ES2337322T3 - Inhibidores de la respuesta al sabor amargo. - Google Patents
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Abstract
Un método de inhibir el sabor amargo en una sustancia que puede entrar en contacto con tejido gustativo, seleccionada de alimentos, bebidas, fármacos, productos dentales, cosméticos, pegamentos humectables usados para sobres y sellos, jabones, champús y composiciones tóxicas usadas para control de plagas, el método comprende incorporar en la sustancia de 1 a 50 mM de un compuesto seleccionado de adenosina 5''-monofosfato, timidina 5''-monofosfato, adenosina 5''-difosfato, adenosina 3''-monofosfato, adenosina 5''-succinato, adenosina 5''-trifosfato y adenosina 2''-monofosfato.
Description
Inhibidores de la respuesta al sabor amargo.
La presente invención se refiere a un método de
inhibir el sabor amargo en una sustancia que puede entrar en
contacto con tejido gustativo, seleccionada de alimentos, bebidas,
fármacos, productos dentales, cosméticos, pegamentos humectables,
usados para sobres y sellos, jabones, champús y composiciones
tóxicas usadas en el control de plagas.
La sensación de gusto tiene una significancia
biológica profunda. Tiene ramificaciones más amplias que solamente
proporcionar a los hombres experiencias culinarias agradables. El
gusto transmite numerosas indicaciones biológicas a los seres
humanos y otros animales, que identifican alimentos pasados o
estropeados y proporciona respuestas hedónicas que pueden ser
proporcionales al valor calórico o nutritivo.
En general, se considera que sólo hay cuatro o
cinco categorías de sabores básicos: dulce, agrio, amargo, ácido y
"umami" (la palabra japonesa que describe el sabor del
glutamato monosódico; Herness, M.S. & Gilbertson, T.A., 1999,
Annu. Rev. Physiol, 61:873-900). Éstos
se pueden subclasificar como los sabores del apetito, tales como
salado, dulce y umami, que se asocian con alimentos que contienen
nutrientes, y los sabores amargo y agrio causados por compuestos
tóxicos. Los dos últimos producen una reacción aversiva que puede
proteger a un organismo al desalentar la ingestión de alimentos
poco saludables o peligrosos. Entre los compuestos no deseables
asociados a un sabor amargo están los alcaloides vegetales tales
como cafeína, estricnina y quinina, cianuro y productos de desecho
metabólico tal como urea (Lindemann, B., 1996, Physiol. Rev
76:719-766). Recientemente se ha sugerido
que la grasa, el nutriente más denso en energía, puede poseer
indicaciones gustativas (Id., que cita a Gilbertson T.A.
et al., 1997, Am. J. Physiol.
272:C1203-1210 y Gilbertson, T.A., 1998,
Curr. Opin. Neurobiol. 8:447-452).
La base anatómica para los sucesos iniciales del
gusto es la célula receptora del gusto ("CRG"), localizadas en
grupos denominados "papilas gustativas" (Lindemann,
supra). Las papilas gustativas están distribuidas por toda
la cavidad bucal, incluyendo la lengua así como localizaciones extra
linguales (véase Herness y Gilbertson). En la lengua humana, las
papilas gustativas se organizan en tres tipos especializados de
estructuras, es decir, papilas fungiformes, foliadas y
circunvaladas. Cada papila gustativa comprende entre alrededor de 50
y 100 células individuales agrupadas en un conjunto que tiene entre
20 y 40 micrómetros de diámetro. Las fibras nerviosas entran desde
la base de la papila gustativa y forman sinapsis con algunas de las
células receptoras gustativas. Típicamente, una única CRG está en
contacto con varias fibras nerviosas sensoriales y cada fibra
nerviosa sensorial inerva varias CRG en la misma papila gustativa
(Lindemann, supra).
Cuando un sujeto ingiere un estimulante del
gusto, y ese estimulante del gusto encuentra una célula receptora
gustativa en la concentración adecuada, se produce un potencial de
acción que, a través de sinapsis con neuronas sensoriales
primarias, comunica la señal registrada por el receptor, a través de
nervios aferentes, a la región apropiada de la corteza sensorial
del cerebro, produciendo la percepción de un sabor particular por el
sujeto. La apreciación de los alimentos puede dar lugar a una
respuesta hedónica que implica la activación de las neuronas
dopaminérgicas del mesencéfalo (Lindemann, supra, que cita a
Mirenowicz, J. & Schultz, W., 1996, Nature (Londres)
379:449-451) y la liberación de opiáceos
endógenos (Lindemann, supra, que cita a Drenowski, A., et
al., 1992, Physiol. Behav.
51:371-379; Dum, J. et al., 1983,
Pharmacol. Biochem. Behav.
18:443-447).
Gran parte de la investigación se ha dirigido a
elucidar la fisiología del gusto. Las CRG de la mayoría, si no de
todas, las especies de vertebrados poseen canales iónicos de sodio,
potasio y calcio operados por voltaje con propiedades similares a
los de las neuronas (Kinnamon, S.C. & Margolskee, R.F., 1996,
Curr. Opin. Neurobiol. 6:506-513).
Diferentes tipos de sabores primarios parecen utilizar diferentes
tipos de mecanismos de transducción, y ciertos tipos de sabores
pueden emplear mecanismos múltiples que pueden reflejar
requerimientos nutricionales variables entre especies (Kinnamon
& Margolskee, supra). Por ejemplo, en el hámster, el
sabor ácido se asocia con el influjo de protones mediante un canal
de sodio sensible a amilorida (Id., que cita a Gilbertson,
T. A. et al., 1993, Neuron
10:931-942), mientras que en la salamandra
acuática, está implicado un bloqueo protónico de los canales
iónicos de potasio en la membrana celular apical (Kinnamon &
Margolskee, supra, que cita a Kinnamon, S.C. et al.,
1988, Proc. Natl. Acad. Sci. US.A.
85:7023-7027). El sabor salado típicamente
se transduce a través de la penetración de iones de sodio a través
de los canales de sodio sensibles a amilorida.
