定量分析揭示IL-17A通过AMPK通路加宽过敏性鼻炎鼻上皮紧密连接间隙

《Annals of Allergy, Asthma & Immunology》：Quantitative Analysis Reveals IL-17A Widens Nasal Epithelial Tight Junction Gaps via AMPK in Allergic Rhinitis

　　

摘要

背景

过敏性鼻炎（AR）是一种由IgE介导的慢性炎症性疾病，其特征为鼻上皮屏障功能障碍。白介素-17A（IL-17A）被认为与上皮屏障破坏有关，但其在调节鼻上皮紧密连接（TJs）中的作用仍不清楚。

目的

探究IL-17A对鼻上皮TJs完整性的影响，并确定腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）信号通路是否介导了IL-17A诱导的AR屏障功能障碍。

方法

采用透射电子显微镜、定量PCR、Western blotting和免疫荧光分析AR患者和健康对照的下鼻甲组织。人鼻上皮细胞在气-液界面培养28天后接受IL-17A刺激。通过跨上皮电阻、异硫氰酸荧光素-葡聚糖渗透性和基于ImageJ的TJs形态自动量化评估TJs完整性。进行转录组测序，并使用AICAR和Compound C调节AMPK活性。

结果

AR组织表现出TJs破坏和AMPK活性受抑制。IL-17A表达升高，且与TJs蛋白水平呈负相关。在人鼻上皮细胞中，IL-17A降低了TJs蛋白表达，减少了跨上皮电阻，增加了旁细胞通透性，并扩大了细胞间隙。转录组分析显示IL-17A刺激后AMPK信号通路受抑制。使用AICAR激活AMPK可恢复TJs表达并改善屏障功能。

结论

IL-17A通过抑制AMPK信号通路损害鼻上皮屏障完整性，而激活AMPK可恢复TJs结构和功能，确定IL-17A/AMPK轴为过敏性鼻炎的潜在治疗靶点。

引言

过敏性鼻炎（AR）是一种在接触变应原后由免疫球蛋白E（IgE）介导的鼻黏膜慢性炎症性疾病。它影响全球10%-20%的人口¹，已成为一个全球性的健康问题²。AR的特征包括打喷嚏、流鼻涕、鼻痒和鼻塞。约40%的患者合并哮喘并伴有呼吸道症状，中重度病例更容易出现心理和社会功能损害。近年来，AR的发病率显著增加，成为一种严重影响患者生活质量并造成巨大社会经济负担的主要慢性炎症性呼吸道疾病²。

然而，AR发生的机制尚未完全阐明。Akdis³提出的上皮屏障理论作为一个统一框架，整合了卫生、旧友和生物多样性等早期假说³。越来越多的证据表明，过敏性疾病常与上皮损伤和屏障功能受损相关⁴，这构成了该理论的核心。它提供了对过敏发病机制的新的理解，并强调了保持上皮完整性在预防和管理这些疾病中的关键作用。上皮屏障损伤，加上有益微生物的丢失和机会性病原体的定植，引发了一系列微生物失衡、免疫激活和炎症反应，形成上皮屏障理论的核心机制，推动了过敏性疾病发病率和严重程度的上升⁵。

最近的研究已鉴定出细胞因子，特别是IL-4和IL-13，是过敏性疾病中上皮屏障损伤的关键因素^6–10。除了T2型炎症外，以IL-17A为代表的T3型炎症在过敏性疾病中也起着关键作用¹¹。鉴于越来越多的证据表明Th17细胞参与Th2介导的AR发病机制¹²，且血清和鼻黏膜中IL-17A水平与疾病严重程度密切相关^13,14。上皮紧密连接（TJs）是维持鼻黏膜屏障完整性的关键结构。TJs是位于上皮细胞顶端区域的细胞间连接复合体，在维持上皮屏障功能中起着关键作用¹⁵。TJs由40多种蛋白组成，包括封闭旁细胞空间的跨膜蛋白（如claudins、occludins和连接黏附分子）以及将它们锚定到肌动蛋白细胞骨架的胞质肌动蛋白结合蛋白（如zonula occludens蛋白）¹⁵。IL-17A在不同组织中对TJs表现出双重作用：在某些条件下，它可以增强TJs以促进屏障修复^16,17，而在慢性炎症或高浓度条件下，它可能破坏TJs并增加上皮通透性^18,19。尽管这种双重作用已在肠道和皮肤模型中报道，但其在AR患者鼻黏膜中的具体作用仍不清楚。我们此前的研究表明IL-17A显著抑制了鼻上皮细胞的纤毛生成²⁰。由于纤毛生成依赖于顶端-基底极性和TJs形成的建立（定义了顶端膜区室）^21,22，这一发现提示IL-17A可能干扰上皮极性和TJs组织，为屏障功能障碍提供了结构基础。最近的研究表明IL-17A可以调节上皮细胞中AMP活化蛋白激酶（AMPK）信号通路^23,24。作为一种调节TJs并维持屏障完整性的能量感受激酶^25–27，AMPK可能介导了IL-17A对上

本研究的目的是明确IL-17A是否能破坏AR中鼻黏膜上皮连接中的TJs，并探索IL-17A调节鼻黏膜TJs蛋白的潜在机制。

章节摘要

研究对象

本研究使用的组织样本于2020年10月至2025年11月间从中山大学第三附属医院（中国）和新加坡国立大学医院收集。标本取自接受鼻中隔偏曲内镜矫正联合部分下鼻甲切除手术患者的下鼻甲黏膜。患者特征见表eTable 1。AR的诊断依据《中国

AR患者上皮TJs的破坏

为评估AR患者鼻上皮TJs的结构完整性，进行了透射电子显微镜检查。与健康对照（HC）相比，AR上皮组织表现出模糊且不连续的细胞间连接，提示TJs破坏（图1A）。qPCR分析显示AR鼻组织中TJs相关基因转录显著降低，包括紧密连接蛋白1（TJP1）、occludin（OCLN）、claudin-1（CLDN1）和F11受体（F11R）（图1B）。一致地，WB

讨论

在本研究中，我们建立了体外分化的hNECs（来源于供体）的气-液界面（ALI）培养，以探究长期刺激对鼻上皮屏障的影响，特别关注TJs。我们的研究结果表明，IL-17A通过抑制AMPK磷酸化严重破坏了TJs完整性，而使用AICAR激活AMPK有效恢复了上皮屏障功能和TJs结构。

鼻上皮构成第一道防线

资金来源

本研究由国家重点研发计划（2022YFC2504100）、国家自然科学基金（82071019、82401331、82271148、82571289）以及广州市科技计划项目（2023A03J0209）资助。

参考文献

• 1. Bro?ek JL, Bousquet J, Agache I, Agarwal A, Bachert C, Bosnic-Anticevich S, et al. 过敏性鼻炎及其对哮喘的影响（ARIA）指南-2016年修订版。*J Allergy Clin Immunol*. 2017;140(4):950-958. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2017.03.050
• 2. Okubo K, Kurono Y, Ichimura K, Enomoto T, Okamoto Y, Kawauchi H, et al. 2020年日本过敏性鼻炎指南。*Allergol Int*. 2020;69(3):331-345. https://doi.org/10.1016/j.alit.2020.04.001
• 3. Pat Y, Ogulur I. 上皮屏障

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中山大学第三附属医院耳鼻咽喉头颈外科，广州，中国