑組相比，實驗組在攝入葡萄糖後血糖濃度反應波動更大。Young的研究團隊目前正在II型糖尿病患者中重複該實驗，他認為在這個實驗中，甜味劑將表現出更強的干擾作用。

糖精之類的人造甜味劑，或許不僅僅能激活口腔的甜味味蕾，它們或許還可以干擾消化道中的甜味感受器，從而影響機體生理活動。圖源：STEFAN EBERHARD

　　出乎大多數學者意料的是，苦味感受器也參與到了葡萄糖轉運過程中。這些感受器位於消化道表面，或者至少——存在於一些與葡萄糖激素調節有關腸道細胞中。有少量研究發現，某些苦味感受器的基因變異與糖尿病罹患風險升高相關，但具體原因尚不清楚。近年研究發現，一種從啤酒花中提取出的苦味化合物可以改善糖尿病小鼠的葡萄糖調控力。

　　我需要更多的熱量！

　　消化道中的營養感受器不僅僅可以調節消化過程。它們在決定攝入食物的種類和數量上也起著關鍵作用。對人類及任何其他動物來說，進食需要保證機體功能正常的情況下避免長胖。

　　20世紀70年代有一個經典實驗，得到營養液補劑的獼猴在下一餐中會減少食物的攝入，而減少部分所含的熱量恰好與補劑的熱量相當。由於每支補劑（不論所含熱量如何）都是被融入到了等量水中，通過胃管注入體內的，因此獼猴不會通過吞咽感受到補劑的味道。這就說明消化道一定可以直接感受熱量含量。Harvey Grill是賓夕法尼亞大學糖尿病、肥胖與代謝疾病學會的肥胖部主任，他說：「不論是脂肪熱量、氨基酸熱量還是碳水化合物熱量，這個系統都感知得到，該系統的本質是一個熱量偵測裝置，它不會對熱量來源的性質加以區分。」

當葡萄糖與腸道細胞上的甜味感受器結合時，感受器會通過像GLP-1這類的中介物G蛋白（Gustducin）觸發激素釋放，從而正向調節如SGLT-1這種的葡萄糖轉運分子，使葡萄糖進入血液。GLP-1還會作用於神經細胞，引起飽腹感，進而發出停止進食的信號。圖源：NICOLLE R。 FULLER / SAYOSTUDIO

　　飽腹感不止能夠控制我們的進食行為。對於人類這種食譜廣泛的雜食性動物來說，常常會面臨這樣的選擇：是吃更大份的帶配料傳統火雞好呢，還是騰點肚子給四季豆好呢？再來一個派如何？這些選擇題的背後都潛藏著一個第二驅動力，科學家叫它：食慾。它會驅使我們吃下超出身體所需的食物。

　　在食慾的驅使之下，營養感受器可以通過判斷分析來決定吃什麼。所有動物，包括人類，都會傾向於選擇熱量更高的食物。這也就是為什麼人們會考慮再來一份土豆或者火雞，而不是再來一份西芹桿。

　　為了證明人們喜歡一種食物的原因除了好吃還有熱量高，布魯克林大學Anthony Sclafani的研究團隊進行了另一個經典實驗。實驗中，他們為小鼠提供了兩瓶裝滿零熱量的調味水。當老鼠飲用櫻桃味的水時，他們會通過胃管將糖溶液注入老鼠體內；當老鼠飲用葡萄味的水時，他們通過胃管向老鼠體內注入凈水。結果顯示，儘管老鼠沒有通過口腔嘗過甜味的糖溶液，它們消化道也知道哪瓶溶液更好，並且很快學會了選擇飲用櫻桃味的水。

　　這種熱量至上的選擇足以蓋過口腔味覺偏好。在另一實驗中，Sclafani為小鼠提供加了甜味劑的溶液和不甜溶液。但在小鼠飲用不甜溶液的同時，研究員會通過胃管向小鼠體內注入糖。小鼠最開始傾向於飲用含甜味劑的溶液，然而最後小鼠選擇了喝不甜的水，並且飲用量是甜味劑水的四倍。「這說明口味會影響飲食，但是當超過24小時，消化道的感受器被激活後，其產生的影響將更為持久。」John Glendinning表示，他是紐約巴納德學院的感覺生理學家，與Sclafani合作進行研究。他說，這種對攝入高熱量食物的渴求會超越飽腹感，這也就解釋了為什麼現在有數目龐大的肥胖人群和高熱量飲食。

