免疫学超敏反应 | 细胞因子检测

Overview

过敏反应是免疫系统误认为某种无害物质存在危险，并因此做出的过度免疫反应（也称作超敏反应）。发生 I型超敏反应时会针对过敏原产生Ig-E抗体。研究已经将过敏反应分为很多种类，包括食物过敏反应、药物过敏反应、植物成分（花粉）过敏反应以及动物产物过敏反应。过敏反应的表现包括皮肤发红（接触性过敏反应）、打喷嚏、喘息和水肿，最终可导致过敏性休克。不同类别的免疫细胞群都会参与过敏反应，包括抗原提呈细胞（如树突状细胞）、肥大细胞和产生Ig-E的B细胞和T细胞。

过敏反应是由什么引起的？

大多数过敏反应均是由已知过敏原引起的，但是也存在原因不明的过敏反应病例。过敏原可以通过空气传播（例如花粉、灰尘），也可能是来自于摄入的食物（例如花生、鸡蛋、贝类）、服用的药物或与皮肤接触的物质（例如乳胶、昆虫叮咬）。

不同类型的过敏反应

I型超敏反应：速发过敏性反应

I型超敏反应又称过敏性反应，其特点是Ig-E抗体产生迅速。这些Ig-E与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合并会诱导释放含有组胺的微粒。I型超敏反应包括食物过敏反应、过敏性鼻炎、过敏性支气管哮喘、过敏性湿疹、药物过敏反应以及过敏性休克。¹

Diagram showing cellular hypersensitivity to allergens.

Diagram illustrating allergens and chemotaxis and how they interact with other cells.

Illustration comparing non-asthmatic and asthmatic lungs.

在I型哮喘中，Ig-E与肥大细胞结合，导致释放组胺和白三烯，进而导致发生嗜酸性粒细胞炎症，这也是出现过敏性炎症反应和脱颗粒的标志。这个过程还伴随有炎性因子的释放，如IL-4和IL-5。²

II型超敏反应：细胞毒性型超敏反应

II型超敏反应的特点是Ig-M和Ig-G抗体与细胞表面抗原相结合，诱导发生补体级联活化和吞噬作用。¹II型超敏反应常见于某些类型的自身免疫性疾病，如类风湿性疾病的自身免疫性中性粒细胞减少症。

III型超敏反应：免疫复合物型超敏反应

III型超敏反应又称免疫复合物型超敏反应。III型超敏反应也涉及Ig-M和Ig-G抗体，但它们会与可溶性抗原产生反应。补体系统也会被激活，趋化中性粒细胞引起局部炎症和组织损伤。这种过敏反应可见于血清病、关节炎和肾小球肾炎。其他类型的抗体如Ig-A也被归类为III型超敏反应。在Berger病（也称为Ig-A肾病）中，肾脏损害与Ig-A沉积和局部炎症有关。³

IV型超敏反应：迟发型超敏反应

第四类过敏反应为迟发型超敏反应（DHR），其特征是抗原特异性T细胞浸润。根据浸润的T细胞描述了IV型超敏反应的不同亚型：IV-a、IV-b、IV-c、IV-d型分别与Th1、Th2、效应T细胞和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）产生的T细胞相关。⁴

参考

Justiz Vaillant AA, Vashisht R, Zito PM. Immediate hypersensitivity reactions. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; August 16, 2020.
Peebles RS, Jr, Aronica MA. Proinflammatory pathways in the pathogenesis of asthma. Clin Chest Med. 2019;40(1):29-50. doi:10.1016/j.ccm.2018.10.014
Stanley JC, Deng H. Progress in pathogenesis of immunoglobin A nephropathy. Cureus. 2020;12(6):e8789. doi:10.7759/cureus.8789
Meng X, Yerly D, Naisbitt DJ. Mechanisms leading to T-cell activation in drug hypersensitivity. Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2018;18(4):317-324. doi:10.1097/ACI.0000000000000458

Types of Allergy

常见过敏反应类型

食物过敏反应与口服耐受性

根据Ig-E的参与程度，食物过敏反应可分为三大类。⁵

Ig-E介导的食物过敏反应

发生Ig-E介导的食物过敏反应时，食物过敏原会与Ig-E分子相结合，导致效应细胞活化释放组胺（速发反应），接着会因为白三烯、血小板活化因子（PAF）以及IL-4、IL-5和IL-13细胞因子的增加而出现变应性炎症。⁵

非Ig-E介导的食物过敏反应

非Ig-E介导的食物过敏反应主要影响的是胃肠道。在食物蛋白诱导的疾病中，如食物蛋白诱导的小肠结肠炎综合征（FPIES）、食物蛋白诱导的直肠结肠炎（FPIP）和食物蛋白肠病（FPE），都涉及到了过敏原特异性T细胞。⁵人们已经证实，经皮肤接触食物过敏原，也会促使肠道致敏和TH2介导的免疫应答。抗原提呈细胞分泌的维A酸可诱导T细胞中肠道归巢受体的表达，也可诱导Ig-A分泌B细胞，并促使其向肠道迁移。^5,6暴露于膳食谷蛋白可引起腹腔疾病，这是一种T细胞介导的自身免疫性疾病，易患自身免疫性疾病。⁷

