Yiyecek ya da diğer maddelerden yayılan kimyasalları koklama duyumuzla algıladığımız gibi tat alma duyumuzla da algılayabiliriz. Dilimizdeki hangi yapılar farklı tatları ayırt etmemizi sağlar? Hasta olduğumuzda neden yiyeceklerin tadını tam alamayız?
Yüzümüzdeki hissiyatı, ısırmayı ve çiğneme gibi hareketleri sağlayan sinirlerin bağlı olduğu trigeminal duyusal sistem, tiksindirici uyarıcılardan kaçınmamız konusunda bizi uyarır ve yiyecek tercihlerimizde de bizi etkiler. Trigeminal duyusal sistem ile koku alma sistemimizin tat alma sistemimizle kurduğu etkileşimler sonucu yemek yerken aldığımız keyif ortaya çıkar. Bu yüzden tat alma ve yemek yemekle ilgili çalışmalar sadece tat alma nöral mekanizmalarını ortaya çıkarmakla kalmaz, aynı zamanda nasıl birçok duyunun ve vücudumuzun fizyolojik durumunun birbiriyle bağlı olduğunu gösterir.
Tat alma sitemi, dilimizdeki ve ağız boşluğundaki reseptörler yardımıyla uçucu olmayan ve tükürükte çözünen molekülleri algılar. Koku duyusu belli bir uzaklıkta molekülleri algılayabilir ama tat duyusu bunu sadece çok yakından yapabilir. Memelilerde tat alma duyusu yiyeceklerin içeriğini ve güvenliğini tanıyarak beslenmenin düzenlenmesini sağlar. Tat alma reseptörlerinin keşfedilmesiyle dil üzerinde kaç farklı tat alınabildiği anlaşılmıştır.
Tat alma, yiyeceklerdeki kimyasalların dilimizin ucundaki ya da ağzımızın içindeki tat alıcı hücrelerine bağlanmasıyla başlar. Onlarca tat alıcı hücrenin bir araya gelmesiyle tat tomurcukları oluşur. Tat alıcı hücrelerin uç noktalarındaki uzantılar da dil üzerindeki tat porlarını ortaya çıkarır. Tat moleküllerinin tat alma reseptörlerine bağlanması tat alıcı hücrelerin iyon dengesinde değişime, depolarizasyona, sebep olur ve hücrenin potansiyel yükünü değiştirir.
Tat alıcı hücreler, koku alma sinir hücrelerinden farklı olarak epitel hücrelerdir ve akson uzantıları yoktur. Bu yüzden tat alıcı hücreler nörotransmitterleri(kimyasal uyarıları) uzantıları yerine hücre gövdesinden salgılarlar ve bu bölgede tat alıcı gangliyon nöronlarının uç dallarını aktifleştirir. Tat alıcı gangliyon hücrelerin aksonları tat tomurcuklarını harekete geçiren tat sinirlerini oluşturur. Bu sinirler beyin sapında bulunan tamamen duyusal nöronlardan oluşmuş soliter çekirdeğine (nucleus solitarius) ulaşır. Bilgiler buradan talamusa ve en son da insular korteks dediğimiz beynin lobları arasında içeride kalan bölgeye varır. İnsular korteks tat almada özelleşmiş bir yapıdır.
Tat, 5 çeşittir. Acı, tatlı, umami, tuzlu ve ekşi insanların algısına göre sınıflandırılmış tat türleridir. Aroma ile tadın ayrımının doğru yapılması önemlidir. Aroma, tat ve kokunun bileşiminden oluşur. Tat ve kokuya ek olarak, her bir kimyasala ait Trigeminal duyusal sistemden gelen sıcaklık ve doku (yapı) gibi diğer bilgilerin de birleşmesiyle ortaya çıkar. Bu sebeptendir ki beşten çok daha fazla aroma türü vardır.
Tat çeşitleri genel olarak evrenseldir. Acı ve ekşi tatlar genellikle hayvanları toksik veya çürümüş olabilecek yiyeceklere karşı uyarır. Bu yüzden genelde iştah üzerinde caydırıcı etkileri vardır. Tatlı ve umami (etsi tat) bir yiyeceğin besleyici olduğuna dair mesaj verir ve genellikle iştah artırıcı etki gösterirler. Tuzlu tatlar hayvanların sodyum iyonu seviyelerini korumasında rol oynar ve hayvanın o anki iyon dengesi ya da fizyolojik durumuna göre iştah açıcı ya da caydırıcı etki gösterebilir.
