Taste Perception Beyond Flavour: Bitter Taste Receptors in the Gastrointestinal Tract and Their Role in Ageing

Abstract

La població del món està envellint, i amb això, la incidència de trastorns associats a l’edat està augmentant. Els estressors interns i externs es compensen amb sistemes homeostàtics, que minimitzen els seus efectes negatius. La desregulació de la homeòstasi metabòlica és un dels principals factors de trastorns associats a l’edat. Els receptors quimiosensorials del tracte gastrointestinal (GIT) poden ser influïts per aconseguir efectes beneficiosos. Un grup d’aquests receptors són els receptors del gust amarg (TAS2R). Els TAS2R i els seus lligands, com l’extracte de proantocianidines de llavor de raïm (GSPE), s’han proposat com a noves maneres d’aconseguir un envelliment més saludable.

En aquesta tesi, discutim la diversitat dels TAS2R al llarg del GIT, la seva evolució amb l’edat i ens centrem en establir quins receptors són més propensos a tenir una funció en el progrés de l’envelliment. A més, estudiem com el GSPE i els seus components influeixen en els canvis en la presència de TAS2R al GIT i com afecten el potencial secretor del GIT. Hem definit que alguns receptors estan més presents en segments específics del GIT i que, l’envelliment augmenta l’expressió de diversosTAS2R a la mucosa del còlon. A través de l’anàlisi de la correlació de TAS2R5 amb diversos paràmetres que es coneixen per afectar la salut general, se l’ha identificat com el receptor que més probablement té una funció important en el progrés de l’envelliment. Finalment, el GSPE ha demostrat ser un regulador potent de l’expressió de TAS2R, i el seu constituent epicatequina ha demostrat afectar la funció secretora de les cèl·lules del GIT.

En resum, aquesta tesi presenta els TAS2R com dianes noves interessants per modular potencialment el progrés de l’envelliment; gràcies a la seva implicació en la regulació metabòlica i la possible activació mitjançant compostos bioactius.

La población mundial está envejeciendo y, con ella, la incidencia de los trastornos asociados a la edad aumenta. Los constantes estresores internos y externos se equilibran mediante sistemas homeostáticos, que minimizan sus efectos negativos. La desregulación de la homeostasis metabólica es una de las principales causas de trastornos que lo acompañan. Los receptores quimiosensoriales del trato gastrointestinal (GIT) pueden ser influenciados para provocar efectos beneficiosos. Un grupo de estos receptores son los receptores del gusto amargo (TAS2R). Los TAS2Rs y sus ligandos, como el extracto de proantocianidinina de semilla de uva (GSPE), se han propuesto como nuevas maneras de conseguir un envejecimiento más saludable.

En esta tesis, discutimos la diversidad de los TAS2Rs en el GIT, su evolución con el envejecimiento y nos centramos en establecer qué receptores son más propensos a tener una función en el progreso del envejecimiento. Además, nos enfocamos en cómo el GSPE y sus componentes influyen en los cambios en la presencia de TAS2R en el GIT y cómo afectan su potencial como estimuladores de secreciones. Hemos definido que algunos receptores están más presentes en segmentos específicos del GIT y, curiosamente, el envejecimiento aumenta la expresión de unos determinados TAS2R en la mucosa del colon. El TAS2R5 se etiquetó como el receptor más probable para tener una función importante en el progreso del envejecimiento, debido a sus correlaciones con parámetros que se conocen por afectar la salud general. Finalmente, el GSPE ha demostrado ser un regulador potente de la expresión de TAS2R, y su constituyente epicatequina ha demostrado afectar la función secretora de las células del GIT.

En resumen, esta tesis presenta a los TAS2R como interesantes objetivos para afectar potencialmente el progreso del envejecimiento, gracias a su implicación en la regulación metabólica y la posible activación con compuestos bioactivos, que podrían provocar efectos beneficiosos.

The population of the world is growing ever older, and with it, the incidence of age-associated disorders is on the rise. The constant internal and external stressors are balanced by homeostatic systems, which minimise their negative effects. Dysregulation of metabolic homeostasis is one of the main drivers of many age-accompanying disorders. Chemosensory receptors of the gastrointestinal tract (GIT) can be influenced to elicit several beneficial effects. One group of these receptors are the bitter taste receptors (TAS2R). TAS2R and their ligands, such as grape seed proanthocyanidin extract (GSPE) have been proposed as novel ways to achieve healthier ageing. In this dissertation, we discuss the diversity in the TAS2R throughout GIT, their evolution with ageing, and focus on establishing which out of 26 human receptors are more likely to have a role in the progress of ageing. Additionally, we focus on how GSPE and its constituents influence the changes in the presence of TAS2R in the GIT, and how they influence the secretory potential of the GIT. We discovered that some receptors are more present in specific segments of the GIT, and interestingly, the ageing upregulated the expression of a handful of TAS2Rs in the colon mucosa. TAS2R5 was labelled as the most probable receptor to have important roles in the progress of ageing, due to its correlations with several parameters that are known to impact overall health. Finally, GSPE has proven to be a potent regulator of TAS2R expression, and its constituent epicatechin has been shown to impact the secretory role of the GIT cells.

In summary, this thesis presents TAS2R as interesting novel targets for potentially impacting the progress of ageing, due to their involvement in the centre of metabolic regulation and possible activation with bioactive compounds, which could elicit multiple beneficial effects.