El sabor dulce se ha asociado con un sistema de
segundo mensajero que puede ser diferente dependiendo de si el
estimulante del gusto es un edulcorante natural o artificial, el
primero se cree que utiliza AMPc, el último inositol trifosfato
(IP_{3}; Herness M.S. & Gilbertson, T.A., 1999, Annu. Rev.
Physiol. 61:873-900). Hay evidencia de
que un receptor unido a membrana, tal como el implicado en la
activación de G_{s} y adenilato ciclasa, puede estar implicado en
la percepción de los sabores dulces (Id.).
También se piensa que las sensaciones del sabor
amargo implican AMPc e IP_{3} (Kinnamon & Margolskee,
supra). El compuesto amargo denatonio produce liberación de
ión calcio de las CRG de rata y el rápido aumento de los niveles de
IP_{3} en tejido gustativo de roedor (Id., que cita a
Bernhardt, SJ. et al., 1996, J Physiol. (Londres)
490:325-336 y Akabas, M.H., et al.,
1988, Science 242:1047-1050). Puesto
que el denatonio no puede pasar la membrana celular, se ha sugerido
que puede activar receptores acoplados a proteínas G, por lo que
las subunidades \alpha y/o \beta\gamma de proteínas G
activarían la fosfolipasa C, produciendo la generación de IP_{3}
y la liberación de iones de calcio (Kinnamon & Margolskee,
supra).
En los últimos años, se ha clonado y
caracterizado una proteína G especifica del gusto denominada
"gustducina" que es homóloga de la proteína G retinal
(Id., que cita a McLaughlin, S. et al., 1992,
Nature (Londres) 357:563-569). Los
ratones en los que se ha eliminado el gen de la \alpha gustducina
muestran respuestas disminuidas a ciertos estimulantes del gusto
amargos (y ciertos dulces), lo que sugiere que la gustducina puede
regular la respuesta de IP_{3} en CRG (Kinnamon & Margolskee,
que cita a Wong, G.T. et al., 1996, Nature (Londres)
381:796-800). Al introducir un ADNc que
codifica \alpha-gustducina salvaje de rata en
ratones sin \alpha-gustducina se restableció su
capacidad de respuesta a compuestos amargos y dulces (Ming, D.
et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
95:8933-8938, que cita a Wong, G.T., et
al., 1996, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol.
61:173-184). Recientemente se ha mostrado que
la subunidad \gamma de la gustducina (\gamma_{13}) media la
activación de la fosfolipasa C en respuesta al compuesto amargo
denatonio (Huang, L. et al., 1999, Nature Neurosci.
2:1055-1062).
Aunque se ha creído que las transducinas de
conos y bastones eran proteínas G específicas presentes sólo en las
células fotorreceptoras de la retina de vertebrados (Lochrie, M.A.
et al., 1985, Science
228:96-99; Medynski, D.C. et al.,
1985, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
82:4311-4315; Tanabe, T. et al., 1985,
Nature (Londres) 315:242-245;
Yatsunami K. & Khorana, H.G., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci.
U.S.A. 82:4316-4320), se ha descubierto que la
transducina de bastones también está presente en las células
gustativas de vertebrados, donde específicamente activa una
fosfodiesterasa aislada de tejido gustativo
(Ruiz-Avila, L. et al., 1995, Nature
(Londres) 376:80-85). Usando un ensayo de
sensibilidad a tripsina, se demostró que el compuesto amargo
denatonio, en presencia de membranas de células gustativas, activa
transducina pero no la proteína G, G_{i} (Id.). Esta
activación se pudo inhibir mediante un péptido derivado de la región
C-terminal de la transducina, que inhibe de forma
competitiva la interacción rodopsina-transducina
(Id. y Hamm, H.E., et al., 1988, Science
241:832-8359). Ruiz-Avila y
col. (supra) propusieron que la transducina podría estar
implicada en la transducción del sabor amargo a través de una
cascada similar a la que se produce en la percepción visual, por lo
que un receptor amargo estimulado puede activar la transducina de la
célula gustativa, que a su vez activa la fosfodiesterasa. La
fosfodiesterasa activada podría entonces disminuir los niveles de
nucleótidos 3',5'-cíclicos intracelulares y los
niveles resultantes más bajos de nucleótidos cíclicos podrían
producir la despolarización de la CRG mediante un mecanismo
denominado "conductancia suprimible por nucleótidos cíclicos"
(Id. que cita a Kolesnikov, S. & Margolskee, R.F., 1995,
Nature (Londres) 376:85-88).
Más recientemente, Ming, D. et al., 1998,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
95:8933-8938 describieron que tanto
gustducina como transducina, en presencia de membranas de células
gustativas bovinas, se activaron específicamente por ciertos
compuestos amargos, incluyendo denatonio, quinina y estricnina. Se
encontró que esta activación dependía de la interacción con el
C-terminal de gustducina y requería la presencia de
subunidades \beta\gamma de proteínas G; se pudo inhibir de
forma competitiva mediante péptidos derivados de los sitios de
interacción de rodopsina y transducina.
La presente invención se refiere a un método de
inhibir el sabor amargo en una sustancia que puede entrar en
contacto con tejido gustativo, como se define en la reivindicación
1. Se basa, al menos en parte, en el descubrimiento de que
adenosina monofosfato (AMP) y compuestos relacionados inhibieron la
activación de transducina por receptores gustativos estimulados por
estimulantes de gusto amargos, disminuyeron la estimulación neuronal
por dichos estimulantes del gusto y produjeron respuestas de
comportamiento que indican que la sensación de amargor estaba muy
disminuida.
Los compuestos según la invención se pueden usar
para disminuir o abrogar la percepción de amargor de estimulantes
del gusto amargos, capacidad en la que se denominan "inhibidores
del amargor".
También se puede encontrar que los compuestos
según la invención transmiten dulzor a la sustancia.
