Geschmack Forscher suchen den Bitter-Blocker

Was manche Menschen ihr Leibgericht nennen, löst bei anderen tiefe Abscheu aus. Wissenschaftler erkunden immer präziser, wie die Geschmacksrezeptoren zu den unterschiedlichen Vorlieben beitragen - und wie sie sich blockieren lassen, um Bitteres einfach auszublenden.
Von Stefanie Reinberger

Sandra verzieht das Gesicht. Am liebsten würde sie das Gemüse, von dem sie soeben gekostet hat, sofort wieder ausspucken - so bitter schmeckt es. Doch das verbietet die Höflichkeit, schließlich ist sie eingeladen. Ihre Gastgeber, ein Kollege aus Kamerun und seine Frau, scheinen an dem Gemüse nichts Auffälliges zu bemerken. Im Gegenteil, sie genießen den Geschmack des spinatähnlichen Grünzeugs, handelt es sich doch um Ndolé, ein Nationalgericht aus ihrer afrikanischen Heimat. Als wichtigste Zutat dient die gleichnamige Pflanze, die man in afrikanischen Geschäften unter der Bezeichnung Bitterblatt kaufen kann.

Nomen est omen, wie Sandra soeben erfahren hat. Doch dass ihr das afrikanische Gemüse im Gegensatz zu ihren beiden Gastgebern nicht so recht munden will, hat nicht nur kulturelle, sondern auch genetische Gründe. Wie wir einen bestimmten Geschmack wahrnehmen - so wissen wir heute -, ist keine ausschließliche Frage von Erziehung und Gewohnheit. Vielmehr wird unsere Empfindung von der Zusammensetzung unserer Geschmacksrezeptoren geprägt - und die ist angeboren.

Die wissenschaftliche Erforschung des gustatorischen Sinns und insbesondere der Bittertoleranz geht bereits in die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts zurück. Sie begann 1931 in den USA mit einem Zwischenfall in den Labors von DuPont in Wilmington (US-Bundesstaat Delaware). Dort hatte der Chemiker Arthur Fox gerade eine Substanz namens Phenylthiocarbamid - kurz PTC - synthetisiert, als die pulvrige Chemikalie plötzlich in die Luft gewirbelt wurde. Sein Kollege, der einen Teil des Pulvers beim Einatmen in den Mund bekam, beschwerte sich über den entsetzlich bitteren Geschmack. Fox hingegen bemerkte nichts Unangenehmes.

Der Forschergeist des Chemikers war geweckt. Sogleich überprüfte er seine Entdeckung bei anderen Mitarbeitern. Und tatsächlich: Während die einen PTC als mehr oder minder bitter beschrieben, erschien es dem Rest der Kollegen völlig geschmacklos. Heute geht man davon aus, dass rund ein Viertel der Menschheit zu den PTC-Nichtschmeckern gehört.

Ein weiteres Viertel, so fand Linda Bartoshuk von der Yale University rund 60 Jahre nach Fox' Laborunfall heraus, nimmt die Testsubstanz - ebenso wie eine verwandte Chemikalie namens PROP (6-n-Propylthiouracil) - dagegen besonders intensiv wahr. Diese Feinschmecker empfinden freilich auch alle anderen Geschmacksqualitäten stärker: süß, sauer, salzig und "umami", wie die erst 2002 wissenschaftlich belegte fünfte Geschmacksrichtung (von japanisch umai für fleischig, herzhaft, wohlschmeckend) für proteinreiche Kost genannt wird.

Ihre Besonderheit steht den "Superschmeckern" regelrecht auf die Zunge geschrieben, wie ein simpler Färbetest zeigt: Eine überdurchschnittlich hohe Anzahl von Geschmackspapillen, die sich auf einer methylenblau gefärbten Zunge als rosa Pünktchen abzeichnen, sorgt für das intensive gustatorische Empfinden. Während bei Otto Normalschmecker pro Quadratzentimeter Zunge rund 100 der warzenförmigen Knubbel die geschmackliche Zusammensetzung der Nahrung abtasten, sind es bei den sensibleren Zeitgenossen etwa doppelt so viele, wobei gleitende Übergänge zwischen den Gruppen auftreten.

