Th17細胞與Treg細胞在子癇前期中的作用及分子調(diào)控機制①

支馨儀 舒文韜 高 晶 劉巖厚 王軼楠

(吉林大學第一醫(yī)院轉化醫(yī)學研究院,長春130000)

子癇前期(Pre-eclampsia，PE)是妊娠過程中對母體和胎兒生命健康具有嚴重威脅的綜合征之一，其發(fā)生是由于胎盤形成異常、螺旋小動脈重塑障礙，進而引起早產(chǎn)、胎膜早破、胎盤早剝以及流產(chǎn)等不良妊娠結局，但確切的病理生理學機制尚不清楚[1-4]。近年研究表明，PE的發(fā)生發(fā)展過程中，母體-胎兒交界處免疫耐受微環(huán)境中T細胞亞群的動態(tài)平衡發(fā)揮重要作用[5-8]。現(xiàn)將近年來國內(nèi)外有關輔助性T細胞亞群(helper T cell，Th)Th17細胞與調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell，Treg)亞群在PE發(fā)生過程中的變化、作用以及分子調(diào)控機制的最新研究成果加以綜述。

1 Th17與Treg細胞亞群在PE中的比例及轉錄因子表達水平的變化

Th17細胞屬于輔助性CD4+T細胞亞群，通過產(chǎn)生IL-17A、IL-17F和IL-22等細胞因子在自身免疫性疾病以及黏膜感染的免疫反應中發(fā)揮重要作用[9-13]。Molvarec等[14]研究發(fā)現(xiàn)在PE患者體內(nèi)Th17細胞、產(chǎn)生IL-17的CD8細胞(Tc17)以及NK細胞數(shù)量均增加，并且PE患者血清內(nèi)IL-17的水平顯著高于健康的未妊娠和妊娠女性[15]。

Treg細胞為表達轉錄因子Foxp3(Forkhead box protein 3)的一群CD4+T細胞，通過產(chǎn)生特異性抗炎細胞因子如IL-10和TGF-β，阻止機體內(nèi)過度的免疫應答反應[16-18]。正常妊娠狀態(tài)下，蛻膜組織中Treg細胞數(shù)量增加，并呈現(xiàn)出穩(wěn)定的抑制表型；與正常妊娠女性相比，PE患者外周血中CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞的數(shù)量明顯下降，細胞的抑制能力顯著降低，活化母體炎癥細胞的能力增強[19-23]。研究表明妊娠初期Treg便已經(jīng)開始參與母胎耐受的形成，早期蛻膜組織中即可見CD4+CD25bright細胞數(shù)量較外周血有明顯升高；而PE患者的外周血和蛻膜組織中，CD4+CD25bright細胞數(shù)量與正常孕婦相比顯著降低[24,25]。另一項研究顯示，從妊娠第4個月開始至妊娠第9個月時PE高風險人群外周血Treg細胞與正常人群相比數(shù)量明顯下降[26]。

Yu等[27]發(fā)現(xiàn)在PE患者外周血中，CD8+CD25+Foxp3+Treg細胞比例也發(fā)生下降，這群細胞有著與CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞相似的表型和功能，可以通過細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4(Cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4)介導發(fā)生細胞-細胞間接觸，誘導抗原提呈細胞(Antigens-presenting cells，APCs)發(fā)生耐受，同時細胞自身產(chǎn)生IL-10、TGF-β等異質性細胞因子，發(fā)揮免疫抑制功能。

Ribeiro等[28]團隊發(fā)現(xiàn)在PE患者體內(nèi)Th17細胞的轉錄因子維甲酸相關孤兒受體(Retinoic acid-related orphan receptor，ROR)與正常妊娠女性相比表達水平有所升高，而Treg細胞的轉錄因子Foxp3表達水平明顯下降。此外，在早期發(fā)生(發(fā)病時妊娠周數(shù)<34周)的PE患者體內(nèi)Th17細胞轉錄因子ROR的表達水平明顯高于晚期發(fā)生(發(fā)病時妊娠周數(shù)≥34周)的PE患者，而早期發(fā)生PE的患者體內(nèi)Treg細胞表達的轉錄因子Foxp3水平顯著低于晚期發(fā)生的PE患者。Gharesi-Fard等[29]對PE患者蛻膜和絨毛膜絨毛組織中的轉錄因子進行檢測，發(fā)現(xiàn)在PE患者的蛻膜組織和絨毛膜絨毛組織中轉錄因子Foxp3表達下降，ROR水平升高。Cao等[30]研究發(fā)現(xiàn)在嚴重PE患者外周血單個核細胞(Peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中Treg細胞特異性轉錄因子Foxp3 mRNA表達下降，而在輕度和重度PE患者的PBMC中Th17特異性轉錄因子RORγt mRNA表達顯著升高。