Beş tada ait reseptörler dil üzerinde yayılmış halde bulunur bu yüzden farklı tatların dilde hangi bölgelerde algılandığını gösteren bir dil haritası yoktur. Hatta her bir tat tomurcuğunda farklı tatlara yanıt veren hücreler vardır. Bu bilgiler akla bazı sorular getirir. Dilin yüzeyinde tat alma sistemi nasıl bir düzendedir? Her bir tat alıcı hücre belli bir tadı algılamak üzere özelleşmiş midir yoksa daha geniş tatları alıcı özellikte mi ayarlanmıştır? Farklı nöronların aksonlarından ne çeşit tat bilgileri beyne ulaşır?
Tat reseptörleriyle ilgili çalışmalar, koku reseptörlerinin anlaşılması ve koku alma ile ilgili mekanizmaların aydınlatılmasından sonra 1990lı yıllarda yapılmaya başlamıştır. Moleküler biyoloji teknikleri her bir tat alıcı hücrede ifade edilen genlerin anlaşılmasını sağlamıştır. T1R1 ve T1R2 G-protein bağlı reseptörleri, tat tomurcuklarının özellikle tat porlarında yoğun olarak tespit edilmiştir. Bu yüzden bu reseptörler, tat alma reseptörü olmak için güçlü adaylardır.
Farede T1R ailesine ait üçüncü bir gen T1R3 bulunmuştur ve bu reseptörün şekere duyarlılıkta önemli olduğu görülmüştür. Ancak bu reseptörün, şekere duyarlılıkta tek başına yeterli olmadığı ve T1R2 ile aynı anda bulunan hücrelerin şekere yanıt verdiği görülmüştür. Sükroz gibi doğal şekerlerin yanında sakkarin gibi yapay şekerlerin de bu reseptörler tarafından tanındığı tespit edilmiştir.
Farelerde yapılan gen ifadesi çalışmalarında, T1R1 ve T1R3 reseptörlerinin ortak aktivitesinin umami tadının algılanmasında da rol oynadığı görülmüştür. T1R1 reseptörünün eksikliğinde, şekerin hala algılanabildiği ancak umami tadını veren monosodyum glutamat molekülünün algılanamadığı gözlemlenmiştir. T1R2 reseptörünün eksikliğinde ise, umami tadının algılanabildiği ancak şeker tadının algılanamadığı tespit edilmiştir. T1R3 reseptörünün eksikliğindeyse ne şeker ne de umami tadı algılanabilmiştir. Ancak T1R3 reseptörünün eksikliği acı, ekşi ve tuzluya verilen yanıtların önüne geçmemiştir. Yani T1R3, tatlının algılanmasında T1R2 ile umami tadının algılanmasında ise T1R1 ile ortak çalışmaktadır.
Tüm memeliler tatlı ve umami tatlarını aynı şekilde algılamaz. Örneğin kediler tatlı yiyeceklere karşı bizimle aynı değiller. T1R2 genlerinde biriken mutasyonlar onların bu tadı algılamasına engel olmuştur. Pandaların genomu incelendiğinde de görülmüştür ki T1R1 reseptörleri fonksiyonel değildir, bu yüzden pandalar umami tadı algılayamaz. Bu mutasyonlar hem etçil hem otçul olan ayı ve köpeklere yakın akrabalar olmalarına rağmen kedilerin sadece etçil pandaların ise otçul olmalarının açıklaması olabilir.
Tıpkı hayvanlar arasında tat alma farklılıkları görüldüğü gibi, insanlar arasında da her tat aynı şekilde algılanmaz. Örneğin, Feniltiyokarbamit (PTC) sentetik molekülü bazı insanlara acı gelirken diğerleri için tatsızdır. Bu iki insan grubunun PTCye duyarlılığı en az 16 kat fark göstermektedir ve bu tat alma duyusu kalıtsaldır. PTC duyarlılığı özelinde yapılan genetik haritalama çalışmaları, insanda acı tadı algılayan T2R reseptörlerin bulunmasına ışık tutmuştur. Bu gende görülen mutasyonlar insanlar arasında farklı acı tatların farklı seviyede algılanmasına neden olur.
Tatlı, umami, ve acı tada ait reseptörlerin hepsi G-protein bağlı reseptörler olsa da tatlı-umami reseptörleriyle acı reseptörleri arasında kayda değer farklılıklar vardır. Bunlardan birincisi reseptör türü sayılarındaki farklılıklardır. T2R reseptörleri insanda 30, farede 40, tatlı-umami reseptörleri olan T1R ise yalnızca üç tanedir. Yani acı reseptör çeşitleri tatlı-umami reseptör çeşitlerinden çok daha fazladır. Acı reseptörlerindeki bu çeşitlilik hayvanların toksik olması olası moleküllerden kaçınması için avantajlı bir özelliktir.