Unterdurchschnittlich bestückte Zungen mit der Hälfte der normalen Anzahl an Papillen - die dafür recht groß ausfallen - kommen ebenfalls vor. "Während die Geschmackserlebnisse dieser Personen so kontrastarm sind wie Pastellfarben, leben die Superschmecker in einer Neonwelt", veranschaulichte Bartoshuk die gravierenden Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen.

Doch die Zahl der Papillen ist nur die halbe Wahrheit - gerade wenn es um das höchst unterschiedlich ausgeprägte Bitterempfinden geht. Denn welche Substanzen wir überhaupt und wie stark wahrnehmen, entscheidet vor allem die molekularbiologische Zusammensetzung unserer Geschmacksrezeptoren.

Was schon frühe Familienstudien vermuten ließen, bestätigte sich, als um die Jahrtausendwende erste Gene für Bitterrezeptoren identifiziert wurden - darunter auch die Erbanlage für die Geschmacksantenne, die PTC und PROP detektiert. Kaum war das Gen dingfest gemacht, bemerkten Wissenschaftler um Un-Kyung Kim vom National Institute on Deafness and Other Communication Disorders in Bethesda, Maryland, dass verschiedene Varianten existieren - für Schmecker und für Nichtschmecker.

Doch das war erst der Anfang, wie Wolfgang Meyerhof vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) berichtet. Der Potsdamer Wissenschaftler und seine Mitarbeiter, selbst Entdecker einiger Geschmacksrezeptoren, haben es sich zur Aufgabe gemacht, unsere gustatorischen Fühler näher zu erkunden.

Zu diesem Zweck entwickelt Bernd Bufe aus Meyerhofs Arbeitsgruppe eine "künstliche Zunge": Speziell präparierte Zellen sollen in der Kulturschale Aufschluss darüber geben, wie und mit welcher Intensität wir bestimmte Stoffe schmecken. Dazu schleust der Biologe die Erbinformation für Bitterrezeptoren in menschliche Zellen ein, die daraufhin die jeweiligen Geschmacksantennen an ihrer Oberfläche ausbilden.

Stimuliert man diese nun mit bitteren Substanzen, so erhöht sich nach Andocken an den Rezeptor der Calciumspiegel im Zellinneren, was sich mit Hilfe von Fluoreszenzfarbstoffen leicht nachweisen lässt. Anhand des Leuchtsignals ermittelt der Forscher, ob die zu testende Substanz vom Rezeptor erkannt wird und wie sensibel dieser darauf reagiert.

Für Bufe und seine Kollegen steht eine Menge Arbeit an. "Dank des Human-genomprojekts wissen wir mittlerweile, dass das menschliche Erbgut 25 Gene für Bitterrezeptoren beherbergt", erläutert Bufe. "Und die derzeitige Datenlage lässt darauf schließen, dass tatsächlich alle für funktionstüchtige Rezeptoren codieren und in den Geschmackspapillen unserer Zunge zum Einsatz kommen."

Warum der Sinn für Bitteres so vielfältig ist - und warum er über Leben und Tod entscheiden kann

Unser Sinn für Bitteres ist also ausgefeilt und zudem höchst individuell, wie Bufe zu berichten weiß. "Von allen 25 bekannten Bittergenen gibt es Varianten, so dass wir bislang 104 verschiedene Spielarten von Bitterrezeptoren kennen." Mehr noch: Heterozygote Menschen, in deren Zellkernen die Erbinformation für zwei verschiedene Rezeptorversionen liegt, unterscheiden sich ebenfalls in ihrer Sensibilität gegenüber bestimmten Stoffen von Personen, die nur eine Genvariante tragen.

