Тяжелая вода сладкая на вкус

В тяжелой воде (D₂O) атом водорода замещен на изотоп — дейтерий. Дейтерий образуется естественным путем в природе. Замещение незначительно изменяет химические и физические свойства воды: ее плотность на 10% выше, чем у H₂O, а водородные (дейтериевые) связи чуть более прочные, что влияет на температуры замерзания и кипения.

При высоких концентрациях тяжелая вода воздействует на живые организмы. Для высших организмов дейтерирование 25% воды нарушает деление клеток и метаболизм, 40–50% —приводит к летальному исходу. Но малые дозы тяжелой воды безвредны и используются в клинической практике. В 1930-х появились сведения, что тяжелая вода сладкая. Однако Гарольд Клейтон Юри, получивший Нобелевскую премию за открытие дейтерия, утверждал, что D₂O и H₂O не различаются на вкус.

В новой работе группа ученых из Института органической химии и биохимии Чешской академии наук и их коллеги из Еврейского университета и Технического университета Мюнхена доказали, что люди способны отличать D₂O от H₂O на вкус. В первом эксперименте 22 из 28 человек посчитали тяжелую воду более сладкой.

«Несмотря на то, что два изотопа номинально химически идентичны, мы показали, что люди могут различать по вкусу (основанному на химическом восприятии) H₂O и D₂O, причем последний имеет отчетливый сладкий вкус», — прокомментировал автор статьи Павел Юнгвирт, один из авторов исследования, руководитель группы молекулярного моделирования в Институте органической химии и биохимии Чешской академии наук.

Исследовали биологические механизмы этого явления. Главный рецептор сладкого вкуса у человека — гетеродимер TAS1R2/TAS1R3, он распознает природные и синтетические подсластители. Лактизол ингибирует эти рецепторы. Ученые смешивали его с тяжелой водой и предлагали людям сравнить вкус смеси с чистой D₂O. Восемнадцать из 25 участников этого эксперимента сочли чистую тяжелую воду более сладкой, тогда как лактизол не влиял на восприятие вкуса обычной воды.

В экспериментах на клеточных линиях 3,3% и 10,4% тяжелой воды в H₂O вызывали ответ в клетках HEK 293, экспрессирующих TAS1R2/TAS1R3. При этом добавление лактизола приводило к сильному снижению или отсутствию этого ответа. Раствор D-глюкозы, используемой в качестве контроля, также вызывал ответ в трансфицированных клетках, который ингибировался лактизолом. Это подтвердило зависимость восприятия сладкого вкуса тяжелой воды от рецептора TAS1R2/TAS1R3. 

Ученые отмечают, что обнаруженная ими реакция рецепторов сладкого вкуса на тяжелую воду важна для врачей и пациентов, поскольку тяжелая вода используется в медицинских процедурах, а рецепторы сладкого вкуса находятся не только на языке, но и в других тканях человеческого тела. 

«Таким образом, наше исследование разрешает старый спор относительно сладкого вкуса тяжелой воды, демонстрируя, что небольшой ядерный квантовый эффект может оказывать заметное влияние на такую ​​основную биологическую функцию, как распознавание вкуса», — заключает Павел Юнгвирт.