过敏是一类炎症性疾病，在最近几十年中的患病率增加了3。过敏性疾病，例如特应性皮炎，食物过敏，哮喘和药物超敏反应似乎与工业化和城市生活方式直接相关。但是，这些过敏反应的生理作用仍然神秘。2型免疫力，包括T辅助2 T细胞，IgE抗体和先天免疫细胞（例如，肥大细胞，嗜酸性粒细胞和2型先天淋巴样细胞），介导过敏反应。当慢性或过度时，过敏反应会有害，并可能致命。过敏反应似乎在宿主防御有害物质的宿主防御中起着重要作用，包括毒液，血液流体液，异种生物和刺激性6,7,8,9,10。实际上，过敏反应的一个共同特征是加剧防御性神经元反射，例如打喷嚏，瘙痒和呕吐，从而将有害物质驱逐出身体11。除这些反射外，还显示出避免行为是在过敏反应中诱导的12,13,14，这表明2型免疫力可能会限制暴露于有害刺激的情况，这是一种有效的防御策略，以防止进一步损害。但是，尚未确定2型响应促进行为输出的机制。

　　为了检查过敏敏化对回避行为的影响，我们在第0和第7天对皮下注射卵脂蛋白（OVA）和辅助氢氧化铝（校友）的小鼠敏感（图1A）。对照小鼠获得了没有卵子的明矾。然后将小鼠适应与水瓶相连的两个舔仪（即自动检测到舔脚的喷嘴）的家用笼子。在适应期间，小鼠没有侧面偏好（扩展数据图1a，b）。适应后，我们将其中一个瓶子的含量随机切换到OVA溶液，并观察到与水相比，对照小鼠对OVA溶液的偏爱增加（图1B和扩展数据图1C），这表明OVA对小鼠的偏爱是胃口的。相比之下，敏化小鼠以剂量依赖性方式降低了对OVA溶液的偏爱（图1B，C和扩展数据图1D，E）。对舔的总数的分析表明，与基线水相比，当提供OVA时，控制大约是其消耗的两倍，而敏化的小鼠则保持相同的舔量总数（扩展数据图1F），这表明通过增加水分摄入量来稀释过敏原浓度。在提供测试瓶后的10分钟内发生了敏化小鼠（扩展数据图1G），在这里被称为避免行为的OVA偏好减少，但在测试的第二天仍在测试的第二天（图1D）持续使用（图1D）。值得注意的是，避免过敏敏化后至少48周持续48周（图1E），并且对OVA是特异性的，因为对照和敏化小鼠表现出与含有含有牛血清白蛋白的溶液的可比偏好（图1F）。接下来，我们发现瞬态受体电势阳离子通道亚家族M成员5（TRPM5）（TRPM5）是化学感应细胞中味道转导所必需的15，可用于发展回避行为（扩展数据图1H）。最后，用口服霍乱毒素对OVA的过敏性敏化，这是一种已知的辅助剂，已知在过敏模型中诱导强烈的体液，但不是细胞免疫反应16，也促进了OVA的避免（扩展数据图1i，j）。这些结果表明，对蛋白质的肠胃外免疫可以产生对食物的特定回避，这与先前的观察结果一致12,17，除非我们没有在OVA溶液中添加蔗糖以最大程度地减少行为和代谢作用。

　　先前证明对不愉快刺激的厌恶反应可在索他叶核（NTS），外侧侧面偏头细胞核（ELPBN）和中央杏仁核（CEA）18,19内诱导脑激活。为了确定过敏原的摄入能够激活这些大脑区域的程度，我们口头挑战了控制和卵子的敏化小鼠，并在90分钟后收集了大脑，以使用FOS作为标记来测试神经元激活（图1G）。我们发现，与对照组相比，一种过敏原挑战足以在敏化小鼠中诱导NTS，ELPBN和CEA激活（图1H，I）。下丘脑的侧面，下丘脑侧面或副核核的FOS染色没有差异（扩展数据图1K -M）。总之，这些发现表明，用卵子敏化会导致中枢神经系统中的典型神经元激活。这些大脑区域与对敏化蛋白的回避行为相关，并可能被触发是限制过敏原摄入的防御。

