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呼吸道过敏反应是如何发生的?西湖大学有了新发现

浙江省科学技术协会
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秋高气爽,一粒小小的花粉就容易引起人体的过敏反应。究竟什么是过敏?当人体发生过敏反应时,体内的免疫系统正在经历什么?

事实上,过敏发生的过程远比我们感受到的来的复杂得多。近日,西湖大学、西湖实验室徐和平课题组在Immunity杂志发表题为“Alarmin-loaded extracellular lipid droplets induce airway neutrophil infiltration during type 2 inflammation”的研究成果。研究表明,2型固有淋巴样细胞(group 2 innate lymphoid cell, ILC2)释放到细胞外的脂滴可以激活和招募中性粒细胞,进而促进呼吸道过敏性炎症反应。

这一发现拓展了对2型固有淋巴样细胞(ILC2)与中性粒细胞交互作用的认知,提出了独立于传统2型细胞因子介导的下游效应细胞招募机制之外的全新免疫通讯途径,也揭示了脂滴作为免疫细胞间信息传递的新载体,为理解中性粒细胞在严重型哮喘等过敏性疾病中异常积累的潜在机制提供了新的视角。

徐和平课题组的这项研究项目就是围绕2型炎症反应发生机理展开的。在此前研究中,2型炎症反应是机体对外界入侵的寄生虫等较大病原体以及过敏原的重要防御机制,同时也是维持机体各系统生理平衡的关键因素。但是,过度活跃的2型炎症反应会导致过敏等慢性疾病,这些慢性炎症疾病目前临床上缺乏有效的根治手段,严重影响患者生活质量,并对社会经济造成负担。

2型炎症反应的核心标志是白细胞介素(IL)-4、IL-5和IL-13等2型炎症细胞因子的产生。而2型固有淋巴样细胞是2型炎症反应的关键调控者。通过大量分泌2型炎症细胞因子,活化的2型固有淋巴样细胞可以激活下游效应细胞,从而促进2型炎症反应的进行。可以说,2型固有淋巴样细胞是2型炎症反应的重要“开关”之一。

临床数据中也显示,重度哮喘患者气道里,数值同样显著增加的还有中性粒细胞徐和平课题组利用了不同免疫细胞缺陷型小鼠构建哮喘模型,用两组实验证明了,ILC2与中性粒细胞存在关联性,ILC2可以招募中性粒细胞浸润呼吸道来参与过敏性炎症反应。

一条呼吸道过敏发生的完整链路渐渐清晰。首先,病毒、尘螨、病原菌等过敏原通过呼吸道进入身体内部,呼吸道在接触到这些过敏原之后,主要存在于上皮细胞的炎症细胞因子IL-33接收这些过敏信号,进而激活2型固有淋巴样细胞,激活的ILC2会分泌出HMGB1,告知并招募到中性粒细胞。

此后,研究团队再通过一系列实验发现并证明,“脂滴”作为细胞内中性脂的主要贮存场所,除了贮存能量,在膜转运、蛋白降解,以及信号传导过程中也起着重要的作用——

脂滴是一个个含有脂肪的小圆球,由一层膜包裹着,发生炎症时,脂滴会释放到细胞外,一群群关键蛋白分子搭上脂滴这辆“便车”,附着在脂滴的膜蛋白上,像是为脂滴套上了一个“花环”,来到细胞外,有些HMBG1会中途下车,有些则会到达终点,告诉中性粒细胞,呼吸道正在发生炎症,请求支援。

徐和平课题组先前发表的研究成果揭示了细胞内脂滴可作为能量储备来支持ILC2的快速增殖,进而促进2型炎症反应(Zang et al, Immunity 2023)。而此次的新成果,则是发现了ILC2可以把携带着HMGB1警报素分子的脂滴释放到细胞外环境。这些细胞外脂滴可有效激活和招募中性粒细胞浸润呼吸道,进而加重过敏性炎症反应。

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