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数据库PNAS：血细胞的“代谢天线”，河北大学忙定泽等团队发现BmGr9通过感知果糖调控造血
造血过程与机体代谢状态密切相关，但将营养可利用性转化为造血输出的分子感知机制仍然了解不足。
2026年6月10日，河北大学忙定泽和东京农业技术大学Ryoichi Sato共同通讯在
PNAS
在线发表题为
A gustatory receptor–Akt axis couples nutrient sensing to hematopoiesis in the silkworm
的研究论文。
该研究鉴定出一种果糖敏感的味觉受体BmGr9，它作为细胞内在的营养感知器，将循环糖水平与家蚕（Bombyx mori）血细胞增殖联系起来。作者发现，进食后显著升高的果糖水平可通过BmGr9依赖的Ca²⁺内流以及Akt–鸟氨酸脱羧酶/多胺（ornithine decarboxylase/polyamine）信号通路，刺激造血器官（hematopoietic organ, HPO）的增殖。
利用CRISPR/Cas9敲除BmGr9会导致血细胞生成减少，并削弱果糖诱导的Akt磷酸化以及多胺合成反应。
进一步研究表明，脂肪体中的多元醇通路可从头合成果糖，该果糖作为一种跨器官代谢信号，促进造血过程，并调控翅盘–造血复合体中的基因表达谱。综上，这些发现定义了一条“营养–受体–信号轴”，从机制上将饮食来源及内源性果糖与造血细胞增殖连接起来。
通过揭示味觉受体在系统性代谢调控中的意外功能，本研究拓展了营养感知的概念框架，并提示代谢状态调控血细胞发育在动物界可能具有保守机制。
造血作用——即由祖细胞或干细胞生成血细胞的过程——是维持多细胞动物免疫能力、组织完整性以及代谢稳态的核心生物学过程。其调控需要整合内在的发育程序与外在的生理信号，包括激素与营养信号。
在脊椎动物与无脊椎动物中，血细胞的增殖与分化均与机体代谢状态紧密耦联，从而确保造血输出与能量供给及环境条件相匹配。然而，尽管对造血调控已有大量研究，但营养可利用性如何被感知并转导为造血活性的分子机制仍然知之甚少。
在哺乳动物中，胰岛素及胰岛素样生长因子（IGF）等生长因子通过进化保守的信号通路协调营养摄取与细胞增殖，其中包括胰岛素/IGF受体通路及雷帕霉素靶蛋白（TOR）通路。类似机制在昆虫中同样存在：在果蝇中，胰岛素信号通过InR–TOR以及Janus激酶–信号转导与转录激活因子（JAK–STAT）等通路整合系统性营养信号，从而调控器官生长、体型大小以及血淋巴腺中的血细胞（hemocyte）分化。
这些研究共同强调了一个保守原则：造血过程受到代谢状态的“门控”，并由营养状况动态调节。然而，能够识别特定营养物质并将其转化为造血信号的分子传感器仍未被明确。
图1.本研究的总结（摘自
PNAS
）
昆虫造血器官（hematopoietic organs, HPOs）为研究代谢与血细胞生成之间关系提供了理想模型。在鳞翅目幼虫中，HPO可在取食过程中持续产生血细胞，并在变态过程中逐渐退化。这一发育特征强烈提示造血活动对营养输入具有响应性。
Bombyx mori中的bombyxin（一种昆虫胰岛素样肽）已被证明能够促进粒细胞有丝分裂并调控碳水化合物代谢，但营养代谢物如何在HPO中被感知并触发血细胞增殖仍不清楚。
近年来研究发现，味觉受体（gustatory receptors, Grs）除传统上用于感知外界化学刺激外，还可能作为内源性营养感知器在多种组织中发挥作用。在果蝇中，Gr43a作为果糖感受器存在于脑神经元中，可直接监测循环糖水平。
在家蚕（Bombyx mori）中，包括BmGr4、BmGr6和BmGr9在内的多个味觉受体在肠内分泌细胞与神经分泌细胞中表达，并参与营养依赖性肽类激素释放及代谢调控。这些发现提示，味觉受体可能作为连接营养感知与细胞增殖的保守分子接口。
在本研究中，作者鉴定果糖受体BmGr9作为营养感知器，将膳食糖可利用性与家蚕（Bombyx mori）的造血活性相耦联。作者发现BmGr9在前血细胞（prohemocytes）中表达，并通过激活Akt–鸟氨酸脱羧酶（ODC）/多胺通路促进其增殖。通过CRISPR/Cas9敲除及代谢分析，作者进一步证明脂肪体多元醇通路产生的果糖可刺激血细胞增殖。
这些结果揭示了味觉受体在营养感知与造血调控中的新功能，为理解代谢状态如何跨物种调控血细胞生成提供了机制性框架。
参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2535199123
