白細胞介素33在妊娠相關(guān)疾病中的作用

曹小宛，陳黎，宋珍珍，張國英

早產(chǎn)是圍生期常見的嚴重并發(fā)癥，是產(chǎn)科產(chǎn)前住院最常見的原因之一，也是產(chǎn)科及新生兒科醫(yī)生經(jīng)常面對的挑戰(zhàn)[1]。目前研究認為，早產(chǎn)是多病因的臨床綜合征，機制復雜，感染以及炎癥是其主要的危險因素。早產(chǎn)發(fā)生的孕周越小，越有可能是感染所致[2-3]。白細胞介素（interleukin，IL）家族成員IL-33作為重要的免疫調(diào)節(jié)劑，可通過胞內(nèi)以及胞外兩種形式參與調(diào)節(jié)機體的免疫應(yīng)答，在炎癥性疾病以及變態(tài)反應(yīng)性疾病中發(fā)揮重要作用[4]。多項研究表明，IL-33在正常妊娠以及多種妊娠相關(guān)疾病中扮演重要角色?，F(xiàn)對IL-33的生物學功能及其與炎癥性疾病的關(guān)系進行綜述，總結(jié)其在妊娠相關(guān)疾病中的作用，為早產(chǎn)的預(yù)防及診治提供新的思路。

1 IL-33概述

IL-33是新發(fā)現(xiàn)的一種核定位的細胞因子，屬于IL-1β家族成員。2005年，Schmitz等[5]研究確定IL-33為孤兒受體ST2（suppression of tumorigenicity 2）的配體。IL-33和ST2具有不同的細胞分布，在穩(wěn)態(tài)過程中，IL-33主要在上皮細胞、內(nèi)皮細胞和肌細胞等細胞的胞核中高水平表達；在炎癥環(huán)境下，IL-33的表達可以進一步增加，如哮喘患者的支氣管上皮細胞和氣道平滑肌細胞以及骨髓移植患者的腸道上皮細胞。IL-33的特異性受體ST2則選擇性地表達于各種免疫細胞，包括CD4+T細胞、CD8+T細胞、肥大細胞、2型固有淋巴細胞（ILC2s）、巨噬細胞及自然殺傷（NK）細胞[6-7]，參與維持2型輔助T細胞（T helper 2 cell，Th2）的正常功能。因此，IL-33的主要靶標是組織駐留免疫細胞，如肥大細胞、ILC2和調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）。當組織受損或受炎癥刺激時，受損的屏障細胞（內(nèi)皮細胞和上皮細胞）產(chǎn)生并分泌IL-33，IL-33起“警報素”的作用，通過與免疫細胞ST2結(jié)合從而激活該免疫細胞，使其產(chǎn)生并分泌多種細胞因子以及生長因子，表現(xiàn)為局部的和全身性的免疫反應(yīng)。研究表明，IL-33作為體內(nèi)免疫調(diào)節(jié)劑，在1型和2型免疫反應(yīng)中具有多效活性，并參與調(diào)節(jié)性免疫反應(yīng)，因而在變態(tài)反應(yīng)性、纖維化、感染性和慢性炎癥性疾病中發(fā)揮重要作用[8]。IL-33是“雙重效應(yīng)因子”，不僅可以在炎癥激活后發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，細胞核內(nèi)的IL-33還發(fā)揮著轉(zhuǎn)錄抑制因子的作用。目前也有研究認為，在穩(wěn)態(tài)過程中IL-33通過其氨基（N）端核定位域（NLD）被隔離在細胞核中，發(fā)揮其核因子作用；同時，IL-33被限制在核內(nèi)，限制了其核外的促炎及免疫調(diào)節(jié)作用[9]。