İkincisi, T2R acı reseptörleri T1R tatlı-umami reseptörlerine kıyasla sorumlu olduğu kimyasal moleküle karşı çok daha yüksek bağlanma kapasitesine sahiptir. Acı tat toksik olması mümkün ve kaçınılması gerekebilecek moleküller içerdiğinden, yüksek bağlanma kapasitesi dah az molekülün tadımıyla daha hızlı bir şekilde tadın algılanması, bunun sonucunda da toksik yiyeceğin daha hızlı bir şekilde reddedilmesi açısından önemlidir. Tatlı-umami reseptörlerinin düşük bağlanma kapasitesi ise tadın alınabilmesi için yiyeceğin daha fazla miktarda tüketilmesini ve böylelikle hayvanlar için gerekli olan besin içeriğinin vücuda alınmasını sağlar. Yediğimiz miktarın artmasıyla, yemek için harcadığımız efora değer bir kazanç sağlarız.
Üçüncüsü, farklı tatlı-umami reseptör türleri aynı hücrede bulunmazlar, ancak, farklı acı reseptörleri aynı tat alıcı hücrelerde bulunabilir. Bu durum farklı acı tatların ayırt edilebilmesini olumsuz etkileyebilir ancak bu durum hayati bir öneme sahip değildir. Toksik olabilecek bir gıdanın bir an önce reseptörüne ulaşması ve algılanması, bu tür gıdaların birbirinden ayırt edilmesinden daha önemlidir.
Tatlı, umami ve acı tatları reseptörlerle algılanıyor olsa da ekşi ve tuzlu tatlar için özelleşmiş iyon kanalları olduğu bulunmuştur. Ekşi tadın algılanmasında PDK2L1 adlı bir Geçici reseptör potansiyel (TRP) kanalının görev aldığı tespit edilmiştir.
Yapılan bir fonksiyon kaybı çalışmasında PKD2L1 kanalının görevinin kanıtlanması için, bu iyon kanalını kodlayan gende bozukluk oluşturulmuştur. PKD2L1 kanallarının fonksiyonunu kaybettiği koku alma hücreleri, farede ekşi tatlara verilen fizyolojik cevapları ortadan kaldırmıştır. Bu sırada tatlı, umami, acı ya da tuzlu tatlara karşı bir değişiklik görülmemiştir. Ancak PKD2L1 geni bozulan farelerin ekşiyi algılaması üzerinde etkisi olmamıştır. Otopetrin1 adlı bir proton kanalı bozulmuş fareler ise ekşi tata karşı tepkilerini yitirmiştir. Bu da Otop1’in ekşiliği belirleyen temel etken olan proton konsantrasyonunu ölçerek ekşi tadın algılanmasında görev aldığı bulunmuştur.
Tuzlu tadın algılanması, Sodyum (Na) iyonunun seviyeleriyle ilişkilidir. Epitel Na kanalının az tuzlu ya da sodyum tadının algılanmasında önemli olduğu bulunmuştur. Vücudundaki tuz seviyesi düşük tutulan bir farenin Epitel Na kanalı genetik bozukluğa uğratıldığında az tuzlu yiyeceğe tepkisini yitirmiş, çok tuzlu yiyecekten de uzak durmuştur. Bu durumda ikinci bir tuzlu tat alma sistemi olduğu düşünülmüştür. NaCli sofra tuzu seviyelerine tepki veren ikincil tuzlu tat alma sistemi genellikle iştah kapatıcı bir rol oynar. Yapılan son çalışmalar, çok tuzlu tat alma sisteminin hem acı hem de ekşi tat alma hücrelerini aktifleştirerek iştah kapatıcı tepkiye sebep olduğunu göstermiştir. Bu tepkiyi oluşturan mekanizmaların ileri çalışmalarla incelenmesi gerekmektedir.
Epitel Na kanalı insanda bulunmamıştır. Bu yüzden insanda tat almanın faredekinden farklı mekanizmalar olduğu tahmin edilmektedir. Ayrıca, farelerde tat alma sisteminde tat alam hücrelerinin büyük bir çoğunluğunun tatlı, umami, acı, ekşi ya da tatlıya dair reseptörlerin bulunmadığı keşfedilmiştir. Bu da beş temel tadın dışında tatlar olabileceğin akıllara getirmektedir.
