味觉G蛋白偶联受体的结构与功能及其在疾病中的意义

味觉受体的重要性超越舌头

大多数人把味觉仅仅视为舌头上的感受——甜点的甘美、苦药的苦涩以及两者之间的各种味道。本文综述呈现了一个截然不同的图景：那些帮助我们选择食物的分子“味觉开关”散布在全身，默默影响免疫、代谢，甚至决定我们患哮喘、糖尿病、感染和癌症的风险。理解这些受体如何工作，把一种简单的感觉变成了解整体健康的有力窗口，并为新药的开发提供了有希望的靶点。

两大类识别甜与苦的微小传感器

文章重点讨论了两大类味觉受体，均属于大型G蛋白偶联受体（GPCR）超家族。其中一类检测甜味和鲜味信号，另一类识别苦味化合物，这些苦味物质中许多是植物毒素或微生物代谢产物。在舌头上，这些受体位于味蕾中，被食物激活时会触发味细胞内的一连串事件：产生信使分子、钙离子浓度上升、离子通道开放，并将化学信号传递到大脑。尽管甜味受体与苦味受体隶属不同的GPCR亚类且形态各异，但它们的内部信号通路会聚，使用许多相同的下游成分，将外部化学线索转化为电信号。

隐藏在肠道、呼吸道及其他器官的味觉

该综述的一个核心信息是味觉受体并不局限于口腔。鼻腔、鼻窦、肺、肠道、胰腺、泌尿道、大脑甚至生殖器官的细胞都携带这些相同的受体。在呼吸道中，专门的“哨兵”细胞利用苦味受体感知细菌产物并触发防御反应，如释放杀菌分子、增强粘液清除或短暂改变呼吸模式。在肠道中，分泌激素的细胞使用甜味和苦味受体来评估进入的营养物，并调节控制血糖、食欲和肠道蠕动的激素释放。肠道和泌尿道中类似的味觉样细胞有助于检测寄生虫或有害细菌，并引发2型免疫反应或更强烈的膀胱收缩以排出入侵者。

从食物选择到疾病风险

由于这些受体处于饮食、免疫和激素调控的交汇处，它们的基因或功能的变异可以使疾病风险倾向一方。甜味受体基因的微小遗传差异会影响人们对甜味的感知强度、对糖分的偏好以及龋齿风险。某些苦味受体的变异影响鼻腔细胞对细菌信号的响应，从而改变慢性鼻窦感染的易感性。在肠道和胰腺中，甜味受体帮助调节GLP‑1和胰岛素等激素的释放，使其与肥胖和2型糖尿病相关联。气道平滑肌细胞中的苦味受体在被特定苦味化合物激活时可松弛痉挛的气道，使其成为潜在的哮喘新疗法候选靶点。在大脑中，阿尔茨海默病和帕金森病中观察到苦味和甜味受体表达的改变，提示其在神经炎症中可能发挥作用。许多肿瘤也显示出不同的味觉受体表达模式，部分受体似乎促进肿瘤扩散，而另一些则抑制癌细胞生长。

放大受体架构的细节

近期结构生物学的突破首次捕捉到了人类甜味和苦味受体的近原子快照。关于甜味受体的三项独立冷冻电镜研究揭示了两个亚基如何配对、甜味剂如何嵌入类似贝壳的外部结构，以及小幅构象变化如何通过铰链区和七条跨膜螺旋传递以激活内部信号伙伴。对两种苦味受体的研究显示，它们如何利用柔性的结合口袋甚至单个受体内的多个结合位点来容纳极其多样的苦味化合物。这些结构图谱最终验证了长期以来基于突变研究的预测，并为设计能够增强或阻断特定受体活性的药物提供了蓝图。

未来治疗的前景与挑战

综述总结认为，应将味觉受体视为多功能传感器，帮助机体监测营养物、毒素和微生物，并相应调整代谢与免疫反应。由于它们位于多种细胞类型表面并与已绘制良好的信号通路相连，它们是治疗代谢疾病、哮喘、感染及某些癌症等病症的有吸引力的药物靶点。然而，仍存在障碍：一些受体难以在实验室中制备和研究，它们在不同组织中的作用可能截然不同，许多“口外”受体的天然触发物仍未明了。尽管如此，结构成像、分子建模与药理学的快速进展，正把曾经简单的“味觉”概念转化为复杂且有前景的治疗机会。

引用: Zhai, R., Yong, X., Jiang, P. et al. The structure and function of taste G protein-coupled receptors and their implications in diseases. Int J Oral Sci 18, 34 (2026). https://doi.org/10.1038/s41368-026-00436-5

关键词: 味觉受体, G蛋白偶联受体, 代谢与肥胖, 先天免疫, 哮喘与呼吸系统疾病