《Animal Reproduction Science》：The role of taste receptor T1R1/T1R3 in autophagy regulation of spermatogenic cells and its association with spermatogenesis in Xiang pigs
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黄梦婷|李爱霞|马荣江|高毅|贾绪璇|沈向宇|谢明宏|杨亮|沈康森|郑傲|张一宇|陈翔|龚婷教育部高原山地地区动物遗传、育种与繁殖重点实验室，贵州大学，贵阳550025，中国贵州省摘要男性不育与精子发生障碍日益相关，有新的证据表明鲜味受体T1R1/T1R3在男性生殖调节中起作用。
黄梦婷|李爱霞|马荣江|高毅|贾绪璇|沈向宇|谢明宏|杨亮|沈康森|郑傲|张一宇|陈翔|龚婷
教育部高原山地地区动物遗传、育种与繁殖重点实验室，贵州大学，贵阳550025，中国贵州省
摘要
男性不育与精子发生障碍日益相关，有新的证据表明鲜味受体T1R1/T1R3在男性生殖调节中起作用。本研究探讨了该受体在香猪精子发生过程中对自噬的调节作用。免疫荧光实验证实T1R1/T1R3在精子发生细胞中存在共定位现象。通过RNAi敲低TAS1R3基因后，观察到强烈的自噬现象：自噬体数量增加、线粒体肿胀、2倍体精原细胞数量显著增多（约增加21%）、4倍体精母细胞数量减少（约减少11%）、Beclin 1蛋白水平上调约8.0倍、LC3-II/LC3-I比值上升约2.9倍，同时mTOR基因表达下调；此外，精子发生相关基因（POU5F1、SYCP3、STRA8）的表达也受到抑制。相反，其天然配体L-谷氨酸（L-Glu）激活T1R1/T1R3后，自噬现象减弱，Beclin 1蛋白水平及LC3-II/LC3-I比值降至对照组的约70%。这种激活作用改善了细胞功能，mTOR表达上调，1倍体精细胞数量增加，STRA8基因表达下调。在H2O2诱导的自噬条件下，L-谷氨酸恢复T1R3表达，从而逆转了过度自噬和钙超载现象，并恢复了与自噬（BECN1、mTOR）及精子发生（SYCP3、STRA8）相关的基因表达。体内实验显示，饮食中添加0.5% L-谷氨酸可显著增加香猪睾丸生精小管直径和上皮层厚度，并上调T1R1及自噬底物p62/SQSTM1的表达。总之，T1R1/T1R3通过调节自噬来调控精子发生过程；L-谷氨酸的激活作用可减轻自噬损害并促进精子发生，为通过靶向T1R1/T1R3提升男性生育能力提供了新的策略。
引言
根据世界卫生组织估计，全球约有7000万人受到不孕症的影响，其中50%的病例由男性因素导致。随着现代诊断和治疗技术的进步，男性不育和精子发生功能障碍已成为亟需深入研究的难题。影响精子发生过程及精子在附睾中成熟的缺陷是男性不育的主要原因（Fainberg和Kashanian，2019）。在畜牧业中，男性生育能力下降会导致严重的负面影响，包括繁殖效率降低、高质量遗传资源利用不足以及由此引发的经济损失。精子发生是一个复杂而精确的过程，涉及精原干细胞的增殖、精母细胞的减数分裂以及精细胞的成熟。其顺利进行高度依赖于稳定的细胞能量代谢和内部稳态（Lewis等人，2021）。近年来，自噬因其在清除受损细胞器、维持细胞内稳态和支持能量供应方面的关键作用而受到广泛关注。自噬的失调与多种男性生殖障碍密切相关，显著影响生殖性能和经济成果（Cieleń等人，2024；Samare-Najaf等人，2023；Lewis等人，2022）。值得注意的是，自噬在生殖过程中具有阶段特异性动态，起到“双刃剑”的作用：适度的自噬对保证精原细胞的正常增殖、分化和存活至关重要，而过度或不足的自噬则可能导致细胞功能障碍甚至细胞死亡，从而影响精子发生（Cai等人，2025；Wang和Tu，2025；Samare-Najaf等人，2023）。这种精细调节涉及激素、遗传和温度相关因素的复杂相互作用（Maroto等人，2025）。因此，阐明调控自噬的关键分子机制对于开发改善繁殖性能的新策略具有重要的科学和经济意义。