2 IL-33對肌細胞的作用

既往大量研究已證實，鈣離子通道在子宮平滑肌收縮中起至關(guān)重要作用；此外，在其他組織中也已證實，IL-33可以單獨或協(xié)同其他介質(zhì)增加細胞內(nèi)Ca2+的水平，并通過鈣離子通道參與平滑肌的生理及病理變化[10-12]。目前尚少見有關(guān)于IL-33在子宮平滑肌中作用的研究，本文筆者所在課題組的前期預(yù)實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IL-33在妊娠晚期子宮平滑肌細胞內(nèi)穩(wěn)定表達，但是其在子宮平滑肌組織中的作用尚待進一步研究。

不同原因?qū)е碌姆置浒l(fā)動的機制不同，但最終的共同途徑主要發(fā)生于子宮水平，如宮頸成熟、子宮收縮[13]。維持妊娠期子宮靜息狀態(tài)對成功妊娠至關(guān)重要，子宮平滑肌收縮主要受細胞內(nèi)Ca2+水平調(diào)節(jié)。細胞內(nèi)Ca2+和鈣調(diào)蛋白結(jié)合，通過細胞質(zhì)中的肌球蛋白輕鏈激酶激活肌球蛋白輕鏈導致肌細胞收縮。肌球蛋白輕鏈與磷酸酶之間的平衡影響著子宮收縮力的強弱[14]。子宮肌細胞內(nèi)的Ca2+主要有2個來源，一是細胞外液中Ca2+穿過細胞膜Ca2+通道進入細胞內(nèi)，二是細胞內(nèi)部Ca2+儲存區(qū)（即肌漿網(wǎng)）中的Ca2+釋放進入細胞質(zhì)。子宮平滑肌細胞中最主要的Ca2+通道是L型Ca2+通道，其由跨膜孔形成的α1-亞基和幾種輔助蛋白（β和α2δ）組成。在整個妊娠過程中，可以觀察到α1-亞基的表達逐漸升高，但是在分娩過程中會降低，而β亞基隨著分娩的發(fā)動也快速升高。研究表明，在子宮自發(fā)性收縮階段，Ca2+內(nèi)流以及跨質(zhì)膜的Ca2+流出發(fā)揮著主要作用，同時，由細胞外部進入細胞內(nèi)的Ca2+對肌細胞節(jié)律性收縮活動也是必需的[15]。肌漿網(wǎng)是一種特化的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，是肌細胞內(nèi)最大的Ca2+庫，參與調(diào)節(jié)肌肉的收縮活動。肌漿網(wǎng)首先通過其膜上的Ca2+-ATPase進行Ca2+的積累，此過程可以使肌漿網(wǎng)內(nèi)的Ca2+濃度比胞質(zhì)內(nèi)濃度高出幾千倍；肌漿網(wǎng)膜上同時存在著三磷酸肌醇（IP3）受體和RyR受體（鈣門控通道），激活狀態(tài)下，肌漿網(wǎng)便可以通過這2種通道向細胞質(zhì)內(nèi)釋放Ca2+，使胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+濃度升高，從而調(diào)節(jié)肌肉收縮。通過IP3的鈣增加直接調(diào)節(jié)肌細胞收縮的同時，有助于增強催產(chǎn)素、加壓素和前列腺素對子宮肌層的作用[16]。

3 IL-33與妊娠生理及相關(guān)疾病

3.1 IL-33與妊娠生理正常妊娠是一個免疫平衡的過程，母胎界面是調(diào)控免疫平衡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，母胎界面的免疫耐受失衡可引起母體對胚胎的排斥而導致多種不良妊娠結(jié)局[17]。正常妊娠狀態(tài)下，孕婦胎盤中的內(nèi)皮細胞、絨毛膜中的滋養(yǎng)層細胞、CD14+巨噬細胞以及臍帶膠質(zhì)組織（Wharton′s jelly）內(nèi)的成纖維細胞等多種細胞均高表達IL-33。一方面，蛻膜基質(zhì)細胞來源的IL-33在Th2型免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，另一方面，IL-33/ST2促進母胎界面蛻膜巨噬細胞向M2極化，共同維持母胎免疫耐受[18]。因此，當病理性原因?qū)е翴L-33表達水平異常或功能障礙時，可能導致妊娠相關(guān)合并癥，甚至發(fā)生不良妊娠結(jié)局。

