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UCLA解碼氣味影響果蠅幼蟲造血干細胞功能機制
閱讀：1539發布時間：2013-12-23
加州大學洛杉磯分校(UCLA)的研究人員在一項遺傳學實驗中發現，果蠅幼蟲在毫無食物氣味的環境中，誘導其淋巴結中的GABA水平下降，造血祖細胞開始分化。因此，研究人員指出，果蠅的嗅覺也能影響造血祖細胞的命運。相關文章發表于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節，環境信號和生理信號(例如激素和晝夜節律)都會對造血祖細胞產生影響。現在，一項新研究指出，果蠅的嗅覺也能影響造血祖細胞的命運。
嗅覺是果蠅幼蟲覓食能力的關鍵，能夠幫助幼蟲在競爭性環境中生存下來。研究顯示，無法感知氣味會使果蠅幼蟲的造血祖細胞成熟，分化為能建立保護性免疫應答的細胞。
“此前人們認為，果蠅幼蟲的嗅覺系統只是一個感覺器官，允許幼蟲找到食物并獲得足夠的營養，"洛克菲勒大學的Leslie Vosshall評價道。“嗅覺能夠如此直接的與血細胞分化起來，非常令人驚訝。"
嗅覺對造血作用的影響探究
為了研究嗅覺對造血作用的影響，加州大學的Utpal Banerjee等人進行了遺傳學實驗，使用Gal4/UAS系統在特定細胞和組織中控制基因的表達，并通過RNA干涉對相關基因進行抑制。研究人員發現，激活嗅覺受體神經元，會促使下游腦細胞分泌GABA進入血液。GABA是一種化學物質，參與神經通訊和發育的信號傳遞。
研究顯示，GABA可在淋巴結激活造血祖細胞上的受體，淋巴結是免疫系統的器官。受體激活導致造血祖細胞中的鈣離子水平上升，使祖細胞保持其不成熟狀態。
隨后，研究人員在毫無食物氣味的環境中培養果蠅幼蟲，發現其淋巴結中的GABA水平下降，造血祖細胞開始分化。“這項研究將動物的生理機能，與環境中的資源了起來，"Vosshall說。“食物的存在可以調節造血作用，這可能是動物的一種保護機制。"
GABA也存在于人類血液，可以結合人類造血干細胞上的受體。不過研究人員指出，應當先明確氣味對成年果蠅造血作用的影響，然而才能將這一發現推廣到其他動物甚至人類。“有些小鼠種系無法感知氣味，可以成為理想的研究對象，"Vosshall說。“此外，也可以研究先天性嗅覺缺失的人，以及嗅覺退化的老年人。"
“果蠅的許多系統都在進化中發生了改變，"哥倫比亞大學的Stephen Emerson評論道，“如果外部氣味真的能影響鼠類或人類的造血作用，我會感到非常驚訝。因為我認為進化沒有理由長期保留這種機制。"
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》
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