　　对敏化过敏原的避免行为可能是由于皮肤免疫促进的肠道的免疫变化而引起的。尽管据报道皮肤损伤促进了肠肥大细胞的扩张20，但我们没有发现在OVA加上明矾治疗后小肠中免疫细胞积累的证据（扩展数据图2A – C）。然后，我们研究了不同的遗传背景如何影响回避行为的发展21,22。BALB/C和C57BL/6小鼠用OVA Plus明矾敏化，我们确定了OVA偏好的动力学。与敏化的BALB/C小鼠相反，C57BL/6小鼠没有显示出对OVA的强烈回避行为（扩展数据图3A，B），如前所述17。在食品过敏模型中，与过敏性BALB/C小鼠相比，C57BL/6小鼠轻度增加全身性IgE抗体，而它们的过敏原特异性IgG1也是类似诱导的（扩展数据图3C，D）。如前所述22，与BALB/C不同，过敏性C57BL/6小鼠不会增加胃肠道转运时间（扩展数据图3E）或显示过敏原暴露后腹泻的迹象（数据未显示）。最后，过敏反应的C57BL/6的全身性皮质酮水平或肥大细胞蛋白酶1没有增加，并且仅在小肠中略微积聚肥大细胞（扩展数据图3F – I）。BALB/C和C57BL/6之间的比较将IgE和肥大细胞与回避行为的发展相关。

　　抗原特异性IgE增加是过敏敏化的标志，广泛用于高敏性临床诊断23。由于第一次过敏原致敏（图2A）和C57BL/6小鼠在循环中的总和和OVA特异性IgE抗体增加，不会诱导强大的IgE反应（图3C扩展数据），也不会促进稳健的避免，我们认为IGE可能会影响Armergen Sensens pravey extrergen Sense sempsing pravey extrergen sempens sempens extrergen sempens pravey。使用遗传学方法，我们发现与敏化的同窝型野生型小鼠相比，IgE缺陷小鼠中对OVA的敏化不会促进避免OVA溶液（图2B）。取而代之的是，与IgE-KO对照，未敏化的小鼠相比，敏化的IgE knockout（IgE-KO）小鼠对OVA的偏好增加（图2C）。一致地，与野生型小鼠相比，IgE高亲和力受体的敏化小鼠对OVA的偏爱增加（扩展数据图4A）。敏化的FCER1-KO小鼠中的血清IgE水平与野生型小鼠相当（扩展数据图4B）。通过使用嵌合小鼠，我们发现避免OVA取决于表达FCER1的造血细胞（图2D，E），排除了感觉神经元直接过敏蛋白传感的可能性。与FCER1-KO造血细胞重构的过敏敏化小鼠中缺乏OVA避免，反映了IgE信号传导的下游效应，因为与WT重新确定的嵌合小鼠相比，特定的IgE水平同样诱导（图2F）。

　　由于IgE产生（扩展数据图4C）和2型免疫反应的发展需要白细胞介素-4（IL-4），因此我们接下来测试了IL-4信号传导在诱导卵子诱导行为中的作用。我们发现OVA加铝敏化的IL-4RA-KO小鼠并没有降低其对OVA的消耗（扩展数据图4D），这表明IL-4或IL-13的作用在食物回避的发展中与IL-4受体的同一亚基结合，因为该细胞因子还与IL-4受体的同一亚基结合。对中枢神经系统中FOS染色的分析表明，摄入过敏原诱导的NTS，ELPBN和CEA的激活也取决于IgE（扩展数据图4E）。值得注意的是，IgE依赖性的回避不限于过敏敏化，因为小鼠对OVA和脂多糖（一种已建立的非过敏性炎症刺激）的敏感性也显示出对OVA的偏爱，这需要IgE（扩展数据图4F – H）。OVA Plus脂多糖敏感的野生型小鼠的IgE水平较低，但IgE水平升高（扩展数据图4i），此前在气道过敏性炎症模型中报道了先前报道。IgE水平的这种少量增加似乎足以介导条件抗原的回避行为。最后，OVA加铝敏化的IgE缺陷小鼠表现出对苦味化合物，苯甲甲denatonium苯甲酸酯的完整避免（扩展数据图4J），表明在敏化的野生型小鼠中缺乏OVA避免的eva避免，这不是对食物的普遍现象。

