芥菜籽过敏原 Sina1 激活肠上皮细胞与树突状细胞

Mustard seed major allergen Sin a1 activates intestinal epithelial cells and also dendritic cells that drive type 2 immune responses

KWS：Mustard seed；Sin a1；intestinal epithelial cells；immune responses；dendritic cells

在过去的几十年里，食物过敏的患病率急剧增加，这是一个重大的健康问题。肠道上皮屏障稳态受到其与微生物群和粘膜免疫系统以及来自外部食物成分的相互作用的高度调节。这种体内稳态的破坏会导致食物过敏。主要食物过敏原的内在特性可能有助于激活上皮细胞并驱动 2 型树突状细胞（DC）活化的发展，这是导致过敏免疫级联反应的第一步。

许多经常食用的食物，如披萨和番茄酱，都含有芥菜籽作为增味剂。在临床水平上，大多数对芥菜籽过敏的患者对 Sin a1 敏感，该蛋白属于过敏原中的一个大家族—2S 白蛋白家族，花生、坚果、豆类、芝麻都有相似的蛋白。先前的研究报道了不同的 2S 白蛋白能够穿过肠道细胞单层，而不影响通透性，同时激活这些上皮细胞以产生免疫介质。然而，目前尚不清楚这是否会引起 Sin a1 的上皮激活，从而导致食物过敏。

因此，在荷兰乌得勒支大学理学院药理学系、西班牙康普顿斯大学生物化学和分子生物学系团队的一项研究中，使用人肠道上皮细胞（IECs）分析了 Sin a1 通过肠粘膜的致敏能力，同时利用共培养系统进一步确定 Sin a1 暴露是否可以驱动先天性和适应性免疫细胞中的 2 型表型。研究成果发表在 Food & Function 期刊题为“Mustard seed major allergen Sin a1 activates intestinal epithelial cells and also dendritic cells that drive type 2 immune responses”。
食物过敏原与肠上皮屏障的相互作用被认为是口腔致敏的第一步。首先，在人结肠癌细胞系 HT-29 和/或Caco-2中研究了暴露于纯化 Sin a1 后的上皮细胞的活化和屏障完整性（图1 A）。为了确定上皮活化，测量了细胞因子（IL-33和TSLP）和趋化因子（CCL20和CCL22）的存在，这些因子参与DC和/或启动DC来刺激Th2细胞发育，驱动2型免疫反应。此外，IL-8 也作为一般炎症反应的标志物。

HT-29 细胞暴露于浓度递增的 Sin a1（图1 B），发现Sin a1 以剂量依赖性方式增加 CCL20 和 IL-33 浓度，而 CCL22 和 IL-8 不受影响，未检测到 TSLP（图1 C）。此外，Sin a1 不影响细胞活力，YMSE 和 LPS 都不像 Sin a1 一样诱导上皮活化成 2 型。62.5 μg ml−1 的YMSE 诱导了 HT-29 细胞分泌 IL-8。

Caco-2 细胞暴露于不同浓度的 Sin a1，发现过敏原的存在不会影响细胞活力。最高剂量的 Sin a1 增强了 IEC 释放的 CCL20，而 5 μg mL 的Sin a1使 IL-33 水平增加。CCL22 未观察到显著变化，TSLP 和 IL-8 均未检测到。

这些结果表明，Sin a1 能够相互作用并激活上皮细胞以启动促过敏性免疫反应。由于在 HT-29 中，Sin a1 剂量依赖性地增加了 IL-33 和 CCL20，因此选择这些细胞使用 25 μg mL-1 的剂量进一步研究 Sin a1 激活上皮细胞对 DC 成熟和下游 2 型极化的影响。

图1 Sin a1 与 IEC 的相互作用。

通过胃肠道致敏的下一步是募集抗原呈递细胞，如 DCs。上皮介质可能会将 DC 功能修饰为 2 型驱动表型，一旦过敏原被捕获，它们就会迁移到淋巴结并将其呈递给初始 T 细胞，从而驱动2 型免疫反应的极化。为了模拟这个过程，研究建立了一个共培养模型。HT-29 与 DC（IEC-DC）共培养或DC 单独培养，这两种情况均暴露于单剂量的 Sin a1 （图2 A）。48 小时后，对来自基底外侧腔室的靶细胞因子的分析显示，在顶部腔室存在或不存在 HT-29 的情况下，免疫激活同时具有 2 型和 1 型表型（图2 B）。Sin a1 增加 IL-25、CCL20 和 IL-15 水平。无论 Sin a1 是否存在，IEC 降低了 CD86 在 DC 中的表达，而 CD80 的表达趋于增加（图2 C）。在存在或不存在 IEC 的情况下，与培养基对照相比，Sin a1 不影响 DC 的 OX40L、CD86 和 CD80 表达。与培养基对照相比，使用 LPS（DC1）或细胞因子混合物（DC2）的成熟对照组显示OX40L 和 CD80 增加，CCL20 和/或 CCL22 分泌增加。

