科研 | 母体幽门螺杆菌暴露，会减少后代过敏性呼吸道炎症 / 四六文摘

本文由Queena编译，董小橙、江舜尧编辑。

原创微文，欢迎转发转载。

导读

近几十年来，过敏性哮喘的患病率急剧上升，全球有1亿至2.35亿人受到影响。环境和生活方式，包括饮食，抗生素使用，卫生条件，出生国，接触宠物和牲畜，分娩方式和母乳喂养，都与这一上升趋势有因果关系。影响哮喘和过敏风险的许多环境因素在生命早期起作用，即对青少年、儿童、新生儿甚至未出生的胎儿的作用最强。部分因素不仅对暴露的个体起作用，而且可能在后代也有影响。

在发达国家和发展中国家，免疫调节型微生物，如肠道寄生虫和幽门螺杆菌（H.pylori）的感染率下降与过敏性疾病风险增加显著相关，尤其是在儿科。研究表明，新生小鼠感染H.pylori可以抵抗呼吸道高反应性、肺部炎症和杯状细胞化生，这都是卵清蛋白或者屋尘螨等致敏后的实验性哮喘的病理特征。但是，成年动物感染H.pylori没有或者具有极弱的保护作用。这潜在的保护性机制涉及致耐受性的DC细胞驱动Treg细胞分化，激发Treg的抑制性活性。并且，H.pylori的免疫调节活性依赖于2个免疫调节因子VacA和γ-谷氨酰转肽酶GGT，一方面是H.pylori感染的保护作用所必需的，另一方面，当以纯化的形式给药时，具有与活体感染相类似的许多益处。

本文假设，在围产期，经母体（即仅通过母体）暴露于H.pylori的免疫调节因子可以在生命早期重现H.pylori感染的益处。为了验证该假设，本文在围产期，将动物暴露于H.pylori提取物或纯化的VacA，并在2种过敏原诱导的气道炎症模型中评估它们对过敏原的反应。并且，进一步检测了围产期暴露于H.pylori的免疫学响应、微生物宏基因组和表观遗传相关性，以确定跨母体免疫调节的潜在决定因素和生物标志物。

论文ID

原名：Trans-maternal Helicobacter pylori exposure reduces allergic airway inflammation in offspring through regulatory T-cells

译名：母体H.pylori暴露，以依赖于调节型T细胞的方式减少后代过敏性呼吸道炎症

期刊：Journal of Allergy and Clinical Immunology

IF：13.258

发表时间：2018年

通信作者：Anne Müller

通信作者单位：苏黎世大学

实验设计

实验设计图

实验内容

1、围产期暴露于H.pylori提取物可减少屋尘螨引起的过敏性气道炎症症状

后代在产前或者产后（即在子宫内或哺乳期间）、或者是同时暴露于H.P.提取物，有效降低了呼吸道炎症指标，整体支气管肺泡灌洗液（BALF）的白细胞浸润显著减少、嗜酸性粒细胞减少，呼吸道炎症评分降低，上皮中的PAS阳性的杯状细胞减少（图1A-F）。相比而言，大肠杆菌提取物对上述过敏原诱导的呼吸道上皮炎症没有明显的影响（图1A-F），表明对过敏性呼吸道炎症的保护作用是H.pylori特异性的。

图1 围产期暴露于H.pylori提取物可减少屋尘螨引起的过敏性气道炎症症状

为了验证围产期的H.pylori提取物治疗是否诱导了免疫抑制功能，本文用200PFU（0.4HAU）的流感病毒IAV感染围产期暴露于H.pylori的母体的后代。结果发现：IAV感染导致小鼠体重减轻和高水平的PR8特异性IgG（补充图1K-M）。用流感抗原NP1和HA再次刺激肺白细胞，产生明显的流感特异性CD8 + T细胞应答（补充图1N）。围产期H.pylori提取物治疗没有显着影响IAV特异性的免疫响应（补充图1K-N），表明过敏性气道炎症的严重程度降低不是由免疫抑制机制引起的。柠檬酸杆菌（Citrobacter rodentium）诱导的急性细菌感染模型产生了C.rodentium特异性Th1和Th17应答，进一步支持了这一结论（补充图1O-Q）。

补充图1

2、产后暴露于H. pylori免疫调节子VacA可减少屋尘螨引起的过敏性气道炎症

已有研究表明，H.pylori的免疫调节因子VacA在H.pylori抵抗过敏性呼吸道炎症中发挥重要作用。在哺乳期腹膜内注射，或在怀孕和哺乳期间口服纯化的VacA发现：两种治疗均减少了支气管肺泡浸润和嗜酸性粒细胞，以及缓解了与HDM诱导的过敏性气道炎症相关的肺部炎症和杯状细胞化生（图2A-E）。在交配前用H.pylori处理，但是交配后中断，这样后代就不会接触到H.pylori或其提取物，结果发现，后代不具有保护性的作用，提示经胎盘或者哺乳方式使后代暴露于H.pylori或提取物是保护性作用所必须的，并且这种保护性作用不依赖于过敏原。

图2 产后暴露于H. pylori免疫调节子VacA可减少屋尘螨引起的过敏性气道炎症

3、围产期暴露于H.pylori提取物促进肺部调节性T细胞反应

通过检测细胞因子IFN-γ和IL-17发现，相比于暴露于PBS的后代，在围产期暴露于H.pylori提取物的小鼠的肺CD4+ T细胞减少，Th1和Th17比例减少（图3A，B）。虽然2个治疗组的整体Foxp3+ Treg丰度没有差异，但暴露于H.pylori提取物的小鼠的肺神经毡蛋白阴性Treg（其富集于外周诱导pTregs产生；图3A）和另外2个抑制活性特别高的Treg亚群，即CXCR3+和RORγt+ Tregs（图3C-F）的比例显著提高。相比之下，IRF4 + Treg亚群没有显著性差异（图3G）。并且这种T细胞响应的变化局限于肺中，在MLN中未观察到类似的变化。

