近日，河北大学物种互作与生物入侵团队忙定泽教授联合东京农工大学团队，在《美国国家科学院院刊》（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。该研究首次揭示了昆虫体内一种由味觉受体介导的营养感知–造血调控机制，阐明了“味觉受体–Akt–多胺代谢”信号轴如何将取食后的营养信号转化为血细胞增殖信号，为理解营养代谢与免疫稳态之间的关系提供了全新的理论框架。
营养感知是动物维持生长发育和免疫功能的重要基础。长期以来，科学界普遍认为味觉受体主要负责识别外界营养物质等化学刺激，从而调控取食行为。然而，取食后的营养变化如何被机体感知，进而转化为促进血细胞生成的信号，其分子机制尚不明确。
本研究发现，家蚕果糖受体BmGr9不仅表达于味觉器官中，还高表达于造血器官内的原血细胞。取食后，血淋巴中的果糖水平显著升高，BmGr9能够直接感知这一营养信号，通过诱导Ca2+内流激活Akt信号通路，进而促进鸟氨酸脱羧酶（ODC）介导的多胺合成，最终驱动血细胞增殖与造血活性增强。利用CRISPR基因编辑技术敲除BmGr9后，果糖诱导的下游细胞增殖信号显著减弱，家蚕造血能力也随之削弱，证实BmGr9是连接营养状态与造血调控的关键分子。
进一步研究表明，脂肪体能够通过多元醇代谢通路将葡萄糖转化为果糖，并将其释放至血淋巴中。作为一种内源性代谢信号，果糖被输送至造血器官后，激活BmGr9介导的信号转导过程，从而促进血细胞增殖。该研究首次建立了“脂肪体–果糖–造血器官”之间的系统性代谢通讯模型，揭示了不同器官之间通过代谢物协同调控免疫系统发育的新机制。
该研究的重要意义在于，首次证明味觉受体不仅是营养感知分子，更是调控血细胞生成的关键代谢传感器。研究构建了从营养摄取、代谢转换、器官间通讯到造血调控的完整分子通路，将化学感知、代谢调控与免疫发育有机统一，显著拓展了人们对味觉受体生理功能的认识。鉴于Akt信号及多胺代谢在动物界高度保守，该研究提出的“营养感知–造血调控“新模式，为理解代谢状态如何调控血细胞发育及免疫系统平衡提供了重要启示。
BmGr9介导的果糖信号调控血细胞增殖模式图
该研究由河北大学与东京农工大学合作完成。河北大学忙定泽教授与东京农工大学Ryoichi Sato教授为共同通讯作者，河北大学博士研究生张文静与东京农工大学已毕业硕士生Shogo Uno为共同第一作者，河北大学为第一完成单位。研究过程中还得到了河北大学孙江华教授、东京大学Shinji Nagata教授、筑波大学Ryusuke Niwa教授及日本理化学研究所Haruka Endo博士的宝贵建议，以及河北大学潘一帆博士在钙离子检测方面的技术支持。本研究得到了河北省青年科学基金A类项目（C2025201013）、河北省青年拔尖人才项目（HY2024050018）、日本学术振兴会（JAPS）科学研究基金（21K14859）以及河北大学青年拔尖人才项目（QNTD202501）的资助。
原文链接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2535199123
