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Science | 搔抓能增强皮肤的免疫防御？如何平衡增强免疫防御与加剧炎症？

生物探索

2025-02-02 15:30发布于江苏科学领域创作者

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AI划重点 · 全文约7048字，阅读需21分钟

1.搔抓行为在过敏性皮肤炎症中具有一定的免疫防御作用，通过激活皮肤中的疼痛感知神经元，促进神经肽如P物质的释放。

2.然而，搔抓行为在某些情况下会加重过敏性皮肤炎症，通过激活肥大细胞，释放组胺、细胞因子等引发局部炎症反应。

3.在金黄色葡萄球菌感染等情境下，搔抓反而成为宿主防御的重要组成部分，通过激活皮肤中的疼痛感知神经元，增强皮肤对细菌感染的防御能力。

4.深入研究搔抓与免疫系统的关系，可能为过敏性皮肤病的治疗提供新的思路，如调节P物质释放或直接作用于TRPV1受体。

以上内容由腾讯混元大模型生成，仅供参考

引言

在日常生活中，瘙痒是一种让人极其烦恼的感觉，尤其是在皮肤过敏或湿疹等常见皮肤病中，瘙痒感常常会加剧病情。然而，很多人可能不知道，尽管搔抓是一种让人不由自主的反应，它在一定条件下竟然具有促进身体防御的作用。这听起来似乎有些矛盾：搔抓不只会加重炎症，还能在某些情况下帮助抵抗感染。那么，这一现象的背后究竟隐藏着怎样的生物学机制呢？

1月31日Science的研究报道“Scratching promotes allergic inflammation and host defense via neurogenic mast cell activation”，揭示了搔抓与过敏性皮肤炎症之间复杂的关系。研究发现，皮肤的免疫反应与神经系统之间存在着紧密的互动。皮肤中的肥大细胞（mast cells）通过释放多种引发瘙痒的因子，触发了皮肤神经中的特定神经元反应。这些神经元通过搔抓的行为，进一步激活其他感知疼痛的神经元，释放神经肽（如P物质）与肥大细胞互相作用，增强局部炎症反应。而这，恰恰是我们在过敏性皮肤反应中所看到的现象。

但令人惊讶的是，搔抓并非只是炎症的加重者。在金黄色葡萄球菌感染等情境下，搔抓反而成为宿主防御的重要组成部分。通过激活皮肤中的疼痛感知神经元，搔抓能够增强皮肤对细菌感染的防御能力，甚至帮助抑制细菌的生长。这一发现表明，搔抓不仅仅是过敏性皮肤炎症的恶性循环的一部分，它在免疫系统中扮演着更为复杂的双重角色。

该研究不仅挑战了我们对于搔抓这一行为的传统看法，还为我们提供了新的思路，帮助我们更好地理解皮肤免疫反应的动态变化和不同免疫机制之间的相互作用。通过深入研究搔抓与免疫系统的关系，研究人员或许能找到新的方法，既能有效控制过敏性皮肤病的炎症反应，又能利用这一反应增强皮肤的免疫防御功能。这不仅为我们提供了新的治疗思路，也为皮肤疾病的预防和管理开辟了新的方向。

皮肤的免疫系统与搔抓的关系

皮肤不仅是人体的屏障，还在免疫反应中发挥着至关重要的作用。作为人体的第一道防线，皮肤能感知外界环境的变化，并迅速启动免疫机制应对潜在的威胁。在过敏性皮肤病和炎症反应中，皮肤的免疫系统会通过一系列细胞和分子反应，激活防御机制，但这些反应有时也会导致病理性炎症，甚至加重病情。

皮肤免疫反应的基本机制

当皮肤接触到过敏源或病原微生物时，免疫系统的首要反应就是通过皮肤中的免疫细胞（如树突状细胞、肥大细胞和T细胞）启动免疫反应。肥大细胞（mast cells）在这一过程中扮演着至关重要的角色。它们在皮肤中以休眠状态存在，等待着来自外界的刺激。一旦接收到过敏源（如过敏原、细菌或其他免疫因子）信号，这些肥大细胞就会被激活，释放包含组胺、细胞因子、趋化因子等的颗粒，这些因子会引发局部的炎症反应，并招募更多免疫细胞来应对侵害。

研究表明，肥大细胞通过两种主要途径被激活。首先，过敏源可以通过与皮肤中的免疫球蛋白E（IgE）结合，触发肥大细胞表面的高亲和力IgE受体（FceRI）的交联，激活细胞内信号通路，释放炎症因子。这一途径在过敏反应中尤为重要。其次，肥大细胞也可以通过神经肽如P物质（Substance P, SP）被激活。P物质是由感知疼痛的神经元（如TRPV1受体表达的神经元）释放的，它通过结合MrgprB2受体激活肥大细胞，引发一系列免疫反应。

