Cell:气味对造血干细胞的影响

【字体: 时间:2013年12月20日 来源:生物通

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  造血过程受到多种因素的紧密调节,环境信号和生理信号(例如激素和昼夜节律)都会对造血祖细胞产生影响。日前,Cell上发表的一项新研究指出,果蝇的嗅觉也能影响造血祖细胞的命运。

  

生物通报道:造血过程受到多种因素的紧密调节,环境信号和生理信号(例如激素和昼夜节律)都会对造血祖细胞产生影响。日前,Cell上发表的一项新研究指出,果蝇的嗅觉也能影响造血祖细胞的命运。

嗅觉是果蝇幼虫觅食能力的关键,能够帮助幼虫在竞争性环境中生存下来。研究显示,无法感知气味会使果蝇幼虫的造血祖细胞成熟,分化为能建立保护性免疫应答的细胞。

“此前人们认为,果蝇幼虫的嗅觉系统只是一个感觉器官,允许幼虫找到食物并获得足够的营养,”洛克菲勒大学的Leslie Vosshall评价道。“嗅觉能够如此直接的与血细胞分化联系起来,非常令人惊讶。”

为了研究嗅觉对造血作用的影响,加州大学的Utpal Banerjee等人进行了遗传学实验,使用Gal4/UAS系统在特定细胞和组织中控制基因的表达,并通过RNA干涉对相关基因进行抑制。研究人员发现,激活嗅觉受体神经元,会促使下游脑细胞分泌GABA进入血液。GABA是一种化学物质,参与神经通讯和发育的信号传递。

研究显示,GABA可在淋巴结激活造血祖细胞上的受体,淋巴结是免疫系统的器官。受体激活导致造血祖细胞中的钙离子水平上升,使祖细胞保持其不成熟状态。

随后,研究人员在毫无食物气味的环境中培养果蝇幼虫,发现其淋巴结中的GABA水平下降,造血祖细胞开始分化。“这项研究将动物的生理机能,与环境中的资源联系了起来,”Vosshall说。“食物的存在可以调节造血作用,这可能是动物的一种保护机制。”

GABA也存在于人类血液,可以结合人类造血干细胞上的受体。不过研究人员指出,应当先明确气味对成年果蝇造血作用的影响,然而才能将这一发现推广到其他动物甚至人类。“有些小鼠种系无法感知气味,可以成为理想的研究对象,”Vosshall说。“此外,也可以研究先天性嗅觉缺失的人,以及嗅觉退化的老年人。”

“果蝇的许多系统都在进化中发生了改变,”哥伦比亚大学的Stephen Emerson评论道,“如果外部气味真的能影响鼠类或人类的造血作用,我会感到非常惊讶。因为我认为进化没有理由长期保留这种机制。”

 

(生物通编辑:叶予)

生物通推荐原文摘要:

Olfactory control of blood progenitor maintenance

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.

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