Základný rozdiel asi netreba príliš obšírne vysvetľovať. Ak si dáme do úst plnú polievkovú lyžicu cukru, celkom radi ju prehltneme, ak si dáme do úst plnú polievkovú lyžicu soli, reflexívne ju vypľujeme. Ale to neznamená, že soľ nám spôsobuje len utrpenie – soľničky sa predsa nevyskytujú len v sado-masochistických reštauráciách. V skutočnosti máme soľ radi, lenže na rozdiel od cukru ju máme radi iba v malých množstvách.
Tento stav nie je dôsledok nejakých rozmarov našich chuťových pohárikov, v skutočnosti ide o veľmi dômyselné evolučné riešenie zaujímavého problému. Problém spočíva v tom, že naše telo potrebuje soli tak akurát – primálo je naozaj málo a priveľa je naozaj veľa. Aby sme nemali soli nedostatok, musíme si ju stále dopĺňať, a to je zariadené práve tým, že nám mierne slané veci chutia. Nuž, ale aby sme jej zas nemali priveľa, musíme sa pred príliš veľkými dávkami brániť, a to je zariadené práve tým, že príliš slané veci nám nechutia.
No dobre, ale načo vlastne soľ potrebujeme, prečo jej nesmie byť priveľa a ako rozoznávame jej chuť? Skúsme si povedať o každej z týchto vecí aspoň pár slov.
.sodík nad zlato
Soľ, a z nej najmä sodík, potrebujeme na niekoľko životne dôležitých vecí, z ktorých asi najdôležitejšou je vedenie nervových vzruchov. Fyzikálnou podstatou šírenia týchto vzruchov pozdĺž nervových vlákien je vedenie elektrického prúdu. Na rozdiel od elektrických obvodov, v ktorých prúd tečie pozdĺž drôtov a jeho nositeľmi sú záporné elektróny, v neurónoch tečie prúd v smere kolmom na smer vlákien a jeho nositeľmi sú kladné ióny, najmä ióny sodíka.
Sodíkových iónov je v medzibunkovej tekutine oveľa viac ako vnútri bunky. Vnútro a vonkajšok bunky sú oddelené membránou, ktorá je pre ióny nepriepustná. Do membrány sú však zabudované špeciálne proteíny, ktorým hovoríme sodíkové kanály, cez ktoré môžu ióny za istých okolností prechádzať. A práve prechod iónov cez tieto kanály tvorí vyššie spomínaný elektrický prúd.
Vedenie tohto prúdu však ešte nie je vedením nervového signálu. Celé je to trochu rafinovanejšie. Pri „nevzrušenom neuróne“ sú sodíkové kanály v stave, keď nimi ióny nemôžu prechádzať – hovoríme, že sú zatvorené. Podráždením neurónu (či už nejakým zmyslovým vnemom, alebo signálom od iného neurónu) sa na určitom špecifickom mieste membrány tieto kanály otvoria a sodíkové ióny začnú tiecť dovnútra neurónu. Tento fakt ovplyvní susedné sodíkové kanály takým spôsobom, že sa otvoria a aj nimi začnú tiecť sodíky do bunky. To ovlyvní ďalšie susedné kanály, otvorí ich to, otvorenými kanálmi začnú pretekať ióny, a takto to ide pozdĺž celého neurónu. To, čo sa pozdĺž neurónu šíri, je otváranie sodíkových kanálov, ktoré je nasledované tokom sodíkových iónov z vonkajšieho priestoru dovnútra bunky.
Celý mechanizmus je v skutočnosti oveľa komplikovanejší a zahŕňa aj otváranie draslíkových kanálov, ktorými prúdia kladné ióny opačným smerom – zvnútra bunky do medzibunkového priestoru, ale pre nás je podstatná skutočnosť, že šírenie nervových signálov je primárne spôsobené pohybom sodíkových iónov. Základnou podmienkou práce nervového systému je preto správna koncentrácia sodíka v okolí nervových buniek.
.všetkého veľa škodí
Keby naše telo sodík nestrácalo, bolo by udržiavanie tejto rovnováhy relatívne jednoduchou úlohou. Lenže keď sa potíme (aj keď cikáme) tak sodík strácame. Našťastie sa dá tento prvok pomerne jednoducho dopĺňať potravou, obsahujúcou dostatočné množstvo kuchynskej soli, a práve preto je veľmi užitočné, že nám mierne slané veci chutia.