上述研究結果顯示，Th17與Treg細胞亞群是否平衡與子癇前期的發(fā)病有著密切的關系。

2 Th17與Treg細胞亞群在PE發(fā)生發(fā)展中的作用及機制

IL-17通過誘導細胞因子(如IL-6、粒細胞集落刺激因子、TNF-α)，趨化因子如CXC趨化因子配體1[Chemokin(C-X-C motif) ligand 1，CXCL1]、CXCL2、CC趨化因子配體20[Chemokin(C-Cmotif) ligand 20，CCL20]，炎性介質(如急性期蛋白、補體)和抗菌素(如防御素、黏液素)的產(chǎn)生而誘發(fā)機體產(chǎn)生促炎性免疫反應[31-33]。Ribeiro等[28]研究表明PE患者體內(nèi)TNF-α、IFN-γ、IL-6和IL-17的水平高于同齡正常妊娠女性，而抑制性細胞因子IL-10和TGF-β1的水平則比同齡正常妊娠女性明顯下降；同時，TNF-α、IL-6和IL-17的水平在早期發(fā)生的PE患者體內(nèi)較晚期發(fā)生的PE患者有大幅度的增高。PE患者外周血中IL-17水平升高會導致母體發(fā)生廣泛血管內(nèi)炎性反應；在妊娠小鼠模型中，IL-17可以使外周血中Th17數(shù)量增加，發(fā)生胎盤氧化應激反應，產(chǎn)生的自身抗體能夠活化血管緊張素Ⅱ的 1型受體(Angiotensin Ⅱ type 1 receptor，AT1-AA)并且導致血壓升高。給PE模型小鼠注射IL-17可溶性受體C來抑制IL-17的功能后，發(fā)現(xiàn)外周血中Th17細胞數(shù)量下降，氧化應激反應及AT1-AA反應均受到抑制，并且子宮灌注壓下降[15]。Cornelius等[34]從子宮灌注壓不足的PE大鼠模型體內(nèi)分離出Th17細胞，將這群細胞過繼轉輸給正常妊娠的大鼠，結果顯示接受過繼轉輸?shù)娜焉锎笫笃骄鶆用}壓、AT1-AA、IL-6以及氧化應激反應顯著增加，胎兒子宮生長受限。以上研究結果提示Th17細胞亞群在PE的發(fā)生中起重要作用。

正常妊娠狀態(tài)下，蛻膜組織中的Treg細胞通過抑制CD4+和CD8+T細胞分泌細胞因子，降低NK細胞的細胞毒性，抑制DCs的功能和成熟，從而保護胎兒免受母體免疫系統(tǒng)的攻擊[35-39]；其中CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞在妊娠過程中通過多種途徑發(fā)揮抑制功能，包括消耗IL-2和CTLA-4，直接殺傷T細胞或APCs，產(chǎn)生TGF-β、IL-10、IL-35和半乳糖凝集素-1等免疫抑制性細胞因子[40,41]。PE患者外周血中Treg細胞數(shù)量明顯少于正常妊娠女性[42,43]。Boij等[44]研究結果顯示，與健康的妊娠女性相比，在PE患者外周血的Treg細胞群中表達CCR4+Treg細胞比例卻有所增加，進一步研究表明蛻膜組織會分泌趨化因子CCL17，從而使外周表達其受體CC趨化因子受體4型(C-C chemokine receptor type 4，CCR4)的Treg細胞被募集至子宮蛻膜處。CCR4+Treg細胞在蛻膜組織中聚集會導致外周血中CCR4+Treg細胞數(shù)量的減少；而PE患者CCR4+Treg細胞在蛻膜組織的聚集過程受到阻礙，與PE患者蛻膜組織中Treg細胞數(shù)量減少相一致，表明PE患者蛻膜組織中Treg聚集障礙可能是影響PE患者母胎交界處免疫微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要原因。

