上海地区常见气传树木类花粉研究进展

闫雅茹，郭胤仕

(上海交通大学医学院附属仁济医院过敏科，上海 200127)

伴随着工业化的进程、生活方式的变化、植物栽培的发展及空气污染的加重，过敏性疾病尤其是过敏性鼻炎、哮喘的发病率在世界范围内逐年增加。这些疾病不仅严重影响人们的生活质量，还造成巨大的社会经济负担。树木类花粉是世界各国最常见的春季致敏花粉，是诱发季节性过敏性鼻炎和哮喘等过敏性疾病的主要原因之一[1]。世界各地因气候及地理类型不同，加之种植等人为因素的选择，常导致不同地域树木植被分布存在一定差异，因此不同地区间花粉类别与计数差异较大。本文就与上海地区常见树木气传花粉相关的花粉飘散、人群致敏、致敏蛋白组分、诊断及治疗等方面相关的研究状况进行综述。

国内外部分地域树木类花粉飘散情况

世界各地植被分布差异大导致不同地区间花粉的类别与计数存在较大的差别。例如，森林覆盖率达50%以上的华盛顿地区树木类花粉占全部花粉总量的91.2%，花粉量较大的种类包括栎属、柏科、松科、悬铃木属、桑属等[2]；南美智利塔尔卡地区树木类花粉占全部花粉总量的66.77%，仅悬铃木属就占29.99%，其余包括槭属、杨属、柏木、油橄榄等[3]；东欧波兰卢布林地区12年花粉检测结果表明，桦木属花粉量最大，12年间的波动是3 266～34 134粒/m3[4]。中东地区伊斯兰堡连续3年花粉计数显示，树木类花粉占全部花粉总量的80.7%～82.64%，主要以构属、桑属、松属等为主[5]。我国幅员辽阔，东西南北气候、地理类型也有较大差异，主要城市间气传花粉种类和数量亦相异，如北京市春季花粉量占全年总量的30%，主要花粉为木犀科、杨柳科、悬铃木、桑科等树木花粉[6]；华东地区上海市中心城区春季构属花粉量最大，占全年花粉量的32.60%，其次为松科及悬铃木属、杉科、柏科、银杏、桦木等[7]；西北地区西安市春季(3至5月)以杨属、松属、柏科、构属为主[8]。由于对银杏花粉过敏过敏原的相关文献少，故下文就上海地区几种主要树木类花粉(构属、松科、悬铃木、柏树及桦木属花粉)研究进展进行综述。各地区花粉飘散情况见表1。

上海地区主要气传树木类花粉研究现状

构属

构属是荨麻目桑科中的一属。落叶乔木，本属约4种最常见的种类是构树。我国构树主要分布于中国黄河、长江和珠江流域地区[9]。构树的花粉量极大，每株花序可产生6×108个花粉粒，在4至6月开花季节内，空气中构树花粉量急剧上升[10]。2004年意大利帕多瓦地区报道第1例构树花粉症患者，患者为52岁女性，有2年慢性持续性鼻炎病史，每年4至5月出现过敏性鼻炎加重并伴支气管哮喘症状，经皮肤点刺试验(skin prick test，SPT)证实对构树花粉过敏[11]。Abbas等[5]对伊斯兰堡地区1000例患者SPT结果的研究表明，构树花粉致敏阳性率为41.9%，仅次于尘螨致敏率(44.6%)。我国上海地区构树花粉量占全年花粉量的32.6%[7]，Chen等[10]运用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、离子交换层析、免疫印迹及抑制实验等鉴定出构树相对分子质量为72 000、15 000的蛋白可以与过敏性哮喘患者血清IgE结合，但尚无数据表明上海地区构树花粉致敏率究竟有多高，而构树花粉重组过敏原及低过敏原疫苗等方面亦尚未见研究报道。

表1　国内外部分地区树木类花粉飘散情况(前3位)

a采用Rotorod 40型采样器，计数单位为粒/m3；b采用Burkard采样器，计数单位为粒/m3；c采用Burkard采样器，计数单位为粒/(m3·h)；d采用重力沉降法采集花粉，计数单位为粒/1 000 mm2；e采用重力沉降法采集花粉，计数单位为粒/1 000 mm2，西安市花粉量是3年总量，其余为1年花粉量

