综述：利用拉曼光谱分析过敏症状个体的红细胞

《Journal of Molecular Structure》：Analysis of red blood cells from individuals with allergy symptoms using Raman spectroscopy

本综述创新性地应用拉曼显微光谱技术，揭示了花粉过敏患者红细胞在分子层面的特异性变化，如膜流动性降低、蛋白质二级结构改变及特征性新峰（1542 cm-1、521 cm-1）的出现。研究通过主成分分析（PCA）成功区分健康与过敏样本，为开发无标记、快速过敏诊断方法提供了新视角。

　　

Abstract

花粉过敏已成为日益严重的健康威胁，全球约20-30%人口受影响。本研究通过拉曼显微光谱技术，首次实现了对花粉季节过敏患者红细胞的分子水平分析。研究发现，过敏者红细胞膜流动性降低，蛋白质和脂质结构发生改变，具体表现为I₂₉₃₀/I₂₈₅₅强度比升高。此外，光谱中出现的1542 cm^-1特征峰提示红细胞膜表面存在CpG岛，521 cm^-1峰则表明膜表面受体和二硫键的形成。主成分分析（PCA）证实了健康与过敏人群光谱的可区分性。

Introduction

过敏是机体对异物（过敏原）产生的异常免疫反应。在中欧地区，桦树、榛树等植物花粉是主要过敏原，其粒径小（约160氨基酸，17 kDa）、易悬浮的特性加剧了传播风险。气候变化导致花粉季延长至5-6个月，过敏发病率持续上升。免疫球蛋白E（IgE）是过敏反应的核心介质，其特异性抗体（sIgE）可通过血清学或皮肤试验检测。近期研究表明，过敏性疾病与血红蛋白水平降低、嗜酸性粒细胞计数升高等血液参数变化相关。红细胞作为血液中数量最多的有形成分，其特殊的膜结构（脂质双分子层与膜蛋白）和高血红蛋白含量（约30%）使其成为病理状态的敏感指示器。拉曼光谱技术通过分析激光与分子相互作用产生的非弹性散射光，能够无标记、非侵入性地揭示生物样本的生化信息，已广泛应用于癌症诊断、感染性疾病检测等领域。本研究旨在探索拉曼光谱是否能够区分花粉过敏患者与健康人的红细胞光谱特征，为过敏机制研究和临床诊断提供新工具。

Patients

研究纳入4名处于花粉活跃期的过敏症状患者及相应数量的健康志愿者。过敏组血样采集于4-5月，健康对照组采集于12-1月。过敏诊断基于临床问诊和形态学检查结果，研究符合伦理规范。

Results and discussion

拉曼光谱可解析红细胞内血红素卟?环振动、膜脂质与蛋白质构象等关键信息。过敏患者红细胞光谱显示：1）膜流动性下降，体现为I₂₉₃₀/I₂₈₅₅强度比升高；2）蛋白质二级结构紊乱，出现无序结构特征峰；3）新特征峰1542 cm^-1与CpG岛相关，521 cm^-1峰对应膜受体及二硫桥形成。PCA分析明确分离了两组光谱数据，形态学结果进一步佐证了过敏患者的炎症状态。

Conclusions

拉曼显微光谱可有效捕捉花粉过敏患者红细胞的分子特征变化。该技术为过敏反应的细胞机制研究提供了新视角，并有望发展为快速、精准的无标记诊断工具。

Data availability

数据可根据需求提供。

CRediT authorship contribution statement

Aleksandra Kurek：原创撰写、可视化、实验操作、形式分析、概念化；Paulina Moskal：方法论、实验操作；Jacek Czepiel：审阅编辑、数据整理；Malwina Birczyńska-Zych：审阅编辑、方法论；Monika Boci?ga-Jasik：审阅编辑；Aleksandra Wese?ucha-Birczyńska：审阅编辑、方法论、形式分析、概念化。

Declaration of competing interest

作者声明无已知竞争性利益。

Acknowledgements

研究受波兰雅盖隆大学化学系科研资金支持，部分设备由欧盟智能增长计划（POIR.04.02.00-00-D001/20）资助。