[신경과학] 8.1 : 미각(gustation) - 2

 
 
이번 포스트에서는 저번 포스트에 이어서 본격적으로 taste transduction의 mechanism에 대해 알아보자.
 
 
일단 salt, sour의 경우 각각 Na+, H+의 유입에 의해 맛 sensation이 일어나게 됨. 이 중 특히 salt의 경우 직접적인 ion 유입으로 곧바로 탈분극이 유발되고, sour의 경우 직접적으로 탈분극이 유발되기도 하고 그 밖에 H+ ion이 K+ channel을 막아서 간접적으로 탈분극을 유발하기도 함. 한편 bitter, sweet, umami의 sensation에는 GPCR(G-protein-coupled receptor)이 작용하게 됨.
 
 
이런 맛의 sensation에는 침이 상당히 중요함. 그러다 보니 감기가 걸릴 시 수분이 마르게 되면 맛을 잘 못느끼게 됨. 이 경우 수분 보충이 상당한 도움을 줄 수 있음.
 
 
우선 saltiness의 transduction mechanism에 대해서부터 살펴보자.
 
 

 
 
 
일단 이 경우 앞서 말했듯 proton이 직접 유입되어 cell 내부 탈분극이 일어날 수도 있고 그 밖에 proton이 K^+ channel을 block해서 탈분극이 유발되기도 함. 이러한 예시들로부터 알 수 있는 것처럼 taste cell은 화학적으로 들어온 감각신호를 전기신호로 바꿔주는 역할을 수행함. 그리고 taste cell과 synapse를 형성하고 있는 neuron system들은 맛에 상관없이 보편, 일반적인 strucure를 가지고 있음.
 
 
 
다음으로 bitterness, sweetness, umami에 대해 알아보자. 이 맛들의 sensation은 GPCR에 의해 매개됨.
 
 
 
 

 
 
 
위와 같이 taste 관련 GPCR은 보통 dimer를 이룬 채 존재하고 있으며 크게 T1R과 T2R이 있음.
 
 
GPCR을 이용하면 신호를 증폭하는 것이 가능하며, receptor만 바꾸고 signal transduction은 그대로 두게 되면 조금의 변화만으로도 신호전달의 다양성을 증대시킬 수 있게 됨. 그 밖에 G protein의 종류만 바꿀 시 다른 경로를 통해 signal transduction을 일으킬 수도 있음. 참고로 위 그림에는 GPCR 활성화에 의해 PLC가 활성화되고 그 결과 ER로부터 Ca2+가 분비되어 다양한 channel이 open되는 과정이 나타나 있음.
 
 
 

 
 
 
우선 sweetness의 인식 과정에 대해 알아보자. 이 경우 위 그림과 같이 T1R2와 T1R3가 heterodimer를 이루고 이 dimer를 통해 맛 인식이 이루어지게 됨.
 
 

 
 
다음으로 Umami는 T1R1과 T1R3가 dimer를 이루고 이 dimer를 통해 맛 인식이 이루어지게 됨. 이 Umami receptor는 glutamate를 인지하게 됨. 참고로 glutamate와 함께 sodium을 결합시켜 monosodium glutamate의 형태로 만들어준 것이 MSG임. 이 MSG는 사실 BBB를 거의 통과 불가능하므로 뇌에 어떤 영향을 미칠 가능성은 매우 낮음. 다만 MSG 내에 sodium도 포함되어 있으므로 너무 많이 먹을 시 건강에 좋지 않을 수 있음.
 
 
Sweet receptor와 Umami receptor는 모두 한 종류임. 그런데 bitter receptor는 30종류 이상으로 알려져 있음.
 
 

 
 
 
실제로 bitter receptor는 T2R2와 T1R3가 dimer를 이루며 30개 이상의 종류가 있음. 이는 우리 몸이 다양한 종류의 독을 사전에 걸러내는 것이 중요하므로 다양한 종류의 독을 sensation하게끔 하기 위해서라 할 수 있음.
 
 

 
 
 
일단 위 그림과 같이 tongue, epiglottis에서 들어온 taste 자극은 처음에 medulla의 gustatory nucleus로 들어옴. 그 다음에 thalamus에 있는 ventral posterior medial(VPM) nucleus로 간 다음에 gustatory cortex로 들어감. 한편 매운맛은 통증감각임. 이 때 매운감각은 신경 III에 의해 전달됨.
 
 
참고로 thalamus는 모든 감각기관들로부터 출발한 신호들이 처음 모이는 곳임.
 
 
 
그렇다면 느낀 맛을 우리 뇌는 어떻게 처리하는 것일까. 이와 관련해서 두 가지 가설이 있음. 첫 번째 가설은 labeled line hypothesis이고 두 번째 가설은 population coding임. labeled line hypothesis는 특정한 receptor가 특정한 맛만 느낀다는 것임. 그러나 이는 실제와 맞지 않는 부분이 많아 지금은 거의 폐기된 가설임. 한편 population coding은 sensor에서 대략적인 신호를 보내면 뇌에서 이를 combination하여 판단하게 된다는 것임. 다시말해 많은 수의 broadly tuned neuron들에 의해 sense된 정보들이 temperature, texture 등과 합쳐져서 뇌에서 특정한 맛으로 판단된다는 것임.
 
 
 
다음 포스트에서는 후각의 인지에 대해 알아보도록 하자.