A prečo je užitočné, že nám príliš slané veci nechutia? Pretože ak sa nám dostane do tráviaceho traktu príliš veľa soli, tak výsledkom pre organizmus nie je výrazný zisk sodíka, ale výrazná strata vody. Na vine je takzvaná osmóza.
O čo ide? Ide o to, že výmena látok v organizme sa deje cez bunkové membrány, ktoré prepúšťajú vodu, ale neprepúšťajú vo vode rozpustené soli (tie sa dostávajú cez membránu len prostredníctvom spomínaných kanálov). Ak máme na dvoch stranách takejto membrány rôzne slané roztoky, potom voda prechádza cez membránu z oblasti menej koncentrovaného roztoku do oblasti koncentrovanejšieho roztoku (v skutočnosti prechádza voda obidvoma smermi, ale viac jej prechádza z tej oblasti, kde je jej viac – no viac jej je v menej koncentrovanom roztoku).
Ak je teda koncentrácia soli v tráviacom trakte výrazne vyššia ako vo vnútrotelových tekutinách, začne sa osmózou voda z organizmu strácať. Práve preto sa nedokážeme napiť z morskej vody. Pitie takejto vody alebo iného podobne slaného roztoku spôsobuje nie zisk, ale stratu vody v organizme.
Z mierne slaných roztokov si teda organizmus vie zobrať to, čo potrebuje (napríklad primerané množstvo sodíkových iónov), príliš slaným roztokom nevie zabrániť, aby mu zobrali to, čo potrebuje (čistú vodu). Preto je veľmi užitočné, že nám príliš slané veci vôbec nechutia.
.nie je kanál ako kanál
Na to, aby sme dokázali soľ v jedle rozoznať a podľa jej množstva vedeli reagovať buď prehltnutím, alebo vypľutím, musíme mať nejaké receptory slanej chuti. Čo konkrétne majú tieto receptory registrovať? No najjednoduchšie by bolo, keby registrovali priamo to, o čo tu ide, čiže sodíkové ióny.
Ako sa dajú na bunkovej úrovni registrovať sodíkové ióny? Ľuďom, zaoberajúcim sa fyziológiou vnímania chutí, napadlo už dávno, že by sa to mohlo diať práve prostredníctvom sodíkových kanálov. Cez tieto kanály by sa mohli sodíky dostať do špecializovaných buniek chuťových pohárikov a tieto bunky bunky by mohli reagovať na ich prítomnosť vyslaním nervového signálu do mozgu.
Ale funguje to naozaj takto? Nuž, viac ako dva roky už vieme, že u myší to beží presne týmto spôsobom. V januári 2010 publikovala skupina amerických biológov pod vedením Nicholasa Rybu a Charlesa Zukera v časopise Nature výsledky experimentov s geneticky upravenými myšami, ktoré ukázali, že receptorom slanej chuti je u nich naozaj sodíkový kanál.
Prečo sa to nikomu nepodarilo dokázať už skôr? Pretože ide o pomerne sofistikované experimenty. Základnou metódou je vyradenie génu, ktorý kóduje daný sodíkový kanál. Ak myši s vyradeným génom prestanú rozoznávať slanú chuť a nič iné sa na ich správaní nezmení, tak potom je proteín kódovaný daným génom s najväčšou pravdepodobnosťou naozaj receptorom tejto chuti.
Lenže vyradiť z hry sodíkové kanály znamená vyradiť z hry niektoré dôležité životné funkcie, napríklad nervovú sústavu alebo svalstvo. Našťastie existuje viac typov sodíkových kanálov a napríklad takzvaný ENaC kanál nehrá v neurónoch ani v svalových bunkách žiadnu významnú úlohu. Vyradením ENaC kanálu by sme sa teda nervov a svalov nijako nedotkli. Lenže aj tento typ sodíkového kanálu má vitálne dôležité úlohy v niektorých ďalších orgánoch, takže myši po jeho vyradení umierali skôr, než sa podarilo zistiť, či rozoznávajú slanú chuť.