3.2 IL-33與流產(chǎn)埃及一項關(guān)于復發(fā)性流產(chǎn)的臨床研究探討了復發(fā)性流產(chǎn)患者IL-33基因多態(tài)性以及血清IL-33水平與復發(fā)性流產(chǎn)之間的關(guān)系，該研究采集142例復發(fā)性流產(chǎn)患者以及123例健康孕婦的外周血，采用聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）檢測IL-33 rs1929992基因型，酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）檢測血清IL-33水平，結(jié)果顯示，復發(fā)性流產(chǎn)患者的IL-33 rs1929992基因型水平與健康孕婦之間未見明顯差異，而外周血中IL-33表達水平明顯低于健康孕婦[19]。這與Yue等[20]的研究結(jié)果一致，但他們均未能解釋血清IL-33水平降低導致復發(fā)性流產(chǎn)的具體機制。而Salker等[21]研究發(fā)現(xiàn)與健康孕婦相比，復發(fā)性流產(chǎn)孕婦的子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中的IL-33/ST2水平降低。在早期胚胎植入階段子宮內(nèi)膜蛻膜化過程中，IL-33/ST2途徑的激活誘導了一種自我限制的自體炎癥反應(yīng)，該反應(yīng)控制著子宮內(nèi)膜容受性基因的瞬時表達，允許同種異體的胚胎著床，待胚胎成功植入后，自體炎癥反應(yīng)停止，即在蛻膜化過程中有一個允許胚胎植入的短暫的“窗口期”。而在復發(fā)性流產(chǎn)中，IL-33/ST2激活水平降低使得子宮內(nèi)膜蛻膜化過程中自限性炎癥水平降低，從而使得“窗口期”延長，胚胎成功植入后炎癥反應(yīng)仍在繼續(xù)，長時間紊亂的自體炎癥反應(yīng)，使得局部免疫細胞過度招募，導致植入的胚胎死亡。因此，他們認為成功妊娠依賴于子宮內(nèi)膜基質(zhì)細胞中IL-33/ST2通路的激活。此外，Sheng等[18]研究發(fā)現(xiàn)，復發(fā)性流產(chǎn)患者蛻膜巨噬細胞中的IL-33水平以及ST2分泌不足，IL-33通過IL-33/ST2途徑增強Th2的作用，這可能與維持母體對胎兒的免疫耐受狀態(tài)有關(guān)。母胎界面炎癥微環(huán)境中，IL-33可通過IL-33/ST2途徑促進免疫反應(yīng)由Th1型向Th2型轉(zhuǎn)換，從而控制母體的免疫應(yīng)答，維持對胎兒的免疫耐受；IL-33基因型變異導致表達異常，可致使Th1型向Th2型免疫反應(yīng)轉(zhuǎn)換失敗，母體對胎兒的免疫耐受失衡，演變?yōu)橐幌盗心阁w抗胎兒排斥反應(yīng)，從而導致妊娠早期甚至妊娠中期流產(chǎn)[22]。

3.3 IL-33與子癇前期子癇前期發(fā)病機制的研究中，Eda G?kdemir等[23]發(fā)現(xiàn)子癇前期患者血清IL-33水平較健康孕婦明顯降低。而石書明等[24]發(fā)現(xiàn)子癇前期患者胎盤中IL-33表達低于健康孕婦。由此可見，IL-33表達異常與子癇前期有關(guān)。

Chen等[25]研究表明，子癇前期患者以及子癇前期體外模型胎盤中IL-33的表達顯著降低；他們還發(fā)現(xiàn)敲除人滋養(yǎng)細胞系以及妊娠早期絨毛外植體IL-33后，滋養(yǎng)層細胞增殖、遷移和侵襲能力明顯下降，同時，在IL-33敲除組中，基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）活性明顯下降，因此，認為滋養(yǎng)層細胞侵襲能力降低可能是IL-33表達下降致使MMP-2/9的活性降低以及基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑1/2（TIMP1/2）的表達升高所致。MMP是細胞外基質(zhì)中促進滋養(yǎng)細胞侵襲和遷移的關(guān)鍵調(diào)控因子，MMP-2和MMP-9是MMP在胎盤組織中表達的主要類型。TIMP可抑制MMP活性，其在滋養(yǎng)層細胞中的表達與正常胚胎著床以及胎盤形成有關(guān)。總之，子癇前期孕婦的滋養(yǎng)細胞功能障礙與IL-33水平降低有關(guān)，而滋養(yǎng)細胞功能障礙可導致胎盤功能不全，從而造成子癇前期。

