孕期暴露于柴油燃烧产物可致儿童日后哮喘

多数哮喘的发病始于幼儿时期。发病的早晚不仅仅是由于基因的影响,母亲孕期或儿童时期的柴油污染物暴露也是影响因素之一。但其机制尚不明确。

为了探讨将孕期小鼠暴露于柴油颗粒物中能否增强其后代的哮喘易感性,来自美国丹佛国立犹太医学中心临床免疫与变态反应科的Manners博士等采用进行了一项研究,研究结果表明,母体的DEPs暴露能够增加后代小鼠的哮喘易感性。该研究发表于近期出版的The Journal of Allergy and Clinical Immunology杂志上。

采用 采油机尾气颗粒物(DEPs)或PBS对C57BL/6小鼠反复进行滴鼻。其后代小鼠则被采用次优的免疫治疗和OVA激发或PBS激发。同时检测幼鼠的哮喘特征。留取幼鼠的肝肺组织进行DEP调节基因转录检测。

研究结果表明,暴露于DEPs的怀孕小鼠的后代对OVA的敏感性更高,表现为更强的气道炎症和气道高反应性,血清特异性OVA-IgE水平的升高,肺部和全身TH2和TH17水平的升高。而这些细胞因子主要由NK细胞产生的。抗体介导的NK细胞的损耗能够防止气道炎症的发生。

哮喘易感性与与芳烃受体和氧化应激基因的转录增多相关。母亲接受PBS暴露,后采用OVA激发的小鼠的哮喘症状不明显或缺失。

研究发现,母体的DEPs暴露能够增加后代小鼠的哮喘易感性。哮喘的发病依赖于NK细胞,同时与芳烃受体和氧化应激基因的转录增多相关。

美国俄亥俄州辛辛那提大学医学院Finkelman医学博士就该文章发表了自己的评论。文章发表在同期的The Journal of Allergy and Clinical Immunology杂志上。

环境因素会严重影响包括哮喘在内的过敏性疾病的进展。但是环境因素的影响作用在生命周期的各个阶段作用并不平均;在出生后第一年,特别是新生儿期,环境因素的影响作用特别巨大。

近期研究发现,宫内环境因素对儿童日后过敏和哮喘的发生发展会产生巨大的影响作用。有证据表明,若母亲有过敏性疾病,则会增大其孩子过敏性疾病发生的风险。

流行病学研究已证实,孕期抽烟,暴露在柴油燃烧产物、交通废气、重金属、抗生素、酒精及家庭粉尘中均会增加儿童过敏性疾病及哮喘发生的风险;但孕妇暴露在宠物、家庭农场动物及相关饲养场中则会产生相反的效果。

啮齿动物的研究结果与人类流行病学研究结果相一致。将怀孕老鼠暴露在城市特定颗粒物环境中,如柴油排气颗粒(DEPs)或二氧化钛颗粒,会增加其后代的致敏性;给予怀孕老鼠接种和农场动物相关的LPS或细菌则会产生相反效果。

人和啮齿类动物脐带血研究均表明,孕期暴露于各种环境中,可通过对TH1、TH2、调节性细胞、细胞因子水平、Toll样受体表达、IgE水平、DNA甲基化、组蛋白乙酰化和microRNA表达等因素调节,影响胎儿过敏性疾病的发展倾向。

相较其他环境影响因素,目前已对产前和围产期DEP暴露与过敏和哮喘疾病之间的关系进行了充分的研究。DEPs本身不会诱导TH2免疫应答,但是DEPs可作为佐剂促进针对蛋白抗原的TH2/TH17免疫应答的发生。

这其中包括了数个机制:胸腺基质淋巴细胞的诱导,GM-CSF和IL-17的产生,IFN-γ的产生抑制以及肥大细胞、嗜碱性粒细胞和树突状细胞的活化。DEP 对于TH2的佐剂作用也依赖于活性氧中间体及通过趋化因子CCR2将单核细胞和树突状细胞吸附到肺。

Manners等进行了一项研究发现:

(1)怀孕小鼠暴露于DEPs会增加卵清蛋白接种能力,使其后代老鼠更易发生过敏性气道疾病。

(2)首次证明了TH2/TH17细胞因子的重要作用,通过分泌自然杀伤(NK)细胞导致后代老鼠过敏性气道疾病易感性增加。

(3)过敏性气道疾病易感性增加是与芳香烃受体活化转录增加(促进IL-17免疫反应及氧化应激)及氧化应激基因密切相关。

Manners怀孕小鼠模型中发现NK细胞可促进IL-13的生成;非怀孕小鼠模型中并无上述现象。

目前对于怀孕小鼠模型中是NK细胞还是NKT细胞促进IL-13生成仍然存在争议,这是因为有报道指出NKT细胞和气道过敏性疾病的发生发展密切相关,而且在Manners等研究中NK细胞和NKT细胞均耗尽。

但是 Manners等指出,在其研究中NKT细胞主要促进IL-5/IL-13/IL-17的生成。可通过使用NKT CD1d敲除小鼠进行试验来获得明确的结论。

怀孕小鼠模型中NK细胞发挥了重要的作用,促进了TH2免疫应答;那么对于那些暴露在DEPs环境中怀孕小鼠的后代,对DEPs的暴露刺激是否会和那些未怀孕老鼠一样呢(无明显免疫应答)?答应很可能是否定的。

就像DEPs,二氧化钛颗粒并不会在非怀孕小鼠中促进TH2免疫应答,但是当怀孕小鼠暴露在二氧化钛颗粒环境后,二氧化钛颗粒在怀孕小鼠及其后代中会产生佐剂反应促进TH2免疫应答。

目前并不清楚是否就像Manners等提出的,怀孕小鼠模型中DEPs直接作用在发育中的小鼠胎儿上而促进TH2免疫应答;还是间接通过对母体免疫系统影响发挥作用。

总的来说,Manners等明确了DEPs可促进氧化应激和IL-17的产生,NK细胞在这个过程中发挥了重要作用,帮助我们了解到孕期暴露在DEP环境中会使后代有哮喘倾向。

尽管仍然有不少不足之处,但他的发现为我们进一步研究铺平了道路,为DEP暴露的不良反应提供了重要的证据。