Spomínaní Američania však dokázali obísť tento problém tak, že vyradili ENaC kanál len v oblasti jazyka, pričom v iných orgánoch ostala jeho funkcia neporušená. Myši prežili a soľ im prestala chutiť. Tak sme sa dozvedeli, že ich receptorom slanej chuti je skoro určite spomínaný sodíkový kanál. Či je to tak u ľudí, to ešte stále nie je celkom jasné. Ale pracuje sa na tom.
Tento stav nie je dôsledok nejakých rozmarov našich chuťových pohárikov, v skutočnosti ide o veľmi dômyselné evolučné riešenie zaujímavého problému. Problém spočíva v tom, že naše telo potrebuje soli tak akurát – primálo je naozaj málo a priveľa je naozaj veľa. Aby sme nemali soli nedostatok, musíme si ju stále dopĺňať, a to je zariadené práve tým, že nám mierne slané veci chutia. Nuž, ale aby sme jej zas nemali priveľa, musíme sa pred príliš veľkými dávkami brániť, a to je zariadené práve tým, že príliš slané veci nám nechutia.
No dobre, ale načo vlastne soľ potrebujeme, prečo jej nesmie byť priveľa a ako rozoznávame jej chuť? Skúsme si povedať o každej z týchto vecí aspoň pár slov.
.sodík nad zlato
Soľ, a z nej najmä sodík, potrebujeme na niekoľko životne dôležitých vecí, z ktorých asi najdôležitejšou je vedenie nervových vzruchov. Fyzikálnou podstatou šírenia týchto vzruchov pozdĺž nervových vlákien je vedenie elektrického prúdu. Na rozdiel od elektrických obvodov, v ktorých prúd tečie pozdĺž drôtov a jeho nositeľmi sú záporné elektróny, v neurónoch tečie prúd v smere kolmom na smer vlákien a jeho nositeľmi sú kladné ióny, najmä ióny sodíka.
Sodíkových iónov je v medzibunkovej tekutine oveľa viac ako vnútri bunky. Vnútro a vonkajšok bunky sú oddelené membránou, ktorá je pre ióny nepriepustná. Do membrány sú však zabudované špeciálne proteíny, ktorým hovoríme sodíkové kanály, cez ktoré môžu ióny za istých okolností prechádzať. A práve prechod iónov cez tieto kanály tvorí vyššie spomínaný elektrický prúd.
Vedenie tohto prúdu však ešte nie je vedením nervového signálu. Celé je to trochu rafinovanejšie. Pri „nevzrušenom neuróne“ sú sodíkové kanály v stave, keď nimi ióny nemôžu prechádzať – hovoríme, že sú zatvorené. Podráždením neurónu (či už nejakým zmyslovým vnemom, alebo signálom od iného neurónu) sa na určitom špecifickom mieste membrány tieto kanály otvoria a sodíkové ióny začnú tiecť dovnútra neurónu. Tento fakt ovplyvní susedné sodíkové kanály takým spôsobom, že sa otvoria a aj nimi začnú tiecť sodíky do bunky. To ovlyvní ďalšie susedné kanály, otvorí ich to, otvorenými kanálmi začnú pretekať ióny, a takto to ide pozdĺž celého neurónu. To, čo sa pozdĺž neurónu šíri, je otváranie sodíkových kanálov, ktoré je nasledované tokom sodíkových iónov z vonkajšieho priestoru dovnútra bunky.
Celý mechanizmus je v skutočnosti oveľa komplikovanejší a zahŕňa aj otváranie draslíkových kanálov, ktorými prúdia kladné ióny opačným smerom – zvnútra bunky do medzibunkového priestoru, ale pre nás je podstatná skutočnosť, že šírenie nervových signálov je primárne spôsobené pohybom sodíkových iónov. Základnou podmienkou práce nervového systému je preto správna koncentrácia sodíka v okolí nervových buniek.
.všetkého veľa škodí
Keby naše telo sodík nestrácalo, bolo by udržiavanie tejto rovnováhy relatívne jednoduchou úlohou. Lenže keď sa potíme (aj keď cikáme) tak sodík strácame. Našťastie sa dá tento prvok pomerne jednoducho dopĺňať potravou, obsahujúcou dostatočné množstvo kuchynskej soli, a práve preto je veľmi užitočné, že nám mierne slané veci chutia.
A prečo je užitočné, že nám príliš slané veci nechutia? Pretože ak sa nám dostane do tráviaceho traktu príliš veľa soli, tak výsledkom pre organizmus nie je výrazný zisk sodíka, ale výrazná strata vody. Na vine je takzvaná osmóza.
