母-胎界面免疫耐受微環(huán)境的分子信息傳導(dǎo)機(jī)制

李大金

成功妊娠意味著母體免疫系統(tǒng)對(duì)胚胎抗原的免疫耐受;作為同種移植物的胎兒能夠在母體內(nèi)存活，直至分娩而未被母體排斥，是免疫學(xué)原理的唯一例外。母-胎界面是這一免疫耐受過程的核心部位，在母胎免疫調(diào)節(jié)中的作用已受到生殖免疫學(xué)乃至免疫學(xué)領(lǐng)域的廣泛重視。母-胎界面Th2型免疫優(yōu)勢(shì)，及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞擴(kuò)增是母-胎免疫耐受及成功妊娠的標(biāo)志。母-胎免疫耐受的建立和維持需由多種細(xì)胞和細(xì)胞因子介質(zhì)的參與和協(xié)同作用。這種耐受機(jī)制的失調(diào)可導(dǎo)致母體對(duì)胚胎的免疫排斥，主要表現(xiàn)為反復(fù)自然流產(chǎn)和子癇前期等妊娠并發(fā)癥。尋求安全有效的臨床防治策略是根本性解決自然流產(chǎn)對(duì)人類生殖健康威脅的重要課題。雖然目前配偶淋巴細(xì)胞免疫治療在反復(fù)自然流產(chǎn)的臨床防治中起到積極作用，但其療效機(jī)制尚不確切。因此，揭示母-胎免疫耐受調(diào)節(jié)的確切機(jī)制，以獲得免疫耐受生理機(jī)制的研究突破，不僅對(duì)于重新框架和制定人類以及動(dòng)物反復(fù)自然流產(chǎn)等妊娠疾患的防治策略具有重要意義，而且對(duì)于旨在誘導(dǎo)宿主對(duì)移植物產(chǎn)生免疫耐受的移植免疫學(xué)研究，以及旨在突破腫瘤微環(huán)境的免疫耐受，有效產(chǎn)生抗腫瘤免疫效應(yīng)的腫瘤免疫學(xué)研究，均將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

一、母-胎界面免疫微環(huán)境協(xié)同刺激信號(hào)降調(diào)節(jié)

母-胎界面的細(xì)胞組成相當(dāng)復(fù)雜，根據(jù)其來源大致可分為3類:第一類是胚胎來源的絨毛滋養(yǎng)細(xì)胞及侵入蛻膜的絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞;第二類為骨髓源性蛻膜免疫活性細(xì)胞(DIC)，主要包括自然殺傷細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等;第三類為子宮內(nèi)膜源性細(xì)胞，以蛻膜基質(zhì)細(xì)胞(DSC)及腺上皮細(xì)胞為代表。后兩類細(xì)胞又可統(tǒng)一概括為母體來源的細(xì)胞。母體來源的細(xì)胞、胚胎來源的滋養(yǎng)細(xì)胞以及這些細(xì)胞產(chǎn)生的各種細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、激素等共同構(gòu)成了母-胎界面特殊的免疫微環(huán)境，共同參與維持正常妊娠。

協(xié)同刺激信號(hào)CD80/CD86-CD28/血細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4(CTLA-4)在T細(xì)胞活化、增殖及輔助性T細(xì)胞(Th)的分化中起重要調(diào)節(jié)作用。干預(yù)協(xié)同刺激信號(hào)是目前誘導(dǎo)抗原特異性免疫耐受和調(diào)控Th細(xì)胞分化的重要手段。在抗原致敏期干預(yù)協(xié)同刺激信號(hào)可成功誘導(dǎo)抗原特異性免疫耐受[1]。

