The Journal of allergy and clinical immunology
环境暴露对过敏性疾病的影响：微生物、空气污染与化学物质的机制研究

小赛推荐：

该研究系统揭示了产前及早期生命阶段环境暴露对过敏性疾病的免疫编程作用，为探索疾病预防策略和高危人群早期干预提供了关键理论依据。

 

文献概述

本文《Update on environmental determinants of allergic diseases》，发表于《The Journal of allergy and clinical immunology》杂志，系统探讨了2022年10月至2025年12月期间关于环境因素与过敏性疾病关联的最新研究进展，重点聚焦于生命早期暴露及其潜在机制。文章回顾了微生物、空气污染、洗涤剂、微塑料等多种环境因素在哮喘、特应性皮炎等过敏性疾病发生发展中的作用，并整合了人类队列研究与动物模型实验数据，为疾病预防与治疗提供了新思路。

背景知识

1. 该研究解决的过敏性疾病痛点：过敏性疾病的发病率在全球范围内持续上升，尤其在儿童中呈现早期发病趋势。尽管遗传因素有一定贡献，但无法完全解释流行病学变化，提示环境因素在疾病起始中起关键驱动作用。生命早期（包括产前和新生儿期）被认为是免疫系统发育的关键窗口期，此阶段的环境暴露可能通过表观遗传重编程、屏障功能破坏和微生物群失调等机制，长期影响免疫耐受的建立，从而增加哮喘、特应性皮炎和食物过敏的风险。

2. 目前环境暴露的研究瓶颈：尽管大量流行病学证据支持环境因素与过敏的关联，但因果机制仍不明确。许多研究依赖于问卷调查或区域监测数据，缺乏个体层面的精确暴露评估。此外，多种环境因素（如空气污染、微生物组、化学添加剂）存在交互作用，导致单一因素效应难以分离。同时，动物模型与人类之间的转化效率有限，限制了机制验证和治疗靶点的发现。

3. 选题切入点：本文聚焦于近三年内发表的高质量研究，特别是那些结合多组学技术（如DNA甲基化、蛋白质组、单细胞测序）和机制验证的报告。通过整合肠道微生物、皮肤菌群、PM2.5、火烟、微塑料等新兴暴露因素的研究，文章系统阐述了环境如何通过上皮屏障、先天免疫和适应性免疫通路塑造过敏表型。例如，短链脂肪酸（如丙酸）和IL-33等分子被反复证实为环境与免疫交互的关键节点，提示其可能作为生物标志物或治疗靶点。

 

针对哮喘、特应性皮炎等过敏性疾病的基因修饰小鼠模型构建服务，提供条件性基因敲除、基因敲入和人源化模型，支持免疫机制研究与药物评价。适用于探索IL-33、TSLP、STING等关键信号通路在过敏反应中的作用。

了解更多

 

研究方法与核心实验

作者采用系统性文献综述方法，检索2022年10月至2025年12月间PubMed数据库中关于环境暴露与过敏性疾病的英文文献。研究重点纳入了具有机制探索的人类队列研究和动物模型实验，涵盖产前暴露、儿童期暴露、保护性因素和有害因素四大类。在微生物研究部分，多个团队利用无菌小鼠、抗生素处理小鼠和粪菌移植模型，结合RNA-seq和流式细胞术，揭示了母体饮食如何通过母乳微生物调控后代肠道菌群，进而影响树突状细胞和调节性T细胞分化。

在空气污染研究中，研究者利用COPSAC2010和EMIL出生队列，结合Olink炎症蛋白panel检测母体血清蛋白，发现PM2.5暴露与AXIN1水平下降相关。同时，ECHO联盟通过Illumina甲基化芯片分析多种组织DNA甲基化，识别出SERPINB6、ADCY9等与NO2和PM2.5暴露相关的差异甲基化基因。体外实验中，SRM1648a颗粒物处理人外周血单核细胞，通过ChIP-seq检测H3K27ac修饰变化，揭示其对IL1B、AHR等炎症相关基因的激活作用。

