肺内2型天然淋巴细胞（ILC2）驱动的血清素能神经免疫轴协调气道高反应性与咳嗽超敏反应

《Immunity》：A pulmonary innate lymphoid cell-driven serotonergic neuroimmune axis orchestrates airway hyperreactivity and cough hypersensitivity

　　

哮喘是一种异质性疾病，以气道高反应性（AHR）和慢性咳嗽为特征，可由呼吸道病毒或过敏原暴露加重。然而，介导这些反应的免疫通路所调控的血清素能回路仍不清楚。研究人员发现一条血清素能神经免疫轴：肺内2型天然淋巴细胞（ILC2s）在呼吸道病毒感染后释放血清素（5-hydroxytryptamine，5-HT）。IL-33刺激下，ILC2通过CCAAT/增强子结合蛋白β（C/EBPβ）依赖的转录表达色氨酸羟化酶-1（Tph1）并释放5-HT。ILC2中Tph1缺陷及过继转移实验表明，ILC2来源的5-HT经5-HT2A-NF-κB激活放大2型细胞因子产生，加重呼吸道合胞病毒（RSV）哮喘模型中的AHR。工程化病毒工具显示，ILC2来源5-HT通过5-HT3A致敏迷走感觉神经元（VSNs）并促进咳嗽超敏。临床上，2型哮喘患者TPH1和血浆5-HT升高，且与IL-5正相关。这些发现揭示ILC2驱动的血清素能回路参与哮喘病理，并提出血清素信号作为治疗靶点。

研究背景：哮喘是以慢性气道炎症、气道高反应性（AHR）、黏液过度分泌和持续咳嗽为特征的慢性气道疾病，呼吸道合胞病毒（RSV）或交替链格孢（Alternaria alternata）等可诱发加重。虽然已知天然淋巴细胞（ILCs）尤其2型天然淋巴细胞（ILC2s）调控2型炎症，且血清素（5-hydroxytryptamine，5-HT）可调节免疫与神经元，但肺内ILC2是否释放神经递质并连接AHR与咳嗽超敏的神经免疫机制长期未被阐明。已有研究提示哮喘患者肺泡灌洗液5-HT升高、TPH1（色氨酸羟化酶-1）单核苷酸多态性与肺功能相关，但ILC2来源5-HT在病毒或过敏原模型中如何同时驱动炎症与迷走感觉神经元（VSNs）致敏仍属空白，因此研究人员在《Immunity》发表本研究以解析该回路。

主要关键技术方法：研究人员使用IL-33刺激、Alternaria alternata挑战与RSV感染小鼠模型；以Rag2^?/?、Rag2^?/?Il2rg^?/?、Kit^W-sh等遗传缺陷小鼠界定细胞来源；用Cd127^cre与Il5^cre-RFP条件敲除Tph1，CRISPR-Cas9体外敲除Tph1/Cebpb/Htr2a；过继转移ILC2至淋系缺陷鼠；临床再分析GSE137268与U-BIOPRED（GSE76262）诱导痰转录组，并检测台湾哮喘患者血浆队列；神经元侧用Fluoro-Gold逆行标记、钙成像、AAV9-Htr3a shRNA神经节内注射与树脂毒素（RTX）消融。

研究结果：IL-33通过C/EBPβ信号诱导ILC2中Tph1表达与5-HT产生。研究人员经RNA测序、ChIP-qPCR与CRISPR敲除发现，IL-33上调Cebpb，C/EBPβ结合Tph1启动子CRE区；Cebpb而非Gata3缺陷降低Tph1、5-HT、IL-5与IL-13，且VMAT2（囊泡单胺转运体2）介导5-HT释放。

肺内ILC2在IL-33刺激或RSV感染后释放5-HT。研究人员在IL-33、Alternaria alternata、RSV模型中测支气管肺泡灌洗液（BALF）5-HT；Rag2^?/?Il2rg^?/?与Kit^W-sh实验表明，IL-33下ILC2和肥大细胞贡献5-HT，RSV下ILC2和CD4⁺ T细胞为主，流式显示ILC2是5-HT⁺CD45⁺中主要亚群。

ILC2来源5-HT参与IL-33与RSV诱导的AHR和2型肺炎症。Tph1^f/fIl5^cre-RFP/+小鼠BALF与肺5-HT下降，AHR减轻，IL-5⁺ILC2、IL-13⁺ILC2与嗜酸性粒浸润减少；RSV感染同样显示AHR与2型炎症减弱。

ILC2来源5-HT对AHR与2型肺炎症不可或缺。过继转移Tph1缺陷ILC2至Rag2^?/?Il2rg^?/?鼠，IL-33或RSV后AHR、BALF 5-HT、IL-5/IL-13与组织炎症均低于对照ILC2受体鼠。

5-HT-5-HT_2A轴促进ILC2功能并介导RSV诱导AHR与2型炎症。ILC2高表达5-HT_2A；5-HT协同IL-33增强IL-5/IL-13，经5-HT_2A-PLC-PKC-NF-κB级联，Htr2a缺陷或酮色林（ketanserin）阻断可减轻RSV AHR与肺炎症。

ILC2来源5-HT通过5-HT_3A激活气道感觉神经元并诱导咳嗽。迷走神经节单细胞测序与Fluoro-Gold显示约48%气道支配VSNs表达Htr3a；ILC2条件培养基引钙内流并被5-HT_3A拮抗阻断；RSV中Tph1^f/fIl5^cre-RFP/+鼠辣椒素咳嗽减少，气管内ILC2培养基致咳依赖5-HT；AAV9-Htr3a shRNA敲低神经节Htr3a、RTX消融TRPV1⁺ VSNs均降低咳嗽。

TPH1与5-HT在哮喘中升高且与2型细胞因子正相关。诱导痰微阵列中哮喘TPH1高于健康；U-BIOPRED中TPH1与IL5、IL13正相关；台湾队列中2型哮喘血浆5-HT高于非2型，且血浆5-HT与IL-5正相关。

讨论总结：研究人员指出5-HT是连接ILC2激活与神经元致敏的细胞内在介质，ILC2和肥大细胞或T细胞的来源具环境依赖性；C/EBPβ-Tph1-5-HT_2A轴与5-HT_3A-VSN咳嗽轴共同构成哮喘神经免疫回路。与既往5-HT_2A激动剂抑制ILC2的结论差异可能来自药物、内源5-HT与炎症微环境不同。研究局限在于未完全解析其他5-HT受体免疫细胞的贡献及其他ILC2介质对感觉神经元的作用。

研究结论翻译：本研究发现ILC2来源5-HT在RSV感染背景下介导AHR与咳嗽反应中具非冗余且不可或缺的作用。靶向5-HT-5-HT_2A信号可减轻RSV诱导的AHR与2型肺炎症；消除VSN内在的5-HT_3A信号可抑制ILC2介导的血清素能咳嗽超敏回路。研究人员在临床中证实哮喘患者5-HT浓度与2型细胞因子表达相关，凸显该通路转化价值。通过揭示ILC2-神经元血清素能回路，研究拓展了ILC2功能谱，建立天然免疫激活与咳嗽超敏间的机制联系，并为治疗干预提供新机会。