松科

松科是裸子植物中最大的一科，常绿或绿叶乔木，耐寒冷及干旱，主要分布于北半球。我国有10属113种29变种，在东北、华北、西北、西南及华南地区高山地带组成广大森林[9]。常见品种包括松属、油杉、冷杉、铁杉等。虽然，各地区花粉检测显示松科花粉量大，但花粉大小约为60～120 μm，不易进入下呼吸道且蛋白含量低，曾被认为是非致敏花粉[12]。Gastaminza等[13]应用SDS-PAGE和免疫印迹法分析辐射松花粉致敏蛋白成分，结果发现85%辐射松花粉症患者血清可以和相对分子质量为42 000蛋白条带结合，为主要致敏蛋白；40%患者与相对分子质量为6 000～8 000蛋白条带结合，为次要蛋白。罗忠勤和陈小文[12]应用上述方法鉴定马尾松花粉致敏蛋白组分，结果显示相对分子质量为26 000的蛋白组分为主要过敏原。有研究显示，松树植物间交叉反应较大[13]，目前松科花粉提取液可用于诊断，重组花粉过敏原及基因疫苗的研究未见报道。

悬铃木属

悬铃木属是悬铃木科中现存的唯一属，原产于欧洲，现广植于世界各地。悬铃木科悬铃木属分3种，分别为一球悬铃木(美国梧桐)、二球悬铃木(英国梧桐)和三球悬铃木(法国梧桐)，以三球悬铃木最常见[9]。

悬铃木属致敏情况及致敏蛋白：悬铃木属物种完全是风媒传粉并产生大量的花粉飘散在空中，是美国以及欧洲和亚洲地区众多城市的过敏原[14]。国际免疫学会(http：//www.allergen.org)命名的二球悬铃木主要致敏蛋白包括转化酶抑制剂家族蛋白(Pla a1)，相对分子质量为18 000；聚半乳糖醛酸酶(Pla a 2)，相对分子质量为43 000；非特异性脂质转运蛋白1(Pla a 3)，相对分子质量为10 000；三球悬铃木主要致敏蛋白包括植物转化酶/果胶甲酯酶抑制剂(Pla or1)，相对分子质量为18 000；聚半乳糖醛酸酶(Pla or 2)，相对分子质量为42 000；非特异性脂质转运蛋白1(Pla or3)，相对分子质量为11 000。我国学者应用凝胶过滤层析纯化悬铃木属花粉并进行免疫活性分析，结果显示相对分子质量为50 000、39 000和22 000的蛋白为主要致敏蛋白，相对分子质量为16 000蛋白为次要致敏蛋白，研究未鉴定主、次致敏蛋白成分且未与国外比较致敏蛋白差异[15]。此外，Lu等[16]发现，处于空气污染环境中的法国梧桐致敏蛋白Pla a1量亦增加，花粉致敏性增强。

悬铃木属花粉症的分子诊断及治疗：有研究发现，Pla a1、Pla a2血清IgE结合率分别为92%[17]、84%[18]，Pla a1是悬铃木属花粉症主要诊断标记物。目前，悬铃木属花粉提取液应用于花粉症的治疗，有学者利用cDNA文库法[19]、密码子优化[20]等方法成功克隆悬铃木属花粉主要致敏蛋白Pla a1并证实具有一定的免疫活性，但基因疫苗尚处于研制过程中。

柏科

柏科是裸子植物门中属最多的科，共22属约150种，广泛分布于地中海东岸、亚洲中部和北美西部地区，常作为城市绿化及节日装饰物而广泛种植和培育[9]。

柏树致敏情况及致敏蛋白：研究显示，柏树是欧洲地中海地区及北美春季主要致敏花粉[21]。在意大利南部、中部、北部地区2002年柏树SPT阳性率分别为20.1%、28.2%、9.2%[22]；到2014年，柏树花粉SPT阳性率分别上升为32.7%、62.9%、16.1%[23]，表明意大利柏木属花粉致敏率逐年上升。常见致敏树种包括地中海柏木、绿干柏、欧洲刺柏以及金钟柏等[24]。绿干柏致敏蛋白研究最多，早期研究结果提示相对分子质量为43 000的蛋白条带是绿干柏最主要致敏蛋白[25]。国际免疫学会命名的柏木属致敏蛋白主要包括4个蛋白质家族：果胶裂解酶家族(Cup s1、Cup a1、Cup o1等，相对分子质量为43 000)、聚半乳糖醛酸酶家族(Cry j2、Cha o2、Jun a2等，相对分子质量为45 000)、奇异果甜蛋白类似物家族(Cups3，相对分子质量为34 000)，钙结合蛋白家族(Cup a4，相对分子质量为18 037.9)[26]。此外，Shahali等[27]采用组合式肽配体库法浓集柏树花粉低丰度蛋白并采用质谱分析法鉴定蛋白，发现另外10种低丰度、具有IgE结合功能的蛋白质，分别为Rab样蛋白，热休克蛋白104，信号调节蛋白δ片段，已二醛酶I，细胞色素c，苯(基)吡喃酮苄基乙醚还原酶同系物，葡聚糖酶样蛋白，苹果酸脱氢酶，磷酸丙糖异构酶，超氧化物歧化酶(Cu-Zn)。

