早期过敏原暴露对马库蠓超敏反应发展的保护作用研究

《Frontiers in Immunology》：Early allergen introduction overrides allergy predisposition in offspring of horses with Culicoides hypersensitivity

本研究发现，在具有过敏遗传背景的冰岛马中，早期（从出生开始）暴露于库蠓（Culicoides, Cul）过敏原可完全预防库蠓超敏反应（Culicoides hypersensitivity，一种IgE介导的过敏）的发生，此保护效应不受母源性过敏原特异性IgE或IgG抗体转移的影响，凸显了生命早期过敏原引入时机在决定过敏易感性中的主导作用。

　　

研究背景与目的

过敏性疾病，如库蠓（Culicoides, Cul）超敏反应（一种常见的马属动物过敏性皮肤病），其发展受到遗传易感性和环境因素（如过敏原暴露时机）的复杂影响。尽管遗传背景被认为是主要风险因素，但它并不能完全解释过敏的发生。母源获得的过敏原特异性免疫球蛋白（如IgE和IgG）也被认为可能影响子代过敏的发展，但其具体作用存在争议。本研究旨在利用一个独特的全同胞马模型，严格控制遗传背景、环境和过敏原暴露历史，探讨首次过敏原暴露的时机（成年期、青春期或从出生开始）以及母源过敏原特异性免疫球蛋白的转移对库蠓超敏反应发展的影响。

材料与方法

研究对象为61匹冰岛马，包括15匹母马、1匹种马以及它们连续三年交配产生的三组全同胞后代（C1-C3，每组n=15）。所有马匹均具有高度的MHC异质性和单倍型多样性。关键变量是首次接触库蠓过敏原的年龄和环境。父母代（Parent）在成年期（中位数8岁）从无库蠓的冰岛引入美国纽约州伊萨卡，首次暴露于过敏原。全同胞组1（C1）在冰岛出生，两岁时（青春期）引入美国并首次暴露。全同胞组2（C2）在母马怀孕初期随母马引入美国，在子宫内即开始暴露，出生后持续暴露。全同胞组3（C3）在美国受孕并出生，从出生即开始暴露。重要的是，C2出生时，其母马正处于首次过敏原暴露的“致敏期”， colostrum（初乳）中无过敏原特异性IgE；而C3出生时，其母马已完成至少一个暴露季节，部分母马已出现临床过敏，其colostrum中含有过敏原特异性IgE（针对主要过敏原Cul o 2和Cul o 3），因此C3通过colostrum获得了母源过敏原特异性IgE。C2和C3均通过colostrum获得了母源过敏原特异性IgG1和IgG3/5。

马匹在美国期间共同生活于同一牧场，每年仅在温暖季节（约5月至10月）暴露于库蠓过敏原。通过记录每日温度确认各年份过敏原暴露期长度相似，排除了气候差异的干扰。通过Cornell评分系统（基于瘙痒、脱毛和皮炎程度，总分0-10）定期评估临床过敏严重程度。库蠓超敏反应定义为在过敏原暴露期间持续（平均月临床评分≥3超过两个月）且每年复发的临床体征。通过皮内试验（使用库蠓全虫提取物WBE）确认过敏状态。在多数马匹离开研究牧场后，于2021年进行了随访调查，以确认其最终的过敏状态。

通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清和colostrum中针对主要过敏原Cul o 2和Cul o 3的特异性IgE。通过基于荧光微珠的多重检测法（Luminex）检测特异性IgG1和IgG3/5。

研究结果

过敏发生率与首次暴露年龄密切相关：父母代（成年期暴露）的过敏率为62.5%（10/16），其中9匹在第二个暴露季节（“临床期”）发病，1匹在6年后发病。C1（青春期暴露）的过敏率为21.4%（3/14），显著低于父母代，且其中两匹发病延迟（暴露后6-7年）。父母代过敏者的临床疾病更为严重。相比之下，C2（出生即暴露，未获母源特异性IgE）和C3（出生即暴露，获母源特异性IgE）中无一匹（0/15）发展为库蠓超敏反应，过敏率极显著低于父母代。

值得注意的是，C2和C3中的部分个体在生命早期暴露季节曾出现短暂的、轻微的皮肤刺激症状（临床评分短暂≥3），但这些症状并未持续整个夏季，也未在后续年份复发，因此不被认定为过敏。这表明这些马匹确实对过敏原产生了免疫应答，但成功建立了免疫耐受。

母源免疫球蛋白的影响：检测证实，C3通过colostrum获得了母源过敏原特异性IgE（抗Cul o 2和Cul o 3），而C1和C2则没有。然而，获得母源IgE的C3并未表现出更高的过敏风险。同时，C2和C3均通过colostrum获得了母源过敏原特异性IgG1和IgG3/5。C3 colostrum中抗Cul o 2的IgG1水平显著低于C2，但抗Cul o 3的IgG1水平相似；两组间IgG3/5水平无显著差异或仅有轻微差异。

讨论与结论

本研究通过严格控制遗传背景和环境因素的独特全同胞模型，强有力地证明早期（从出生开始）过敏原暴露是预防库蠓超敏反应发展的最关键因素。这种保护作用如此强大，以至于覆盖了从过敏父母遗传的高遗传风险，也覆盖了母源过敏原特异性IgE可能带来的潜在致敏风险。

早期暴露诱导的免疫耐受可能是其保护机制的核心。观察到的C2和C3中短暂、自限的临床体征支持了免疫系统被激活但随后被有效调控的观点。潜在的机制可能涉及生命早期免疫系统的独特可塑性，包括表观遗传编程的改变，这可能导致对过敏原的免疫应答偏向于耐受而非致敏。生命早期免疫细胞（如B细胞、CD4⁺ T细胞）的发育阶段也可能影响其对过敏原的初始反应类型（例如，倾向于产生IgG4而非IgE）。

尽管母源过敏原特异性IgE在人类研究中有时被认为可能增加子代过敏风险，但本研究在马模型中并未观察到这种效应。母源IgG的转移（在C2和C3中均发生）可能在一定程度上有助于耐受的建立，但其具体角色需要进一步研究。

本研究的发现与“卫生假说”以及一些人类研究（如关于早期引入花生预防花生过敏的研究）的结论相一致，强调了早期免疫系统接受环境刺激（包括过敏原）对于正常免疫调节和耐受发展的重要性。研究结果对理解过敏性疾病病因、制定预防策略（尤其是在高风险个体中）具有重要启示。未来研究可深入探讨早期过敏原暴露诱导免疫耐受的细胞和分子机制，如表观遗传调控、特定免疫细胞亚群的分化和功能变化等。