So scheint unser Sinn für Bitteres nach derzeitigem Kenntnisstand wesentlich vielfältiger zu sein als der für die anderen vier Geschmacksrichtungen. Vielleicht könnte "bitter" ein überlebenswichtiges Warnsignal darstellen - schließlich aktivieren viele giftige Substanzen, etwa das Strychnin aus der Brechnuss, entsprechende Rezeptoren. Macht sich ein derart scheußlicher Geschmack in unserem Mund breit, so heißt das: Sofort ausspucken - diese Speise könnte giftig oder verdorben sein!

Wer bittere Substanzen besser erkennen und unterscheiden konnte, hatte in der Frühzeit der Menschheit, als es noch galt, neue Nahrungsräume zu erkunden, also womöglich einen Überlebensvorteil. Einen konkreten Beleg für diese These lieferte Bufe gemeinsam mit seiner britischen Kollegin Nicole Soranzo vom University College London. Im Juli 2005 veröffentlichten die beiden Wissenschaftler eine umfassende Studie, bei der sie die genetische Variabilität des Rezeptors für Glukopyranoside (TAS2R16) bei 997 Personen aus 60 verschiedenen Regionen der Erde untersuchten. Dabei stellte sich heraus, dass 98 Prozent der Menschen außerhalb Afrikas eine Rezeptorversion tragen, die äußerst sensibel auf die Bitterstoffe dieser Substanzklasse reagiert. Die Genvariante ist vor mindestens 80.000, vielleicht auch bereits vor 800.000 Jahren entstanden.

Die weniger empfindliche, ältere Version, die übrigens der entsprechenden Erbanlage bei Menschenaffen gleicht, kommt noch bei 13,8 Prozent der Afrikaner vor. Handelt es sich dabei um die letzten Nachfahren einer Restpopulation vor Auftreten der sensibilisierenden Mutation? Vielleicht. Doch das Wissenschaftlerteam bietet noch eine zweite Erklärung an: Es sei denkbar, dass der Verzehr von geringen Mengen der zyanidhaltigen Stoffe zu einer gewissen Malariaresistenz führt. Für diese Theorie spricht die Tatsache, dass das gehäufte Auftreten der alten Variante geografisch genau mit dem Hauptverbreitungsgebiet der Seuche übereinstimmt. Auch treten in dieser Region weitere Malariaresistenzgene verstärkt auf.

Für alle anderen erwies es sich jedoch ganz offensichtlich als ein Vorteil, die Bitterstoffe bereits in geringen Mengen zu erkennen und wegen ihres schlechten Geschmacks zu verweigern. Denn zu den Glukopyranosiden gehören auch Substanzen, bei denen im Stoffwechsel giftiges Zyanid freigesetzt wird, wie etwa das Amygdalin aus der Bittermandel oder das Linamarin aus dem Maniok. Bereits eine einmalige Dosis von einem Milligramm Zyanid pro Kilogramm Körpergewicht endet für die meisten Wirbeltiere tödlich. Eine winzige Veränderung in der Erbanlage des TAS2R16-Rezeptors dürfte sich daher maßgeblich auf das Ernährungsverhalten, die Überlebenschancen sowie die Verbreitung der Menschheit ausgewirkt haben.

Doch was dem frühen Homo sapiens nutzte, könnte für den Menschen des 21. Jahrhunderts zum Nachteil gereichen. Denn auf viele antibakterielle oder schmerzlindernde Naturheilstoffe sprechen die Bitterrezeptoren heftig an. So wird beispielsweise Salicin aus der Weidenrinde, ein natürliches Pendant zum Schmerzmittel Acetylsalicylsäure, vom Glukopyranosid-Rezeptor TAS2R16 aufgespürt. Wer für Bitterstoffe sehr empfänglich ist, lehnt zudem oft auch gesunde pflanzliche Kost aus Geschmacksgründen ab - obwohl ihm sein Verstand sagt, dass der Verzehr von Gemüse das Risiko für bestimmte Krebs- oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen senkt.