Los compuestos según la invención se pueden usar
para aumentar el sabor de alimentos, bebidas y fármacos inhibiendo
el sabor amargo. Además de aumentar la satisfacción del consumidor
del alimento, los compuestos según la invención también pueden
permitir la incorporación en alimentos y fármacos, de estimulantes
del gusto amargos que mejoran la vida útil o el valor nutritivo.
Los compuestos según la invención podrían aumentar la ingesta de
alimentos en seres humanos o ganado. Además, los compuestos según
la invención podrían hacer los procedimientos médicos que implican
sustancias amargas más apetitosas, y mejorar la conformidad en
pautas de fármacos que implican estimulantes del gusto amargos,
particularmente, cuando se administran a niños.
Figura 1A-E. El AMP inhibe la
activación de transducina por estímulos amargos en presencia de
membranas de células receptoras del gusto bovinas. (A) La
transducina inactiva (unida a GDP) (carril de más a la derecha)
genera un fragmento de 23 kDa en la digestión con tripsina. La
transducina activa (unida a GTP-\gammaS) (segundo
carril por la derecha) activada por DEN más membranas gustativas
genera un fragmento de 32 kDa en el tratamiento con tripsina. Las
concentraciones crecientes de AMP (0,25, 0,5, 1,25, 2,5 y 5,0 mM)
inhiben la activación de transducina por DEN más membranas
receptoras gustativas bovinas determinada mediante el desplazamiento
de los fragmentos de 32 kDa a 23 kDa. (B) Las concentraciones
crecientes de AMP (0,01, 0,05, 0,10, 0,50, 1,0, 1,5, 2,0 y 2,5 mM)
inhiben la activación de transducina por QUI 1,0 mM más membranas
gustativas bovinas. (C) El AMP (2,5 mM) inhibe la activación
dependiente de membrana gustativa de transducina por DEN (5,0 mM),
QUI (1,0 mM), clorhidrato de estricnina (STR, 5,0 mM), hemisulfato
de nicotina (NIC, 5,0 mM) y clorhidrato de atropina (ATR, 5,0 mM).
(D) El AMP (0,25, 0,5, 1,25, 2,5 y 5,0 mM) no inhibe la activación
de la transducina por rodopsina 0,001 mM. (E) El GMP (0,25, 0,5,
1,25, 2,5 y 5,0 mM) no inhibe la activación de la transducina por
DEN (5,0 mM) más membranas gustativas bovinas.
Figura 2. Sólo ciertos análogos de AMP bloquean
la activación de transducina por DEN más membranas gustativas. La
activación dependiente de membrana gustativa de transducina por DEN
(5,0 mM) no se inhibe por adenosina 5'-carboxilato
(ACA, 5,0 mM), adenosina 5'-monosulfato (AMS, 5,0
mM), teofilina (THE, 5,0 mM), clorhidrato de adenina (ADE, 5,0 mM),
clorhidrato de adenosina (ADO, 5,0 mM), AMPc (5,0 mM) o cafeína
(CAF, 5,0 mM). La activación por DEN/membranas gustativas de la
transducina se inhibe por timidina 5'-monofosfato
(TMP, 5,0 mM), ácido 5'-citidílico (CMP, 5,0 mM),
ácido inosínico (IMP, 5,0 mM), ADP (5,0 mM), 3'-AMP
(5,0 mM), adenosina 5'-succinato (ASU, 5,0 mM) y
ATP (5,0 mM). Los carriles de H_{2}O y rodopsina (RHO) controlan
para efectos independientes de receptor no específico.
Figura 3A-E. El AMP bloquea las
respuestas aversivas de ratones a varios compuestos amargos. (A)
Respuestas de preferencia de cuarenta y ocho horas a dos botellas
de ratones C57BL/6J (n = 10) a DEN solo, DEN más AMP (0,1 y 1,0 mM)
y DEN más GMP (0,1 y 1,0 mM). El AMP (0,1 y 1,0 mM) inhibió las
repuestas de aversión a DEN a 0,05, 0,10, 0,50 y 1,0 mM
(P<0,001). El GMP (0,1 y 1,0 mM) no inhibió las repuestas de
aversión a DEN. **P<0,001. (B) Las concentraciones crecientes de
AMP (0,1, 1,0, 5,0 mM) desplazaron la curva
dosis-aversión a la derecha. El AMP solo no indujo
respuestas de comportamiento hasta que su concentración alcanzó 0,5
mM. (C) Respuestas de preferencia de ratones C57BL/6J (n = 10) a
QUI sola, QUI más AMP (0,1 y 0,5 mM) y QUI más GMP (0,1 y 0,5 mM).
El AMP (0,1 y 0,5 mM) inhibió las repuestas de aversión a QUI a
0,05, 0,10 y 0,50 mM (P<0,001). El GMP (0,1 y 0,5 mM) no inhibió
las repuestas de aversión a QUI. **P<0,001. (D) Las
concentraciones crecientes de AMP (0,1, 1,0, 5,0 mM) desplazaron la
curva dosis-aversión a la derecha. (E) Respuestas de
preferencia de ratones C57BL/6J (n = 10) expuestos a dos
concentraciones diferentes de estimulantes del gusto \pm AMP 0,1
mM. El AMP inhibió las respuestas de aversión a los estimulantes del
gusto amargos esparteína (SPA) a 0,05 y 0,10 mM (P<0,001) y
(-)-epicatequina (E.I.) a 0,05 mM y 0,10 mM
(P<0,01); el AMP no alteró las respuestas de comportamiento a
NaCl (0,1 y 0,3 M), HCl (0,01 y 0,10 mM), sacarosa (SUC) (5,0 y 150
mM) o el edulcorante artificial de gran potencia SC45647 (SC) (0,01
y 0,10 mM). **P<0,001, *P<0,01.
