塩の味は意外と神秘的
Salt Taste Is Surprisingly Mysterious
By Amber Dance
https://knowablemagazine.org/ 2023.09.13
ナトリウムが多すぎるのも良くないが、少なすぎるのも良くない。体に2つの感知メカニズムがあるのも不思議ではない。
我々の舌が感知できる5通常の味、つまり甘味、酸味、苦味、旨味、塩味について聞いたことがあるでしょう。しかし、2つの別々の塩味システムがあるため、実際の数は6である。そのうちの1つは、ポテト・チップスを美味しくする魅力的な比較的低レベルの塩分を検出する。もう1つは、塩濃度が高いことを示しており、塩分過多の食品を不快にさせ、過剰摂取を防ぐのに十分な量である。
我々の味覚が2種類の塩味をどのように感じ取るのかは、解明するまでに約40年の科学的調査が必要な謎であり、研究者達はまだ詳細をすべて解明していない。実際、塩の感覚は調べれば調べるほど奇妙になっていく。
味に関する他の多くの詳細は、過去25年間にわたって研究されてきた。甘味、苦味、旨味については、特定の味蕾細胞上の分子受容体が食物分子を認識し、活性化されると一連のイベントが開始され、最終的に脳に信号が送信されることが知られている。
酸味は少し異なる。酸味は、酸性に反応する味覚細胞によって検出されることが研究者によって最近分かった。
塩の場合、科学者は低塩分受容体について多くの詳細を理解しているが、高塩分受容体の完全な説明は遅れており、独自の味覚細胞が各検出器をホストしているかについての理解も遅れている。
「我々の知識には、特に塩味についてはまだ多くのギャップがある。私はこれが最大のギャップの1つであると言える。」とドイツのフライジングにあるライプニッツ食品システム生物学研究所の味覚研究者、Maik Behrensは言う。「パズルには常に欠けているピースがある。」
微妙なバランス
我々の塩味に対する二重の認識は、筋肉や神経の機能に不可欠な元素であるが、大量に摂取すると危険なナトリウムの2つの側面の間で綱渡りをするのに役立つ。塩濃度を厳密に制御するためには、体は尿中に排出するナトリウム量を管理し、口から入るナトリウム量を制御する。
「これはゴルディロックスの原理である。」とフロリダ州マイアミ大学ミラー医学部の神経科学者Stephen Roperは言う。「あまり多くを望まないで下さい。少なすぎてもいけない。ちょうどいい量が欲しい。」
動物が氏を過剰に摂取すると、体は血液が塩分過多にならないように水分を保持して補おうとする。多くの人では、余分な体液量によって血圧が上昇する。過剰な体液は動脈に負担をかける。時間が経つと、それらが損傷し、心臓病や脳卒中を引き起こす可能性がある。
しかし、身体システム、例えば、思考や感覚の基礎となる電気信号を伝達するには、ある程度の塩が必要である。塩が少なすぎると、筋肉の痙攣や吐き気が生じる。アスリートが汗で失われた塩分を補給するためにGatoradeを一気飲みするのはそのためである。さらに、十分な時間が経過すると、ショックや死に至ることもある。
塩味受容体を研究している科学者達は、我々の体には神経信号を送る目的でナトリウムが神経を通過できるようにするチャネルとして機能する特別なタンパク質があることを既に知っていた。しかし、我々の口の中の細胞は、食物中のナトリウムに反応するための追加の特別な方法を持っているに違いないと彼等は推論した。
このメカニズムを解明する重要な手掛かりは、科学者達が腎臓細胞へのナトリウムの侵入を防ぐ薬剤の実験を行った1980年代に得られた。この薬をラットの舌に塗布すると、塩味の刺激を感知する能力が妨げられた。腎臓細胞は、ENaCと呼ばれる分子を使用して血液から余分なナトリウムを吸収し、適切な血中塩濃度を維持していることが判明した。この発見は、塩分を感知する味蕾細胞もENaCを使用していることを示唆している。
それを証明するために、科学者達はマウスの味蕾にENaCチャネルを欠くようにマウスを操作した。これらのマウスは、穏やかに塩辛い溶液に対する通常の好みを失ったと科学者達が2010年に報告し、ENaCが確かに良い塩味受容体であることが確認された。
ここまでは順調です。しかし、科学者達は、良い塩味がどのように作用するのかを真に理解するには、味蕾へのナトリウムの侵入がどのようにして「うーん、塩辛い！」と言う感覚の反応に変換されるのかを知る必要がある。「重要なのは、脳に送られるものである。」とENaCと塩味の関連付けに携わったメリーランド州ベセスダの国立歯科・頭蓋顔面研究所の神経科学者Nick Rybaは言う。
そして、その信号伝達を理解するために、科学者達は信号が口内のどこから始まっているかを見つける必要があった。
答は明白に思えるかもしれない。信号はENaCを含み、美味しいレベルの鉛蓄電池に敏感な特定の味蕾細胞のセットから始まるであろう。しかし、それらの細胞を見つけるのは簡単ではなかった。ENaCは3つの異なる部分から構成されていることが判明し、個々の部分は口内のさまざまな場所で見つかっているが、科学者は3つすべてを含む細胞を見つけるのに苦労した。