肥大细胞的角色与激活途径

在皮肤的免疫反应中，肥大细胞不仅参与初期的免疫反应，还在后续的炎症中发挥关键作用。研究表明，肥大细胞的激活不仅能通过组胺引发局部的血管扩张和渗透性增加，还能通过释放肿瘤坏死因子（TNF）等细胞因子，招募中性粒细胞等免疫细胞到达受损区域。这些免疫细胞通过清除病原体或修复损伤，增强了皮肤的防御能力。

在该研究中，通过实验小鼠模型，研究人员发现肥大细胞通过FceRI受体的交联，在过敏源的作用下释放了大量的TNF，进而促进了局部的炎症反应和免疫细胞的招募。此外，肥大细胞也能通过MrgprB2受体与P物质合作，进一步增强炎症反应。这一发现表明，肥大细胞不仅是过敏性反应的主要效应细胞，还能通过神经免疫途径与神经元相互作用，调节免疫反应。

神经系统在过敏反应中的关键作用

神经系统在皮肤免疫反应中的作用近年来逐渐被重视，尤其是与过敏反应和炎症的关系。研究发现，皮肤中的感知瘙痒的神经元（如MrgprA3表达的神经元）和感知疼痛的神经元（如TRPV1表达的神经元）在调节免疫反应中起着至关重要的作用。MrgprA3受体表达的神经元对引发搔抓行为至关重要，而TRPV1受体表达的神经元则参与了通过释放P物质促进肥大细胞去颗粒化和炎症反应的过程。

在实验中，当小鼠模型中的MrgprA3表达神经元被特意去除时，瘙痒和搔抓反应显著减少，随之而来的是局部炎症的减轻。这表明，搔抓不仅是一个行为反应，它还通过神经元的激活，影响皮肤的免疫环境，调节肥大细胞的反应和免疫细胞的招募。此外，TRPV1受体的神经元在此过程中扮演着推动炎症反应的重要角色。通过神经免疫交互作用，搔抓能够加剧局部炎症，尤其是在过敏反应中。

搔抓与过敏性皮肤炎症的加剧

过敏源引发的搔抓反应

当皮肤暴露于过敏源时，免疫系统立即启动应对反应，其中一个显著的表现就是瘙痒感的产生。这种瘙痒感是由免疫细胞，如肥大细胞，释放的多种生物活性物质引起的，进而导致搔抓反应的发生。尽管搔抓常被认为是一种短期内减轻瘙痒的行为，但其实它也可能成为加重过敏性皮肤炎症的根源。在该研究中，研究人员发现，当过敏源如氟氯噻吨（FITC）通过皮肤进入后，直接激活肥大细胞并诱发搔抓反应。这一反应通过神经元的参与，进一步加剧了局部的免疫反应和炎症反应。

实验小鼠的行为数据显示，FITC刺激导致的瘙痒感是通过激活MrgprA3表达的神经元来引发搔抓的。这一现象表明，搔抓并非单纯的机械反应，而是免疫反应的一部分。搔抓的持续进行，不仅带来了短暂的缓解，还通过加剧局部的免疫反应，最终导致了过敏性皮肤炎症的加重。

肥大细胞的双重作用：引发炎症与启动免疫反应

肥大细胞在过敏性皮肤炎症中的作用是双重的。在过敏源激活下，肥大细胞会通过其表面的IgE受体（FceRI）被激活，释放组胺和多种炎症因子，从而引发炎症反应。然而，这些肥大细胞的作用并不仅限于此。研究进一步揭示，肥大细胞在过敏反应中的作用不仅仅是引发局部炎症，还能通过释放肿瘤坏死因子（TNF）等因子，增强免疫反应。特别是在搔抓引起的炎症加剧过程中，肥大细胞通过TNF的释放，招募了大量的免疫细胞，如中性粒细胞，进一步推动了炎症的扩展。

实验结果显示，在FITC过敏反应中，肥大细胞的去颗粒化和TNF的释放是炎症加剧的重要推动力。当肥大细胞被激活时，TNF的增加直接与局部炎症的严重程度相关。研究表明，通过去除MrgprA3表达神经元或限制搔抓行为，炎症反应和肥大细胞的活化均明显减弱。这进一步证实了肥大细胞不仅是引发炎症的“元凶”，还是通过免疫反应启动局部防御的关键细胞。