Figura 4A-I. El AMP disminuye
las respuestas del nervio glosofaríngeo de ratones a la estimulación
lingual con estimulantes del gusto amargos. (A) Respuestas
glosofaríngeas a NH_{4}Cl 0,1 M, DEN 5,0 mM, esparteína (SPA) 1,0
mM, estricnina (STR) 1,0 mM y atropina (ATR) 1,0 mM. (B) Respuestas
glosofaríngeas a los compuestos anteriores mezclados con AMP 0,1
mM. (C) Respuestas glosofaríngeas a los compuestos anteriores
mezclados con GMP 0,1 mM. (D) Respuestas glosofaríngeas a una serie
de concentraciones de AMP (0,01, 0,1, 1,0, 5,0 mM) solo y en
combinación con QUI (0,1 mM y 1,0 mM) (E y F, respectivamente). (G)
Respuestas tónicas relativas registradas de los nervios
glosofaríngeos de ratones (n = 5 a 7) estimulados mediante la
aplicación lingual de DEN (0,1, 0,5, 1,0, 5,0 y 10,0 mM) \pm AMP
(0,1 y 1,0 mM). **P<0,001; *P<0,01. (H) Respuestas tónicas
relativas registradas de los nervios glosofaríngeos de ratones (n =
6 a 8) estimulados mediante la aplicación lingual de QUI (0,1, 0,3
y 1,0 mM) y sus mezclas con AMP (0,1 y 1,0 mM). **P<0,001. (I)
Respuestas tónicas relativas registradas de los nervios
glosofaríngeos de ratones (n = 4 a 7) estimulados mediante la
aplicación lingual de HCl 5,0 mM, NaCl 0,1 M, SC45647 3,0 mM,
sacarosa 0,5 M (SUC), SPA 1,0 mM o agua con o sin AMP 0,1 mM. El
AMP inhibe las respuestas tónicas relativas de SPA 1,0 mM
(P<0,001) y SC45647 3,0 mM (P<0,01) pero no de los otros
compuestos. **P<0,001; *P<0,01.
Un "estimulante del gusto amargo", como se
define aquí, es un compuesto o complejo molecular que induce, en un
sujeto, la percepción de un sabor amargo. En particular, un
estimulante de del gusto amargo es uno que produce la activación de
gustducina y/o transducina, por ejemplo, pero no a modo de
limitación, en un ensayo tal como el que se describe en Ming, D.
et al., 1998, Proc. Natl. Sci. U.S.A.
95:8933-8938 (por ejemplo, véase la figura 3
de esa referencia). Los ejemplos de estimulantes del gusto amargos
incluyen, pero no están limitados a benzoato de denatonio
("denatonio"; también "DEN"), clorhidrato de quinina
("quinina"; también "QUI"), clorhidrato de estricnina
("estricnina"; también "STR"), hemisulfato de nicotina
("nicotina"; también "NIC"), clorhidrato de atropina
("atropina"; también "ATR"), esparteína, naringina, ácido
cafeico ("cafeína"; también "CAF"), quinacrina y
epicatequina. Véase Ming et al., 1999, Proc. Natl. Acad.
Sci. U.S.A. 96:9903-9908, incorporado
aquí mediante referencia.
La presente invención proporciona un método de
inhibir en una sustancia el sabor amargo resultante de poner en
contacto tejido gustativo de un sujeto con la sustancia, que
comprende incorporar en la sustancia de 1 a 50 mM de un compuesto
seleccionado de adenosina 5'-monofosfato
("AMP"); timidina 5'-monofosfato, adenosina
5'-difosfato, adenosina
3'-monofosfato (3'-AMP), adenosina
5'-succinato, adenosina
5'-trifosfato ("ATP") y adenosina
2'-monofosfato.
En formas de realización específicas, no
limitantes, la sustancia comprende una concentración del compuesto
de entre aproximadamente 1 y 20 mM, preferiblemente entre
aproximadamente 1 y 5 mM.
En formas de realización específicas, no
limitantes, donde se usa timidina 5'-monofosfato
como el inhibidor de amargor, una composición que comprende un
estimulante del gusto amargo puede comprender además una
concentración de timidina 5'-monofosfato de entre
aproximadamente 0,01 y 20 mM, preferiblemente entre aproximadamente
1 y 5 mM.
En formas de realización específicas, no
limitantes, donde se usa adenosina 5'-difosfato como
el inhibidor de amargor, una composición que comprende un
estimulante del gusto amargo puede comprender además una
concentración de adenosina 5'-difosfato de entre
aproximadamente 0,01 y 20 mM, preferiblemente entre aproximadamente
1 y
5 mM.
5 mM.
En formas de realización específicas, no
limitantes, donde se usa adenosina 3'-monofosfato
como el inhibidor de amargor, una composición que comprende un
estimulante del gusto amargo puede comprender además una
concentración de adenosina 3'-monofosfato de entre
aproximadamente 0,01 y 20 mM, preferiblemente entre aproximadamente
1 y 5 mM.
En formas de realización específicas, no
limitantes, donde se usa adenosina 5'-succinato como
el inhibidor de amargor, una composición que comprende un
estimulante del gusto amargo puede comprender además una
concentración de adenosina 5'-succinato de entre
aproximadamente 0,01 y 20 mM, preferiblemente entre aproximadamente
1 y 5 mM.
En formas de realización específicas, no
limitantes, donde se usa adenosina 5'-trifosfato
como el inhibidor de amargor, una composición que comprende un
estimulante del gusto amargo puede comprender además una
concentración de adenosina 5'-trifosfato de entre
aproximadamente 0,01 y 20 mM, preferiblemente entre aproximadamente
1 y 5 mM.
En formas de realización específicas, no
limitantes, donde se usa adenosina 2'-monofosfato
como el inhibidor de amargor, una composición que comprende un
estimulante del gusto amargo puede comprender además una
concentración de adenosina 2'-monofosfato de entre
aproximadamente 0,01 y 20 mM, preferiblemente entre aproximadamente
1 y 5 mM.
