《Allergy》：Nasal Epithelial Immune Signatures Are Associated With Age-Dependent Asthma Trajectories in Early Life
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背景：学龄前喘息具有异质性，仅部分儿童会进展为持续性哮喘。研究人员假设早期生命中的喘息反映了与不同黏膜免疫程序相关的差异性气道上皮成熟轨迹。
方法：研究分析了来自全年龄哮喘队列（ALLIANCE）队列中265名儿童和年轻成人（79名健康者，81名喘息者，105
背景：学龄前喘息具有异质性，仅部分儿童会进展为持续性哮喘。研究人员假设早期生命中的喘息反映了与不同黏膜免疫程序相关的差异性气道上皮成熟轨迹。
方法：研究分析了来自全年龄哮喘队列（ALLIANCE）队列中265名儿童和年轻成人（79名健康者，81名喘息者，105名哮喘患者；中位年龄10.4 [1.1–20.3]岁）的鼻上皮转录组，采用基于预定义细胞因子轴的假设驱动候选方法。通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）将转录特征映射至上皮细胞。在经年龄和致敏状态校正的多变量模型中评估哮喘结局关联。
结果：候选方法识别出三种相互拮抗的上皮免疫程序：干扰素相关程序（E1；IDO1、CSF3、CCL20）、2型相关程序（E2；POSTN、CCL26、CST1）和17型相关程序（E3；IL36G、KLK7、KRTDAP）。这些程序在基底细胞、纤毛细胞和分泌性上皮细胞中均可检测到。在儿童早期（1–3岁），喘息者主要表现为E1/E3优势的上皮特征（n=36）。年龄组特异性比较显示，4–6岁喘息者（n=38）较1–3岁喘息者（n=36）表现出更高的E2表达和更低的E1/E3表达。E2优势与IgE、呼出气一氧化氮（FeNO）和嗜酸性粒细胞增多相关（p<0.01）。在评估6岁时哮喘结局的多变量模型中，E1表达与哮喘持续呈负相关（OR=0.15，p<0.05），而E3表达与疾病进展相关（OR=4.93，p<0.05）。联合上皮特征区分哮喘结局具有高准确性（AUC=0.90），且独立于过敏性致敏。
结论：早期生命中的喘息反映了不同的气道上皮免疫程序，其特征为上皮免疫活性的年龄相关模式。鼻上皮转录特征捕捉了与哮喘持续相关的分子轨迹，并可能实现早期风险分层。
试验注册：全年龄哮喘（ALLIANCE）队列：clinicaltrials.gov：NCT02496468；成人组：NCT02419274
论文解读：鼻上皮免疫特征与早期哮喘轨迹
哮喘影响全球超过3亿人，其气道阻塞常由病毒或过敏原触发，这些因素损害上皮完整性并加剧黏膜炎症。气道上皮不仅是物理屏障，还通过整合细胞因子信号在黏膜中持久印记免疫程序。干扰素（IFN）-γ驱动的1型、IL-4/IL-13驱动的2型以及IL-17主导的3型细胞因子微环境可分别极化上皮表型，调控抗病毒防御、黏液产生和中性粒细胞炎症。然而，这些细胞因子印记的上皮程序在体内的建立及其与哮喘发展的关联尚不清楚。学龄前喘息具有高度异质性，仅部分儿童会进展为持续性哮喘，因此识别早期分子轨迹对风险分层至关重要。研究人员假设早期喘息反映不同的气道上皮成熟轨迹，并伴随独特的黏膜免疫程序。该研究发表在《Allergy》杂志，旨在通过鼻上皮转录组特征揭示年龄依赖性哮喘轨迹。
研究人员利用ALLIANCE队列的纵向设计，分析了265名儿童和年轻人的鼻上皮转录组，采用假设驱动候选方法聚焦预定义细胞因子轴，识别出三种上皮免疫程序（E1、E2、E3），并通过单细胞测序、体外培养、外部队列复制及临床关联分析验证其生物学意义。研究结论表明，鼻上皮免疫特征可以捕捉哮喘持续相关的分子轨迹，为早期风险分层提供非侵入性手段。