柏树花粉症的分子诊断和治疗：Aceituno等[28]应用cDNA技术证实绿干柏(Cup a1)与山香柏木(Jun a1)、日本扁柏(Cha o1)以及日本柳杉(Cry j1)氨基酸序列同源性分别为91%、81%、75%，因此柏木属植物间交叉反应率甚高。Shahali等[29]发现，相对分子质量为14 000，等电点为6.5～10.5的新型过敏原BP14特异性存在于柏科花粉中，因此可以作为柏树花粉特异性诊断的标记物。柏科花粉基因疫苗研究较少，目前的治疗方法多为舌下含服免疫治疗。有学者用山香柏木花粉提取液进行短期-高剂量舌下含服治疗柏木属花粉症，取得了一定的临床疗效[30]，但也有学者表示使用日本柳杉花粉提取液治疗柏木属花粉症的疗效不佳[31]。因此，应选择氨基酸同源性较高的种内植物花粉治疗柏木属花粉症。

桦木属

落叶乔木或灌木，本属约100种，主要分布于北温带，少数种类分布至北极区内。我国产29种6变种，全国均有分布[9]。

桦树致敏情况及致敏蛋白：桦树花粉是欧洲中北部、北美以及亚洲和澳大利亚部分地区的主要吸入性过敏原，欧洲中部地区桦木花粉致敏率为54.8%[32]。桦树花粉过敏原含有糖、蛋白质、多肽等成分，其中蛋白质是桦树的主要致敏组分。因此，分析桦树粉致敏蛋白组分是研究桦树花粉重组过敏原的重要基础。国际免疫学会已收录的致敏蛋白有Betv1(PR-10蛋白质家族，相对分子质量17 000)、Betv2(profilins，相对分子质量15 000)、Betv3(钙结合蛋白类似物，相对分子量24 000)、Betv4(钙结合蛋白，相对分子质量7 000～8 000)、Betv6(异黄酮还原酶，相对分子质量35 000)、Betv7(亲环蛋白，相对分子质量18 000)。

桦树花粉症的分子诊断及治疗：Sekerková等[33]比较了Bet v1、2、4血清特异性IgE量，表明Bet v1的血清致敏率为90%，是桦树花粉症的诊断标记物。Pauli等[34]证实，重组Bet v1(rBet v1)疫苗比标准化花粉提取液以及天然花粉浸出液(nBet v1)效果及安全性更好。Tourdot等[35]将rBet v1与黏膜粘着剂载体连接，发现黏膜下抗原提呈细胞对该复合体摄取增加；Weinberger等[36]利用编码Bet v1的基因序列与特殊功能引物连接制成的基因疫苗可以诱导调节性T细胞分化，减轻BALB/C哮喘模型小鼠肺部炎性反应及炎性因子释放；Siebeneicher等[37]分别用多聚腺-尿甘酸[poly(A∶U)]和雷西莫特(R848)与Bet v1结合，发现R848较poly(A：U)更有利于诱导小鼠产生保护性免疫。以上3项研究均提示，Bet v1基因与相关物质结合可以提高传统疫苗的治疗效率。Roth-Walter等[38]证实，Bet v1分子结构与人体脂质运载蛋白2高度类似，可以与铁结合参与免疫调节，当离铁状态时促进TH2型免疫细胞释放IL-13，故制作疫苗时应避免Bet v1与铁剂结合而影响治疗效果。

结　　语

流行病学调查发现，气传花粉可以诱发或加重过敏性疾病，需要引起足够的重视。树木类花粉是国内外春季花粉症的主要过敏原，虽然致敏组分及重组疫苗的研究有了一些进展，但仍不能满足临床需要，尚需对常见过敏原及其组分进行深入研究，以获得特异性诊断的标记物，开发出过敏原特异性治疗疫苗。

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