La presente invención se puede usar para mejorar
el sabor de alimentos disminuyendo o eliminando los efectos
aversivos de los estimulantes del gusto amargos. Donde los
inhibidores son edulcorantes inhibidores, se pueden usar para
mejorar el sabor de los alimentos produciendo un sabor dulce. Si el
estimulante del gusto amargo es un conservante alimentario, los
inhibidores de la invención pueden permitir o facilitar su
incorporación en alimentos, mejorando de esta manera la seguridad
alimentaria. Para alimentos administrados como suplementos
nutricionales, la incorporación de los inhibidores de la invención
puede alentar la ingestión, aumentado de esta manera la eficacia de
estas composiciones en proporcionar nutrición o calorías a un
sujeto.
De esta manera, según una forma de realización
preferida, el compuesto endulza la sustancia.
Los compuestos según la invención se pueden
incorporar a composiciones médicas y/o dentales. Ciertas
composiciones usadas en procedimientos de diagnóstico tienen un
sabor desagradable, tales como los materiales de contraste y los
anestésicos locales orales. Los compuestos según la invención se
pueden usar para mejorar la comodidad de sujetos que se someten a
tales procedimientos mejorando el gusto de las composiciones.
Además, los compuestos según la invención se pueden incorporar en
composiciones farmacéuticas, incluyendo comprimidos y líquidos,
para mejorar su sabor y mejorar la conformidad del paciente
(particularmente cuando el paciente es un niño o un animal no
humano).
Los compuestos según la invención pueden estar
comprendidos en cosméticos para mejorar sus características de
sabor. Por ejemplo, pero no a modo de limitación, los compuestos
según la invención se pueden incorporar en cremas para la cara y
barras de labios.
Además, los compuestos según la invención se
pueden incorporar en composiciones que no son alimentos, fármacos o
cosméticos tradicionales, pero que pueden entrar en contacto con
membranas gustativas. Los ejemplos incluyen, pero no están
limitados a, jabones, champús, dentífrico, adhesivos de dentaduras,
pegamento en las superficies de sellos y sobres, y composiciones
tóxicas usadas en el control de plagas (por ejemplo, veneno para
ratas o cucarachas).
Ensayos de activación de proteínas G. Se
recogieron lenguas bovinas (Bos primigenius) recientes del
matadero local y se transportaron en hielo al laboratorio. Las
papilas circunvaladas se disecaron a mano, se congelaron en
nitrógeno líquido y se almacenaron a -80ºC hasta su uso. Los tejidos
gustativos recogidos se homogenizaron, se eliminaron los
particulados mediante centrifugación y se recogieron las membranas
enriquecidas de las células gustativas como se describe (Ming, D.,
et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
95:8933-8938). Las membranas precipitadas se
lavaron dos veces, se resuspendieron en tampón de homogenización que
carecía de inhibidores de proteasas y se homogenizaron
adicionalmente mediante 20 pases a través de una aguja de calibre
25. Las alícuotas se congelaron rápidamente o se almacenaron en
hielo hasta su uso. La concentración de proteína en las
preparaciones de membrana se determinó mediante la modificación de
Peterson del método micro-Lowry (Peterson, G. L.,
1977, Anal. Biochem. 83:346-356). La
activación de la transducina se basó en el procedimiento de
sensibilidad a tripsina publicado (Ming, D., et al., 1998,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
95:8933-8938, Neer, E. J., et al.,
1994, Methods Enzymol. 237:226-239).
Después de la digestión con tripsina, las muestras se diluyeron con
tampón de Laemmli (Laemmli, U. K., 1970, Nature (Londres)
227:680-685) y se separaron mediante
SDS/PAGE usando un gel del 4-20% y tampón
Tris-glicina. Los polipéptidos separados se
transfirieron mediante electro-transferencia a una
membrana de poli(difluoruro de vinilideno), que se bloqueó
mediante la adición de BLOTTO al 5% [Tris-HCl 50
mM, pH 7,4/NaCl 100 mM/leche desnatada en polvo al 5%], (30
minutos), después se visualizaron los péptidos de transducina
mediante unión de un antisuero de transducina y anticuerpo
secundario anti-conejo de cabra marcado con
peroxidasa de rábano, seguido mediante revelado con reactivos de
tinción de ácido bicinconínico de Bio-Rad y
exposición a película de rayos X.
Productos químicos. Todos los productos
químicos estimulantes del gusto amargo y tampones fueron de la mayor
pureza disponible y se adquirieron de Sigma o Boehringer Mannheim,
a menos que se especifique de otra manera. La rodopsina se purificó
en la luz como los segmentos externos de bastones bovinos lavados
con urea 6 M usando procedimientos publicados (Mazzoni, M.R, et
al., 1991, J. Biol. Chem.
266:14072-14081). El heterotrímero de
transducina bovina se purificó mediante procedimientos estándar
(Fung, B. K.-K., et al., 1981, Proc. Natl. Acad. Sci.
U.S.A. 78:152-156). El anticuerpo
anti-transducina policlonal de conejo fue un
generoso regalo de Mel Simon y John Watson (Instituto de Tecnología
de California, Pasadena, CA).
Ensayos de comportamiento. Se ensayaron
múltiples conjuntos de ratones macho C57BL/6J de Jackson Laboratory.
Cada conjunto (n = 10) se ensayó con un estimulante del gusto \pm
AMP o GMP. Entre pruebas, a los ratones se les suministró agua
acidificada (pH 4,5) durante alrededor de 2 semanas. Los ratones
ensayados variaban en edad desde 8 a 20 semanas. Los ratones se
enjaularon por separado, y se les suministró comida ad
libitum (Pico Lab Mouse Diet 20 no. 5058; PMI Feeds, St. Louis,
MO) y se les presentó agua destilada en dos botellas con boquilla
durante 48 horas antes de la prueba. Durante cada periodo de prueba
de 48 horas, se suministró una cantidad determinada de estimulante
del gusto en una botella con boquilla, mientras que la otra tenía
agua destilada. Después de 24 horas, se registraron los volúmenes
consumidos, se rellenaron las botellas y se cambiaron las
posiciones (para controlar las indicaciones posicionales). Los
estimulantes del gusto se presentaron en concentraciones
crecientes. Se calcularon las relaciones de preferencia como la
fracción del estimulante del gusto consumido como un porcentaje del
volumen total de líquido consumido. Se calcularon las relaciones
medias de preferencia y las pruebas t de Student a partir de los
datos recogidos.
