CCL2/CCR2軸在早產(chǎn)發(fā)生中的作用

孫凱怡，張曉卿，高路,2,3*

早產(chǎn)是指妊娠滿28周而不足37周的分娩，是臨床上最常見的病理性妊娠之一，其發(fā)生率約為5%～15%[1]，是圍產(chǎn)期新生兒發(fā)病及死亡的首要原因。研究表明，約60%～80%無(wú)先天性異常的嬰兒死亡和早產(chǎn)有關(guān)[2]。多種異常因素的存在將會(huì)導(dǎo)致分娩提前發(fā)生，從而引發(fā)早產(chǎn)，如母系遺傳變異、生殖系統(tǒng)感染或孕婦體內(nèi)其它組織器官感染、蛻膜老化和出血、母胎界面免疫調(diào)控失衡、功能性孕激素撤退和精神心理因素等[3]。母胎界面作為母胎交互對(duì)話的重要場(chǎng)所，近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注。母胎界面主要由滋養(yǎng)細(xì)胞、蛻膜基質(zhì)細(xì)胞和蛻膜免疫細(xì)胞所組成[4]，研究表明，分娩啟動(dòng)時(shí)，母胎界面表現(xiàn)為促炎-抗炎免疫失衡，而一旦母胎界面的免疫調(diào)控功能因病理因素而提前失衡，則會(huì)導(dǎo)致早產(chǎn)發(fā)生[5-6]。

在母胎界面中存在一個(gè)高度同步、協(xié)調(diào)變化的趨化因子網(wǎng)絡(luò)，該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的存在使得妊娠期母胎界面各種類型的細(xì)胞之間得以產(chǎn)生密切且復(fù)雜有序的相互作用，從而在胚胎植入、胎盤形成、母胎界面免疫平衡的維持及分娩發(fā)動(dòng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用[7-8]。目前已有報(bào)道，趨化因子網(wǎng)絡(luò)中的CC類趨化因子受體2(C-C motifchemokine receptor 2，CCR2)及其配體CC類趨化因子配體2(C-C motifchemokine ligand 2，CCL2)，參與妊娠和分娩的多種病理過(guò)程，對(duì)于自然流產(chǎn)、早產(chǎn)等不良妊娠結(jié)局有一定的預(yù)測(cè)作用[9]。因此，本文主要總結(jié)CCL2/CCR2信號(hào)軸在母胎界面免疫調(diào)節(jié)中的功能，進(jìn)而著重關(guān)注該信號(hào)軸激活在早產(chǎn)發(fā)生中的作用及其相關(guān)機(jī)制，以此為預(yù)測(cè)和治療相關(guān)妊娠期并發(fā)癥提供參考。

1 CCL2和CCR2的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 CCL2和CCR2的結(jié)構(gòu)及特性

CCL2，又稱單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1),是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)并得到充分研究的趨化因子，其分子量為8.7 kD，屬于CC類趨化因子家族的一員[10]。多種細(xì)胞均可產(chǎn)生CCL2，包括內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和一些腫瘤細(xì)胞[11]。CCL2的產(chǎn)生受多種細(xì)胞因子如血小板生長(zhǎng)因子、白細(xì)胞介素-1(interleukin 1，IL-1)、IL-4、腫瘤壞死因子-α(tumour necrosis factor alpha，TNF-α)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、細(xì)菌脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)以及干擾素-γ(interferon gamma，IFN-γ)等的調(diào)節(jié)。趨化單核細(xì)胞遷移是CCL2的主要特性，除此之外，CCL2還可介導(dǎo)記憶性T細(xì)胞、NK細(xì)胞的趨化，嗜堿性粒細(xì)胞的趨化和激活，使其釋放組胺等，在機(jī)體炎癥發(fā)生時(shí)，快速高效地將免疫細(xì)胞招募至炎癥反應(yīng)處[12-13]。研究表明，CCL2基因敲除的小鼠，Th2型細(xì)胞因子IL-4、IL-5和IL-10的表達(dá)水平明顯低于野生型小鼠，而Th1型細(xì)胞因子IFN-γ和IL-2的表達(dá)則與野生型小鼠差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示CCL2可能促使Th2型細(xì)胞偏移的形成[14-15]。

