誘發餐后腹痛的“真兇”
——食物抗原引起的局部免疫反應

黏膜免疫系統使病原體和無害的共生菌或食物抗原處于平衡狀態，從而限制不必要的炎癥和伴隨的組織損害，這是通過口服耐受 (oral tolerance) 實現的，即主動抑制細胞和體液對口服抗原劑的反應。然而，病毒和細菌感染會干擾對飲食抗原的耐受性，從而擾亂腸道穩態。超過10%的普通人群出現腸易激綜合征癥狀，這些癥狀通常是由食物攝入引起。反常疼痛信號或內臟過敏 (VHS) 是腸易激綜合征(IBS) 的標志性癥狀。盡管在IBS 中負責肥大細胞激活的刺激原、特別是對食物攝入的反應原仍然不清楚，但肥大細胞數量的增加和肥大細胞介質的釋放被認為是VHS 的基礎。腸易激綜合征是一種使人虛弱且難以治療的疾病，目前還沒有根治的方法。

本文作者認為由細菌感染引起的對食物抗原的口服耐受崩潰是食物誘導VHS 的基礎。他們利用嚙齒枸櫞酸桿菌感染BALB/c 小鼠，同時在飲水中給它們添加卵蛋白 (OVA)。小鼠感染恢復后，反復口服OVA 導致感染組小鼠腹瀉、糞便含水量增加和轉運時間縮短，但在未感染組小鼠中無此現象。他們在感染小鼠的結腸（鼠枸櫞酸桿菌的定植部位）檢測到OVA 特異性IgE 抗體，但在小腸或血清中檢測不到。此外，這些小鼠在皮內注射OVA 后并沒有表現出耳朵腫脹，這與對OVA 過敏的小鼠形成對比，說明上述過程是局部免疫反應，而不是全身免疫反應。

為了解這種對食物抗原的免疫反應改變的功能意義，作者檢測了再次暴露于OVA是否會影響痛覺。與其他的報道類似，感染嚙齒枸櫞酸桿菌的小鼠會對結直腸擴張產生一過性疼痛增強反應，即VHS，4 周后恢復到基線水平。值得注意的是，感染后5周或更長時間再次暴露于OVA，導致感染小鼠再次出現VHS，但未感染的小鼠無此現象，這種情況在最后一次OVA 灌胃后持續至少4 周。VHS 與黏膜對熒光素鈉的通透性增加有關，這與從IBS 病人獲得的數據一致。在感染前對OVA 有耐受性的小鼠中也得到了類似的發現，表明一旦建立了嚙齒枸櫞酸桿菌的感染，就會導致口服耐受性的崩潰。此外，VHS 的發展是抗原特異性的，因為反復灌胃牛血清白蛋白 (BSA) 不能影響感染小鼠的痛覺。兩組之間的腹內容量和腹內壓力之間的關系沒有發現差異，排除了炎癥介導的腸壁僵硬和傷害性信號改變的可能性。

為了進一步研究VHS 中OVA 的抗原特異性免疫反應的作用，作者利用單克隆抗IgE 抗體處理小鼠。發現這種治療防止了VHS 的惡化和再次暴露于OVA 時結腸通透性的增加。在IgE 缺陷 (Igh7-/-)小鼠中證實了這些結果。相反，用OVA 特異性IgE單克隆抗體致幼齡小鼠過敏，會導致反復注射OVA后出現VHS。在VHS 小鼠的結腸引流腸系膜淋巴結中，產生IL-4 的淋巴細胞數量增加。這些數據表明：胃腸道細菌感染可以打破對飲食抗原的口服耐受，導致對食物抗原的適應性免疫反應，腸道通透性增強，并在再次接觸該抗原時發出異常的疼痛信號。