传统上认为味觉受体仅表达在舌头的味蕾中，用于感知甜味、鲜味和苦味等化学信号（Shi等人，2025；Jang等人，2021；Roper和Chandhari，2017）。最新研究表明，这些受体在多种非味觉组织中也存在“异位表达”，参与调节局部生理功能。例如，负责感知鲜味的T1R1/T1R3异二聚体不仅存在于口腔中，还表达在肠道、胰腺、大脑和睾丸中，参与代谢、激素分泌等过程（Chen等人，2025；Gong等人，2024；Laffitte等人，2014；Kojima和Nakagawa，2011）。作为G蛋白偶联受体（GPCR）家族的成员，T1R1/T1R3可通过mTOR等信号通路参与细胞自噬的调节（Takahara等人，2020；Wauson等人，2014；Wauson等人，2013；Wauson等人，2012）。尽管它们在某些外周组织中的功能已部分明确，但这些受体在男性生殖系统中的作用和机制——尤其是在自噬和精原细胞分化中的作用——仍不清楚。
丛江香猪是一种原产于中国贵州省丛江地区的独特地方品种，其特征是早期成熟、敏锐的味觉感知能力、优质的肉质和较强的抗应激能力，但总体繁殖效率较低（Yang等人，2025；Huang等人，2024）。作为一种迷你猪，它在实验诱导下能表现出理想的疾病表型和生理代谢特征，因此非常适合用于模拟人类内分泌和代谢疾病（Cui等人，2015；Litten-Brown等人，2010）。本研究探讨了丛江香猪睾丸组织中鲜味受体T1R1/T1R3的表达和定位及其在自噬和精子发生过程中的调节作用，为通过营养干预（如功能性氨基酸）靶向味觉受体以改善由自噬引起的男性生殖障碍提供了潜在策略。
片段
实验动物与伦理审批
本研究使用了4只健康、发育良好的2个月大的丛江香猪（Sus scrofa domesticus），平均体重约为9.36 ± 1.05公斤，用于体外细胞实验。另外12只健康的断奶雄性丛江香猪（4.5 ± 0.5公斤）被随机分为对照组和0.5% L-谷氨酸组，每组6只。所有猪均来自中国贵州省丛江香猪养殖场，其饲养环境和喂养方案均符合标准。
丛江香猪精子发生细胞中T1R1/T1R3的高表达
免疫组化分析显示，T1R1和T1R3味觉受体亚单位与丛江香猪睾丸生精小管内的精子发生细胞标志物DDX4有明显的共定位（图1）。有趣的是，在不同发育阶段的减数分裂精母细胞以及伸长中的精细胞中观察到强烈的T1R1/T1R3免疫反应（用箭头标记）。
讨论
为研究男性生殖生理的调控机制，本研究选择了丛江香猪这一独特的小型猪品种，该品种具有增强的味觉敏感性和早期性成熟特性以及优质的肉质。自噬对于精子发生、维持细胞内稳态和清除受损细胞器至关重要，为精子生产提供必要的能量支持（Muhammad Azhar等人，2024；Yan等人，2022）。本研究中的T1R1/T1R3味觉受体
结论
总之，本研究发现鲜味受体T1R1/T1R3是调节丛江香猪睾丸中自噬和精子发生的关键因子。L-谷氨酸激活T1R1/T1R3能有效抑制H2O2诱导的过度自噬，减轻氧化应激引起的损伤，并在体外和体内促进精子发生过程。这些发现揭示了男性生殖细胞中的营养感应通路，提示应战略性地靶向T1R1/T1R3轴
资金支持声明
本研究得到了中国国家自然科学基金（资助编号：32260836；32560812）、贵州省生猪产业技术体系建设项目（资助编号：GZSZCYJSTX-03；GZSZCYJSTX-07）以及贵州大学本科生创新创业培训计划（资助编号：gzugc2025015）的支持。
数据及模型可用性声明
所有数据均未存入官方数据库。如有需要，作者可提供相关信息。
未引用参考文献
(Cieleń和Sell-Kubiak，2024；Hilpert等人，2025；Roper和Chaudhari，2017；Yang等人，2025)
CRediT作者贡献声明
杨亮：实验设计。贾绪璇：方法学设计、实验实施。高毅：方法学设计、实验实施、数据整理。谢明宏：实验实施。沈向宇：实验实施。陈翔：撰写、审稿与编辑、数据分析。黄梦婷：撰写、初稿撰写、方法学设计、实验实施、数据整理。张一宇：撰写、审稿与编辑、数据分析。龚婷：撰写、审稿与编辑、项目管理、资金筹措。马荣江：数据验证
致谢
作者感谢贵州大学动物科学学院的杨颖提供的宝贵样本支持。