DC对于抗原和过敏原的外周耐受性产生至关重要，研究表明，H.pylori保护小鼠抵抗过敏性气道炎症，这些小鼠肺中的CD103+DCs亚群过表达。尽管相比于对照组，提取物处理组小鼠的肺MHCII+CD11c+ DC的总体水平在提取物处理中略低（图3H），但CD103+与CD11b+ DC的比率更高（图3I）。相比于对照组，提取物暴露的后代的DC亚群诱导幼稚T细胞中Foxp3表达的倾向更明显（图3J），表明H.pylori提取物暴露组的DC亚群具有更显著性的致耐受性活性。

图3 围产期暴露于H.pylori提取物促进肺部调节性T细胞反应

4、围产期暴露于H.pylori提取物或VacA影响胃肠道细菌群落多样性和组成

对于所研究的器官，各处理组的样本显著聚集，在胃和回肠中最明显（图4A，C）。VacA和提取物处理后，胃中厚壁菌门和拟杆菌门下降，但是几个特别的类群却显著增加(图4B, D)。在胃中，VacA处理导致Allobaculum风度下降和Ruminococcaceae Clostridium富集（图4B）。VacA处理与梭状芽孢杆菌Candidatus Arthromitus（分段丝状细菌）的下降有关，并且提取物或VacA处理导致回肠中Akkermansia和Desulfovibrio物种风度下降（图4D）。菌群宏基因组结果表明，围产期暴露于H.pylori免疫调节因子，对胃肠道的细菌组成有着明显的影响，菌群的变化极有可能是促进调节性免疫的原因或者结果。因此，本文将围产期暴露的成年动物的盲肠内容物移植到新生儿中，并对受体小鼠进行HDM致敏。结果发现：盲肠移植不足以保护受体小鼠免受过敏性气道炎症（图4C-G），表明胃肠道微生物群的变化可能是结果而不是免疫调节的原因。

图4 围产期暴露于H.pylori提取物或VacA影响胃肠道细菌群落多样性和组成

5、调节性T细胞消耗降低了H.pylori对屋尘螨引起的过敏性气道炎症的保护作用

利用白喉毒素处理Foxp3^DTR小鼠全身性消耗调节性T细胞。研究发现：在全身性Treg耗尽的情况下，围产期暴露于H.pylori提取物对过敏原诱导的支气管肺泡浸润和嗜酸性粒细胞，以及肺部炎症和杯状细胞化生的有益作用下降了（图5A-E），表明Treg依赖性的调节途径可能有助于减少母体暴露于H.pylori的后代的过敏性病征。

图5 调节性T细胞消耗降低了H.pylori对屋尘螨引起的过敏性气道炎症的保护作用

6、围产期提取物和VacA处理导致Foxp3+Tregs中TSDR的去甲基化增强和特定的转录谱

Tregs有助H.pylori提取物或VacA对小鼠的过敏保护（图5），并且特定的Treg亚群在肺中升高（图3）。因此，本文评估H.pylori暴露是否会影响驱动Tregs分化和稳定性的表观遗传过程。通过量化位于Foxp3基因座的内含子增强子区域（称为TSDR）的CpG基序（图6A）的甲基化状态，结果发现，Foxp3-T细胞具有约95％的甲基化CpG基序（图6B）；相比之下，Foxp3+ T细胞的甲基化水平差异很显著，幼稚小鼠的Foxp3+ T细胞的甲基化水平在25-40％之间，用提取物或用VacA进行围产期干预后，该水平降低至5-15％（图6B）。

图6 围产期提取物和VacA处理导致Foxp3+Tregs中TSDR的去甲基化增强

7、H.pylori提取物暴露引起的过敏性气道炎症的易感性降低可以传递至F2代

神奇的是，本文发现HDM诱导的过敏性气道炎症，杯状细胞化生和嗜酸粒细胞增多的严重程度降低，在围产期提取物暴露母体产生的F2代中也是如此，尽管不是所有的结果都达到显著性（图7A-E）。在这种情况下，不管HDM致敏的后代(F2)的父亲（F1）、母亲（F1）或者父母双方（F1）是否在产前或者产后暴露于添加到其母体（F0）的H.pylori提取物（图7A-E）。有趣的是，F2小鼠的肺Treg表型差异与（受保护的）F1代的相类似（图7F-1）。尽管，总体的Foxp3+ Treg丰度在2个治疗组之间没有显著差异，但是暴露于提取物的小鼠的肺神经毡蛋白阴性pTregs和CXCR3 +和RORγt+ Treg亚组丰度显著升高（图7F-1）

图7 H.pylori提取物暴露引起的过敏性气道炎症的易感性降低可以传递至F2代

结论

总的来说，本文的研究结果表明，围产期暴露于H.pylori提取物及其主要免疫调节子VacA对后代过敏性呼吸道炎症具有抑制作用，这种保护性作用可能是因为肺部Tregs的抑制活性。但是本文存在3个方面的局限性：1、只是阐述了肺部RORγt+和CXCR3+ Tregs的变化，但是没有进行功能性验证；2、因为技术方面的原因，没有进行乙酰甲胆碱实验，因此不能判断在H.pylori暴露后肺的功能变化；3、菌群移植的负面效果不能完全排除GI菌群可能有助于H.pylori的促耐受性，后期可以采取同笼饲养或者抗生素小鼠模型进一步验证，保证移植菌群的定植。