由于腸道微生物組成的變化與IBS 有關，作者調查了小鼠模型中是否也存在類似的現象。與給予生理鹽水的小鼠相比，在感染后10 天，再次暴露于OVA 后，嚙齒枸櫞酸桿菌感染期間暴露于OVA改變了腸道微生物群落結構。雖然羅賓遜氏菌和艾森伯氏菌是造成微生物群落結構改變的最強驅動因素，但這些與VHS 的發展沒有顯著的相關性。此外，抗生素治療和賦形劑治療的感染小鼠還是會發生VHS 現象。盡管在VHS 小鼠體內觀察到的微生物群組成發生了變化，但是結果表明VHS 的發展很可能獨立于腸道微生物區系。

輕度炎癥和肥大細胞激活增加也被認為是IBS的潛在機制，特別是在感染后的IBS 中。雖然小鼠在急性感染期（感染后10～14 天）有輕微的結腸炎，但VHS 或正常敏感性感染的小鼠7 周后已經恢復。值得注意的是，無論是否再次暴露于卵白蛋白，肥大細胞限制性類胰蛋白酶α/β-1 基因 (Tpsab1) 在感染小鼠的結腸中都會上調，這表明肥大細胞是由于感染期間暴露于膳食抗原而致敏或激活的。作者利用其他的幾個實驗也證實了這一觀點：OVA-肽孵育來自OVA/感染+ OVA 小鼠的肥大細胞會導致肥大細胞脫顆粒增加，組胺（主要肥大細胞介質之一）的釋放增加。另外，肥大細胞穩定劑多沙曲唑和遺傳消融分別能緩解VHS 和預防VHS 及降低結腸通透性。消除B 細胞和漿細胞降低了OVA 特異性IgE水平，防止了VHS 的發展。這表明B 細胞和漿細胞在局部產生的OVA 特異性抗體會使肥大細胞變得敏感，隨后在再次暴露時介導肥大細胞的激活。

來自IBS 病人的組胺和活檢上清液會激活并敏化內臟傳入和背根神經節 (DRG) 神經元。作者發現機械刺激將內臟疼痛信號傳遞到脊髓的結腸內臟神經，在VHS 小鼠引起比正常敏感小鼠更高的動作電位放電，表明VHS 小鼠的內臟神經更敏感。此外，與正常敏感小鼠的結腸上清液相比，VHS 小鼠的結腸上清液會增強神經元的興奮性，并增加了DRG 神經元對辣椒素（瞬時受體電位通道TRPV1的特異性激動劑）的敏感性。傷害性感受器上的這種陽離子通道參與了IBS 病人的VHS。將DRG 神經元與VHS 結腸上清液在組胺-1 受體 (H1R) 拮抗劑下孵育，可阻止興奮性增加和TRPV1 介導的反應。表明肥大細胞介導的內臟疼痛信號的增加是通過H1R 介導的，同時感覺神經元中TRPV1 和其他電壓門控離子通道的敏化也是造成傳導信號增強的另一因素。

在上呼吸道，一種可引起T 細胞非特異性激活的超抗原 (SAgs) 會通過2 型T 輔助細胞 (Th2) 針對無辜抗原產生極化免疫反應。該過程與哮喘和特應性鼻炎的發病有很大的關聯性。因此作者認為，腸道暴露于SAgs 可能會引發對飲食抗原的與細菌性胃腸炎類似的免疫反應。與OVA/感染小鼠相似，在葡萄球菌腸毒素B (SEB) 存在的情況下暴露于OVA 的小鼠在再次暴露于OVA 時會發生VHS（即使它們在SEB 給藥前已耐受OVA）和腸道黏膜通透性增加。此外，Tpsab1、IL-4、IL-6 和IL-10 表達上調。肥大細胞激活介導了這些變化，因為該過程可以被多沙曲唑阻斷，并且在Cpa3Cre/+小鼠中不存在。SEB-VHS 小鼠結腸OVA 特異性IgE 高于生理鹽水/SEB 小鼠和SEB-VHS 小鼠，同時在皮內注射OVA 后沒有出現耳腫脹，表明對OVA 只有局部免疫反應，但不是全身免疫反應。為了評估SAgs是否也與IBS 的發病有關，比較了病人和健康志愿者糞便樣本中產生SAgs 的主要細菌（金黃色葡萄球菌和化膿性鏈球菌）比例。值得注意的是，23%的IBS 病人糞便樣本金黃色葡萄球菌檢測呈陽性，而健康志愿者的這一比例為9%。此外，47%的IBS陽性樣本中呈SAgs 陽性，而健康志愿者的這一比例為17%。既往的研究已經將金黃色葡萄球菌定植與抗原特異性致敏相關的條件聯系起來，如過敏性鼻炎、哮喘和食物過敏。因此，SAgs 可能參與誘發IBS 病人亞群的VHS。