食物混合过敏反应

食物混合过敏反应既包含Ig-E介导也包含非Ig-E介导的过敏反应。例如特应性皮炎和嗜酸性胃肠道疾病（如嗜酸性食管炎）。在这种类型的反应中，可观察到明显的Th-2免疫应答谱（嗜酸性粒细胞趋化因子-3、IL-5、IL-5、受体α链和IL-13）以及炎性嗜酸性粒细胞的组织浸润和外周血IL-1α、IL-6和IL-8水平升高。^5,8

药物过敏反应

药物不良反应（ADR）分为两类：A型和B型。A型ADR是与药物剂量有关的可预测的反应。B型ADR是不可预测的，与药物剂量无关，反应与过敏反应非常相似。⁹例如抗生素过敏反应和疫苗过敏反应。这些反应可以是Ig-E介导或非Ig-E介导的。

抗生素过敏反应

在某些抗生素过敏反应（如血管性水肿、荨麻疹）过程中，当抗生素变应原与肥大细胞和嗜碱性粒细胞上表达的Ig-E结合后，就会诱发Ig-E介导的反应。在万古霉素和氟喹诺酮类药物诱发的过敏反应中，肥大细胞和嗜碱性粒细胞被激活，引起非IgE介导的反应，但不会形成免疫记忆。^10,11

疫苗过敏反应

疫苗相关的过敏反应可能是由于与疫苗成分（如存在关联的抗原）或与用于增强疫苗诱导性免疫应答（如铝佐剂）的防腐剂或其他微生物抗原（如破伤风）的反应而发生的。人们已经描述了数种类型的过敏反应，包括Ig-E、Ig-G、补体介导的反应以及迟发型T细胞介导的免疫应答以及罕见的过敏反应（每百万剂量1.31例）。¹²

参考

Yu W, Freeland DMH, Nadeau KC. Food allergy: immune mechanisms, diagnosis and immunotherapy. Nat Rev Immunol. 2016;16(12):751-765. doi:10.1038/nri.2016.111
Hammerschmidt SI, Friedrichsen M, Boelter J, et al. Retinoic acid induces homing of protective T and B cells to the gut after subcutaneous immunization in mice. J Clin Invest. 2011;121(8):3051-3061. doi:10.1172/JCI44262
Jabri B, Sollid LM. T cells in celiac disease. J Immunol. 2017;198(8):3005-3014. doi: 10.4049/jimmunol.1601693
Simon D, Cianferoni A, Spergel JM, et al. Eosinophilic esophagitis is characterized by a non-IgE-mediated food hypersensitivity. Allergy. 2016;71(5):611-620. doi:10.1111/all.12846
Park JS, Suh DI. Drug allergy in children: what should we know? Clin Exp Pediatr. 2020;63(6):203-210. doi:10.3345/kjp.2019.00675
Blumenthal KG, Peter JG, Trubiano JA, Phillips EJ. Antibiotic allergy. Lancet. 2019;393(10167):183-198. doi:10.1016/S0140-6736(18)32218-9
Chiriac AM, Banerji A, Gruchalla RS, et al. Controversies in drug allergy: drug allergy pathways. J Allergy Clin Immunol Pract. 2019;7(1):46-60.e4. doi:10.1016/j.jaip.2018.07.037<
McNeil MM, DeStefano F. Vaccine-associated hypersensitivity. J Allergy Clin Immunol. 2018;141(2):463-472. doi:10.1016/j.jaci.2017.12.971

Assays for Allergy Research

通过测定研究过敏反应相关免疫应答

血清细胞因子检测

BD^® CBA Human Inflammatory Cytokines Kit可用于定量测定单个样本中的白细胞介素-8（IL-8）、白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-10（IL-10）、肿瘤坏死因子（TNF）以及白细胞介素-12p70（IL-12p70）的蛋白质水平。

补体激活的测量

BD^® CBA Human Anaphylatoxin Kit可用于定量测量单个EDTA血浆或血清样本中过敏毒素C3a、C4a和C5a（补体激活期间由C3、C4以及C5释放的生物活性裂解产物）的蛋白质水平。

介体释放细胞表型

TX83单克隆抗体能够特异性地识别Allergin-1，也被称为过敏反应抑制受体-1或肥大细胞抗原-32（肥大细胞Ag-32/Mca32）。Allergin-1是一种约60kDa的I型跨膜糖蛋白，由Milr1（肥大细胞免疫球蛋白样受体-1）编码，含有两个细胞质免疫受体酪氨酸基抑制基序。Allergin-1在肥大细胞以及一些树突状细胞、巨噬细胞和中性粒细胞上表达。当与FcεRI绑定时，Allergin-1抑制FcεRI介导的肥大细胞脱颗粒，从而可抑制速发型超敏反应。

