果蝇前胸腺丝状伪足介导类固醇激素分泌的机制研究

本研究揭示了果蝇前胸腺(PG)中丝状伪足(filopodia)作为类固醇激素分泌的关键结构基础。研究人员通过活体成像和遗传学手段，发现这些富含肌动蛋白和微管蛋白的膜突起形成基底膜域网络，特异性调控蜕皮激素(ecdysone)的囊泡分泌。该发现解决了内分泌腺缺乏典型极性时如何定向分泌激素的难题，为理解跨物种类固醇释放机制提供了新视角。

　　

类固醇激素作为调控发育和生理过程的关键分子，其分泌机制长期存在认知空白。传统观点认为类固醇激素通过被动扩散穿过细胞膜，但近年研究发现昆虫蜕皮激素(ecdysone)通过囊泡分泌途径释放。然而，这种囊泡介导的激素释放如何克服膜融合能量障碍、实现高效定向分泌，仍是未解之谜。

由Eleanor Simon、Raphael Bonche等组成的研究团队在《Nature Communications》发表研究，首次揭示果蝇前胸腺(PG)中特化的丝状伪足(filopodia)构成类固醇分泌的结构基础。通过活体成像观察到这些富含肌动蛋白(F-actin)和αTub85E微管的膜突起形成基底膜(BM)域网络，特异性富集Synaptotagmin 1(Syt1)和ABC转运蛋白Atet等分泌 machinery。遗传学实验证实破坏丝状伪足结构（如敲低α-actinin或β-integrin）虽不影响激素合成，但使循环蜕皮激素水平骤降至3%，导致发育延迟。时序分析显示丝状伪足在幼虫晚期长度增加2.8μm、密度提升4倍，与蜕皮激素分泌高峰同步。该发现为解释无极性内分泌腺的定向分泌提供了普适机制，并提示从甲壳动物Y器官到哺乳动物肾上腺皮质的类固醇分泌细胞可能共享这一古老策略。

关键技术包括：1）活体时间序列成像追踪丝状伪足动态；2）基于Flip-out克隆和GRASP技术的细胞膜域可视化；3）Rab11等内吞/多泡体(MVB)通路组分的遗传学筛选；4）超速离心结合ELISA测定血淋巴蜕皮激素含量；5）免疫电镜定位分泌相关蛋白（CSP、Syx1A）在丝状伪足的分布。

PG缺乏经典顶-基底极性但呈现极化分泌特性
通过三维重构发现PG由背腹两层细胞组成，基底膜(BM)包裹整个腺体但缺乏典型上皮极性标记（如Bazooka、Crumbs）。免疫染色显示分泌标记Syt1-GFP在BM侧富集度是侧膜的2倍，形成独特的亚BM膜域。

PG细胞通过亚BM域不对称分布丝状伪足
活体成像揭示这些膜突起含βPS整合素和微管，通过CoinFLP-GRASP技术观察到相邻细胞的丝状伪足相互缠绕。抑制肌动蛋白解聚因子cofilin可稳定F-actin在丝状伪足聚集，而微管破坏导致其结构崩解。

MVB/循环通路塑造PG细胞膜不对称性
敲低Rab11使丝状伪足消失，PTTH神经元突触错误定位于BM下方。Perlecan/Trol缺失导致PG细胞层紊乱，αTub85E在BM侧聚合受阻，证实基底膜成分维持丝状伪足极性。

丝状伪足携带蜕皮激素分泌 machinery
克隆分析显示分泌囊泡标记CSP、SNARE蛋白Syx1A与Atet-Ypet共定位于丝状伪足。短时表达Syt1-GFP捕捉到囊泡沿丝状伪足运输的动态过程。

丝状伪足动态变化协调激素分泌高峰
定量分析发现丝状伪足在幼虫晚期长度增长55%、密度增加4.7倍，使亚BM域交换面积提升70%，与蜕皮激素分泌峰值同步。特异性敲低丝状伪足组件α-actinin使分泌指数从20%降至3%。

该研究确立了丝状伪足作为类固醇激素分泌的进化保守性结构平台，其机械稳定性（微管支撑）和膜曲率（降低融合能耗）特性解决了囊泡分泌的能量瓶颈。发现从昆虫到脊椎动物的类固醇分泌细胞普遍存在膜突起结构，提示这是内分泌系统实现高效定向分泌的共性策略。研究为理解激素脉冲释放的时空调控提供了新范式，并为内分泌紊乱疾病的机制研究开辟了新视角。