　　我们的发现表明，避免行为的发展是必需的。但是，这些抗体在暴露于食物过敏素26的情况下是有害的，并驱动过敏症状。我们建议，在早期阶段，IgE促进了过敏性防御，例如回避行为，但是在长期暴露于过敏原后，IgE会导致疾病。为了更好地定义IgE在肠道过敏性炎症中的作用，我们首先建立了食物过敏的实验模型。敏化的小鼠通过OVA诱导的更快的肠道运动，血清IgE和IgG1，肠肥大细胞的积累和CNS激活而受到五个口腔挑战的敏化小鼠（图5）。然后，在野生型和IgE-KO小鼠中确定全身性过敏反应（扩展数据图6a）。我们发现与先前的报告27一致，诱导全身性过敏反应的IgE抗体并不需要IgE抗体（扩展数据）。我们证实了OVA特异性IgE是由野生型诱导的，但不是由Ige-KO小鼠诱导的。因此，IgE-KO小鼠中的过敏反应可能是由于OVA特异性IgG1抗体通过过敏敏化而增加，并且不需要IgE（扩展数据图6C）。如前所述22，我们发现IgE对于促进肠道运动至关重要（扩展数据图6D）和腹泻（未显示），响应胃肠道急性过敏原暴露。在过敏小鼠中，全身性皮质酮释放也需要IgE（扩展数据图6E）。在肠道组织中，肥大细胞在上皮和椎板隔室中的积累以及层状嗜酸性粒细胞在敏化和口服挑战的小鼠中部分取决于IgE（扩展数据图6F，G）。这些数据表明，IgE在用过敏原慢性刺激后增强了病理过程，从而促进了过敏性小肠中胃肠道蠕动增加和炎性细胞浸润。

　　肥大细胞是主要肠道居民免疫细胞，涉及过敏，过敏反应，炎症性肠病和腹痛22,23,28,29。为了解决它们在对过敏原的回避行为发展中的作用，我们用ova plus校友敏感了RMB小鼠。在偏好测试之前，我们用三粒白喉毒素注射了三颗小鼠的肥大细胞（图2G）。我们证实了腹膜和肠肥大细胞的有效耗竭，但没有血液嗜碱性粒细胞（图4K）。尽管与OVA Plus明矾敏感，但与对照小鼠相比，具有耗尽的肥大细胞的RMB小鼠显示出更高的OVA溶液（图2H）和OVA偏好（图2I）。与敏化的野生型小鼠相比，在肥大细胞缺乏小鼠中，IgE抗体的全身水平同样增加（图2J），这表明肥大细胞是通过对过敏原的IgE感应诱导避免的肥大细胞。