　　切除胃部帶走了感受器？

　　大多數與食慾和飽腹感有關的實驗都是在小鼠身上完成的，不過許多專家認為相同的機制在人體內也同樣存在。這裡最有力的證據就是肥胖治療術中的胃分流術，在胃分流術中，醫生會切除或分流胃大部、小腸上半段和十二指腸。分流手術可以讓許多患者迅速減掉大部分多餘體重，並維持健康水平。

孢子甘藍這類蔬菜中含有可以激活苦味感受器的化學成分，在胃、腸道以及口腔中都有苦味感受器的存在。圖源：AETAYLOR / PIXABAY

　　為什麼胃分流術的效果如此之好呢？胃分流術切除了十二指腸，而十二指腸中含有大量的營養感受細胞。Sclafani認為，十二指腸的切除阻滯了食慾相關的通路，從而讓人不再想進食。另一方面，Gribble認為，胃引流術最重要的一點是增強了飽腹感。因為，目前最新的手術形式是袖狀胃切除術，即只縮小胃容積，而不切除或分流十二指腸。」她認為，經過袖狀胃切除術，食物可以快速通過胃部到達腸道，而腸道靠後的部分有更多可以分泌飽腹感激素的細胞。當食物到達此處時，飽腹感激素水平將會升高，因此袖狀胃切除術後，食物提前進入這部分腸道，可以讓飽腹感來得更快。

　　消化道也是監察官

　　有時，消化道需要處理消化食物以外的問題。許多毒素、細菌和其他病原體都會與苦味感受器結合，當在胃中出現這一反應時，胃就會阻擋這些物質，減緩它們進入腸道的速度。當這些物質被運送到腸道中後，苦味感受器又可以刺激粘液分泌，引起腹瀉，從而使有毒物質快速排出體外。這兩個反應都是為了減少有害物質在小腸內貯留的時間，防止其被身體吸收。

　　近期研究顯示，消化道中的感受器還可以提醒免疫系統攻擊寄生蟲。通常，免疫系統存在兩種免疫反應的平衡：第一種免疫反應叫做I型炎症應答，是對病毒和細菌做出的免疫反應；第二種反應叫做II型反應，是對寄生蟲等大型病原體做出的免疫反應。小鼠腸道味覺感受器激活後，腸道細胞便能作出相應反應，但是研究人員將細胞的這種功能抑後，這些小鼠的II型免疫反應便出現了障礙，而I型免疫反應則出現亢進。Hong Wang是Monell化學感覺中心的分子生物學家，也是該實驗的負責人，他說，現代發達國家的寄生蟲相對較少，因此消化道中的這些感受器的激活程度也較低，這也就解釋了現在某些腸炎疾病盛行的原因。

　　但具體是哪些感受器從中發揮作用我們還不得而知，因為在細胞接收信號後，甜味、鮮味和苦味感受器（以及其他的感受器都採用了相同的激活機制。苦味感受器是最有可能參與其中的，因為除了營養素以外，它能感受到的物質種類是最廣泛的。琥珀酸鹽是細菌和原生生物的代謝產物，因此另一個可能的參與者便是琥珀酸鹽感受器。嚴格來說，它不是味覺感受器，不過據Wang在Monell研究中心的同事Peihua Jiang講，琥珀酸鹽感受器的激活機制與其它的味覺感受器是一樣的。

　　顯然，還有很多有關味覺感受器和其它消化道感受器的秘密等待科學家去發現。紐約威爾康奈爾醫學院的生物醫學研究員Sandra Steensels說，有些學者現在正把目光投向嗅覺——氣味感受器。目前，只有一件事情是肯定的：不論是狼吞虎咽還是細嚼慢咽，你品嘗食物的時間都遠比想像的更久。

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