搔抓如何通过神经元交互作用增强局部炎症

搔抓不仅仅是一种机械性的行为，它通过神经元的交互作用在免疫反应中扮演着不可忽视的角色。研究表明，搔抓通过激活皮肤中的疼痛感知神经元（如TRPV1受体表达的神经元），促进了P物质（Substance P, SP）的释放。SP作为一种神经肽，能够通过与肥大细胞表面的MrgprB2受体结合，增强肥大细胞的去颗粒化反应，并促进炎症因子如TNF的释放。这一过程加剧了局部炎症，导致了更为严重的皮肤过敏反应。

在这项实验中，当小鼠被阻止进行搔抓时，局部炎症的程度显著降低，证明了搔抓通过神经免疫交互作用在过敏反应中扮演的加剧作用。特别是在TRPV1表达的神经元被抑制后，SP的释放受到限制，炎症反应和中性粒细胞的招募也显著减少。这些结果表明，搔抓通过神经元与免疫细胞的交互作用，强化了局部的免疫反应，从而加重了过敏性皮肤炎症。

搔抓通过神经免疫机制促进了中性粒细胞的浸润、肥大细胞的激活及TNF等免疫因子的表达，从而加剧了过敏性皮肤炎症（Credit: Science）

图A：展示了敏感化后的DT处理LMC小鼠、Mrgpra3 DTR小鼠和带项圈的LMC小鼠耳部的H&E染色切片，在FITC或Ox处理后的24小时。此图帮助观察不同小鼠模型中皮肤的组织结构和炎症反应。

图B：通过流式细胞术测定了未处理小鼠、FITC处理后DT处理LMC小鼠、Mrgpra3 DTR小鼠和带项圈LMC小鼠耳部的中性粒细胞总数。在FITC处理后的24小时，发现搔抓行为对中性粒细胞的聚集有显著影响。

图C：与图B相似，但这次小鼠被敏感化并处理了Ox，显示了不同小鼠模型中中性粒细胞数量的变化，进一步证明了搔抓对中性粒细胞浸润的重要性。

图D和E：通过RTqPCR评估了FITC和Ox处理后LMC小鼠、Mrgpra3 DTR小鼠和带项圈LMC小鼠耳部皮肤中Tnf mRNA的相对表达量。结果显示，搔抓行为通过神经免疫途径增强了肿瘤坏死因子（TNF）的表达，进一步加剧了局部炎症反应。

图F和G：评估了FITC和Ox处理后，LMC小鼠、Mrgpra3 DTR小鼠和带项圈LMC小鼠耳部的厚度变化。结果表明，搔抓行为显著增加了耳部的肿胀，提示搔抓加剧了炎症反应。

图H：展示了在FITC或Ox处理后的10小时（FITC）和12小时（Ox），使用EB染料外渗实验对搔抓行为引起的血管通透性变化的定量分析。搔抓行为使得血管通透性显著增加，促进了免疫因子的外渗。

图I：使用免疫荧光显微镜观察FITC处理后10小时，显示了肥大细胞的去颗粒化情况。结果表明，DT处理LMC小鼠、Mrgpra3 DTR小鼠和带项圈LMC小鼠的肥大细胞激活情况有所不同，表明搔抓通过神经免疫机制促进了肥大细胞的去颗粒化。

图J：定量分析了图I中观察到的去颗粒化肥大细胞的数量，结果表明，搔抓显著增加了肥大细胞的去颗粒化，进一步加强了局部的免疫反应。

搔抓与宿主防御：意外的保护作用

皮肤免疫的防御功能：与金黄色葡萄球菌的斗争

皮肤作为人体的第一道防线，不仅要抵御外界的物理刺激，还需要防止病原体的入侵。金黄色葡萄球菌（S. aureus）是常见的皮肤病原之一，能够引发包括脓疱病、皮肤感染等多种疾病。研究表明，皮肤免疫系统不仅依赖肥大细胞、树突状细胞等免疫细胞进行病原识别，还通过神经系统与免疫细胞的交互作用增强局部免疫反应。尤其在面对如金黄色葡萄球菌这样的细菌感染时，皮肤的免疫反应需要与细菌的入侵作斗争。

在这一背景下，搔抓作为一种常见的皮肤反应，竟然在金黄色葡萄球菌感染中展现了意外的保护作用。研究发现，当小鼠皮肤暴露于金黄色葡萄球菌时，搔抓行为不仅没有加重感染，反而在某些情况下，增强了宿主的免疫防御能力。这一现象的发生，主要得益于神经系统与免疫系统之间的复杂交互作用。