Registro nervioso. Se registraron las
respuestas de los nervios glosofaríngeos de ratones macho C57BL/6J
como se ha descrito previamente (Ninomiya, Y., et al., 1997,
Am. J Physiol. (Londres)
272:R1002-R1006). Cada ratón se anestesió
con una inyección intraperitoneal de pentobarbital sódico
(40-50 mg/kg) y se mantuvo a un nivel quirúrgico de
anestesia con inyecciones suplementarias del fármaco. La tráquea se
canuló, y el ratón se fijó luego en posición supina con una
sujeción en la cabeza para permitir la disección del nervio
glosofaríngeo. El nervio hipogloso se transeccionó bilateralmente
para prevenir movimientos accidentales de la lengua. El nervio
glosofaríngeo derecho se expuso mediante retirada del músculo
digástrico y el cuerno posterior del hueso hioides. El nervio
glosofaríngeo se disecó después libre de los tejidos subyacentes y
se cortó cerca de su entrada al agujero rasgado posterior. El
nervio entero se colocó en un electrodo de alambre de plata para el
registro del nervio entero. Se colocó un electrodo indiferente cerca
en la herida. Las respuestas neurales resultantes de la aplicación
tópica de estimulantes del gusto a la lengua se alimentaron a un
amplificador y se mostraron en una pantalla de osciloscopio. Se
integraron las respuestas del nervio entero usando un convertidor
RMS-DC (Hendrick, Tallahassee, FL) con una constante
de tiempo de 0,5 segundos. Para la estimulación química de las
papilas circunvaladas y foliadas, se hizo una incisión a cada lado
de la cara del animal desde la esquina de la boca hasta justo por
encima del ángulo de la mandíbula, las papilas se expusieron y sus
zanjas se abrieron mediante una ligera tensión aplicada a través de
una pequeña sutura cosida en la punta de la lengua. Las soluciones
de estimulantes del gusto se administraron a la lengua mediante
flujo por gravedad, y fluyeron sobre la lengua durante un periodo
controlado. La estabilidad de cada preparación se siguió mediante la
aplicación periódica de NH_{4}Cl 0,1 M. Se consideró que un
registro era estable cuando las magnitudes de respuesta a NH_{4}Cl
0,1 M al principio y al final de cada serie de estimulación se
desviaron en no más del 15%. En el análisis de datos sólo se usaron
las respuestas de registros estables. En el análisis de las
respuestas de nervios enteros, se midieron las magnitudes de la
respuesta integrada a 20, 25, 30, 35 y 40 segundos después del
inicio del estímulo y se hicieron las medias para generar
respuestas tónicas: la respuesta tónica representa la respuesta
sostenida del nervio a estimulación continua de las células
receptoras gustativas por estimulantes del gusto. Se obtuvo la
respuesta tónica relativa para cada estímulo mediante normalización
a la respuesta de NH_{4}Cl 0,1 M (la respuesta tónica de
NH_{4}Cl se definió como 1,0). Se usó la prueba t de Student para
el análisis estadístico.
Se puede distinguir la forma activa (unida a
GTP) de las proteínas G tales como gustducina y transducina de la
forma inactiva (unida a GDP) mediante digestión limitada con
tripsina (Fung, B. K.-K. & Nash, C. R., 1983, J. Biol.
Chem. 258:1050310510; Halliday, K. R., et al.,
1984, J. Biol. Chem. 259:516-525).
Usando transducina como un indicador en este ensayo in
vitro, se identificaron compuestos que inhibían las respuestas
gustativas a compuestos amargos. La activación de transducina por
membranas gustativas mediante los compuestos amargos benzoato de
denatonio (DEN) y clorhidrato de quinina (QUI) se inhibió en una
manera dependiente de la dosis por AMP (figura 1A y 1B). El efecto
inhibidor de AMP se generalizó a todos los compuestos amargos que
activaron transducina en presencia de membranas gustativas: DEN,
QUI, estricnina, nicotina, atropina (figura 1C), esparteína,
naringina, ácido cafeico y quinacrina. El efecto inhibidor del AMP
era específico y requería receptores del gusto, porque el AMP no
inhibió la activación de transducina mediada por rodopsina (figura
1D). El GMP no inhibió la activación de transducina por membranas
gustativas en respuesta a DEN (figura 1E) u otros estimulantes del
gusto amargos, lo que sugiere especificidad de unión. Varios
compuestos relacionados con AMP inhibieron de forma potente la
activación de transducina por DEN/receptor gustativo: timidina
5'-monofosfato, ADP, 3'-AMP,
adenosina 5'-succinato, ATP (figura 2) y adenosina
2'-monofosfato. El ácido
5'-citidílico y el ácido inosínico inhibieron
parcialmente la activación de transducina por DEN/membranas
gustativas (figura 2). Como con GMP (figura 1E), adenosina
5'-carboxilato, adenosina
5'-monosulfato, teofilina, adenina, adenosina, AMPc
y cafeína no bloquearon la activación de transducina por membranas
gustativas estimuladas por DEN (figura 2).
Para determinar si el AMP, de forma diferente a
GMP, disminuiría las respuestas gustativas a compuestos amargos, se
llevaron a cabo pruebas de preferencia a dos botellas (Harder, D.
B., et al., 1989, Chem. Senses
14:547-564) en ratones a los que se
presentaron varios estimulantes del gusto \pm AMP o GMP. El AMP,
pero no el GMP, inhibieron las respuestas de aversión de los
ratones a DEN (figuras 3A y 3B) y QUI (figuras 3C y 3D). El efecto
inhibidor del AMP disminuyó gradualmente al aumentar la
concentración del estimulante del gusto amargo y se eliminó a las
concentraciones mayores de DEN y QUI probadas (5,0 y 1,0 mM,
respectivamente) (figuras 3A-D). También se
probaron algunos otros estimulantes del gusto que los seres humanos
caracterizan como amargos [esparteína y (-) epicatequina
(Glendinning, J. 1., 1994, Physiol. Behav.
