本周为大家推荐一篇来自鲁汶大学慢性疾病和代谢系、肠道神经免疫相互作用研究室和胃肠疾病转化研究中心GuyE.Boeckxstaens教授团队在Nature上发表的题为“Localimmuneresponsetofoodantigensdrivesmeal-inducedabdominalpain”的研究文章。文章发现细菌感染和细菌毒素可以增加肠道中的食物抗原的IgE抗体，随后摄入食源性抗原会通过IgE和柱状细胞介导机制，导致内脏疼痛。文章不仅发现了食物诱发性腹疼的基础机制，还能为肠道易激综合征和其他腹疼的治疗提供新的途径。

粘膜免疫系统对病原体和无害的共生细菌或食物抗原具有平衡的反应，从而限制了不必要的炎症和组织损伤。但是，病毒和细菌感染会影响对食物类抗原的耐受性，干扰肠道稳态，进而发展为肠道易激综合征（Irritablebowelsyndrome,IBS）。异常疼痛信号和内脏超敏反应（Visceralhypersensitivity,VHS）是IBS的标志性症状。目前已知柱状细胞数量和其细胞介质释放的增加是诱发VHS的基础，但刺激物对IBS状态下的柱状细胞刺激机制仍不明确。因此，IBS是一种使人虚弱且目前无法治疗的疾病。

作者假设细菌感染而导致食物类抗原耐受性下降和食物诱发VHS。将鼠柠檬酸杆菌（Citrobacterrodentium）污染的乳清蛋白（OVA）喂养给BALB/c小鼠，在清除鼠柠檬酸杆菌的感染后，再次喂食干净的OVA。根据结果显示，小鼠出现腹泻现象（粪便的含水量上升和肠保留时间下降），结肠部位出现OVA的特异性IgE抗体，但OVA注射到小鼠耳朵上不出现肿胀。由此可以推断出，鼠柠檬酸杆菌诱导引发的只是局部免疫性反应，而不是全身免疫性反应。

随后作者研究受感染的小鼠再次摄入OVA产生的痛觉反应。结果显示，曾经感染鼠柠檬酸杆菌的小鼠遇到OVA时，会出现短暂的结肠扩张的疼痛反应（被认为是VHS），增加了结肠粘膜的通透性（VHS的特点），但是遇到牛血清白蛋白则不会出现类似现象，同时腹腔内容量和腹腔内压没有明显的变化。由此可以得知，鼠柠檬酸杆菌诱导的VHS具备抗原特异性，且排除了因炎症而导致的肠壁硬度变化和疼痛信号的产生。

为了进一步研究在VHS中针对OVA的抗原特异性免疫应答的作用，排除VHS的出现和OVA导致结肠粘膜通透性增加，作者使用IgE的单克隆抗体注射到IgE缺陷（Igh7?/?）小鼠中。小鼠遇到了OVA之后产生了VHS和增加结肠粘膜通透性，并且结肠中肠系膜淋巴结的淋巴球产生更多的IL-4（B细胞产生过敏原特异性IgE所需要的细胞因子）。由此可以推断出，胃肠道细菌感染破坏了食物类抗原的耐受性，并产生食物抗原的特异性免疫反应，导致再次暴露于抗原后通透性增加和异常疼痛信号传递。然后观察小鼠肠道菌群的变化，发现其菌落有轻微的变化，但与VHS的发生没有明显的关联，即VHS与生物体的肠道菌群无关。

后续作者验证低度炎症和柱状细胞的激活诱发IBS的潜在机制。在曾经感染鼠柠檬酸杆菌的小鼠中，发现柱状细胞抑制胰蛋白酶α/β-1基因（Tpsab1）的表达有所上升，并验证了OVA-多肽与感染后的柱状细胞共育，会增加柱状细胞脱颗粒作用和释放组胺（细胞介质）。同时，利用硫蒽唑（Doxantrazole，柱状细胞稳定剂）和柱状细胞的基因消融能够分别调整和预防VHS的发生及降低结肠粘膜通透性，并且B细胞和浆细胞的消除降低了OVA的特异性IgE抗体含量，防止VHS的发生。这表明B细胞和浆细胞产生的特异性IgE抗体会刺激柱状细胞，使得OVA能够刺激柱状细胞。

作者探究IBS中组胺和组织上清液产生疼痛信号的机制。发现比拉明（组胺-1受体拮抗剂）阻止了神经兴奋和TRPV1介导的反应，减少结肠疼痛。并且，组织上清液增加了神经元的兴奋性和脊神经元对Capsaicin的敏感性，且两种神经元受到物理刺激后产生更高的生物动作电位。因此可以得知，柱状细胞通过调节H1R和敏化TRPV1进而增加内脏疼痛信号，但也有可能涉及其他神经元的离子通道。

其次，超抗原（SAgs）是已知引起T细胞非特异性活化的微生物抗原，其与哮喘和鼻炎的发病机制有关，因此肠道有可能接触Sags而触发与饮食性肠胃炎相似的对饮食抗原的免疫反应。同之前处理，将葡萄球菌B型肠毒素（SEB）替换鼠柠檬酸杆菌。发现其能够使小鼠再次遇到OVA后发生VHS，增加结肠粘膜通透性，并诱导柱状细胞上调Tpsabl1、IL-4、IL-6和IL-10的因子水平，并且只是产生肠道的局部免疫反应。同时也发现了，患有IBS生物体的粪便中会含有更多SAgs。因此可以推断，SAgs可能会引发BHS而导致IBS。

最后作者根据以上食物诱导VHS的机制，研究IBS患者中是否存在类似的过程。为了评估食物抗原是否出现结肠的局部免疫反应，将大豆、小麦、麸质和牛奶注射到IBS患者和健康志愿者的直肠乙状结肠粘膜上，发现无人对于全部食品出现过敏现象，但IBS患者至少对一种食品出现过敏反应。同时，用胰蛋白酶活性作为柱状细胞的脱颗粒作用指标，IBS患者胰蛋白酶活性更高，并且注射食物抗原后也出现更高活性。IBS患者和健康人员中，柱状细胞和IgE+柱状细胞的总数无明显差异，但在IBS患者的神经附近其两者含量更高，与神经纤维之间的距离更近（越近疼痛程度越高），且柱状细胞IgE免疫荧光强度更高（越高疼痛程度越高）。由此可以推断出，临床实验现象与之前的机制推断相似：食物抗原在IBS患者中触发柱状细胞，可能通过IgE介导的机制发生。

本文关键发现如何在IBS中丧失对食物抗原的耐受性，进而导致异常的疼痛信号传递。从实验中可以发现，局部IgE抗体与食物引起的腹痛有关，且与食物过敏根本的区别是仅在结肠组织中可检测到OVA特异性IgE抗体，即针对食物抗原的免疫作用只存在局部免疫反应而非全身免疫反应。IBS与其他特异性疾病的相关性通过本研究也能够得到进一步的支持。并且，为进一步研究针对柱状细胞敏化和/或激活的上游机制的IBS疗法的潜力奠定了基础。

本文作者：吴永泰

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