Die Pharma- und Nahrungsmittelindustrie hat indes ein ganz eigenes Interesse an der Erforschung unseres Sinns für Bitteres. Sie will das Wissen dazu nutzen, mit neu entwickelten Substanzen unangenehme Geschmacksnoten auszublenden. Während heute etwa Unmengen von Zucker das Koffein in Cola-Getränken überspielen oder der großzügige Einsatz von Salz bei Kartoffelchips geschmacklich nachhilft, könnte ein Bitterblocker gleich von vornherein ausschalten, was der Konsument nicht schmecken soll. Die Produkte ließen sich zudem als kalorien- oder salzarm vermarkten.

Die US-Biotechnologiefirma Linguagen in Cranbury, New Jersey, hat bereits einen solchen Hemmstoff ins Rennen geschickt. Forscher des Unternehmens haben verschiedene Substanzen auf ihre Antibitterwirkung untersucht und dabei herausgefunden, dass Adenosinmonophosphat (AMP) - ein so genanntes Nucleotid, das auch natürlicherweise im Körper vorkommt - in der Lage ist, den unangenehmen Geschmack zu unterdrücken. Nach Angaben des Unternehmens ohne jegliche Nebenwirkung.

Die amerikanische Food and Drug Administration hat im September 2004 AMP zugelassen. Doch ob Linguagens Bitterblocker in der Praxis hält, was er im Labor verspricht, muss sich erst noch zeigen. Während mancher Geschmacksforscher jenseits des großen Teichs AMP schon als den "heiligen Gral" feiern will, zeigt man sich hier zu Lande etwas vorsichtiger.

Der Hemmstoff besitzt einen Eigengeschmack, wie der Münsteraner Lebensmittelchemiker Thomas Hoffmann herausgefunden hat: AMP schmeckt nach Umami, also nach Fleischbrühe. Ob es sich damit wirklich als Zutat für Süßspeisen oder Limonade eignet?

"Außerdem muss man sich darüber im Klaren sein, dass ein solcher Bitterblocker eine natürliche Schutzfunktion austrickst", gibt Bufe zu bedenken, der AMP besonders skeptisch gegenübersteht. Schlechte oder verdorbene Nahrungsmittel würden von den Rezeptoren auf unserer Zunge nicht mehr erkannt. Auch ließen sich mit Hilfe eines solchen Hemmstoffs möglicherweise minderwertige Billiglebensmittel leichter vertreiben - nicht gerade eine Entwicklung, für die sich der Wissenschaftler vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung engagieren will.

"Nützlich wäre ein Blocker jedoch, wenn es um Functional Food geht, also um Lebensmittel, die mit sehr gesunden, aber unangenehm schmeckenden Nährstoffen angereichert werden", räumt er ein. Auch manche Medikamente könnten durch einen Hemmstoff enorm verbessert werden. Speziell für die Behandlung von Kindern, die sich oftmals weigern, bittere Medizin zu schlucken, wären geschmacksoptimierte Wirkstoffe vorteilhaft. Nicht ohne Grund wurde ihnen beispielsweise die allseits bekannte Schluckimpfung zur Polioprophylaxe zusammen mit einem Stück Würfelzucker verabreicht.

Bitterblocker sind für Meyerhofs Team daher durchaus ein Thema. Und gerade für den pharmazeutischen Bereich herrscht noch eine Menge Entwicklungsbedarf, wie auch Linguagens technischer Direktor weiß. "AMP funktioniert nach unseren Erkenntnissen gut in Speisen und Getränken", so McGregor. "Doch um den konzentrierten Bittergeschmack mancher Medikamente vollständig zu unterdrücken, reicht die Wirkung nicht aus."

Auch gibt er zu, dass die Substanz das Geschmacksempfinden auf sehr breiter Ebene beeinflusst. So müsste man wohl auf das herbe Prickeln eines friesisch frischen Pils zur AMP-Mahlzeit verzichten. Durch die generelle Bitterblockade würden auch andere Lebensmittel wie dunkle Schokolade, deren herbe Note wir ja durchaus schätzen, plötzlich fade schmecken.

Quelle: Gehirn & Geist 

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