加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的研究人員在一項(xiàng)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，果蠅幼蟲在毫無食物氣味的環(huán)境中，誘導(dǎo)其淋巴結(jié)中的GABA水平下降，造血祖細(xì)胞開始分化。因此，研究人員指出，果蠅的嗅覺也能影響造血祖細(xì)胞的命運(yùn)。相關(guān)文章發(fā)表于2013年11月21日的《Cell》雜志上。
造血過程受到多種因素的緊密調(diào)節(jié)，環(huán)境信號(hào)和生理信號(hào)(例如激素和晝夜節(jié)律)都會(huì)對(duì)造血祖細(xì)胞產(chǎn)生影響。現(xiàn)在，一項(xiàng)新研究指出，果蠅的嗅覺也能影響造血祖細(xì)胞的命運(yùn)。嗅覺是果蠅幼蟲覓食能力的關(guān)鍵，能夠幫助幼蟲在競(jìng)爭(zhēng)性環(huán)境中生存下來。研究顯示，無法感知?dú)馕稌?huì)使果蠅幼蟲的造血祖細(xì)胞成熟，分化為能建立保護(hù)性免疫應(yīng)答的細(xì)胞。
“此前人們認(rèn)為，果蠅幼蟲的嗅覺系統(tǒng)只是一個(gè)感覺器官，允許幼蟲找到食物并獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)，"洛克菲勒大學(xué)的Leslie Vosshall評(píng)價(jià)道。“嗅覺能夠如此直接的與血細(xì)胞分化起來，非常令人驚訝。"
嗅覺對(duì)造血作用的影響探究
為了研究嗅覺對(duì)造血作用的影響，加州大學(xué)的Utpal Banerjee等人進(jìn)行了遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，使用Gal4/UAS系統(tǒng)在特定細(xì)胞和組織中控制基因的表達(dá)，并通過RNA干涉對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行抑制。研究人員發(fā)現(xiàn)，激活嗅覺受體神經(jīng)元，會(huì)促使下游腦細(xì)胞分泌GABA進(jìn)入血液。GABA是一種化學(xué)物質(zhì)，參與神經(jīng)通訊和發(fā)育的信號(hào)傳遞。
研究顯示，GABA可在淋巴結(jié)激活造血祖細(xì)胞上的受體，淋巴結(jié)是免疫系統(tǒng)的器官。受體激活導(dǎo)致造血祖細(xì)胞中的鈣離子水平上升，使祖細(xì)胞保持其不成熟狀態(tài)。
隨后，研究人員在毫無食物氣味的環(huán)境中培養(yǎng)果蠅幼蟲，發(fā)現(xiàn)其淋巴結(jié)中的GABA水平下降，造血祖細(xì)胞開始分化?！斑@項(xiàng)研究將動(dòng)物的生理機(jī)能，與環(huán)境中的資源了起來，"Vosshall說?！笆澄锏拇嬖诳梢哉{(diào)節(jié)造血作用，這可能是動(dòng)物的一種保護(hù)機(jī)制。"
GABA也存在于人類血液，可以結(jié)合人類造血干細(xì)胞上的受體。不過研究人員指出，應(yīng)當(dāng)先明確氣味對(duì)成年果蠅造血作用的影響，然而才能將這一發(fā)現(xiàn)推廣到其他動(dòng)物甚至人類。“有些小鼠種系無法感知?dú)馕?，可以成為理想的研究?duì)象，"Vosshall說?！按送猓部梢匝芯肯忍煨孕嵊X缺失的人，以及嗅覺退化的老年人。"
“果蠅的許多系統(tǒng)都在進(jìn)化中發(fā)生了改變，"哥倫比亞大學(xué)的Stephen Emerson評(píng)論道，“如果外部氣味真的能影響鼠類或人類的造血作用，我會(huì)感到非常驚訝。因?yàn)槲艺J(rèn)為進(jìn)化沒有理由長(zhǎng)期保留這種機(jī)制。"
原文摘要：
Olfactory Control of Blood Progenitor Maintenance
Jiwon Shim,Tina Mukherjee,Bama Charan Mondal,Ting Liu,Gloria Chin Young,Dinali Priasha Wijewarnasuriya,Utpal Banerjee
Drosophila hematopoietic progenitor maintenance involves both near neighbor and systemic interactions. This study shows that olfactory receptor neurons (ORNs) function upstream of a small set of neurosecretory cells that express GABA. Upon olfactory stimulation, GABA from these neurosecretory cells is secreted into the circulating hemolymph and binds to metabotropic GABAB receptors expressed on blood progenitors within the hematopoietic organ, the lymph gland. The resulting GABA signal causes high cytosolic Ca2+, which is necessary and sufficient for progenitor maintenance. Thus, the activation of an odorant receptor is essential for blood progenitor maintenance, and consequently, larvae raised on minimal odor environments fail to sustain a pool of hematopoietic progenitors. This study links sensory perception and the effects of its deprivation on the integrity of the hematopoietic and innate immune systems in Drosophila.源自：《Cell》