关键技术方法如下：研究基于德国ALLIANCE队列儿科臂，纳入265名儿童（79名健康、81名喘息、105名哮喘），同时使用成人臂（N=174）及三个外部独立队列（URECA、GRASS、CatEEC）进行复制验证。方法包括：对鼻刷样本进行bulk转录组测序，基于Gene Ontology注释筛选上皮相关转录本，通过Spearman相关和Jonckheere-Terpstra检验定义E1-E3模块；使用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析原代人支气管上皮细胞（NHBE）的气-液界面（ALI）培养模型；通过qPCR和scRNA-seq验证IFN-γ、IL-4、IL-17A+IL-36γ刺激诱导的上皮程序；利用多变量逻辑回归评估鼻型指数与6岁时哮喘结局的关联。
研究结果如下：
2.1 识别三种主要鼻免疫表型：通过对265名儿童的鼻转录组分析，基于预定义细胞因子种子变量，研究人员识别出三个上皮免疫程序：E1（干扰素相关，含IDO1、CSF3、CCL20等）、E2（IL-4/IL-13相关，含POSTN、CCL26、CST1等）和E3（IL-17相关，含IL36G、KLK7、KRTDAP等）。这些程序在分化的气道上皮培养物中可被相应细胞因子诱导，且E1与E2呈相互拮抗关系。
2.2 外部队列独立复制：在ALLIANCE成人臂和URECA、GRASS、CatEEC三个外部队列中，E1和E2模块的基因-基因相关结构稳健保留，E3模块也可检测到但相关性较弱，表明该鼻型框架具有跨年龄和跨队列的生物学相关性。
2.3 scRNA-seq鉴定细胞因子相关上皮应答程序：对NHBE-ALI培养物进行单细胞测序，发现E1样、E2样和E3样转录程序分布于基底、棒状、分泌和纤毛细胞等多种上皮亚群，而非单一谱系。IL-4处理导致分泌性E2细胞大量扩增，E1细胞减少，RNA速率分析提示E2细胞偏向中间分泌状态并保留基底特征。
2.4 细胞因子刺激体外诱导E1-E3程序：在NHBE二维培养中，IFN-γ诱导E1基因，IL-4诱导E2基因，IL-17A+IL-36γ诱导E3基因。单细胞测序进一步显示IFN-γ主要富集E1细胞，IL-4富集E2细胞，IL-17A+IL-36γ产生E1/E3混合反应。
2.5 健康、喘息和哮喘儿童的鼻型表达：健康儿童呈E1/E2/E3平衡分布；1-6岁喘息者以E3为主；学龄期哮喘儿童以E2占优，E3降低。此外，U-BIOPRED队列的TAC1模块（嗜酸性粒细胞高、FeNO高）映射至E2，TAC2模块（中性粒细胞高、CRP高）对应E1/E3。
2.6 年龄相关的程序表达差异：线性回归显示年龄与E1/E3负相关，与E2正相关。1-3岁喘息者E1和E3高表达、E2低表达；4-6岁喘息者E2升高，E1/E3降低；9岁后哮喘儿童E2主导。提示黏膜免疫从早期IFN/IL-17偏向转向2型极化。
2.7 鼻型与临床参数的关联：E2指数与血嗜酸性粒细胞、总IgE、特异性IgE、过敏原触发的喘息发作、FeNO及鼻眼痒症状正相关；E1指数与FeNO和过敏原特异性IgE负相关；E3与ICS使用和中性粒细胞相关。表明2型极化上皮程序与过敏性致敏密切相关。
2.8 低E1/高E2与哮喘持续：纵向随访中，进展至6岁哮喘的儿童在4岁后E2表达显著增加、E1下调。多变量逻辑回归（校正年龄、ENT症状、致敏状态及鼻型相互影响）显示E1与哮喘持续负相关（OR=0.15，95%CI 0.03-0.81），E3与疾病进展正相关（OR=4.93，95%CI 1.24-19.64），联合模型AUC=0.90。
讨论部分总结：本研究识别出三种黏膜转录程序（E1、E2、E3），它们反映混合免疫-上皮激活状态，而非固定细胞谱系。E1与紧密连接完整性和保护作用相关，E3与结构稳定和固有免疫激活相关，而E2与通透性增加及2型炎症相关。年龄相关的E1/E3向E2转换符合2型免疫优势的经典模式。E3与抗菌肽和TLR相关，而E2与TLR7负相关，可能损害对RNA病毒（如HRV、RSV）的防御。研究还发现IFN-γ与E1、TSLP与E3存在关联，提示细胞因子网络驱动程序转换。复制分析支持E1和E2的稳健性，E3较弱但可检测。局限性包括横断面年龄组比较和体外模型的简化。
研究结论翻译：三种鼻上皮免疫状态的识别揭示了与哮喘黏膜免疫调节相关的不同上皮模式。E1、E2和E3的年龄及疾病依赖性激活反映了气道病理生理学的关键特征：E1与哮喘持续的保护相关，E2驱动屏障功能障碍和2型炎症，E3将固有激活与慢性哮喘进展联系起来。这些数据确立了鼻分析作为一种微创方法，用于追踪黏膜免疫成熟并定义易感哮喘持续的上皮早期轨迹，从而确定预防和早期干预的关键窗口。
