过敏原进入机体时，抗原特异性IgE通过与肥大细胞表达的高亲和力IgE受体FcεRI结合激活肥大细胞。再次暴露于抗原时，肥大细胞释放介质，包括蛋白酶、组胺、血清素和白三烯，导致过敏病理发生[1-3]。但Margie Profet等科学家提出急性过敏反应，如打喷嚏、腹泻、呕吐等，也作为身体的一种自我保护，帮助快速排出毒素和过敏原，更有助于机体识别过敏来源，避免之后再发生接触[1]。目前关于抗原回避行为的细胞和分子基础，特别是肥大细胞的作用知之甚少。
2023年7月12日德国癌症研究中心的Thomas Plum团队在Nature期刊发表标题为“Mast cells link immune sensing to antigen-avoidance behaviour”论文。该研究发现过敏原摄入激活小鼠胃肠道的肥大细胞，肥大细胞可作为传感器通过产生白三烯介导小鼠产生抗原回避行为，从而避免过敏引发的免疫炎症反应。
为了探究肥大细胞在小鼠回避行为中的作用，作者在第0天和14天分别用OVA-alum (卵清蛋白+明矾)和单独alum (明矾)免疫野生型BALB/c Cpa3+/+和肥大细胞缺陷型BALB/c Cpa3Cre/+小鼠，第20-32天期间持续检测小鼠对蛋清水(8%蔗糖，20%蛋清)和白水的偏好来评估小鼠的回避行为。实验发现注射alum的对照小鼠无论它们是否有肥大细胞在12天的测量期间均表现出对蛋清水的强烈偏好，而OVA-alum免疫的Cpa3+/+小鼠几乎只喝普通水，肥大细胞缺陷的Cpa3Cre/+小鼠明显更喜好蛋清水。免疫后的Cpa3+/+和Cpa3Cre/+小鼠中anti-OVA特异性IgE和IgG1抗体滴度并无差异，表明肥大缺陷小鼠的抗原回避行为改变并不是由于OVA特异性IgE和IgG1抗体降低所致。除了缺乏肥大细胞外，Cpa3Cre/+小鼠嗜碱性粒细胞数量还减少至正常值的40%左右。为了阐明嗜碱性粒细胞的作用，作者使用嗜碱性粒细胞缺陷的Mcpt8-Cre小鼠检测抗原回避行为，发现缺乏嗜碱性粒细胞的小鼠OVA-alum免疫后对于蛋清水的喜好与野生型小鼠并无区别，表明嗜碱性粒细胞不参与抗原回避行为。以上表明，与水相比，未免疫的小鼠更喜欢蛋清水，而OVA-alum免疫的小鼠则避开蛋清水，且这种抗原回避行为依赖于肥大细胞。
图1. 2型免疫小鼠抗原回避行为依赖于肥大细胞
肥大细胞不仅可以通过高亲和力IgE受体 (FcεRI)被抗原和IgE激活，还可以被非IgE刺激激活，作者进一步探究了IgE在抗原回避行为中的作用。用OVA-alum或单独的alum分别免疫BALB/c野生型( Igh-7+/+ )和IgE缺陷型( Igh-7-/-)小鼠，实验发现与单独alum免疫的Igh-7+/+和Igh-7-/-小鼠相比，OVA-alum免疫的Igh-7+/+小鼠表现出避免蛋清水，而IgE缺乏的Igh-7-/-小鼠没有表现出抗原回避行为。且作者进一步验证Igh-7-/-小鼠不能产生anti-OVA IgE，但产生anti-OVA IgG1，表明抗原回避行为依赖于肥大细胞和IgE。
图2. 2型免疫小鼠抗原回避行为依赖于IgE
作者进一步分析小鼠具有抗原回避行为或非回避行为的胃和小肠的转录组特征，发现非回避抗原情况下胃和小肠中炎症激活与肥大细胞相关的基因表达增加，炎症特征明显，而抗原回避小鼠这些炎症反应降低。
图3. 抗原回避可防止胃肠道组织的免疫激活和炎症。
为了进一步确认OVA反应性肥大细胞在口腔和胃肠道中的分布，作者使用OVA-alum免疫Nr4a1-GFP小鼠(体内OVA反应性肥大细胞表达GFP)追踪体内FcεRI激活的肥大细胞。OVA-alum或alum免疫Nr4a1-GFP小鼠，给予含OVA 或者BSA的饮用水三小时后，分离组织肥大细胞检测GFP表达。实验发现口腔(牙龈和舌头)的肥大细胞呈GFP 阴性，胃和小肠肥大细胞显示出明显的GFP信号。分离免疫小鼠的胃肥大细胞，体外OVA刺激，也显示细胞内Ca2+特异性增加。以上结果表明口服抗原暴露迅速激活胃和小肠组织驻留的肥大细胞。
肥大细胞被激活后会释放多种脂质介质和预形成的介质，其中包括白三烯，即一类已知能激活感觉神经的促炎信使分子，作者进一步探究了这些介质在产生抗原回避行为中的作用。作者通过一系列基因敲除小鼠和抑制剂实验测试所有预先形成的或新生成的肥大细胞介质，发现只有使用FLAP (白三烯合成过程中关键的5-脂肪氧合酶激活蛋白) 抑制剂MK-886抑制白三烯合成可明显减OVA-alum免疫的野生型小鼠的抗原回避行为。
图4. 原位示踪肥大细胞激活以及白三烯在抗原回避中的作用
作者进一步探究了肥大细胞向神经元传递信号的神经通路。作者分别通过将免疫小鼠的迷走神经切断以及使用树脂毒素(RTX)抑制干预表达Trpv1迷走神经和背根神经节感觉神经元，但是这些实验都没有找到传输抗原回避信号的具体神经通路。但是同期来自耶鲁大学医学院的Florsheim等研究人员在Nature发表“Immune sensing of food allergens promotes avoidance behaviour”论文，揭示摄入过敏原会激活参与厌恶刺激反应的大脑区域，包括孤束核、臂旁核和中央杏仁核，并且GDF-15是肥大细胞和白三烯下游诱导的关键因子，以促进抗原回避行为[4]。
文章结论与讨论，启发与展望