3 Th17與Treg細胞亞群在PE中的分子調(diào)控機制

3.1Notch信號通路調(diào)控Th17與Treg細胞平衡的機制 Notch信號通路廣泛存在于脊椎動物和非脊椎動物，在進化上高度保守，通過相鄰細胞之間的相互作用調(diào)節(jié)細胞、組織、器官的分化和發(fā)育。哺乳動物有4種Notch受體(Notch1～4)和5種Notch配體(Delta-like 1、3、4，Jagged1和Jagged2)[45，46]。研究表明，與正常妊娠婦女相比，PE患者單核細胞表面Notch受體的表達增加，Notch配體Delta樣配體4(Delta-like ligand 4，DLL4)的mRNA表達量顯著增加，而Jagged-1和Jagged-2的mRNA水平明顯下降。同時，IL-17 mRNA水平與DLL4 mRNA水平呈正相關，而Foxp3 mRNA水平與Jagged-2 mRNA水平呈正相關，上述數(shù)據(jù)提示Notch信號通路可能通過調(diào)節(jié)Th17和Treg細胞之間的平衡在PE的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用[30,47]。

3.2凋亡蛋白調(diào)控Th17與Treg細胞平衡的機制 凋亡是機體維持自身穩(wěn)定狀態(tài)的一種重要免疫調(diào)節(jié)機制，人類凋亡蛋白家族可分為抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。Bcl-2為抗凋亡蛋白，而Bax、Bak、Bad等則是促凋亡蛋白。Darmochwal-Kolarz等[48]研究發(fā)現(xiàn)，與健康妊娠女性相比，PE患者在妊娠后3個月中其外周血CD4+CD25+FoxP3+Treg細胞數(shù)量減少，其表面Bax蛋白的平均熒光強度顯著升高，而 Treg細胞表面Bcl-2蛋白表達量顯著降低，推測PE患者體內(nèi)Treg細胞功能缺陷，凋亡顯著增強，從而導致Treg細胞比率降低，Th17與Treg細胞亞群的平衡狀態(tài)被打破，最終導致PE的發(fā)生。

3.3基因單核苷酸多態(tài)性(Single nucleotide polymorphisms，SNP)調(diào)控Th17與Treg細胞平衡的機制 Treg細胞通過調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡，分泌抑制性細胞因子(TGF-β、IL-10、IL-35)和表達抑制性受體[CTLA-4、淋巴細胞活化基因3(Lymphocyte-activation gene 3，LAG3)]等機制，保護胎兒不受母體免疫攻擊。近年來研究發(fā)現(xiàn)Treg細胞的特異性轉錄因子Foxp3基因的SNP會影響母體PE的易感程度。Norouzian等[49]發(fā)現(xiàn)rs2232365、rs3761548和rs3761547這3個Foxp3 SNPs在健康的妊娠女性、輕度和重度PE妊娠女性中其基因型或等位序列無明顯差異，而rs4824747在健康妊娠組與PE患者組間存在顯著的基因型差異。

IL-27屬于異二聚體細胞因子IL-12家族，該家族還包括IL-12、IL-23以及IL-35等成員，由APCs通過Toll樣受體信號途徑活化后產(chǎn)生，IL-27在Th細胞分化的初始階段起到重要調(diào)控作用，抑制Th17細胞的分化[50]。Yin等[51]研究發(fā)現(xiàn)PE患者胎盤組織中IL-27受體表達增加，胚胎滋養(yǎng)層細胞表面IL-27受體的表達明顯高于正常妊娠組；經(jīng)IL-27活化后的胚胎滋養(yǎng)層細胞產(chǎn)生的IL-6顯著增多。Liu等[52]對中國漢族PE患者和健康妊娠女性的IL-27基因多態(tài)性進行研究，選取3種IL-27多態(tài)性基因型及其等位基因，分別為rs153109(5′UTR region)、rs17855750(Exon2/missense)和rs181206(Exon4/missense)；結果發(fā)現(xiàn)rs153109CC基因型的女性罹患PE的風險更高，而rs17855750和rs181206基因型及其等位基因與對照組相比并無差異，說明IL-27基因多態(tài)性能夠影響中國漢族女性PE的發(fā)生。