　　在肠道过敏症期间，胃肠道的神经元激发与神经元激发有关。鉴于观察到的行为的迅速变化，我们认为在IgE依赖性交叉链接30之后，负责任的调解人必须先于从头形成或合成。肥大细胞脱粒后释放的组胺和5-羟色胺是两个预制的介质，在介导，疼痛，腹泻和内脏不适22,31,32,33中已知作用。我们使用抑制剂洛拉塔丁和Famotidine测试了组胺受体H1和H2的作用。用两种药物进行急性预处理不影响对照或过敏敏化小鼠的OVA偏好（图7a），这表明组胺可能不有助于避免食物过敏原。同样，通过对二氯苯丙氨酸的预处理进行5天预处理的封闭，导致对回避的轻度和可变作用（扩展数据图7a）。我们发现与媒介物处理的对照相比，5-羟色胺受体5-HT3拮抗剂Ondansetron没有预处理（扩展数据图7B）。肥大细胞 - 核心电路在皮肤，肺和胃肠道中得到很好的描述，并被提议有助于炎症和疼痛感知。两个以这些相互作用而闻名的介体是P和CGRP34,35，我们对其进行了测试，以确定它们在介导回避中的可能作用。使用药理（物质P受体抑制剂，偶然）和遗传方法（物质P-KO小鼠），我们发现在过敏敏化后，物质P不会影响对OVA的回避行为（扩展数据图7b，d）。我们还发现，用CGRP受体抑制剂（BIBN4096）处理的敏化小鼠对OVA产生了回避行为，与载体处理的小鼠的发现相媲美（扩展数据图7C）。到目前为止，我们的结果表明组胺，5-羟色胺， 避免食物过敏原可能不需要P和CGRP，尽管这对于使用遗传基因敲除方法进行验证很重要，因为使用的药物的剂量和时间可能是最佳的。

　　除了预先形成的物质外，肥大细胞在IgE介导的脱粒化36,37之后的几分钟内产生了蛛网膜酸衍生的脂质介质。已知前列腺素和白细胞是由肥大细胞产生的，并通过对伤害感受器和迷走神经元的作用对行为产生深远影响38,39,40,41。这些介体由一系列酶促步骤产生，该酶促步长分别由限制的环氧合酶和脂氧合酶酶控制（图3A）。尽管对吲哚美辛的环氧合酶1和2抑制对回避行为的幅度没有影响（扩展数据图7E），而用Zileuton预处理5-脂氧合酶（ALOX5）抑制Zileuton可以显着增加敏化小鼠OVA的偏好，但并未影响OVA在对照中的OVA优先preferception（图3B）。使用野生型BALB/c小鼠的器官匀浆对胃内OVA的敏感并挑战，我们确定Alox5表达在跨肠道上近端近端诱导到远端，在双层杂志中发现了最高的诱导症（图3C）（图3C），并且在上皮（扩展的数据图7f）中。这种表达模式与肠道肥大细胞膨胀的地理（扩展数据图5f和9b）相关，并且在敏化的IgE-KO和肥大细胞耗尽的小鼠的十二指肠中，Alox5转录本的检测在很大程度上丢失了（图3D和扩展数据图7f）。对敏感和挑战性的BALB/C小鼠中肠道免疫细胞的单细胞RNA序列数据集的分析表明，肥大细胞和嗜碱性粒细胞，但没有其他免疫细胞表达白细胞合成所需的所有转录机械（扩展数据图7G）。

　　Alox5氧化了芳基四烯酸以生成白细胞A4，该白细胞A4通过酶LTA4水解酶迅速转化为LTB4或与谷胱甘肽共轭以生成LTC4，以生成LTC4 Synthase（LTC4S）的所有Cysteinyl Leukotrienes的母体，这是所有Cysteinyl Leukotrienes的母体（图3A）。为了量化过敏性肠中的白细胞藻，我们对对照和过敏性野生型和LTC4S-KO小鼠进行了靶向质谱。与完全依赖于LTC4的对照相比，这表明过敏小鼠的十二指肠LTE4浓度增加了7–25倍，这表明肠cystinyl cysteinyl cysteinyl Leukotriene响应过敏原摄入（图3E和扩展数据图7H），而PGE2和PGE2和PGD2浓度不大。肥大细胞表达LTC4，而在两天的偏好测试日期，与野生型同化对照组相比，累积的LTC4S-KO小鼠的累积舔和对OVA的偏爱增加，而未敏化的小鼠未受到影响（图3F，G）。与野生型小鼠相比，LTC4S-KO小鼠诱导了总的总和和OVA特异性IgE的可比水平，LTC4对行为的影响可能在IgE和肥大细胞的下游（图7i）。白细胞三烯作用于三个不同的受体，它们对LTC4，LTD4和LTE4的亲和力不同，及其细胞分布和功能42。通过使用Montelukast和Hami3379对Cysltr1和Cysltr2的药理抑制作用，我们发现HAMI3379在很大程度上概括了LTC4S缺陷在OVA偏好验证的第一天的影响（图3H）。尽管与敏化的野生型小鼠相比，尽管IgE的产生相似，但相对于野生型对照的敏化Cysltr2-KO小鼠的OVA偏好增加证实了这种影响（图3i和扩展数据图7J）。由于Montelukast对非敏化小鼠的OVA摄入量的影响，因此无法确定测试Montelukast治疗对过敏原回避性的影响（数据未显示）。这些数据表明，可能由胃肠道肥大细胞产生的白细胞藻是对食物过敏原的避免行为所必需的。Cysltr2介导了过敏原摄入对避免的急性效应。但是，重新暴露后不需要其效果，表明Cysltr1或Cysltr3信号传导和下游途径也可能有助于。

