家蝇幼虫血细胞异质性解析：单细胞测序揭示五类免疫细胞功能分化

本研究针对家蝇(Musca domestica)免疫机制解析的空白，通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)与形态学分析，首次系统鉴定出幼虫五类血细胞：颗粒细胞(GR)、球形细胞(SP)、浆细胞(PL)、原血细胞(PR)和类绛色细胞(OE)，揭示其各自在吞噬作用、凝集素分泌、抗菌肽(AMPs)表达及黑化反应中的功能分工，为昆虫先天免疫研究建立新范式。

　　

在充满病原体的生存环境中，家蝇(Musca domestica)展现出惊人的免疫适应能力，这种与人类生活密切相关的昆虫能在垃圾、粪便等极端环境中繁衍生息，其免疫系统成为科学家破解无脊椎动物防御机制的理想模型。然而长久以来，昆虫血细胞分类标准混乱，特别是家蝇这类非模式生物的免疫细胞功能图谱始终空白。传统形态学分类难以揭示细胞功能异质性，而果蝇(Drosophila melanogaster)等模式生物的研究结论又无法直接推广——例如家蝇血细胞中既不存在果蝇特有的晶体细胞(crystal cells)，其球形细胞(spherulocytes)的功能更是谜团。

河北大学综合实验中心的研究团队在《Insect Biochemistry and Molecular Biology》发表突破性研究。通过Wright-Giemsa染色、扫描电镜(SEM)和10x Genomics单细胞测序技术，对正常状态和细菌刺激下的家蝇三龄幼虫血细胞进行多维度解析。研究特别关注了血细胞大小（10-20 μm的GR与5-8 μm的SP）、颗粒特征（GR含大量嗜酸性颗粒）及基因表达谱差异。

关键技术包括：1) 建立家蝇幼虫人工饲养体系；2) 联合流式细胞术与形态学观察进行细胞分选；3) 采用scRNA-seq获得13,948个细胞转录组数据；4) 通过Seurat软件进行聚类分析和拟时序分析。

【形态学分类】

发现家蝇幼虫存在五类血细胞：GR呈现阿米巴样运动特性，SP表面具有独特球状突起，PL展现丝状伪足，PR保持干细胞样圆形形态，OE则富含酚氧化酶原(proPO)。扫描电镜显示SP表面球状结构直径约1-2 μm，可能参与病原体识别。

【功能解析】

转录组分析揭示：GR高表达吞噬相关基因（如整合素β_ν），SP特异性表达C型凝集素（CTL4），PL显著上调抗菌肽attacin和cecropin，PR保留干细胞标志物（如Notch通路基因），OE专一性表达酚氧化酶(PO2)。流式验证显示细菌刺激后PL比例从32%增至47%，印证其免疫应答核心地位。

【讨论与意义】

该研究首次绘制家蝇血细胞分子图谱，确立GR-SP-PL-OE的潜在分化轨迹。发现家蝇SP通过凝集素介导病原识别的新机制，不同于果蝇血细胞分化路径。特别值得注意的是，家蝇PL同时具备AMPs分泌和结节形成双重功能，这种功能整合在昆虫中属首次报道。研究成果不仅为卫生害虫防控提供新靶点（如靶向PO的黑化阻断策略），其建立的血细胞分类标准更将推动整个昆虫免疫学研究范式的革新。