儿童的致敏和哮喘受基因和环境的强烈影响。在农场，可获得内毒素(细菌脂多糖，LPS)高水平暴露，LPS为革兰氏阴性菌的一种细胞壁成分。曾有文献报道，高水平内毒素暴露可保护机体免于过敏，但一直缺乏明确的针对环境、基因和对过敏原免疫应答之间相互作用的机制。来自荷兰的Martijn J. Schuijs和Monique A. Willart等学者对此进行了观察，研究发现，长期暴露于低剂量内毒素或农场灰尘可保护小鼠免于出现屋尘螨(HDM)引起的过敏，内毒素可通过减少活化树突状细胞(DCs)的上皮细胞因子的数量，从而抑制对HDMs的2型免疫。肺上皮细胞中泛素修饰酶A20的缺失导致保护作用消失。该文章发表于2015年9月的《Science》杂志上。
❆ HDM致敏和激发前，小鼠隔日注射低剂量LPS(100ng)或磷酸盐缓冲盐水(PBS)，持续2周。使用PBS作为阴性对照(图1)。
❆ 为观察是否肺上皮细胞泛素修饰酶A20介导LPS对机体的保护作用，试验使用Tnfaip3EC-WT 小鼠和肺内皮细胞选择性A20缺乏的Tnfaip3EC-KO 小鼠进行对比观察。Tnfaip3EC-KO小鼠通过杂交Tnfaip3fl/fl 小鼠和肺特异性Cre重组酶表达小鼠获得。
❆ 致敏和激发前长期LPS暴露可保护小鼠免于发生哮喘
在HDM致敏或激发前，对接受低剂量LPS或PBS小鼠的支气管肺泡灌洗液中的不同细胞进行计数。结果显示，PBS组小鼠表现出气道嗜酸性粒细胞和淋巴细胞显著增多(图2A)。
观察血清中HDM特异性免疫球蛋白(Ig)E和IgG2a的水平。结果显示，PBS组小鼠血清T辅助细胞2(TH2)依赖的HDM特异性IgE显著升高，但T辅助细胞1(TH1)依赖的血清IgG2a的水平无显著变化(图2B)。
应用乙酰胆碱(Mch)激发实验，测量支气管气道高反应性(flexiVent SCIREQ)。结果显示，PBS组小鼠支气管高反应性显著升高(图2C)。
对MLN细胞使用HDM离体再刺激3天，观察细胞因子的产生情况。结果显示，LPS组纵隔淋巴结(MLN)细胞中2型细胞因子白细胞介素(IL)-5和IL-13的产生下降(图2D)。
图2 致敏和激发前长期LPS暴露可保护小鼠免于发生哮喘
数据代表三次独立的实验，每组至少5只小鼠。
LPS：脂多糖，HDM：屋尘螨，IL：白细胞介素，MLN：纵隔淋巴结，IFNγ：干扰素γ。*P＜0.05，**P＜0.01，n.s.，不显著。
❆ 内毒素可通过减少活化DCs的上皮细胞因子的数量，抑制对HDMs的2型免疫
给予HDM处理后24小时，测量肺内和MLNs中的DC亚群。结果显示，当PBS组小鼠暴露于单剂量HDM，肺和MLNs的常规DCs(cDCs) 包括CD11b+和CD103+cDCs及单核细胞来源的DC(moDCs)数量显著升高。对于LPS组小鼠，HDM诱导的cDCs的两个亚群更少，而moDCs没有受到影响(图3A)。
单次注射HDM后，测量3天内CFSE标记的过继转移的1-DER T细胞的增殖情况。结果显示，前2周LPS治疗可抑制MLN细胞中1-DER T细胞的增殖(图3B)。
注射HDM后，收集3天内接受1-DER T细胞小鼠的MLNs产生的细胞因子。结果显示，致敏前2周通过LPS治疗抑制TH2细胞分泌IL-5-和IL-13(图3C)。
HDM致敏2小时后，测量肺组织匀浆中的趋化因子和细胞因子水平。结果显示， LPS后，由HDMs诱导的肺GM-CSF和CCL20蛋白生成减少(图3D)。
图3. 致敏和激发前长期吸入低剂量LPS抑制哮喘的机制
数据代表2次(A-D)独立的实验，每组5只小鼠。
LPS：脂多糖，HDM：屋尘螨，DC：树突状细胞；IL：白细胞介素，MLN：纵隔淋巴结。 *P＜0.05，**P＜0.01，n.s.，不显著。
❆ 内毒素通过肺上皮细胞中A20的诱导预防过敏
图4内毒素通过肺上皮细胞中A20的诱导预防过敏
数据代表两个独立的实验，每组5-8只小鼠。LPS：脂多糖，HDM：屋尘螨 *P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001. n.s., 不显著。
比较致敏和激发前LPS暴露对Tnfaip3EC-WT 小鼠和肺上皮细胞选择性A20缺乏的Tnfaip3EC-KO 小鼠的影响。结果显示，Tnfaip3EC-WT 小鼠经LPS预暴露，嗜酸性粒细胞和淋巴细胞数量以及IgE和IgG1水平显著降低，而Tnfaip3EC-KO 小鼠经LPS预暴露，这些典型的哮喘特征完全消失，这说明LPS通过A20的诱导预防过敏(图4A-B)。
基因编码A20中的单核苷酸多态性与成长在农场儿童的过敏和哮喘风险相关。因此，农场环境可以通过A20的诱导来调节上皮细胞屏障和DCs之间的通信，来保护儿童免于过敏。
文章来源：Schuijs MJ, Willart MA, Vergote K, et al. Farm dust and endotoxin protect against allergy through A20 induction in lung epithelial cells. Science. 2015 Sep 4;349(6252):1106-10.