采用流式细胞技术分析了Allergin-1在小鼠CD117+（肥大细胞）腹腔渗出液细胞上的表达（最左侧直方图）。用BD Pharmingen™ APC Rat Anti-Mouse CD117 Antibody（货号：553356/561074），同时按1 μg/试验使用BD Horizon Brilliant Violet™ 421 (BV421) Mouse IgG1 - κ Isotype control（货号：562438；虚线直方图）或BD Horizon™ BV421 Mouse Anti-Mouse Allergin-1 Antibody（货号：566340；实线直方图）对BALB/c小鼠腹腔渗出液细胞（PEC）染色。描绘Allergin-1表达的荧光直方图（或Ig同型对照染色）得自于CD117阳性事件，具有小鼠腹腔渗出液活体细胞的前向和侧向光散射特征。使用BD FACSCanto™ II Flow Cytometer System进行了流式细胞技术分析。所列数据不具针对性。

采用多色流式细胞技术分析了Allergin-1在小鼠脾白细胞群（左中、右中、右远）中的表达。使用BD Pharmingen™ PE Rat Anti-Mouse CD11b（货号：553311/557397/561689）、BD Pharmingen™ APC Hamster Anti-Mouse CD11c（货号：550261/561119）抗体，同时按1.0 μg/试验使用BD Horizon Brilliant Violet™ 421 (BV421) Mouse IgG1 - κ Isotype control（货号：562438；虚线直方图）或BD Horizon™ BV421 Mouse Anti-Mouse Allergin-1 Antibody（货号：566340；实线直方图）对BALB/c小鼠脾白细胞进行染色。描绘Allergin-1表达（或Ig同型对照染色）的直方图得自于CD11b+CD11c+（树突状细胞）或CD11b+CD11c-（单核细胞/巨噬细胞）中具有活体白细胞群前向和侧向光散射特征的圈门事件。使用BD FACSCanto™ II Flow Cytometer System进行了流式细胞技术分析。所列数据不具针对性。

过敏反应中线粒体功能的测定

在过敏反应中可观察到线粒体功能障碍，包括线粒体膜电位（MMP）、转录因子磷酸化状态（如STAT3）的变化，以及因活性氧（ROS）增加导致的氧化应激。^13，14 可使用BD® MitoScreen Kit监测线粒体膜电位。丝氨酸727上的Stat3磷酸化是肥大细胞脱颗粒的关键，可以使用BD Phosflow™ Alexa Fluor™ 488 Mouse Anti-Stat3 (pS727) Antibody对其进行监测。

BD Pharmingen™ MitoStatus TMRE（四甲基罗丹明乙酯）是一种荧光染料，很容易被活性线粒体螯合，因此可通过流式细胞技术或成像分析来评估细胞凋亡或线粒体去极化的情况。具有极化线粒体的细胞会发出红色荧光，而凋亡细胞或具有去极化线粒体的细胞的红色荧光水平会降低。

采用流式细胞技术分析人外周血粒细胞（嗜酸性粒细胞）上CD193的表达。用BD Horizon™ PE-CF594 Mouse Anti-Human CD193 Antibody（货号：562571）和PE Mouse Anti-Human CD16 Antibody（货号：555407/560995）对全血进行染色。用BD Pharm Lyse™ Lysing Buffer（货号：555899）溶解红细胞。CD193与CD16相关表达的双色流式细胞分析散点图通过具有活体粒细胞前向和侧向光散射特征获取。使用BD^®LSR II Flow Cytometer System进行流式细胞技术进行分析

特应性免疫分型

CD193或CCR3主要由嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞在特应性疾病、皮炎、变应性鼻炎、结膜炎和支气管哮喘中表达。BD Biosciences提供多种抗体，如BD OptiBuild™ CD193，BD Horizon™ CD193和BD Pharmingen™ CD193抗体，用于检测CD193。

Ig-E表达的监测

人外周血白细胞上Ig-E表达的双色流式细胞技术分析。用BD Horizon™ PE-CF594 Mouse Anti-Human CD193 Antibody（货号：562571）以及BD Horizon Brilliant Violet™ 421 (BV421) Mouse IgG2a - κ Isotype control（货号：562439；左图）或BD Horizon™ BV421 Mouse Anti-Human IgE Antibody（货号：566324/566325；右图）对全血细胞进行染色。用BD Pharm Lyse™ Lysing Buffer（货号：555899）溶解红细胞。CD193与IgE（或Ig同型对照染色）相关表达的双色流式细胞分析散点图通过具有活体淋巴细胞前向和侧向光散射特性的圈门获取。用BD LSRFortessa™ Cell Analyzer System进行流式细胞技术进行分析。

参考

Qin S, Wang X, Wu H, et al. Cell-based phenotypic screening of mast cell degranulation unveils kinetic perturbations of agents targeting phosphorylation. Sci Rep. 2016;6:31320. doi:10.1038/srep31320
Ramakrishnan RK, Bajbouj K, Al Heialy S, et al. IL-17 induced autophagy regulates mitochondrial dysfunction and fibrosis in severe asthmatic bronchial fibroblasts. Front Immunol. 2020;11:1002. doi:10.3389/fimmu.2020.01002

仅供研究使用，不用于诊疗程序。

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