Hsc70–4在果蝇血细胞分化中的新型调控作用：抑制细胞应激与维持造血稳态的分子机制

本综述揭示了分子伴侣Hsc70–4在果蝇造血系统中的多重功能：通过抑制PSC（后信号中心）的非凋亡性细胞死亡和氧化应激（ROS），非自主性调控祖细胞维持；在血细胞祖细胞（特别是远端祖细胞）中自主性抑制Lamellocyte分化；在成熟血细胞中防止免疫过度激活和黑化肿瘤形成。该研究为理解HSPA8（人类同源物）在哺乳动物造血和肿瘤发生中的作用提供了进化线索。

　　

1 引言

果蝇淋巴腺作为研究血细胞发育的经典模型，其结构与哺乳动物造血微环境高度保守，包含血细胞祖细胞、成熟血细胞以及分泌调控信号的微环境细胞（PSC）。幼虫期主要存在两类成熟血细胞：巨噬细胞样浆细胞和血小板样晶体细胞。在免疫挑战或肿瘤状态下，会出现第三类血细胞——Lamellocyte，用于包裹浆细胞无法吞噬的大型入侵物。自发性Lamellocyte的出现通常意味着祖细胞维持或命运调控缺陷。

热休克蛋白（Hsps）是高度保守的分子伴侣家族，其中Heat Shock Cognate 70（Hsc70）蛋白在生理和应激条件下均发挥重要功能。Hsc70–4是果蝇中研究最深入的Hsc70成员，参与神经肌肉接头维持、生殖干细胞分化和眼发育等多种过程。在造血系统中，Hsc70–4突变体会导致血腔中黑化肿瘤的形成，且已知它与Mlf、DNAj-1形成伴侣蛋白复合物稳定晶体细胞命运决定因子Lozenge（Lz）。然而，Hsc70–4在淋巴腺不同区域的具体功能尚未明确。

2 结果

2.1 Hsc70–4调控淋巴腺造血微环境的大小与功能

通过筛选触发Lamellocyte分化的基因，本研究锁定Hsc70–4。使用PSC特异性驱动子col-Gal4和两个独立RNAi系（Hsc70-4RNAi#1和#2）沉默Hsc70–4后，淋巴腺和循环血中出现大量Lamellocyte，表明Hsc70–4在造血微环境中非自主性地抑制祖细胞分化。进一步分析发现，Hsc70–4沉默还减少晶体细胞分化，但不影响浆细胞分化。更重要的是，两种RNAi系均导致微环境细胞数量显著减少，且使用另一种PSC驱动子Antp-GAL4也得到一致结果，证实Hsc70–4对维持正常微环境大小和功能至关重要。

2.2 Hsc70–4缺失导致微环境细胞发生非凋亡性死亡

为探究微环境缩小的机制，研究者检测了细胞增殖与死亡。Myc过表达无法挽救Hsc70–4沉默导致的微环境缩小或Lamellocyte分化，pH3染色显示有丝分裂细胞无显著差异。FUCCI细胞周期报告系统揭示，剩余PSC细胞大多停滞在G2/M期，G1期细胞显著丢失。过表达String（Cdc25）仅轻微增加PSC细胞数，但无法完全挽救表型。7-AAD染色显示Hsc70–4沉默组死亡细胞增加，但凋亡标记Dcp-1无变化，且凋亡抑制剂p35过表达无法挽救表型。这些结果表明Hsc70–4缺失通过诱导G1期细胞的非凋亡性死亡导致微环境缩小。

2.3 Hsc70–4缺失通过升高PSC细胞应激水平诱导Lamellocyte分化

作为分子伴侣，Hsc70–4维持蛋白质稳态，而微环境ROS升高可非自主性触发Lamellocyte分化。使用PSC特异性驱动子和两种应激报告基因（gstD-GFP和Thor-lacZ）证实，Hsc70–4沉默导致ROS水平显著升高。抑制Akt/Foxo通路（ROS下游关键信号）可阻止Lamellocyte分化，但不影响ROS水平或微环境大小，说明Akt/Foxo在ROS下游介导分化信号，而Hsc70–4对细胞存活的作用独立于该通路。

2.4 Hsc70–4在血细胞祖细胞中自主抑制Lamellocyte分化

使用祖细胞特异性驱动子Tep4-Gal4（核心祖细胞）和domeMESO-Gal4（核心与远端祖细胞）沉默Hsc70–4，发现仅在远端祖细胞中诱导大量Lamellocyte分化，并伴随MZ区域缩小和循环血中出现Lamellocyte。DHE染色显示MZ区域ROS水平升高，且晶体细胞分化减少。使用CHIZ-Gal4（中间祖细胞）沉默Hsc70–4则导致中间祖细胞扩增，但仅弱诱导Lamellocyte分化，且ROS水平无变化，表明不同祖细胞亚群对Hsc70–4缺失的响应存在异质性。

2.5 Hsc70–4在成熟血细胞中抑制转分化和黑化肿瘤形成

使用Hml-Gal4沉默成熟血细胞中的Hsc70–4，引发强烈的免疫反应：淋巴腺前叶解体、后叶扩大、Lamellocyte转分化以及循环血中出现大量Lamellocyte和黑化肿瘤。使用gcm-Gal4（特异性靶向循环血细胞）沉默Hsc70–4也诱导循环Lamellocyte分化，证实其来源不限于淋巴腺。该表型模拟了免疫浸润或肿瘤状态下的造血紊乱。

3 讨论

本研究系统阐明了Hsc70–4在果蝇造血系统中的多重角色：在PSC中通过抑制非凋亡性死亡和ROS积累维持微环境稳态；在祖细胞（尤其是远端祖细胞）中自主抑制Lamellocyte分化；在成熟血细胞中防止免疫过度激活。值得注意的是，Hsc70–4缺失在不同区域引发差异化响应：PSC和MZ以ROS升高和分化异常为特征，而IZ以祖细胞扩增为主。这些发现不仅深化了对果蝇造血调控的理解，也为人类HSPA8在造血稳态和肿瘤发生中的作用提供了进化视角。未来研究可探索Hsc70–4在动态应激（如寄生蜂感染）中的调控机制，以及其人类同源物在癌症中的潜在功能。