ST2+红系祖细胞通过清除幼鼠IL-33抑制过敏性哮喘的机制研究

《Clinical and Translational Allergy》：ST2+ Erythroid Progenitors Suppress Allergic Asthma by Scavenging IL-33 in Young Mice

本文揭示了幼鼠脾脏中一群表达ST2的红系祖细胞（EP）在早期生命阶段通过清除IL-33，抑制过敏性哮喘发生的新机制。研究发现，这群ST2+ EP在出生后第一周丰度最高，能有效结合并清除血浆IL-33，从而限制IL-33/ST2信号通路介导的2型免疫反应（如Tfh细胞、IgE+ B细胞、ILC2s活化），减轻屋尘螨（HDM）诱导的气道炎症。该研究为理解早期生命免疫稳态及哮喘防治提供了新靶点。

　　

背景

白细胞介素-33（IL-33）是IL-1细胞因子家族的成员，在结构细胞（如上皮细胞、成纤维细胞）中组成性表达，兼具核因子和警报素（alarmin）功能。它通过ST2/IL-1RAcP受体复合物传递信号，在哮喘中直接激活ST2⁺免疫细胞（如2型固有淋巴样细胞ILC2s、Th2细胞），促进2型炎症、嗜酸性粒细胞募集和黏液分泌。临床试验表明，中和IL-33可改善中重度哮喘。过敏性哮喘常在生命早期发生，全基因组关联研究已将IL33/IL1RL1确定为早发性哮喘易感性的主要遗传决定因素。然而，关于IL-33在出生后免疫成熟过程中的调控机制仍存在知识空白。

方法

研究使用野生型（WT）、Il33^?/?和Il1rl1^?/?的C57/6N小鼠。通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测不同日龄（出生后第3、7、14、28天，PND3/7/14/28）小鼠血浆IL-33浓度。建立屋尘螨（HDM）诱导的幼鼠过敏性哮喘模型，通过流式细胞术分析气道炎症相关免疫细胞（如Tfh细胞、IgE⁺ B细胞、ILC2s、嗜酸性粒细胞、肺泡巨噬细胞AMs、Th2细胞）。采用荧光激活细胞分选（FACS）分离脾脏ST2⁺ EP，进行RNA测序（RNA-seq）和ATAC-seq以分析其转录组和表观基因组特征。通过磷酸化流式细胞术（Phosphoflow）检测IL-33刺激后ST2⁺ EP内p38、JNK、ERK1/2、NF-κB等信号分子的磷酸化水平。使用抗CD71抗体耗竭EP，评估其在HDM诱导的炎症中的作用。

结果

IL-33水平波动驱动早期致敏

研究发现，WT小鼠血浆IL-33水平在出生后呈动态波动，在PND7达到峰值，随后年龄依赖性下降，至PND28时几乎检测不到。在HDM致敏模型中，WT小鼠比Il33^?/?小鼠表现出更严重的气道炎症，包括纵隔淋巴结（MLN）中Tfh细胞和IgE⁺ B细胞比例升高，肺部KLRG1⁺ ILC2s活化、嗜酸性粒细胞浸润增加、肺泡巨噬细胞（AMs）功能受损以及Th2细胞增多。

ST2⁺ EP的时空分布与特征

在新生和幼鼠的脾脏和骨髓（BM）中发现了大量CD45^?Ter119⁺CD71⁺ST2⁺的有核红系祖细胞（EP）。这些细胞在出生时存在于肝脏、脾脏和BM，在PND7时在脾脏和BM中数量达到峰值，随后逐渐减少，至成年期脾脏ST2⁺ EP消失，而BM中仍有部分存留。其丰度与血浆IL-33浓度呈正相关。免疫荧光和吉姆萨染色证实了ST2⁺ EP的核结构。

ST2⁺ EP作为IL-33的清道夫

体外共培养实验表明，WT小鼠来源的脾脏CD71⁺ EP能显著降低培养体系中的IL-33浓度，而Il1rl1^?/?（ST2缺陷）小鼠来源的EP则无此作用，证实了ST2⁺ EP通过ST2依赖性方式清除IL-33。

IL-33对ST2⁺ EP分化和功能影响微弱

ST2⁺ EP来源于常规红系谱系（如髓系祖细胞CMPs、巨核红系祖细胞MEPs）。然而，IL-33刺激仅引起ST2⁺ EP中p38磷酸化的微弱增加，对JNK、ERK1/2、NF-κB信号通路无显著激活。转录组和表观基因组分析显示，WT与Il33^?/?小鼠来源的ST2⁺ EP在染色质可及性和基因表达谱上无显著差异，表明IL-33信号对其表观遗传和转录编程影响极小。这些细胞更像被动的IL-33清除者，而非动态的信号响应者。

耗竭ST2⁺ EP加剧哮喘

通过抗CD71抗体耗竭幼鼠的EP后，HDM诱导的气道炎症加剧，表现为肺部嗜酸性粒细胞浸润显著增加。在致敏阶段（PND10），EP耗竭还导致肺部中性粒细胞增多、AMs减少，MLN和脾脏中IgE⁺ B细胞以及Tfh细胞比例升高，表明ST2⁺ EP通过限制IL-33可用性来抑制过敏性致敏和2型免疫反应。

讨论

儿童与成人的免疫系统及哮喘病理生理存在差异，针对成人的临床试验结果不能直接应用于儿童。本研究首次揭示了ST2⁺ EP在早期生命中的保护作用。它们作为瞬态的IL-33清道夫，有助于维持免疫稳态。可溶性ST2受体（sST2）也被报道具有类似的中和IL-33的保护功能，sST2与ST2⁺ EP可能协同作用，共同维持IL-33稳态。研究局限性包括基于小鼠模型、未系统评估其他ST2⁺免疫细胞、缺乏人类新生儿队列验证。

结论

脾脏ST2⁺ EP是早期生命免疫稳态的关键调节者。它们在生命最初几周通过清除IL-33，限制2型免疫反应，减轻过敏性气道疾病。耗竭这些细胞会加剧哮喘表型。该研究揭示了早期红细胞生成与哮喘易感性之间的新联系，IL-33/ST2⁺ EP轴为预防或减轻早发性过敏性哮喘提供了潜在的干预靶点。