搔抓在细菌感染中的积极作用：通过神经元激活增强免疫反应

研究发现，搔抓通过激活皮肤中的感知疼痛的神经元（如TRPV1受体表达的神经元），促进了神经肽如P物质（Substance P, SP）的释放。SP作为一种重要的神经递质，不仅能增强皮肤免疫反应，还能通过MrgprB2受体与肥大细胞相互作用，促进免疫因子的释放。尤其在金黄色葡萄球菌感染的情况下，SP的释放起到了调节免疫反应的关键作用。

通过一系列小鼠实验，研究人员观察到，当小鼠的TRPV1感知神经元被激活时，局部的炎症反应得到加强，但与此同时，中性粒细胞的招募也增加了。中性粒细胞是重要的免疫细胞，能够在细菌感染的早期阶段发挥关键作用。研究进一步表明，搔抓通过TRPV1神经元的激活，促进了中性粒细胞的聚集，从而有效地增强了皮肤对金黄色葡萄球菌的免疫防御。

研究中的发现：搔抓如何帮助抑制细菌生长

有趣的是，尽管搔抓常被认为是加重皮肤炎症的因素，但在细菌感染的背景下，搔抓的行为展现出其独特的免疫防御作用。在金黄色葡萄球菌感染模型中，研究人员发现，搔抓能通过增强免疫细胞的活性，抑制细菌的生长。在实验中，当小鼠进行搔抓时，皮肤表面的细菌负荷显著低于不搔抓的对照组。通过分析皮肤样本，研究者发现，搔抓后的皮肤表现出更强的免疫反应，特别是肥大细胞的去颗粒化和TNF的释放，进一步加强了局部的免疫防御功能。

值得注意的是，这一发现并非意味着搔抓在所有情况下都是有益的。研究指出，搔抓在一些情况下会加重过敏性皮肤炎症，但在面对细菌感染时，它却能够增强皮肤的免疫防御能力，帮助抑制细菌的过度生长。这一“保护作用”的存在，揭示了皮肤免疫反应的复杂性和多样性。

皮肤微生物群的变化：搔抓如何影响皮肤生态

皮肤微生物群的健康与平衡

皮肤表面栖息着数以百万计的细菌、真菌和其他微生物，这些微生物通过与宿主的免疫系统和皮肤屏障的互动，帮助维持皮肤健康。当皮肤的微生物群处于健康和平衡的状态时，它能够有效地抵御病原菌的入侵，避免炎症的过度反应。

研究显示，皮肤的微生物群通过调节免疫反应、促进皮肤屏障的修复以及产生抗微生物因子来维护皮肤的生态平衡。然而，当这一平衡被破坏时，可能会导致细菌、病毒或真菌的过度生长，进而引发皮肤病变和慢性疾病，如湿疹、银屑病等。维持皮肤微生物群的健康和多样性对于防止皮肤疾病的发生至关重要。

搔抓对皮肤微生物群多样性的影响

搔抓在加剧皮肤炎症的同时，也对皮肤的微生物群产生了显著影响。实验研究表明，当小鼠在暴露于过敏源后进行搔抓时，皮肤的微生物群多样性显著下降。具体来说，搔抓导致了皮肤表面某些微生物的减少，特别是在细菌群体的组成上产生了变化。通过16S rRNA测序和培养学分析，研究人员发现搔抓后的皮肤微生物群表现出较低的α多样性——即微生物种类的丰富度减少，且皮肤上常见的有益细菌（如某些革兰阳性菌）减少，而致病菌的数量有所增加。

这表明，搔抓通过影响皮肤的物理屏障和局部免疫反应，可能导致微生物群的失衡。在过敏性反应中，这种失衡可能会加剧皮肤的炎症，并为细菌感染提供了生长的“温床”。然而，实验还表明，搔抓对皮肤微生物群的影响是有选择性的，并且其影响程度与刺激的类型、搔抓的频率以及皮肤的免疫状态密切相关。

减少有害细菌的生长：搔抓对皮肤防御的潜在益处

尽管搔抓可能对皮肤微生物群造成短期的负面影响，但研究也揭示了搔抓在某些情况下具有潜在的保护作用，尤其是在与细菌感染相关的环境中。通过分析搔抓后的皮肤样本，研究人员发现，搔抓能够减少某些有害细菌的生长，尤其是在金黄色葡萄球菌感染的模型中。