筆者的研究表明，CD86，CD28及CTLA-4在正常人妊娠早期蛻膜組成性表達(dá);CD80在兩組中不表達(dá)或低表達(dá)。自然流產(chǎn)患者蛻膜CD86轉(zhuǎn)錄水平明顯高于正常妊娠早期蛻膜;而CTLA-4轉(zhuǎn)錄水平則低于正常妊娠早期蛻膜[2]。正常妊娠蛻膜局部富含有 CD4+CD25+Treg，其組成性高表達(dá) CTLA-4[3]。Treg經(jīng)由CTLA-4-CD80/CD86介導(dǎo)其免疫抑制性調(diào)節(jié)作用，在誘導(dǎo)外周免疫耐受中具有重要地位。由此可見，CD86/CD80及CTLA-4/CD28在人妊娠早期蛻膜細(xì)胞的組成性表達(dá)，尤其是CTLA-4的高表達(dá)，在維持正常妊娠母-胎界面免疫耐受微環(huán)境中發(fā)揮重要作用;蛻膜CD86過表達(dá)及CTLA-4低表達(dá)密切相關(guān)可能導(dǎo)致人類早期妊娠失敗。

為闡述協(xié)同刺激信號(hào)在母-胎免疫耐受建立和維持中的免疫調(diào)控作用，我們于自然流產(chǎn)模型小鼠的著床期以CD80/CD86單克隆抗體干預(yù)協(xié)同刺激信號(hào)，進(jìn)一步分析了母-胎界面局部Th1型及Th2型細(xì)胞因子表達(dá)格局，及外周調(diào)節(jié)性T細(xì)胞水平及功能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，于著床期干預(yù)協(xié)同刺激信號(hào)后，自然流產(chǎn)模型(CBA×DBA/2)胚胎吸收率顯著下降至接近正常妊娠模型水平。母體T細(xì)胞對(duì)父系抗原的應(yīng)答能力及白細(xì)胞介素2(IL-2)的產(chǎn)生顯著下調(diào)，孕鼠體內(nèi)免疫細(xì)胞表面CD80，CD86和CD28的表達(dá)顯著下降;而CTLA-4的表達(dá)顯著升高。脾臟內(nèi)CD4+CTLA-4+以及CD4+IL-10+T細(xì)胞比例顯著增加。而CTLA-4和IL-10是T細(xì)胞介導(dǎo)耐受的重要的分子與細(xì)胞因子介質(zhì)[4]。于孕早期阻斷CD86協(xié)同刺激信號(hào)后，母-胎界面IL-4和-10，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β2(TGF-β2)表達(dá)均顯著增加;而 γ干擾素(IFN-γ)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)表達(dá)顯著下降。孕鼠脾臟CD4+CD25+T細(xì)胞亞群得到顯著擴(kuò)增;而且CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞對(duì)同種反應(yīng)性T細(xì)胞具有免疫抑制效應(yīng)明顯增強(qiáng)[5]。因此，孕早期母-胎界面微環(huán)境協(xié)同刺激信號(hào)降調(diào)節(jié)有助于誘導(dǎo)母體對(duì)胚胎的免疫耐受，并最終改善自然流產(chǎn)模型孕鼠的妊娠預(yù)后。