56:1217-1227)], dulces [sacarosa y el
edulcorante artificial de gran potencia SC45647 (Nofre, C., et
al., inventores, Universidad Claude Bernard, Lyon 1, Francia,
cesionario, "Sweetening Agents", Patente de los Estados Unidos
4921939, 1 de mayo, 1990)], agrios (HCl) o salados (NaCl) \pm
AMP. El AMP inhibió las respuestas de aversión a los dos compuestos
amargos, esparteína y epicatequina, pero no afectó a las respuestas
de comportamiento a sacarosa, SC45647, NaCl o HCl (figura 3E).
Para determinar si la inhibición de las
respuestas de aversión a compuestos amargos por AMP era debida a la
inhibición periférica del gusto (como predicen los datos bioquímicos
de las figuras 1 y 2) se registraron respuestas acumuladas de los
nervios glosofaríngeos de ratones (Ninomiya, Y., et al.,
1997, Am. J Physiol. (Londres)
272:R1002-R1006) a varios estimulantes del
gusto \pm AMP o GMP. El nervio glosofaríngeo inerva las células
receptoras del gusto de la lengua posterior y en ratones responde a
estímulos salados, dulces, agrios y amargos (Ninomiya, Y., et
al. 1984, Brain Res. 302:305-314).
El AMP (0,1 mM) inhibió significativamente las respuestas nerviosas
a DEN, QUI, esparteína, estricnina y atropina (figuras
4A-F). El GMP (0,1 mM) no tuvo efecto en las
respuestas glosofaríngeas a ninguno de estos compuestos amargos
(figura 4C). Las respuestas glosofaríngeas aumentaron al aumentar
las concentraciones de QUI o DEN: el AMP (0,1 y 1,0 mM) inhibió
significativamente estas respuestas nerviosas (figuras
4D-H). Por el contrario, el AMP no afectó a las
respuestas nerviosas a NH_{4}Cl, HCl, NaCl o sacarosa (figura
4I), consistente con las respuestas de comportamiento. De forma
interesante, aunque el AMP inhibió ligeramente las respuestas
glosofaríngeas al edulcorante artificial SC45647 (figura 4I), no
disminuyó las respuestas de comportamiento a este compuesto (figura
3E).
El AMP y compuestos estrechamente relacionados
inhibieron la activación in vitro de la transducina por
membranas gustativas más DEN, QUI y algunos otros compuestos
amargos. Este efecto era específico a los receptores
heptahelicoidales que responden a lo amargo presumiblemente
presentes en las membranas gustativas y no estaba producido por
activación no específica o general de receptores similares a
rodopsina. El AMP y compuestos similares también bloquearon las
respuestas de comportamiento y de nervios gustativos a DEN, QUI y
otros compuestos amargos, pero no afectaron las respuestas a NaCl,
HCl o sacarosa. El AMP disminuyó las respuestas glosofaríngeas al
edulcorante de gran potencia SC45647, aunque no afectó las
respuestas de comportamiento a este compuesto. AMP, ADP, ATP,
timidina 5'-monofosfato, ácido
5'-citidílico y ácido inosínico inhibieron todos las
respuestas de receptores gustativos in vitro, mientras que
el GMP no, lo que indica selectividad en la unión de estos
compuestos. La rapidez en las acciones del AMP en los ensayos
electrofisiológicos argumenta contra un sitio intracelular de
acción y sugiere que probablemente el AMP actúe sobre un receptor de
superficie celular. Sin embargo, los datos actuales no distinguen
entre modos de acción competitivos y no competitivos del AMP sobre
el receptor.
Las concentraciones altas de DEN, QUI y otros
estimulantes del gusto amargos superaron la inhibición del AMP a
las respuestas aversivas, lo que sugiere que el AMP actúa como un
inhibidor competitivo o que los estimulantes del gusto amargos
activaron otras vías de transducción amargas resistentes al AMP
además de las vías mediadas por gustducina/transducina, consistente
con la capacidad de respuesta residual a compuestos amargos en
ratones deficientes en gustducina y transgénicos que expresan una
forma mutada de gustducina que desorganiza la transducción de
señales (Wong, G. T., et al., 1996, Nature (Londres)
381:796-800; Ming, D., et al., 1998,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
95:8933-8938). La existencia de múltiples
vías de transducción amargas también está apoyada por la
observación de que la inhibición por AMP de las respuestas
glosofaríngeas a concentraciones crecientes de QUI alcanzó una
meseta en la que las respuestas glosofaríngeas a QUI no se pudieron
reducir más.
En estudios recientes, se ha determinado que
ciertos edulcorantes artificiales inhiben la activación in
vitro de receptores gustativos por DEN, QUI y otros compuestos
amargos; estos edulcorantes también inhibieron las respuestas de
comportamiento y de nervios gustativos a estos compuestos amargos
acoplados a gustducina/transducina. Este fenómeno de "supresión
mezcla" dulce-amargo (Bartoshuk, L. M., 1975,
Physiol. Behav. 14:643-649; Formaker,
B. K. & Frank, M. E., 1996, Brain Res. 727:
79-90) se puede explicar en parte mediante la unión
antagonista de edulcorantes a los mismos receptores dianas que unen
compuestos amargos y puede estar relacionado con observaciones
previas de similitudes químicas de edulcorantes de gran potencia y
compuestos amargos de gran potencia (Lee, C. K., 1987, Adv.
Carbohydr. Chem. Biochem. 45:199-351;
Benedetti, E., et al., 1995, J Pept. Sci.
1:349-359; Shin, W., et al., 1995,
J. Med. Chem. 38:4325-4331
21-23). Múltiples líneas de evidencia implican a
gustducina/transducina, sus receptores acoplados y enzimas efectoras
(por ejemplo, fosfodiesterasas y fosfolipasa C) en la transducción
de lo amargo (revisado en Kinnamon, S. C. & Margolskee, R. F.,
1996, Curr. Opin. Neurobiol. 6:
506-513; Lindemann, B., 1996, Physiol. Rev.