通过进一步分析微生物群的变化，研究人员发现，在搔抓后的皮肤上，某些特定的细菌种群（如Staphylococcus属）减少，而有益细菌的比例有所增加。这个过程可能通过减少病原菌的竞争优势，间接促进了皮肤的免疫防御，增强了对细菌感染的抵抗力。虽然这并不意味着搔抓可以成为一种治疗手段，但它的这一潜在效应为我们提供了新的理解：搔抓不仅仅是皮肤病的加重因素，某些情况下，它可能有助于减少有害细菌的生长，并通过促进局部免疫反应来帮助宿主防御感染。

新的治疗方向与未来展望

搔抓与皮肤病治疗的新思路

搔抓作为皮肤疾病中常见的症状之一，长久以来一直被认为是炎症加剧的元凶，尤其是在湿疹和过敏性皮肤炎症中，搔抓往往形成了恶性循环。然而，近年来的研究表明，搔抓并非单纯的负面行为，它在一定的免疫反应中扮演了增强宿主防御的积极角色。通过揭示搔抓背后的神经免疫机制，研究人员提出了一种全新的思路：搔抓与皮肤病的治疗可以不再仅仅通过抑制搔抓本身来进行，而是通过调节搔抓引发的免疫反应来找到治疗的平衡点。

如何利用免疫学发现改善过敏性皮肤病的管理

通过对搔抓行为与免疫反应之间的联系的深入研究，研究人员开始探索如何将这一发现应用到过敏性皮肤病的管理中。传统的过敏性皮肤病治疗方法主要集中在抗组胺药物、局部激素和免疫抑制剂的应用上，目的是减少过敏反应和炎症。然而，这些治疗方法通常只是对症处理，无法根本改善免疫系统与神经系统之间的交互作用。

新发现的神经免疫机制为治疗提供了更多选择。研究表明，通过调节P物质的释放或直接作用于TRPV1受体，可能能够减少炎症并改善免疫反应。这一策略不仅可以帮助缓解瘙痒和过敏反应，还可能通过增强局部免疫防御，有效防止细菌感染的发生。通过调控这些免疫通路，未来的治疗方法可能不再单纯依赖外部药物，而是通过内在免疫系统的调节来恢复皮肤的平衡。

此外，针对肥大细胞和神经免疫通路的靶向疗法也成为了新的治疗方向。例如，研究中已经展示了通过抑制MrgprB2受体或抑制TNF的释放，可能有效减轻由搔抓引发的过敏性炎症。这为那些传统疗法效果不佳的患者提供了新的希望。

探索搔抓与免疫防御的全新疗法

虽然现有研究为搔抓与皮肤免疫防御之间的复杂关系提供了新的视角，但仍有许多未知领域值得深入探索。未来的研究可以进一步聚焦于搔抓行为如何在不同类型的皮肤病中发挥作用，并探索如何通过神经免疫通路调节免疫反应以达到治疗目的。例如，研究人员可以探讨如何通过精确控制搔抓的免疫效应，既能避免过度的炎症反应，又能增强皮肤的免疫防御，尤其是在处理慢性过敏性皮肤病时。

此外，随着基因编辑技术和免疫调节技术的发展，未来的治疗可能更加个性化和精准。通过对特定基因或受体的靶向治疗，可以为患者提供更有效、更安全的治疗方案，尤其是对于那些无法通过传统药物获得明显疗效的患者。例如，针对TRPV1或MrgprB2受体的靶向药物可能成为一种新型的治疗选择，用以调节搔抓引发的免疫反应，改善皮肤病的管理。

总的来说，搔抓与免疫反应的关系揭示了皮肤免疫疾病治疗的新方向。通过深入理解神经免疫交互作用，未来的研究有望开发出更加精确的治疗方法，不仅改善患者的临床症状，还可能从根本上恢复皮肤免疫功能。这一全新的治疗思路为过敏性皮肤病的管理带来了前所未有的希望，未来的研究无疑将为临床治疗提供更多创新的策略和疗法。

参考文献

Liu AW, Zhang YR, Chen CS, Edwards TN, Ozyaman S, Ramcke T, McKendrick LM, Weiss ES, Gillis JE, Laughlin CR, Randhawa SK, Phelps CM, Kurihara K, Kang HM, Nguyen SN, Kim J, Sheahan TD, Ross SE, Meisel M, Sumpter TL, Kaplan DH. Scratching promotes allergic inflammation and host defense via neurogenic mast cell activation. Science. 2025 Jan 31;387(6733):eadn9390. doi: 10.1126/science.adn9390. Epub 2025 Jan 31. PMID: 39883751.

责编|探索君

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