关键结论与观点

• 母体高纤维饮食通过母乳中的Enterobacter hormaechei和Enterococcus_A avium增加后代肠道丙酸水平，促进FLT3L释放，增强pDC发育和Treg分化，从而抑制过敏性气道炎症。该发现提示肠道菌群-代谢物-免疫轴是预防儿童哮喘的重要干预路径。
• 早期抗生素暴露导致Clostridia减少和IPA缺乏，引发肺上皮细胞线粒体ROS持续升高，造成持久性表观遗传重编程，增加哮喘易感性。这表明IPA补充可能成为高危儿童的预防策略。
• PM2.5产前暴露降低母体血清AXIN1水平，该蛋白是WNT信号通路的负调控因子，其减少可能导致支气管上皮和AT2细胞分化障碍，同时削弱I型干扰素抗病毒反应，双重促进呼吸道感染和哮喘发生。
• 火烟暴露引起PBMC中CCR6+记忆T细胞扩增和CXCR3+ CD8+ T细胞活化，同时诱导IL-6、RORC等基因的DNA甲基化改变，提示其可能通过促进TH17分化和淋巴细胞向肺组织迁移，加剧严重哮喘表型。
• 聚氯乙烯纳米塑料（PVC NPs）通过抑制RNase H导致R-loop积累，激活cGAS-STING通路，促进巨噬细胞释放TNF-α和CCL5，从而加重过敏性气道炎症。这一机制为微塑料相关呼吸系统疾病提供了直接证据。
• 低浓度SDBS可减轻MC903诱导的特应性皮炎模型皮肤炎症，抑制TSLP和IL-33表达，提示某些表面活性剂在特定条件下可能具有抗炎潜力，挑战了其普遍有害的传统认知。

研究意义与展望

该综述为药物开发提供了多个可靶向通路，如IL-6反式信号（olamkicept）、AhR、STING和TXNIP，这些分子在环境诱导的免疫失调中发挥枢纽作用。特别是cGAS-STING通路在微塑料和火烟暴露中的激活，提示其可能成为治疗环境相关慢性气道疾病的新靶点。

在临床监测方面，AXIN1、IL-33和特定DNA甲基化位点（如SERPINB6、ADCY9）可作为产前暴露的液体活检标志物，用于早期识别高风险婴儿，实现精准预防。此外，母乳微生物和短链脂肪酸水平也可作为营养干预的监测指标。

在疾病建模方面，研究强调了构建更贴近真实暴露场景的动物模型的重要性。例如，使用定制燃烧室生成景观火烟PM10，或通过气道滴注模拟纳米塑料暴露，可更准确地反映人类病理过程。同时，结合人源化小鼠和类器官模型，可进一步验证人类特异性机制，提升转化价值。

 

提供基于HUGO-GT®全基因组人源化小鼠模型的过敏性疾病研究平台，可用于模拟人类基因调控环境，研究环境因素与遗传背景交互作用。支持哮喘、特应性皮炎等复杂疾病的临床前药效评价。

了解更多

 

结语

该研究系统整合了近三年环境健康科学在过敏性疾病领域的重大进展，强调生命早期是环境编程免疫表型的关键窗口。通过揭示微生物代谢物、空气污染物和新兴化学物质如何通过上皮-免疫轴和表观遗传机制驱动疾病，为从“暴露组”到“预防医学”的转化提供了坚实基础。未来，结合多组学监测与机制验证模型，将有助于识别高危个体，开发基于菌群干预、代谢物补充或信号通路抑制的精准预防策略。对于哮喘、特应性皮炎等慢性过敏性疾病的照护体系，此研究推动了从症状管理向生命早期预防的战略转变，具有深远的公共卫生意义。

 

Naina Monga, Aswini Poyyakkara, Yanru Guo, and Magdalena M Gorska. Update on environmental determinants of allergic diseases. The Journal of allergy and clinical immunology.