二、母-胎界面IDO來源并誘導(dǎo)母-胎免疫耐受

母胎界面是一種特殊的免疫微環(huán)境，來自胚胎的滋養(yǎng)細(xì)胞及來自母體的蛻膜免疫細(xì)胞是其重要的功能細(xì)胞。早期研究發(fā)現(xiàn)，母胎界面高豐度表達(dá)吲哚胺雙加氧酶(IDO)。IDO通過耗竭免疫微環(huán)境色氨酸，使T細(xì)胞饑餓，導(dǎo)致免疫耐受[1]。在上述母-胎界面功能細(xì)胞中，胚胎來源的滋養(yǎng)細(xì)胞及母體來源的單核-吞噬細(xì)胞均可表達(dá) IDO[6，7]。滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)的IDO可直接導(dǎo)致T細(xì)胞向Th2型分化;IDO抑制劑通過抑制滋養(yǎng)細(xì)胞IDO活性介導(dǎo)T細(xì)胞呈現(xiàn)Th1型免疫優(yōu)勢(shì)[7]。新近研究發(fā)現(xiàn)，蛻膜NK細(xì)胞可通過分泌IFN-(誘導(dǎo)CD14+單核-吞噬細(xì)胞表達(dá)IDO，進(jìn)而導(dǎo)致調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化與擴(kuò)增及免疫抑制。蛻膜NK細(xì)胞能夠抵御IDO代謝產(chǎn)物犬尿素介導(dǎo)的抑制作用;而外周NK細(xì)胞則不能抵御這種抑制作用。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，外周來源的NK細(xì)胞及CD14+細(xì)胞共培養(yǎng)則不能誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞[8]。因此，母-胎界面胚胎來源的及母體來源的IDO，通過誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞及Th2型免疫優(yōu)勢(shì)，參與建立母-胎界面免疫耐受微環(huán)境，使生理性妊娠得以維持。

三、母-胎界面表達(dá)的細(xì)胞因子介導(dǎo)母-胎免疫耐受

蛻膜免疫細(xì)胞在母胎界面免疫耐受微環(huán)境中發(fā)揮重要的作用;dNK是蛻膜主要免疫細(xì)胞(70%);T細(xì)胞占10%～15%;單核-吞噬細(xì)胞占15%;他們的來源是生殖免疫學(xué)領(lǐng)域重要的熱點(diǎn)科學(xué)問題。雖然來自胚胎的滋養(yǎng)細(xì)胞不是經(jīng)典的免疫細(xì)胞，但作為上游功能細(xì)胞在母胎界面免疫耐受微環(huán)境中發(fā)揮著極其重要的免疫調(diào)節(jié)作用。

在證實(shí)了滋養(yǎng)細(xì)胞分泌趨化因子CXCL12，而蛻膜數(shù)目最多的免疫細(xì)胞CD56brightCD16-NK細(xì)胞髙表達(dá)其受體CXCR4后，我們探討了CXCL12對(duì)該細(xì)胞的趨化試驗(yàn)以分析蛻膜NK細(xì)胞募集機(jī)制。實(shí)驗(yàn)顯示rhCXCL12對(duì)蛻膜CD56brightCD16-NK細(xì)胞具有顯著趨化作用。在一定范圍內(nèi)隨著rhCXCL12濃度的增加其趨化能力增強(qiáng);當(dāng) rhCXCL12的濃度為10μg/L時(shí)，其趨化效應(yīng)最強(qiáng);當(dāng)濃度進(jìn)一步增加為100μg/L時(shí)，其趨化效應(yīng)則略有下降。早孕期滋養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)上清液亦顯示出對(duì)蛻膜CD56brightCD16-NK細(xì)胞明顯的趨化作用。經(jīng)CXCR4中和抗體處理蛻膜NK細(xì)胞后，rhCXCL12和滋養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)上清液的蛻膜NK細(xì)胞趨化作用明顯降低。因此，我們研究證實(shí)了rhCXCL12通過與CXCR4的相互作用引導(dǎo)CD56brightCD16-NK細(xì)胞對(duì)蛻膜的遷移[9]。

既然滋養(yǎng)細(xì)胞同樣分泌趨化因子CXCL16，而其受體CXCR6在人蛻膜和外周血的淋巴細(xì)胞不同程度地表達(dá)，CXCL16和CXCR6間的對(duì)話可能是某些淋巴細(xì)胞被募集到子宮蛻膜的原因。我們分離了人外周血單個(gè)核細(xì)胞和蛻膜免疫活性細(xì)胞群，觀察CXCL16和滋養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)上清對(duì)其趨化效應(yīng)。結(jié)果顯示，CXCL16可以選擇性地趨化外周血和蛻膜單核細(xì)胞及T細(xì)胞;對(duì)CD56brightCD16-NK細(xì)胞也有一定的趨化效應(yīng);但對(duì)CD56brightCD16+NK和NKT細(xì)胞沒有明顯的趨化作用。當(dāng)rhCXCL16的處理濃度為100ng/ml時(shí)，趨化效應(yīng)最為明顯，CXCL16的中和性抗體可以抑制其趨化效應(yīng)。值得注意的是，在CXCL16的作用下，被趨化的外周血淋巴細(xì)胞的構(gòu)成比例與蛻膜免疫細(xì)胞組成類似[10]。因此，滋養(yǎng)細(xì)胞分泌的趨化因子參與蛻膜3種免疫活性細(xì)胞的募集及組成。