76: 719-766). Además de gustducina y
transducina, las proteínas G G_{s}, G_{i3} y G_{14} también
están presentes en células receptoras del gusto (Kinnamon, S. C.
& Margolskee, R. F., 1996, Curr. Opin. Neurobiol.
6: 506-513; McLaughlin, S. K., et
al., 1992, Nature (Londres)
357:563-569) y pueden estar implicadas en la
transducción del gusto. Los estudios bioquímicos y
electrofisiológicos implican nucleótidos cíclicos, inositol
trifosfato, diacilglicerol y Ca^{2+} como segundos mensajeros en
la transducción del gusto amargo y/o dulce (Tonosaki, K. &
Funakoshi, M., 1988, Nature (Londres)
331:354-356; Behe, P., et al., 1990,
J. Gen. Physiol. 96:1061-1084;
Bernhardt, S. J., et al., 1996, J Physiol. (Londres)
490: 325-336; Cummings, T. A., et al.,
1996, J. Neurophysiol. 75:1256-1263;
Spielman. A. I., et al., 1996, Am. J. Physiol.
270:C926-C931 24-28). Los
datos bioquímicos y genéticos claramente implican a gustducina en
la transducción de cualidades de sabor tanto amargas como dulces:
(i) los ratones deficientes en gustducina tienen respuestas de
comportamiento y de nervios gustativos marcadamente disminuidas a
compuestos tanto amargos como dulces (Wong, G. T., et al.,
1996, Nature (Londres) 381:796-800);
(ii) una forma mutada de gustducina desorganizada en sus
interacciones con receptores actúa como un dominante negativo para
bloquear la capacidad de respuesta in vivo tanto a amargo
como a dulce; (iii) estudios in vitro demuestran que las
membranas bovinas que contienen receptores gustativos y receptores
gustativos solubilizados activan gustducina/transducina en presencia
de DEN, QUI y algunos otros compuestos amargos (Ming, D., et
al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
95:8933-8938); (iv) aunque los compuestos
dulces no activan gustducina/transducina en este ensayo, los datos
demuestran que ciertos edulcorantes bloquean la activación in
vitro de gustducina/transducina y por lo tanto producen una
"supresión mezcla" dulce-amargo.
Aunque los estudios bioquímicos y genéticos de
proteínas G del gusto han proporcionado nuevas percepciones en la
naturaleza molecular de las cascadas de transducción de lo dulce y
lo amargo, los estudios físicos de los receptores gustativos
implicados en la transducción amarga y dulce (Cagan, R. H. &
Morris, R. W., 1979, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
76:1692-1696; Shimazaki, K., et al.,
1986, Biochim. Biophys. Acta
884:291-298) han sido de utilidad limitada
debido a la escasez de material y a la falta de ligandos de alta
afinidad. Los estimulantes del gusto amargos y dulces naturales
típicos son activos en el intervalo de 10-500 mM,
mientras que los estimulantes del gusto dulces o amargos más
potentes tienen umbrales para la detección de 10-100
nM. La probabilidad de familias de receptores y vías independientes
múltiples agrava más las dificultades de caracterizar receptores
gustativos. Los análisis de relación
estructura-actividad de edulcorantes de gran
potencia han producido modelos de trabajo de la naturaleza física
del bolsillo de unión del receptor (revisado en Roy, G., 1992,
Crit. Rev Food Sci. Nutr. 31:59-77;
Schiffinan S. S. & Gatlin, C. A., 1993, Neurosci. Biobehav.
Rev. 17:313-345); sin embargo, estos
planteamientos están muy limitados por la posibilidad de la
heterogeneidad de los receptores y múltiples vías independientes
para la función edulcorante.
Claims (15)
1. Un método de inhibir el sabor amargo en una
sustancia que puede entrar en contacto con tejido gustativo,
seleccionada de alimentos, bebidas, fármacos, productos dentales,
cosméticos, pegamentos humectables usados para sobres y sellos,
jabones, champús y composiciones tóxicas usadas para control de
plagas,
el método comprende incorporar en la sustancia
de 1 a 50 mM de un compuesto seleccionado de adenosina
5'-monofosfato, timidina
5'-monofosfato, adenosina
5'-difosfato, adenosina
3'-monofosfato, adenosina
5'-succinato, adenosina
5'-trifosfato y adenosina
2'-monofosfato.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la
sustancia es un alimento.
3. El método de la reivindicación 1, en donde la
sustancia es una bebida.
4. El método de la reivindicación 1, en donde la
sustancia es un fármaco.
5. El método de la reivindicación 1, en donde la
sustancia es un cosmético.
6. El método de la reivindicación 1, en donde la
sustancia es un jabón.
7. El método de la reivindicación 1, en donde la
sustancia es un champú.
8. El método de la reivindicación 1, en donde la
sustancia es un producto dental.
9. El método de la reivindicación 1, en donde la
sustancia es un pegamento humectable usado para sobres y sellos.
10. El método de la reivindicación 1, en donde
la sustancia es una composición tóxica usada en el control de
plagas.
11. El método de la reivindicación 1, en donde
el compuesto es adenosina 5'-monofosfato.
12. El método de la reivindicación 1, en donde
el compuesto se selecciona del grupo que consiste en timidina
5'-monofosfato, adenosina
5'-difosfato, adenosina
3'-monofosfato, adenosina
5'-succinato, adenosina
5'-trifosfato y adenosina
2'-monofosfato.
13. El método de la reivindicación 1, en donde
la sustancia comprende entre aproximadamente 1 y 20 mM del
compuesto.
14. El método de la reivindicación 13, en donde
la sustancia comprende entre aproximadamente 1 y 5 mM del
compuesto.
15. El método de la reivindicación 1, en donde
el compuesto endulza la sustancia.
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