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Sci Immuno | 肥大细胞激活TRPV1+,迅速调节过敏性休克的机体体温

日期: 来源:BioArt收集编辑:BioArt


过敏性休克是一种严重且可能危及生命的病症,可能在暴露于过敏原后迅速发生(几分钟到半小时内)。据报道,在美国,每3分钟就有一人因食物型过敏性休克送进急诊室。目前,肾上腺素是过敏性休克发生后的一线急救方法,但是迄今还没有可以预防过敏性休克发生的有效方法。

过敏性休克的发生主要是由进入身体的过敏原与致敏化的肥大细胞接触而引起的。当这些肥大细胞被激活时,它们会释放多种炎症介质进入血液循环,并且引发血管扩张和血管渗透性增加。自从上世纪五十年代以来,科学家们一直认为肥大细胞介质引起的血管性变化是导致过敏性休克的罪魁祸首。然而,一个至关重要且未解答的问题是:位于外周组织和器官中的肥大细胞是如何如此迅速地实现如此剧烈的影响的?

2023年3月17日,Science Immunology发表了来自杜克大学医学中心病理系的Soman N. Abraham,Chunjing Bao团队的研究:A mast cell–thermoregulatory neuron circuit axis regulates hypothermia in anaphylaxis揭示了过敏性休克中一个肥大细胞-温度神经调节环路的作用机制。


在小鼠发生过敏性休克的时候,一个很显著的变化是体温的急剧下降。但是,研究者观察到一个很有意思的现象,就是这些小鼠表现出了一种特殊的行为,称之为“extended posture”,之前的研究报道这种行为也见于下丘脑温觉中枢的被激活时。因此,他们大胆地假设神经系统在过敏性休克中的作用也不可忽略。

在小鼠中,通过结合过敏性休克模型和TRAP2-GqDREADD 化学基因操控方法,证实了中枢神经系统的一些神经元在过敏性休克中被激活,重新激活这些神经元则可以导致过敏性休克的低温反应。对神经元的染色发现这些被激活的神经元包括温觉调节神经元轴。而当这个温觉调节神经元轴在过敏性休克的时候被激活,小鼠产生的热量(棕色脂肪组织产热机制)显著受到了抑制,小鼠的温度会急剧下降。

那么大脑里的温觉调节神经元轴是从何接收到了这个信息的呢?他们接着探究了是哪一种感觉神经元促进了这个反应的发生。通过转基因小鼠敲除模型以及AAV介导的基因挽救(gene rescue) 策略,发现TRPV1+感觉神经元是介导这个低温反应的主要感觉神经元。单独激活全身的TRPV1+感觉神经元可以诱导小鼠出现类似过敏性休克的反应,包括低温反应,棕色脂肪组织产热下降,以及呈现出“extendend posture”。此外,TRPV1+感觉神经元全身性激活也可以引起显著的血压下降,而血压骤降是过敏性休克的另一主要症状。

与此同时,通过肥大细胞敲除实验发现,TRPV1+感觉神经元以及温觉调节神经元轴的激活依赖于肥大细胞的激活。由于在外周多种器官和组织中,肥大细胞都与TRPV1+感觉神经纤维密不可分,他们将目光主要集中在了外周的器官与组织中,包括皮肤和气管。组织染色和共聚焦显微镜以及3D模拟实验发现这些组织中都可以看到肥大细胞激活后释放的颗粒附着于神经纤维之上。这样紧密的结合使得肥大细胞的介质以高浓度的方式抵达神经纤维,从而最大程度上激活神经纤维。通过小鼠敲除等模型发现chymase,一种肥大细胞蛋白酶,在此具有重要作用。RNA测序数据和组织染色证实TRPV1+感觉神经元表达chymase的受体protease-actived receptor1 (PAR1)。钙流成像则 表明chymase可以激活TRPV1+感觉神经元,而这个反应是依赖于TRPV1 和 chymase受体的表达的。


因此,这项研究发现首次表明,神经系统也是过敏原引起的过敏性休克反应的关键因素,这为预防甚至治疗过敏性休克提供了新的方向。通过针对肥大细胞-TRPV1+感觉神经元-温觉调节神经轴,可能能够开发新的预防过敏性休克的疗法,从而改善数百万过敏患者的生活质量。

原文链接:
http://doi.org/10.1126/sciimmunol.adc9417

制版人:十一


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