图2 暴露于 Sin a1 的 DCs 及其与 HT-29（IEC-DC）的共培养。

接下来，致敏阶段进入 DC 与 T 细胞的相互作用。因此，将同种异体原始 T 细胞与DC 共培养（图3 A），并测定细胞因子谱和 T 细胞表型。细胞因子分析显示，当 IEC-DC 或 DC 在前一步暴露于 Sin a1 时，IEC-DC/T 细胞和 DC/T 细胞中 IL-4 表达显著增加（图3 B）。IL-10 遵循类似的趋势。流式细胞术显示，当 IEC 暴露于 Sin a1 时，来自 IEC-DC/T 细胞的 T 细胞中 IL-13 表达显著增加。此外，直接暴露于 Sin a1 的 DCs 倾向于增加 T 细胞上 CRTH2（Th2 标志物）的表达，而 CXCR3（Th1 标志物）的表达降低 （图3 C）。此外，在这种情况下，MFI CRTH2/MFI CXCR3 的比率显著增加，在 DC2/T 细胞对照中也是如此，表明平衡向 Th2 型转移（图3 C）。

这些数据表明，在 2 型免疫环境中，Sin a1 激活上皮细胞引发 DC 及其与 T 细胞的相互作用。

图3 Sin a1 诱导的 IEC-DC 或 DC 与初始 T 细胞共培养可产生 2 型免疫反应。

为了研究 Sin a1 是否也引发体液免疫反应，将上一步中的 T 细胞与来自自体供体的 B 细胞共培养，测定 IgE 和 IgG 水平，以及 B 细胞表型（图4 A）。共培养后，在 Sin a1-IEC-DC-T/B 细胞或 Sin a1-DC-T/B 细胞上清液中未观察到 IgE 水平的显著变化（图4 B）。然而，当 IEC-DC 或 DC 暴露于 Sin a1 时，第 4 天和第 18 天的 B 细胞上清液中 IgG 水平显著增加（图4 B）。此外，虽然在第 4 天和第 18 天可以在 T/B 细胞共培养上清液中测量 IL-13，但仅在共培养 18 天后在上清液中检测到 IL-4，并且在 Sin a1 条件下两种细胞因子的水平不受影响。不同组间的 B 细胞表型（CD25、CD27 和 CD38 表达）不受影响（图4 C）。当 B 细胞与 DC2 触发的 T 细胞共培养时，不会影响 IgE 或 IgG 的分泌，也不会影响 B 细胞的成熟（图4 A-C）。暴露于抗-IgM 或 IgE 混合物（抗-IgM + 抗-CD40 + IL-4）的对照 B 细胞倾向于增加IgE 释放，并显示 CD25 或 CD27 表达增强。

最后，将从 IEC-DC-T/B 细胞和 DC-T/B 细胞共培养物中获得的上清液暴露于原代人干细胞衍生的肥大细胞（MCs）过夜，以确定上一步中 B 细胞产生的抗体介导的效应细胞活化。结果显示，Sin a1 暴露于 IEC/DC 或 DC 以驱动免疫级联反应，导致 MC 激活，如 2 型细胞因子分泌所示。这些结果表明，暴露于 IEC-DC-T/B 或 DC-T/B 的 T/B 细胞上清液 Sin a1 在抗-IgE 刺激下诱发肥大细胞活化。

图4 Sin a1 暴露的 IEC-DC 或 DC 引发的 T 细胞与初始 B 细胞的共培养。

总之，芥菜籽过敏原 Sin a1 被证明可增强 IECs 和 DCs 的 2 型激活，导致 T 细胞的 2 型免疫反应和 B 细胞的体液免疫反应，促进 MC 激活，导致 IL-4 和 IL-13 释放。该研究可能有助于更好地了解致敏过程，同时能够探索食物过敏预防和治疗的方法。

参考文献：Bueno-Díaz C, Zuurveld M, Ayechu-Muruzabal V, Korsten SGPJ, Martín-Pedraza L, Parrón-Ballesteros J, Redegeld F, Garssen J, Villalba M, Willemsen LEM. Mustard seed major allergen Sin a1 activates intestinal epithelial cells and also dendritic cells that drive type 2 immune responses. Food Funct. 2024 Jun 17;15(12):6488-6501. doi: 10.1039/d4fo01980f. PMID: 38804660.

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38804660/

Impact factor: 5.1

ISSN 2042-650X

图片来源： 所有图片均来源于参考文献

小编旨在分享、学习、交流生物科学等领域的研究进展。如有侵权或引文不当请联系小编修正。如有任何的想法以及建议，欢迎联系小编。感谢各位的浏览以及关注！进入官网www.naturethink.com或关注“Naturethink”公众号，了解更多相关内容。

点击了解：细胞共培养