揭示环境因素引发的细胞自噬缓解花粉过敏性肺炎的机制

来源：植物科学最前沿

花粉过敏对人体健康构成严重威胁，尤其在大气污染物的协同作用下，会使得相应的病症显示出复杂的变化。以往大部分研究虽然已证实大气污染物可影响花粉过敏原蛋白结构，进而加剧免疫效应。但同时也发现，与空气质量优质的地区相比较，一些大气污染较严重地区花粉过敏性病症的发病率却往往偏低。一直以来针对这一问题一直没有得到清晰合理的解释。

近期，国际知名期刊Science of Total Environment（IF=6.551）在线发表了上海大学吕森林课题组和生命科学学院张卫课题组（周树敏博士）合作的研究论文“Ambient particulate matter-associated autophagy alleviates pulmonary inflammation induced by Platanus pollen protein 3 (Pla3)”[1]。该研究通过对大气污染物引发的细胞自噬反应对悬铃木花粉引发的机体的过敏性肺炎病症的影响，确认了细胞自噬对花粉过敏性肺炎病症的缓解效应。对大气污染对健康尤其是花粉过敏病症的影响提出了新的观点，为后续的花粉过敏病症的预防和临床治疗提供了新的思路和理论支撑。

基于对城市不同地区环境大气中PM2.5和O3浓度以及相应地区所采集的悬铃木花粉中的典型致敏原蛋白Pla a3含量的分析，发现大气污染程度高不仅会导致花粉中产生更多的致敏原蛋白Pla a3，而且通过花粉破裂释放出的花粉细颗粒物（Subpollen particles，SPPs，一种小囊泡结构，是花粉释放致敏原蛋白的主要途径）也会明显提升。

但有趣的是利用不同地区采集的花粉来刺激小鼠，建立花粉过敏性肺炎动物模型的研究中却发现，污染高地区的花粉非但没有引发最高IgE水平的提升，反而与污染程度最低地区类似。已知花粉粒对大气中的污染物具有很强的吸附能力，进一步的实验显示，PM2.5颗粒物和花粉一样可刺激肺上皮细胞产生自噬效应。当花粉吸附了PM2.5污染颗粒物后，引发的细胞自噬反应会加剧。

为进一步确认这种额外增加的细胞自噬对花粉过敏性肺炎病症的影响，通过人工诱导和抑制的方式集中对细胞自噬的作用进行了分析。结果显示肺上皮细胞中的细胞自噬激发后会有效降低由SPPs诱发的活性氧的积累。而高水平活性氧是诱发肺部炎症反应的关键信号，当肺上皮细胞中发生较高水平的细胞自噬反应时，细胞内的活性氧将得到有效清除，进而使得花粉过敏性肺炎过程中的TSLP水平也收到抑制，最终减弱了炎症反应的发生。进一步在动物体上对细胞自噬的这一调节作用作也获得了验证。这对今后花粉过敏病症的缓解和临床治疗，以及预防措施的发展提供了新的思路。

上海大学生命科学学院周树敏博士和环境与化学工程学院研究生章璐颖为论文共同第一作者，上海大学吕森林教授为通讯作者。日本埼玉大学王青躍教授，王伟倩博士，上海徐汇医院李水军主任参与了本项研究。

值得关注的是，吕森林教授和周树敏博士针对大气环境因子对花粉过敏病症的影响效应开展的系统性的研究工作近期取得了系列进展，周树敏等在大气环境著名期刊Atmospheric Environment（2019）（IF=4.039)上发表了花粉及变应原蛋白在不同粒径大气污染颗粒物中的分布特性的研究论文[2]；洪强和周树敏等在环境污染顶级期刊Environmental Pollution（2018） （IF=6.792)上发表了O3和NO2影响花粉变应原蛋白致敏特性的研究论文[3]。相应的研究工作为深入解析大气环境影响花粉过敏病症的机理奠定了基础。

该研究得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金和上海市能源作物育种与应用重点实验室的经费支持。