O čo ide? Ide o to, že výmena látok v organizme sa deje cez bunkové membrány, ktoré prepúšťajú vodu, ale neprepúšťajú vo vode rozpustené soli (tie sa dostávajú cez membránu len prostredníctvom spomínaných kanálov). Ak máme na dvoch stranách takejto membrány rôzne slané roztoky, potom voda prechádza cez membránu z oblasti menej koncentrovaného roztoku do oblasti koncentrovanejšieho roztoku (v skutočnosti prechádza voda obidvoma smermi, ale viac jej prechádza z tej oblasti, kde je jej viac – no viac jej je v menej koncentrovanom roztoku).
Ak je teda koncentrácia soli v tráviacom trakte výrazne vyššia ako vo vnútrotelových tekutinách, začne sa osmózou voda z organizmu strácať. Práve preto sa nedokážeme napiť z morskej vody. Pitie takejto vody alebo iného podobne slaného roztoku spôsobuje nie zisk, ale stratu vody v organizme.
Z mierne slaných roztokov si teda organizmus vie zobrať to, čo potrebuje (napríklad primerané množstvo sodíkových iónov), príliš slaným roztokom nevie zabrániť, aby mu zobrali to, čo potrebuje (čistú vodu). Preto je veľmi užitočné, že nám príliš slané veci vôbec nechutia.
.nie je kanál ako kanál
Na to, aby sme dokázali soľ v jedle rozoznať a podľa jej množstva vedeli reagovať buď prehltnutím, alebo vypľutím, musíme mať nejaké receptory slanej chuti. Čo konkrétne majú tieto receptory registrovať? No najjednoduchšie by bolo, keby registrovali priamo to, o čo tu ide, čiže sodíkové ióny.
Ako sa dajú na bunkovej úrovni registrovať sodíkové ióny? Ľuďom, zaoberajúcim sa fyziológiou vnímania chutí, napadlo už dávno, že by sa to mohlo diať práve prostredníctvom sodíkových kanálov. Cez tieto kanály by sa mohli sodíky dostať do špecializovaných buniek chuťových pohárikov a tieto bunky bunky by mohli reagovať na ich prítomnosť vyslaním nervového signálu do mozgu.
Ale funguje to naozaj takto? Nuž, viac ako dva roky už vieme, že u myší to beží presne týmto spôsobom. V januári 2010 publikovala skupina amerických biológov pod vedením Nicholasa Rybu a Charlesa Zukera v časopise Nature výsledky experimentov s geneticky upravenými myšami, ktoré ukázali, že receptorom slanej chuti je u nich naozaj sodíkový kanál.
Prečo sa to nikomu nepodarilo dokázať už skôr? Pretože ide o pomerne sofistikované experimenty. Základnou metódou je vyradenie génu, ktorý kóduje daný sodíkový kanál. Ak myši s vyradeným génom prestanú rozoznávať slanú chuť a nič iné sa na ich správaní nezmení, tak potom je proteín kódovaný daným génom s najväčšou pravdepodobnosťou naozaj receptorom tejto chuti.
Lenže vyradiť z hry sodíkové kanály znamená vyradiť z hry niektoré dôležité životné funkcie, napríklad nervovú sústavu alebo svalstvo. Našťastie existuje viac typov sodíkových kanálov a napríklad takzvaný ENaC kanál nehrá v neurónoch ani v svalových bunkách žiadnu významnú úlohu. Vyradením ENaC kanálu by sme sa teda nervov a svalov nijako nedotkli. Lenže aj tento typ sodíkového kanálu má vitálne dôležité úlohy v niektorých ďalších orgánoch, takže myši po jeho vyradení umierali skôr, než sa podarilo zistiť, či rozoznávajú slanú chuť.
Spomínaní Američania však dokázali obísť tento problém tak, že vyradili ENaC kanál len v oblasti jazyka, pričom v iných orgánoch ostala jeho funkcia neporušená. Myši prežili a soľ im prestala chutiť. Tak sme sa dozvedeli, že ich receptorom slanej chuti je skoro určite spomínaný sodíkový kanál. Či je to tak u ľudí, to ešte stále nie je celkom jasné. Ale pracuje sa na tom.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.