　　众所周知，白细胞通过对背根神经节伤害感受器的作用和潜在肠道神经神经元32,38,39,43介导不利的感觉。遵循这种逻辑，我们通过进行肾上腺副术的迷走神经切开术来探测肠道引起迷走神经元的作用（图3J）。通过对腹膜内注射荧光金毛，并在迷走神经的背运动核中发现染料不存在（扩展数据图7K），从而证实了成功的肾上腺迷走术。然而，迷走神经切开术对对照小鼠的偏好或敏化小鼠的回避发展没有显着影响（图3K）。这些发现表明，迷走神经传入可能不需要，尽管它们仍然可能有助于过敏原引起的回避行为，而是可能通过其他途径来感知肥大细胞衍生的信号，例如白细胞。通过迷走神经或伤害性背根神经神经元表达Cysltr2的冗余途径可能能够补偿以在每种途径的个人缺席中推动回避，并且将来阐明这种可能性至关重要。此外，次肌迷走术均限制了传入和传出运动纤维，这可能会混淆在所研究的行为中找到这种途径的作用。

　　接下来，我们检查了避免过敏原涉及的幽默途径。该区域postrema是一种感觉围绕着脑动脉心，在有害刺激的背景下介导恶心中，具有著名的作用。生长和分化因子15（GDF15）是在炎症和细胞应激条件下产生的转化生长因子-β超家族细胞因子，该细胞因子通过与其受体GFRAL结合而作用于该区域的Postrema和NTS，以介导条件的避免风味和厌食症。实际上，在食物过敏原挑战之后，血清GDF15水平是诱导的（图4a和扩展数据图8a，左），随着挑战的增加，这种诱导被放大（图4A和扩展数据图8A，左）。在全身OVA挑战之后，血清GDF15水平甚至更加强大（扩展数据图8A，右）。发现GDF15的诱导依赖于背景菌株，BALB/C，而不是C57BL/6，响应于口服过敏原挑战时表现出升高的血清水平（扩展数据图8B）。BALB/C中的这种诱导完全取决于IL-4RA，IgE和FCER1A表达细胞的诱导，可以通过用Zileuton（Alox5抑制剂），Montelukast（Cysltr1抑制剂）或HAMI3379（Cysltr2抑制剂）（Cysltr2抑制剂）（cysltr2抑制剂）（cysltr2抑制剂）（cysltr2抑制剂）（图8）（图4B）（图4B），可以部分预防。Cysteinyl白三烯的肥大细胞产生可能参与GDF15分泌。