胸腺基質(zhì)促淋巴細(xì)胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)是由上皮細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，參與中樞及外周免疫耐受，及可能參與Th2型免疫病理損傷[11]。我們新近研究發(fā)現(xiàn)，母-胎界面胎兒來源的滋養(yǎng)細(xì)胞如何訓(xùn)導(dǎo)母體來源的蛻膜免疫細(xì)胞并促進(jìn)Th2型優(yōu)勢(shì)的形成與發(fā)展，誘導(dǎo)母胎免疫耐受的機(jī)制。滋養(yǎng)細(xì)胞通過分泌TSLP訓(xùn)導(dǎo)dDCs，并使dDCs分泌高水平IL-10與CCL17;TSLP-dDCs則誘導(dǎo)dCD4+T細(xì)胞呈現(xiàn)Th2型偏移，從而形成有利于正常妊娠的母-胎界面免疫耐受微環(huán)境[12]。

四、母-胎界面表達(dá)的HLA-G在母-胎免疫效應(yīng)中的調(diào)節(jié)作用

胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)HLA-G早在20年前被研究證實(shí);然而，迄今為止對(duì)HLA-G在母胎界面的生物學(xué)功能仍未達(dá)成廣泛共識(shí)。早期研究證實(shí)，滋養(yǎng)細(xì)胞特別是絨毛外細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)通過表達(dá)HLA-G，作用于蛻膜NK細(xì)胞KIR受體，啟動(dòng)NK細(xì)胞內(nèi)抑制性信號(hào)通路，從而抑制NK細(xì)胞的殺傷能力[13]。實(shí)際上HLA-G對(duì)相應(yīng)受體結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)過程及其復(fù)雜，對(duì)靶細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過免疫抑制劑;由受體不同結(jié)構(gòu)通過不同的信號(hào)通路產(chǎn)生出功能調(diào)節(jié)的多樣性[14]。最近研究發(fā)現(xiàn)，滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)的二聚體HLA-G分別作用于母-胎界面CD14+巨噬細(xì)胞代表的LILRB1，及NK細(xì)胞代表的KIR2DL4，升調(diào)節(jié)這些細(xì)胞分泌IL-6、IL-8和TNF-α等細(xì)胞因子，使母-胎界面呈現(xiàn)Th2型免疫優(yōu)勢(shì)及促血管形成的細(xì)胞因子格局[15]。顯然，胚胎來源的滋養(yǎng)細(xì)胞表達(dá)的HLA-G在母-胎免疫耐受微環(huán)境中發(fā)揮著多重免疫調(diào)節(jié)作用。

綜上所述，母-胎界面免疫耐受微環(huán)境在維持生理性妊娠平穩(wěn)過渡直至分娩過程中發(fā)揮核心作用;母-胎界面多種功能細(xì)胞通過表達(dá)膜表面分子及分泌可溶性分子，及它們之間的復(fù)雜的交互作用，為建立及維持這一免疫耐受微環(huán)境做貢獻(xiàn)。胚胎來源的滋養(yǎng)細(xì)胞從來就不是歷來順受;它們通過表達(dá)膜表面分子及可溶性分子，訓(xùn)導(dǎo)母體來源的蛻膜細(xì)胞，特別是免疫活性細(xì)胞，在母-胎免疫耐受及母-胎免疫調(diào)節(jié)中，發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

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