伤害性感觉神经元FcεRI在小鼠过敏性结膜炎瘙痒中的作用机制研究

Ocular pruritus is the major symptom of allergic conjunctivitis, but may not be totally alleviated by currently available treatments targeting the immune system. Our previous studies discovered that the nociceptive (including pain- and itch-sensory) neurons in the trigeminal ganglion (TG) express FcεRI, the activating receptor for IgE, and may be directly activated by IgE immune complex in a mouse model of allergic conjunctivitis. The nociceptive neuronal responses to IgE-IC may involve in ocular pruritus in allergic conditions. We propose to investigate the molecular and neural-immuno modulatory mechanisms for the functions of nociceptive neuronal FcεRI. Our working hypothesis is that in allergic conjunctivitis, IgE may induce the upregulation of nociceptive (especially pruriceptive) neuronal FcεRI; IgE-IC may directly activate the pruriceptive neurons innervating the conjunctiva via a functional coupling of FcεRI and TRPC ion channels inducing intracellular calcium increase, neuronal hyperexcitability and abnormal discharges, and therefore producing pruritus. We will test this hypothesis in a mouse model of allergic conjunctivitis and transgenic mice using both in vitro and in vivo approaches, and also explore the possible modulation effects of IgE and other factors to the expression of neuronal FcεRI. This study will reveal a novel mechanism of pruritus via direct activation of the immune complex to the peripheral nervous system. Our project may provide potential strategy and targets for the treatment of pathological pruritus in immune-related diseases.

眼部瘙痒是过敏性结膜炎的主要症状，而传统的抗过敏药物治疗往往无法完全缓解症状。本课题组在小鼠眼部瘙痒模型中的既往研究发现，三叉神经节（TG）伤害性感觉神经元（包括痛和痒觉神经元）表达IgE受体FcεRI并可被IgE免疫复合物直接激活，可能是引起瘙痒的因素之一。本研究将在此基础上探讨这一现象的内在分子机制和神经-免疫调控机制。我们的核心假设是在过敏性结膜炎中IgE 可引起外周伤害性感觉（特别是痒觉）神经元的FcεRI上调，并且IgE-免疫复合物通过激活支配眼结膜的TG痒觉神经元的FcεRI-TRPC通道偶联引起细胞内钙升高、兴奋性增强和异常放电，从而导致瘙痒。我们将在过敏性结膜炎模型及转基因小鼠上，从离体和在体研究多方面验证这一假说，并且就IgE等因子对神经元FcεRI表达的调控机制进行探讨。本研究将揭示一个免疫复合物直接作用于外周神经系统的致痒机制，并对瘙痒症的治疗提供新的潜在靶点和策略。

眼部瘙痒是过敏性结膜炎的主要症状，而传统的抗过敏药物治疗往往无法完全缓解症状。过敏性结膜炎的经典理论认为，眼部瘙痒是由过敏原激活肥大细胞，使之释放组胺等致痒物质引起，是肥大细胞依赖性的瘙痒。然而，针对致痒炎症介质或肥大细胞等免疫细胞的治疗在缓解顽固过敏性结膜炎瘙痒症状方面往往不尽人意。这表明存在额外的过敏性结膜炎瘙痒的机制因。既往研究发现，三叉神经节（TG）伤害性感觉神经元（包括痛和痒觉神经元）表达IgE受体FcεRI，可能参与调控瘙痒和痛觉发生。在本项研究中，我们旨在确定TG伤害性感觉神经元FcεRI在过敏性结膜炎眼部瘙痒中的作用。通过应用钙成像技术观察TG神经元对IgE免疫复合物（IgE-IC）的作用。瘙痒行为学测试FcεRI敲除小鼠和腺相关病毒介导的TG感觉神经元FcεRI敲低小鼠对IgE-IC致痒的反应。此外，免疫组织化学、蛋白质印迹和定量逆转录聚合酶链反应用于检测TG神经元FcεRI的表达分布和变化。我们研究发现FcεRI在支配眼睑结膜感觉的TG神经元亚群中表达。IgE-IC直接激活TG神经元，诱发急性眼痒，而不引起可察觉的结膜炎症。IgE-IC引起的眼部瘙痒在FcεRI敲除小鼠和TG感觉神经元特异性FcεRI敲低小鼠中均减弱。在过敏原卵清蛋白(OVA)诱导的小鼠过敏性结膜炎模型中，FcεRI在TG伤害性感觉神经元中上调。TG感觉神经元特异性FcεRI敲低，显著减轻小鼠过敏性结膜炎的眼部瘙痒，而不影响结膜中的免疫细胞浸润和肥大细胞活化。本项目研究表明，在过敏性结膜炎小鼠模型中，伤害性感觉神经元中的FcεRI直接介导IgE-IC诱发的瘙痒，并在眼部瘙痒中起重要作用。这些发现揭示了过敏性瘙痒存在与经典IgE-肥大细胞途径无关的神经免疫相互作用的另一机制，并可能为过敏性瘙痒和其他免疫相关疾病的治疗提出新的治疗策略。