　　使用来自OVA次倾斜的敏化小鼠的器官匀浆，我们发现GDF15是在DuodeNum和结肠中主要在转录水平上诱导的（扩展数据图8F）。这些组织中的GDF15诱导取决于IgE抗体和肥大细胞（扩展数据图8G）。使用rnascope与针对GDF15，FCER1A和EPCAM的探针的原位杂交，我们证明了GDF15是在胃内OVA挑战后由结肠诱导的，而小型直肠的诱导幅度较低（图4D和扩展数据图9A -C）。这是出乎意料的，因为肥大细胞的膨胀发生在大小肠上的近端到距离模式。实际上，GDF15转录本与FCER1A转录本几乎没有（<1％）重叠，而是主要与Epcam+细胞共定位（93％）（扩展数据图9D）。发现这些GDF15+上皮细胞与肥大细胞形成密切接触，主要发现在结肠隐窝和Transit扩增区域中。值得注意的是，在用二甲双胍处理小鼠后，先前描述了类似的结肠诱导模式，而通过DNA损伤诱导了p53，p53迅速分裂的细胞更容易受到敏感，能够通过GDF15依赖性机制诱导厌食症47。因此，食物过敏原摄入可通过IgE，肥大细胞和白三烯诱导结肠上皮GDF15转录。

　　为了确定GDF15是否能够影响我们的行为范式中的OVA避免，以及肥大细胞是否需要对这些作用产生必要的影响，我们将BALB/C野生型和窝窝控制RMB小鼠和用二硫蛋白毒素耗尽的肥大细胞敏感（如图2G）。然后，在每天的OVA偏好测试之前，将肥大细胞缺乏的小鼠用增加剂量的重组GDF15注射。我们发现GDF15在肥大细胞耗尽的小鼠中挽救了过敏原，这与GDF15在肥大细胞激活的下游一致（图4E）。这种回避的剂量取决于剂量，导致在0.01 mg kg -1处的部分反应，一种类似于敏化的BALB/C小鼠在0.1 mg kg -1时（扩展数据图10a）。避免OVA所需的剂量高于胃内OVA挑战诱导的剂量（图4A，B），在重组GDF15治疗的第一天（但不是第二天），这与该组的总舔量显着降低有关（扩展数据10B）。因此，我们试图直接测试GDF15是否需要使用抗GDF15中和抗体促进OVA。我们用OVA加校友将野生型小鼠敏感，并在每天使用同型对照或抗GDF15进行OVA偏好测试之前5小时对其进行处理（扩展数据图10C）。同型和抗GDF15治疗的过敏小鼠均无法在偏好测试的第1天避免OVA，这表明抗体给药本身对避免OVA的潜在影响（数据未显示）。然而，在偏好测试的第2天，阻止GDF15导致相对于同种型控制治疗的过敏敏化小鼠中OVA的消耗增加（图4F，G）。抗体滴度的差异无法解释OVA偏好的增加，因为在同质型和抗GDF15的组中类似地诱导了总和OVA特异性IgE以及OVA特异性IgG1（扩展数据图10d）。GDF15的中和在60分钟内提高了敏化小鼠中对OVA的偏好，并在第二次试验的整个3小时内持续（扩展数据图10E，F）。GDF15似乎是避免过敏原的必要条件，但是它不能仅以与过敏原挑战相当的浓度驱动避免避免，这表明其他信号可能与GDF15协同以促进避免。鉴于我们的发现，白细胞三烯是能够解释这种作用的潜在介体。他们在多种途径上的作用，包括可能表达CYSLTR2的迷走神经和非肽性伤害感受器，除了诱导上皮GDF15之外，还可以解释出LTC4缺乏症后严重缺乏回避，这仅是由于Cysltr2的不足而部分地重现的。因此，在这里，我们描述了一种意外的肥大细胞上皮回路，该回路通过白细胞和GDF15依赖性机制产生过敏原避免过敏原。

　　这些发现共同表明，过敏原的免疫感知会导致产生回避行为。我们建议避免行为是一种旨在最大程度地减少暴露于有害物质（包括过敏原）的有害影响的防御策略。我们的发现表明，通过IgE抗体对过敏原的检测扩大了神经系统的感觉能力，并提供了一种评估食物和其他环境因素质量的机制。该结论增加了越来越多的证据表明，有害刺激的免疫检测是驱动相应行为的感官信息的重要来源48。它还增加了越来越多的免疫系统和神经系统之间双向功能相互作用的证据49,50。