PERK信号通路通过促进增殖维持内质网应激下造血干细胞池稳态的机制研究

本研究针对内质网应激(ER stress)下造血干细胞(HSC)稳态维持机制这一关键科学问题，通过构建ERAD(内质网相关降解)关键组分Sel1L/Hrd1敲除模型，首次揭示PERK分支不依赖凋亡而通过mTOR通路驱动HSC异常增殖的新机制。该发现为血液系统疾病治疗提供新靶点，论文发表于《Blood》。

　　

在血液系统维持中，造血干细胞(HSC)如同生命的种子库，其数量和质量控制决定着整个造血系统的命运。然而这个精密系统面临着一个根本矛盾：既要通过自我更新维持干细胞池储备，又需及时清除受损细胞以防恶性转化。内质网作为蛋白质质量控制中心，其应激反应(ER stress)如何影响HSC命运抉择，特别是未折叠蛋白反应(UPR)的PERK分支在体内的真实作用，始终是领域内悬而未决的关键问题。

为破解这一谜题，研究人员通过构建条件性基因敲除小鼠模型，系统研究了ERAD核心组分Sel1L和Hrd1缺失引发的内质网应激下HSC的命运调控机制。令人惊讶的是，与体外研究显示的促凋亡作用不同，体内实验揭示PERK主要通过激活mTOR信号通路驱动HSC过度增殖而非诱导凋亡，这种"增殖耗竭"模式最终导致干细胞池枯竭。该发现不仅改写了对PERK功能的传统认知，更为靶向干预造血干细胞异常提供了新思路。

研究采用多种关键技术：通过流式细胞术分选Lin^-Sca-1⁺c-Kit⁺(LSK)干细胞群体；利用竞争性骨髓移植实验评估HSC功能；采用EdU掺入法检测细胞增殖；通过Western blot分析PERK-eIF2α-ATF4信号轴激活状态；使用Seahorse能量代谢分析仪检测线粒体功能。

【稳态条件下PERK对HSC非必需】
研究发现，在正常生理状态下，PERK基因敲除小鼠的造血系统和HSC功能完全正常，表明PERK并非HSC稳态维持的必要因素。这一结果为后续应激条件下的机制研究提供了重要对照基础。

【ERAD缺陷激活PERK-mTOR轴】
当特异性敲除HSC中ERAD关键组分Sel1L或Hrd1时，引发典型的内质网应激反应。不同于预期，这些HSC并未出现显著凋亡增加或ROS累积，而是表现出PERK依赖性激活，进而反常地促进mTORC1信号通路活化，驱动细胞周期加速。

【增殖耗竭导致HSC池衰竭】
持续增殖使HSC过早耗尽自我更新能力。在竞争性移植实验中，ERAD缺陷组HSC的造血重建能力显著下降，而这种缺陷可被PERK缺失或激酶失活突变体(K618A)完全挽救，证实PERK过度活化是HSC功能损害的核心机制。

【保护性清除机制的新范式】
研究提出创新性理论：PERK通过"增殖清除"而非传统凋亡途径淘汰应激HSC，这种独特机制可能避免突变累积，从群体水平维护干细胞池质量。该发现为理解干细胞质量控制提供了全新视角。

这项发表于《Blood》的研究突破性地揭示了PERK在体内调控HSC命运的双面性：在生理状态下保持沉默，而在ERAD缺陷引发的应激条件下则转变为"增殖开关"。这种机制转换不仅解释了既往体外与体内研究的矛盾结果，更提示靶向PERK-mTOR轴可能是治疗造血系统退行性疾病或恶性肿瘤的潜在策略。该研究为干细胞生物学领域建立了ER应激响应与细胞命运决定的新理论框架，对再生医学和抗衰老研究具有重要启示意义。