中國科學家破解霉菌致敏機制，靶向上皮穿孔信號或成抗過敏新策略

過敏原千差萬別，但引發(fā)的免疫反應卻高度一致。花粉、塵螨、真菌等結構迥異的刺激物，均能激活以 IgE 升高和 Th2 反應為特征的二型免疫應答。這一現(xiàn)象長期困擾免疫學界，因傳統(tǒng)的“模式識別”理論主要解釋一型和三型免疫，強調(diào)通過識別保守的病原分子特征觸發(fā)免疫，而二型免疫缺乏統(tǒng)一的識別機制解釋。

2025 年 7 月，北京生命科學研究所/清華大學生物醫(yī)學交叉研究院徐墨課題組、中科院生物物理所高璞課題組、北生所/清華生物醫(yī)學交叉研究院邵峰課題組合作，在 Nature 發(fā)表重磅研究，題為“Epithelial cell membrane perforation induces allergic airway inflammation”，確定穿孔蛋白 Aeg-S/Aeg-L 是過敏性氣道炎癥的常見刺激因素之一，可作為普適的二型免疫誘導信號，并揭示了它們的免疫激活機制，填補了該領域長期的空白。

這項研究以廣泛致敏的互隔交鏈孢霉（Alternaria alternata）為研究對象，建立了重構二型免疫早期反應的細胞模型，并在肺上皮細胞中捕捉到 IL-33 釋放、MAPK 信號激活以及促炎因子表達三項典型免疫標志。通過六步層析純化方法，研究團隊從互隔交鏈孢霉中鑒定出協(xié)同發(fā)揮作用的兩種成孔蛋白 Aeg-S 和 Aeg-L，分別屬于 aegerolysin 和 MACPF 家族。結構解析顯示，這兩種蛋白在細胞膜上協(xié)同組裝為直徑約 232 ? 的跨膜孔道復合物，并以 18 聚體形式形成穩(wěn)定孔道。研究進一步證實，只有 Aeg-S 和 Aeg-L 同時存在，才能構建完整孔道，單獨應用任意一種蛋白均不誘導免疫反應。

在功能驗證中，研究團隊將重組 Aeg-S 與 Aeg-L 聯(lián)合滴鼻給予小鼠，成功誘導出典型的呼吸道過敏反應，包括 IL-33 釋放、MAPK 通路激活以及嗜酸性粒細胞浸潤、Th2 細胞積聚和 IgE 水平升高。相較之下，單獨使用其中任一蛋白不具備誘導能力，而應用基因敲除技術構建的 aeg-s 或 aeg-l 缺失菌株亦完全喪失過敏原活性。回補相應蛋白后致敏能力得以恢復，明確 Aeg-S 和 Aeg-L 是鏈格孢菌誘導二型免疫的核心活性因子。機制研究顯示，孔道形成誘導細胞外鈣離子內(nèi)流，從而激活 MAPK 信號并促進炎癥因子表達；同時，細胞損傷釋放 IL-33 等警報分子進一步放大免疫級聯(lián)反應。鈣螯合劑或 MEK 抑制劑處理均可阻斷信號傳導，進一步驗證了膜穿孔對免疫激活的直接貢獻。

更為關鍵的是，該機制具有高度普適性。研究團隊進一步篩選來自不同物種的七種穿孔蛋白（pore-forming toxins, PFTs），包括真菌來源的 NigA2 和 NigB1、動物來源的 EqtII 和 Lysenin、細菌來源的 PFO、以及其他真菌的 PlyA2、EryB 和 LSL。這些蛋白盡管結構、靶點及孔徑均存在顯著差異，但當以滴鼻方式反復給予小鼠時，均能誘導呼吸道的典型過敏炎癥反應。由此表明，穿孔活性本身即構成二型免疫的通用誘導信號，免疫系統(tǒng)并非依賴分子結構本身識別過敏原，而是響應細胞膜的結構破壞。

這一發(fā)現(xiàn)具有重要理論意義。長期以來，免疫學界將“識別病原分子模式”作為一型與三型免疫的啟動依據(jù)，而二型免疫由于缺乏一致分子特征的刺激物，其識別機制始終模糊。本研究提出，二型免疫可能并非識別某類分子，而是感知某種組織損傷，特別是上皮屏障結構的擾動。穿孔蛋白誘導的細胞膜破壞，成為啟動免疫級聯(lián)的關鍵信號。這一機制在霉菌、寄生蟲等過敏原中可能具有廣泛存在性，打通了對二型免疫識別機制認知的關鍵環(huán)節(jié)。

此外，該研究為過敏性疾病的干預提供了新的思路。傳統(tǒng)抗過敏治療多集中于炎癥階段的緩解，而本研究明確了膜穿孔–Ca2? 內(nèi)流–MAPK 通路–炎癥因子表達這一完整軸線，為早期干預提供了可操作的靶點。通過阻斷鈣信號或 MAPK 通路，實驗已證實可以顯著抑制炎癥因子表達，提示開發(fā)以“穿孔–信號”為靶點的小分子藥物具有可行性。同時，該研究也為合成生物學提供了新的設計方向。通過改造致敏蛋白的成孔結構域，有望實現(xiàn)低致敏性蛋白的構建，或用于開發(fā)標準化的免疫激活工具，以支持二型免疫研究和抗過敏疫苗的開發(fā)。

該成果的提出，也引發(fā)了進一步的科學問題。例如，膜穿孔在其他組織微環(huán)境中是否也能激活相同的免疫反應？組織特異性因子如何調(diào)控相同信號的免疫結局？這些問題的回答將依賴于對免疫–屏障–病原三者相互作用的更系統(tǒng)探索。本研究構建的 Aeg-S 與 Aeg-L 誘導系統(tǒng)，將作為關鍵模型工具持續(xù)發(fā)揮作用。

這項研究，首次揭示上皮細胞膜穿孔是二型免疫應答的普適性觸發(fā)機制，填補了免疫識別理論的最后一塊拼圖。這不僅為過敏性疾病提供了全新的治療靶點，更為合成生物學改造免疫應答策略奠定了基石。未來，靶向“穿孔-信號”軸的新療法，有望讓億萬過敏患者擺脫困擾。

參考鏈接：

1.Shi, K., Lv, Y., Zhao, C. et al. Epithelial cell membrane perforation induces allergic airway inflammation. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09331-1