3.4 IL-33與早產(chǎn)早產(chǎn)是一種復雜的臨床綜合征，具體的機制尚不明確，其主要原因有羊膜腔內(nèi)感染、子宮過度擴張、孕酮撤退和蛻膜活化。感染是目前公認的早產(chǎn)的重要原因，約25%的早產(chǎn)是由于感染所致，促炎細胞因子產(chǎn)生的增加與妊娠晚期子宮活化以及最終的分娩緊密相關(guān)，而抗炎細胞因子參與維持妊娠子宮的靜止期。感染或者炎癥破壞全身或者母胎界面的穩(wěn)態(tài)，最終都可能導致不良妊娠結(jié)局。IL-33在早產(chǎn)的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮著重要的作用，Valeff等[26]在脂多糖（LPS）誘導的小鼠子宮早產(chǎn)模型中發(fā)現(xiàn)，與正常妊娠小鼠相比，早產(chǎn)模型中蛻膜細胞表達IL-33增加，與此同時，蛻膜中B細胞上的ST2表達上調(diào)，IL-33通過ST2觸發(fā)蛻膜B細胞產(chǎn)生抗炎分子，從而恢復免疫穩(wěn)態(tài)，阻止早產(chǎn)的發(fā)生。若IL-33分泌不足或炎癥反應(yīng)較嚴重超出IL-33恢復能力，即導致早產(chǎn)的發(fā)生。B細胞是人絨毛膜蛻膜以及小鼠子宮中孕激素誘導的阻斷因子1（progesterone-induced blocking factor 1，PIBF1）主要的來源[27]。2017年Huang等[28]發(fā)現(xiàn)炎癥過程中，蛻膜中IL-33增加，IL-33作用于蛻膜B細胞從而刺激B細胞產(chǎn)生PIBF1，而B細胞來源的PIBF1發(fā)揮著孕激素效應(yīng)，通過誘導IL-10等抗炎因子產(chǎn)生，從而抑制全身或局部的炎癥反應(yīng)，恢復免疫炎癥平衡，使得妊娠得以繼續(xù)。而IL-33基因敲除小鼠在妊娠晚期蛻膜B細胞表達的PIBF1明顯減少，經(jīng)研究該類小鼠更易發(fā)生早產(chǎn)，因而他們認為IL-33在早產(chǎn)中發(fā)揮保護作用。

4 結(jié)語

妊娠過程是母體對同種異體的胎兒的免疫耐受過程，需要固有免疫和適應(yīng)性免疫的協(xié)作才能維持妊娠至足月。各種病理性原因均可能導致母體對胎兒耐受性的崩潰，并在分娩的誘導中發(fā)揮作用，隨后可能導致分娩的發(fā)動、早產(chǎn)的發(fā)生。IL-33是IL-1β家族的新成員，是參與調(diào)節(jié)分娩發(fā)動的重要炎癥因子。IL-33及其受體ST2與正常妊娠以及多種妊娠相關(guān)疾病密切相關(guān)，IL-33表達異常或功能障礙與早產(chǎn)等妊娠相關(guān)疾病發(fā)生有關(guān)，但是其在此類疾病中的研究尚未深入。因此，研究IL-33在子宮平滑肌細胞中鈣水平以及子宮平滑肌細胞收縮的作用，這有利于更加深入地探討早產(chǎn)等妊娠相關(guān)疾病的發(fā)生機制，為這些妊娠相關(guān)疾病的早發(fā)現(xiàn)、早治療提供新的思路。