屋尘螨与过敏性哮喘：动物模型揭示的致病机制与研究进展
摘要： 屋尘螨是全球范围内诱发过敏性哮喘的主要环境过敏原之一。利用小鼠和豚鼠等动物模型深入探究屋尘螨诱导过敏性气道炎症与气道高反应性的免疫学机制，对理解人类疾病本质、开发新型诊疗策略至关重要。本文系统综述屋尘螨的生物学特性、其诱发哮喘的免疫通路、常用动物模型（小鼠、豚鼠）的实验方法、表型特征及其在基础研究与临床转化中的应用价值。
一、 屋尘螨：隐匿的哮喘触发因子
- 生物学特性： 屋尘螨（主要为户尘螨和粉尘螨）是微小的蛛形纲生物，以人类和动物脱落的皮屑为食，适宜生长于温暖（23-25°C）、潮湿（相对湿度75-80%）的环境中，常见于床垫、地毯、软体家具及毛绒玩具。
- 主要过敏原： 其排泄物（粪便颗粒）和躯体分解物中含有多种强效过敏原蛋白，如Der p 1（半胱氨酸蛋白酶）、Der p 2（MD-2同源蛋白）、Der p 23（围食膜蛋白）等。这些微小颗粒（10-40微米）可长时间悬浮于空气中，被吸入沉积于气道。
- 流行病学意义： 全球大部分哮喘患者，尤其是儿童哮喘，对屋尘螨过敏原敏感，持续暴露是其症状发作和加重的重要诱因。
二、 屋尘螨诱发过敏性哮喘的核心免疫机制
动物模型研究清晰描绘了屋尘螨引发过敏性哮喘的级联免疫反应：
-
致敏阶段：
- 抗原提呈： 屋尘螨过敏原被气道树突状细胞等抗原提呈细胞捕获、处理。
- Th2型免疫应答启动： 在屋尘螨本身含有的蛋白酶（如Der p 1）、几丁质等佐剂样物质作用下，诱导幼稚T细胞向Th2细胞分化。
- 细胞因子风暴： Th2细胞释放关键细胞因子IL-4, IL-5, IL-13。
- IgE产生： IL-4和IL-13促使B细胞发生类别转换，产生大量屋尘螨特异性IgE抗体。这些IgE与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgE受体结合，使机体处于致敏状态。
-
激发与效应阶段：
- 过敏原再次暴露： 吸入屋尘螨过敏原与肥大细胞/嗜碱性粒细胞表面结合的IgE交联。
- 速发相反应： 细胞活化脱颗粒，释放预合成的组胺、类胰蛋白酶、激肽原酶，以及新合成的白三烯、前列腺素、血小板活化因子等介质，导致急性支气管收缩、血管通透性增加、黏液分泌增多（通常在暴露后数分钟至1小时内发生）。
- 炎症细胞浸润： IL-5等招募和活化嗜酸性粒细胞；IL-4, IL-13等促进Th2进一步分化并招募嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞。中性粒细胞也可能参与。
- 慢性气道炎症： 持续炎症导致气道上皮损伤、杯状细胞增生与化生、黏液过度分泌、气道壁增厚（胶原沉积、平滑肌增生肥大）、神经敏感性增高。
- 气道高反应性： 气道对各种刺激（如乙酰甲胆碱、组胺）的收缩反应异常增强，是哮喘的核心特征。
- 迟发相反应： 在速发相后数小时（通常4-24小时）发生，主要由浸润的炎症细胞及其释放的介质介导，表现为持续的支气管收缩和气道炎症加剧。
三、 屋尘螨过敏性哮喘动物模型：小鼠与豚鼠
动物模型是研究疾病机制和评估干预措施不可或缺的工具。
-
小鼠模型：
- 优势： 遗传背景清晰、品系丰富（BALB/c, C57BL/6等易诱导Th2反应）、基因操作技术成熟（转基因、基因敲除）、成本相对较低、试剂资源丰富、免疫系统研究深入。
- 常用致敏/激发方案：
- 腹膜内注射致敏 + 鼻腔/气道激发： 屋尘螨粗提物或重组过敏原与氢氧化铝佐剂混合，腹腔注射（1-3次，间隔约1周）建立系统性致敏。随后通过鼻腔滴注或气管内滴注/雾化吸入屋尘螨进行局部气道激发（多次，通常连续几天）。
- 单纯气道暴露（较少用）： 仅通过反复鼻腔或气道给予高剂量屋尘螨，也可诱导局部致敏和炎症，但反应强度可能较弱。
- 关键表型检测：
- 气道高反应性： 使用无创或有创肺功能仪（如体积描记法、强制振荡技术）测量小鼠对乙酰甲胆碱或组胺等支气管收缩剂的呼吸道阻力变化。
- 气道炎症评估：
- 支气管肺泡灌洗： 收集灌洗液进行炎症细胞总数及分类计数（嗜酸性粒细胞、淋巴细胞、中性粒细胞、巨噬细胞）。
- 组织病理学： 肺组织切片染色（HE观察炎症浸润，PAS观察杯状细胞增生/黏液，Masson’s Trichrome观察胶原沉积），进行炎症评分、杯状细胞计数及气道重塑相关指标定量分析。
- 血清学检测： 酶联免疫吸附试验检测屋尘螨特异性IgE、IgG1水平以及Th2细胞因子（IL-4, IL-5, IL-13）水平。