2020年、日本の京都府立医科大学の生理学者樽野陽幸教授が率いるチームは、ついにナトリウム味細胞を特定したと報告した。研究者達は、塩が存在するとナトリウム感知細胞が電気信号を発するが、ENaCブロッカーも存在すると電気信号を発火しないという想定から始めた。彼等は、マウスの舌の中央から単離された味蕾内にまさにそのような細胞集団を発見し、これらがENaCナトリウム・チャンネルの3つの成分すべてを作っている琴が判明した。
したがって、科学者は動物が望ましい塩分レベルをどこでどのように認識するかを説明できるようになった。舌中央領域にある重要な味蕾細胞の外側に十分なナトリウム･イオンがある場合、イオンは3つの部分からなるENaCゲートウェイを使用してこれらの細胞に入りことができる。これにより、細胞内と細胞外のナトリウム濃度のバランスが再調整される。しかし、細胞膜全体の正電荷と負電荷のレベルも再分配される。この変化により、細胞内の電気信号が活性化される。すると、味蕾細胞が脳へのメッセージとして「うーん、塩辛い！」と言う信号を送る。
塩辛すぎる！
しかし、このシステムでは「オエッ、塩が多すぎる！」と言う現象は説明できない。この信号は、通常、血液の2倍以上の塩辛いものを味わった時に、人間も受け取ることができる。ここでは、話があまり明確でない。
塩のもう1つの成分である塩化物が鍵となる可能性があることを示唆する研究もある。塩の化学構造は塩化ナトリウムであるが、水に溶解すると、プラスに帯電したナトリウム･イオンとマイナスに帯電した塩化物イオンに分離することを思い出して下さい。塩化ナトリウムは最も塩辛い高塩の感覚を生み出すが、ナトリウムをより大きな複数の原子パートナーと組み合わせると塩味が低くなる。これは、ナトリウムのパートナーが塩分濃度の高い感覚に重要な寄与をしている可能性があり、一部のパートナーは他のパートナーよりも塩分を感じやすいことを示唆している。しかし、塩化物がどのようにして塩分の多い味を引き起こすのかについては、「誰も手掛かりがない」とRoperは言う。
1つのヒントは、マスタード・オイルの成分を使ったRybaらの研究から得られた。2013年、彼等はこの成分がマウスの舌における高塩分のシグナルを減少させたと報告した。奇妙なことに、同じマスタード・オイル配合物は、あたかも高塩分感知システムが苦味システムに便乗しているかのように、苦味に対する舌の反応をほぼ排除した。
さらに奇妙なことに、酸味細胞は高い塩分濃度にも反応するようであった。苦味か酸味のどちらか一方を欠いているマウスは、極度の塩分濃度の高い水をあまり嫌がらず、両方を欠いているマウスは塩辛いものを喜んで飲み干した。
すべての科学者達が革新しているわけではないが、この研究結果が確認された場合、興味深い疑問が生ずる。なぜ超塩辛いものは苦くないのか、酸っぱい味がしないのかということである。バンクーバーのブリティッシュ・コロンビア大学の神経科学者マイケル・ゴードンは、塩味が強すぎるのは、1つの入力だけではなく、複数の信号の合計である可能性があると述べ、樽野教授と共著で、塩味の既知と未知についての議論を行っている。2023年の生理学年次レビューで塩味が報告された。
マスタード・オイルの鉛にもかかわらず、塩分濃度の高い味覚の原因となる受容体分子を発見する試みは、これまでのところ決定的なものにはなっていない。2021年、日本の研究チームは、TMC4(塩化物イオンを細胞内に取り込む分子チャネル)を含む細胞が、実験室の皿で高レベルの塩にさらされるシグナルを生成すると報告した。しかし、研究者達が体内のどこにもTMC$チャネルを持たないマウスを操作したところ、極度の塩分濃度の高い水に対するマウスの嫌悪感に大きな変化は見られなかった。「現時点では決定的な答えはない。」とゴードンは言う。
さらに厄介なことに、マウスが人間とまったく同じように塩味を知覚しているかどうかを確かめる方法はない。「人間の塩の味に関する我々の知識は実際にかなり限られている。」とゴードンは言う。人間は確かに望ましい低塩分レベルと不快な高塩分の感覚を区別することができ、マウスが使用するのと同じENaC受容体が関与しているようである。しかし、人々を対象としたENaCナトリウム・チャンネル・ブロッカーの研究は混乱を招くほど異なり、塩味を減少させることもあれば、塩味を増強することもあるようである。
考えられる説明は、人間は齧歯類にはない、デルタ・サブユニットと呼ばれるENaCの4番目の余分な部分を持っていると言う事実である。これは他の部分の1つを置き換えることができ、おそらくENaCブロッカーの影響を受けにくいバージョンのチャネルを作成できる。
塩味の研究に40年かかるが、人々の舌が塩をどのように認識するのか、そして脳がその感覚をどのようにして「ちょうどいい」量と「多すぎる」量に分類するかについて、研究者達は依然として疑問を残している。科学的な好奇心を満たすだけではない。高塩分の食事が一部の人にもたらす心血管リスクを考慮すると、それらの過程を理解することが重要である。
研究者達は、健康上のリスクを冒さずに「おいしい」を作り出す、より優れた塩の代替品や強化剤を開発することさえ夢見ている。しかし、我々が健康の心配をせずに、気軽に夕食のさらに振り掛けることが出来るものを発明するまでに、彼等がやるべきことがまだあることは明らかである。