最后，作者進一步調查了食物抗原是否真的能在結腸引起局部免疫反應。將大豆、小麥、面筋和牛奶的溶液注入12 名IBS 病人和8 名健康志愿者的直腸乙狀結腸黏膜。參與者中沒有一人對這些飲食抗原過敏。值得注意的是，IBS 組的12 名志愿者都對至少一種被測試的食物抗原顯示出黏膜反應，而只有2 名健康志愿者表現出單一的陽性反應（1名對大豆、1 名對麩質）。隨后作者檢測了類胰蛋白酶活性作為肥大細胞脫顆粒的指標。在基礎條件下，IBS 病人的總胰蛋白酶樣活性高于健康志愿者，并且在注射組胺、大豆、小麥和麩質后，與使用特定抑制劑APC-366 的總活性區分開來的類胰蛋白酶活性更高。最后，作者還發現雖然肥大細胞或IgE+肥大細胞的總數并無差異，但腸易激綜合征病人有更多的IgE+肥大細胞靠近神經纖維(≤5 μm)。IBS病人IgE+肥大細胞與神經纖維之間的距離比健康志愿者小，且與腹痛的嚴重程度呈負相關。IBS 病人肥大細胞IgE 免疫熒光強度高于健康志愿者，且與腹痛程度和黏膜水腫直徑呈正相關。使用活檢組織cDNA 對免疫球蛋白基因進行深度測序，結果顯示IBS 病人和健康志愿者有相似數量的IgE+克隆。這些結果表明，食物抗原可能通過局部IgE 介導的機制觸發IBS 病人肥大細胞的激活。

本文的亮點是提出了一個新的對食物抗原口服耐受的觀點，這是一個動態平衡調節關鍵，在IBS中該平衡被破壞，導致了異常疼痛信號。本文的數據表明，局部IgE 抗體與食物引起的腹痛有關。與食物過敏的一個根本區別是，OVA 特異性IgE 抗體只能在結腸組織中檢測到，這表明對飲食抗原的局部免疫反應，而不是全身免疫反應。既往已經證明局部IgE 抗體在氣道中的作用，特別是在過敏性鼻炎和慢性鼻竇炎合并鼻息肉的病人中，他們與氣道反應性增加有關。作者認為，至少在免疫易感的病人亞群中，IBS 是由肥大細胞激活介導的食物誘導疾病譜的一部分。患IBS 的風險可能取決于基因構成，這有利于特應性免疫反應。IBS 與過敏性鼻炎、過敏性濕疹和哮喘等特應性疾病的相關性進一步支持了這一假說。

綜上所述，本文提出的食物介導VHS 的概念對于IBS 和相關疾病的治療具有重要的意義。利用H1R 拮抗劑依巴斯汀阻斷肥大細胞介質的作用可能是有效的，特別是當使用針對導致肥大細胞敏化和激活的上游機制的化合物時。因此，IgE 介導的肥大細胞活化可作為IBS 病人預后的生物標志物和治療靶點。同樣，使用抗IgE 的單克隆抗體奧馬珠單抗治療嚴重哮喘病人的IBS 癥狀也得到了改善。本文的研究結果為進一步研究針對肥大細胞敏化和/或激活的上游機制治療的潛力奠定了基礎。