3.4程序性死亡受體-1(Programmed cell death protein-1，PD-1/CD279)/PD-L1信號通路調(diào)控Th17與Treg細胞平衡的機制 為避免過度活躍的免疫應答導致過度的炎性反應和自身免疫性疾病，機體進化出免疫檢查點機制來控制免疫反應的程度，以減少免疫應答對健康組織的損害。PD-1是重要的免疫檢查點，通過與其配體PD-L1(B7-H1/CD274)相互作用而抑制T細胞的活化及細胞因子的產(chǎn)生，在維持機體的外周耐受上發(fā)揮至關重要的作用。研究表明在子宮-胎盤交界處免疫耐受狀態(tài)的維持中，PD-1/PD-L1信號通路可通過兩種耐受機制抵御效應T細胞的作用:①促進Treg細胞的增殖發(fā)育，增強Treg細胞功能；②直接抑制效應T細胞的功能。動物實驗的結果表明PD-1/PD-L1信號通路封閉會導致小鼠Treg細胞比率降低而Th17細胞增多，同時胚胎吸收率增加，提示母胎耐受平衡狀態(tài)的破壞[53,54]。

Tian等[53]的研究發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠女性相比，PE患者體內(nèi)Treg細胞表面PD-1表達增加，Th17細胞表面PD-1表達水平下降而PD-L1水平增加，與Toldi等[21]的研究結果一致，由此推測PE患者體內(nèi)Treg細胞減少的原因之一可能是Treg細胞表面PD-1分子表達增加所致。隨后該團隊在妊娠第16天時給PE大鼠模型注射PD-L1-Fc，發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)Th17細胞比例下降而Treg細胞數(shù)量增加，且大鼠的收縮壓下降伴尿蛋白減少；進一步研究表明PD-L1-Fc通過抑制PI3K/AKT/m-TOR信號途徑同時增強人第10號染色體缺失的磷酸酶張力蛋白同源物基因(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromo-some ten，PTEN)表達的方式扭轉PE模型大鼠體內(nèi)Treg/Th17不平衡。體外研究結果進一步驗證該機制，提示PD-1/PD-L1途徑可通過“連環(huán)出擊”的方式影響著Treg/Th17細胞的平衡，首先PE患者Th17細胞表面PD-1表達下降，引起PE患者Th17細胞增加；其次PD-L1-Fc在T細胞分化過程中，選擇性促進Treg的生成而抑制Th17分化，并伴隨PI3K/AKT/m-TOR mRNA表達下降而PTEN mRNA表達升高；再次，PD-1/PD-L1信號通路封閉后，Treg細胞中的RORγt和IL-17 mRNA表達增加，而Foxp3和IL-10 mRNA表達降低，說明可以通過PD-1/PD-1L途徑促進PE患者體內(nèi)Treg向Th17分化[55]。

4 結論

針對PE發(fā)生機制的研究正在世界范圍內(nèi)廣泛進行，在某些領域已經(jīng)取得了突破性的進展。但是仍然有很多問題尚待解決。PD-1/PD-L1途徑被認為是治療自身免疫病的理想靶點，一方面是因為PD-1激動劑能增強Treg細胞的功能，另一方面該途徑能夠同時抑制處于活化狀態(tài)的效應T細胞的功能，并抑制其進一步擴增，鑒于PD-1/PD-L1的連續(xù)加成效果，可以考慮將其作為PE的治療靶點。

雖然PE發(fā)生的確切病理生理學機制尚不清楚，但眾多研究顯示母體-胎兒交界處免疫耐受微環(huán)境中T細胞亞群之間的動態(tài)平衡與其息息相關。本文對近年來國內(nèi)外有關Th17/Treg亞群的平衡在PE發(fā)生過程中的變化、作用以及相關機制的研究成果加以綜述，期待能夠為PE的基礎研究以及診斷治療提供新的方向與思路。