- 肺组织细胞因子/趋化因子检测： RT-PCR或ELISA检测肺匀浆或培养细胞上清液中相关因子表达水平（如IL-4, IL-5, IL-13, eotaxin）。
- 黏膜免疫： 检测肺引流淋巴结或脾脏中抗原特异性T细胞应答（增殖、细胞因子分泌）。
-
豚鼠模型：
- 优势： 气道解剖及生理（如迷走神经张力）更接近人类，天生存在高水平的IgG1（功能类似人的IgE），易于诱导强烈的速发型超敏反应和明显的气道阻塞，是研究气道平滑肌功能和支气管收缩剂/舒张剂反应的经典模型。
- 常用致敏/激发方案：
- 系统致敏（皮下/腹腔/肌肉）+ 吸入激发： 屋尘螨提取物（常不加佐剂）通过注射途径致敏（1-2次）。通过雾化吸入屋尘螨进行气道激发。
- 单纯吸入致敏激发： 反复吸入屋尘螨提取物也可成功诱导气道高反应性和炎症。
- 关键表型检测：
- 气道高反应性： 传统方法是离体气管环或肺条张力测定对组胺/乙酰胆碱的反应性；也可通过全身容积描记法进行在体检测。
- 速发型气道反应： 激发后立即测量气道阻力变化是核心指标。
- 气道炎症： 支气管肺泡灌洗液细胞分析、肺组织病理学检查（方法类似小鼠）。
- 免疫球蛋白检测： 主要检测屋尘螨特异性IgG1（功能性IgE样抗体）和IgE（在豚鼠中水平较低但可测）。
-
模型选择考量因素：
- 研究目的： 侧重分子免疫机制（小鼠）、气道收缩生理（豚鼠）、药物筛选（两者皆可）？
- 所需表型： 需要强烈的急性支气管收缩（豚鼠优选）、复杂的慢性炎症重塑（小鼠成熟）、特定基因功能（小鼠唯一选择）？
- 资源与成本： 小鼠成本低、技术成熟、遗传资源丰富；豚鼠成本高、基因工具少。
- 伦理： 遵循“3R”原则，优化实验设计，减少动物使用量和痛苦。
四、 模型应用与转化价值
屋尘螨过敏性哮喘动物模型在以下方面发挥核心作用：
- 致病机制深度解析： 阐明Th2炎症、IgE产生、嗜酸性粒细胞募集活化、气道上皮屏障损伤、神经免疫交互、气道平滑肌功能失调、气道重塑等具体分子和细胞通路。
- 新型治疗策略评估：
- 生物制剂： 抗IgE、抗IL-5/IL-5R、抗IL-4Rα、抗TSLP等单抗疗效验证。
- 小分子药物： PDE4抑制剂、激酶抑制剂、CRTH2拮抗剂等缓解炎症和支气管收缩的作用。
- 免疫调节疗法： DNA疫苗、T细胞肽疫苗、调节性T细胞疗法等的安全性和有效性评价。
- 支气管热成形术机制研究。
- 过敏原特异性免疫治疗研究： 评估不同屋尘螨疫苗制剂（皮下、舌下、重组过敏原衍生物、佐剂配伍、缓释载体等）的免疫学效应、疗效及潜在副作用机制。
- 环境干预措施评估： 研究高效除螨策略（物理、化学）在预防疾病发作中的潜在效果。
- 生物标志物发现： 筛选与疾病活动度、治疗反应相关的潜在新型生物标志物（如特定细胞因子、miRNA、代谢物）。
五、 挑战与展望
- 模型局限性： 动物模型无法完全人类哮喘的复杂性和异质性（如不同内型/表型）。小鼠缺乏自然发生哮喘的过程，需人工诱导。豚鼠遗传工具缺乏。两者自发缓解罕见。
- 标准化问题： 屋尘螨提取物的来源、组成、活性批次间差异大，需标准化（如使用重组过敏原混合物）。实验方案（剂量、途径、频率、佐剂、动物品系/年龄）需统一以增强结果可比性。
- 复杂性与异质性： 需要更精准模拟人类特定哮喘表型（如重症、激素抵抗型、早发/晚发型）的模型。
- 多组学与新技术整合： 利用单细胞测序、空间转录组、代谢组学等深入描绘疾病图谱；结合活体成像技术动态观察免疫细胞行为。
- 微生物组作用： 探索呼吸道和肠道菌群在屋尘螨哮喘发生发展中的作用及干预潜力（如益生菌、粪菌移植）。
- 环境因素互作研究： 在模型中研究屋尘螨与其他环境因素（如病毒感染、空气污染物PM2.5/O₃、环境烟草烟雾）的相互作用如何加重疾病。
- 转化医学桥梁： 严格设计的临床前研究是连接基础发现与临床试验的关键环节，需不断提高模型的预测价值以减少临床失败率。
结论：
屋尘螨是过敏性哮喘的核心环境诱因。借助小鼠和豚鼠等动物模型，研究者得以在受控条件下深入剖析屋尘螨诱导过敏性气道炎症、气道高反应性及重塑的复杂免疫网络。尽管存在物种差异和模型局限性的挑战，这些模型极大地推动了我们对疾病本质的理解，并为开发更有效的预防、诊断和治疗策略（包括靶向生物制剂、新型疫苗和精准干预手段）提供了不可或缺的平台。未来研究需致力于模型优化、标准化和整合新兴技术，以更好地模拟人类疾病的异质性，加速科研成果向临床实践的转化，最终改善全球屋尘螨过敏性哮喘患者的生活质量。