过敏性结膜炎是由过敏原引起的结膜炎症，是一种常见疾病，累及多达40%的人群。本研究聚焦于季节性过敏性结膜炎（seasonal allergic conjunctivitis，SAC），亦称“花粉症眼”，由暴露于空气中的花粉所致。我们建立了一个数学模型，用于定量描述眼部免疫系统对过敏原的应答。首先，我们对SAC的免疫发病机制进行了简化的定性描述。随后，我们将所选的各项免疫病理机制以数学形式表达，构建了一个由31个常微分方程组成的方程组。我们将模型预测的可观测免疫信号的汇总统计量与实验测量结果进行比较，发现该模型能够捕捉SAC进展过程中的关键定性特征。接着，我们将模型预测的组胺浓度时间序列与症状评分进行比较，发现两者具有较强的相关性，提示该模型能够预测具有临床意义的变化趋势。随后，我们通过多步骤流程对模型进行了校准。我们发现，影响最大的参数是IL-4的生成速率和清除速率，以及IL-5和IL-8的生成速率。这些细胞因子已被用作哮喘、特应性皮炎及重度嗜酸性粒细胞相关疾病的治疗靶点，提示其也可能成为SAC的潜在治疗靶点。校准后的模型能够再现实验中可观测免疫信号的大多数汇总统计量，但在IL-5和IL-13方面存在偏差，表明其他免疫病理机制也可能发挥重要作用。
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摘要
过敏性结膜炎是由过敏原引起的结膜炎症，是一种常见疾病，影响多达 40% 的人群。本研究探讨季节性过敏性结膜炎（SAC），该病又称“花粉症眼”，由暴露于空气传播的花粉所致。我们建立了一个数学模型，用于量化眼部免疫系统对过敏原的反应。首先，我们对 SAC 的免疫发病机制进行了简化的定性描述。随后，我们将选定的各项免疫病理机制用数学形式表示，构建了一个由 31 个常微分方程组成的方程组。我们将模型预测的可观测免疫信号的汇总统计量与实验测量结果进行比较，发现该模型能够捕捉 SAC 进展过程中的关键定性特征。随后，我们将预测的组胺浓度时间序列与症状评分进行比较，发现二者具有较强的相关性，表明该模型能够预测具有临床意义的变化趋势。接下来，我们通过多步骤流程对模型进行校准。我们发现，影响最大的参数是 IL-4 的生成速率和消耗速率，以及 IL-5 和 IL-8 的生成速率。这些细胞因子是哮喘、特应性皮炎及重度嗜酸性粒细胞相关疾病治疗中的靶点，提示其可能成为 SAC 的潜在治疗靶点。经校准的模型能够重现实验中可观测免疫信号的大多数汇总统计量，但在 IL-5 和 IL-13 方面仍存在差异，表明其他免疫病理机制可能也具有重要作用。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助方信息
N.G. 感谢 RIT Steven M. Wear 提供的资金支持
捐赠基金研究生奖学金。
版权
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保留所有权利。未经许可，不得以任何形式再利用。
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发布于2026年9月27日。
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季节性过敏性结膜炎期间眼部免疫反应的定量模型
Narshini D
Gunputh
,
Kara L
Maki
,
Lucia
Carichino
,
Collynn F.
Woeller
bioRxiv
2026.09.21.753366;
doi:
https://doi.org/10.64898/2026.09.21.753366
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季节性过敏性结膜炎期间眼部免疫反应的定量模型
Narshini D
Gunputh
,
Kara L
Maki
,
Lucia
Carichino
,
Collynn F.
Woeller
bioRxiv
2026.09.21.753366;
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https://doi.org/10.64898/2026.09.21.753366
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关键词：季节性过敏性结膜炎 · 眼部免疫应答 · 常微分方程模型 · 细胞因子 · 组胺动力学 · 模型校准
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.21.753366v1?rss=1