CCR2、CCR4、CCR10和CCR11均可與CCL2結(jié)合，但CCR2是CCL2的高親和性受體。CCR2是位于細(xì)胞膜表面的G蛋白耦聯(lián)受體，在免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、Th1型細(xì)胞和Th17型細(xì)胞等)和非免疫細(xì)胞(如內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞等)中均有表達(dá)，主要發(fā)揮介導(dǎo)免疫細(xì)胞到達(dá)炎癥和腫瘤部位的作用[15]。根據(jù)C末端剪切方式的不同，可將其分為CCR2A和CCR2B兩種可變剪接體，CCR2B是CCR2的主要形式[16]。除CCL2外，CCR2的配體還包括：CCL7、CCL8、CCL13和CCL16[17]。在不同的生理或病理?xiàng)l件下，CCR2與各類免疫細(xì)胞的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，既可能介導(dǎo)促炎反應(yīng)，又可能介導(dǎo)抗炎反應(yīng)。研究表明，CCR2缺陷的小鼠，其巨噬細(xì)胞募集和宿主防御功能缺陷[14]，說(shuō)明CCR2缺失影響生物體單核-巨噬細(xì)胞趨化功能，導(dǎo)致其促炎功能減弱；而在腫瘤中，CCR2的下調(diào)則會(huì)導(dǎo)致成熟樹突狀細(xì)胞和活化的CD8+殺傷T細(xì)胞的浸潤(rùn)性更高[23]，而CD4+T細(xì)胞和Treg細(xì)胞(調(diào)節(jié)性T細(xì)胞)則相對(duì)減少[18]，說(shuō)明在腫瘤微環(huán)境中，CCR2可通過(guò)抑制樹突狀細(xì)胞的浸潤(rùn)和成熟以及細(xì)胞毒性T細(xì)胞的活化來(lái)支持免疫抑制，同時(shí)可通過(guò)維持較高水平的Treg細(xì)胞發(fā)揮抑炎作用[10]。

1.2 CCL2和CCR2的作用機(jī)制

CCL2與CCR2受體結(jié)合，啟動(dòng)胞內(nèi)多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并激活下游信號(hào)，進(jìn)而調(diào)控多種轉(zhuǎn)錄因子，從而引起細(xì)胞的增殖、遷移等。主要包括：① 通過(guò)增加花生四烯酸的釋放和細(xì)胞內(nèi)鈣離子內(nèi)流，激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，發(fā)揮對(duì)單核細(xì)胞的趨化效應(yīng)[19]；② 促使酪氨酸磷酸化，從而激活非受體型酪氨酸蛋白激酶—兩面神激酶/信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)信號(hào)通路[20]；③ CCL2可誘導(dǎo)單核細(xì)胞快速而短暫的p38-絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated kinase-like protein，MAPK)激活和磷脂酰肌醇3-激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶(phosphatidylinositol 3-kinase/serine/threonine kinase，PI3K/AKT)通路激活[21]；④ 此外，CCL2和CCR2結(jié)合后，還能激活血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)的胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(extracellular regulated MAP kinase，ERK1/2)活性，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄因子Est-1轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)血管新生[22]。

2 CCL2/CCR2軸與早產(chǎn)發(fā)生的關(guān)系

2.1 CCL2和CCR2在母胎界面各類細(xì)胞中的表達(dá)分布情況

母胎界面趨化因子及其受體的正常表達(dá)和相互作用對(duì)于人類早期妊娠的建立起著極為重要的作用。此外，趨化因子與母胎界面免疫微環(huán)境中的各種細(xì)胞相互作用對(duì)于妊娠的維持和分娩的啟動(dòng)均有顯著影響。由于趨化因子及其受體的相互作用在免疫細(xì)胞的遷移、募集和歸巢中起著決定性作用，因此，以趨化因子及其受體為主要研究線索，可以了解趨化因子在母胎界面的多重生理性調(diào)節(jié)作用。

母胎界面免疫微環(huán)境由多種細(xì)胞構(gòu)成，主要包括：① 胎兒面的胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞；② 母體蛻膜面的蛻膜基質(zhì)細(xì)胞(約占75%)、蛻膜免疫細(xì)胞(包括CD56brightCD16-NK細(xì)胞、單核細(xì)胞和T細(xì)胞)和少量上皮細(xì)胞[4]。研究表明，CCL2主要參與外周單核巨噬細(xì)胞募集和遷移至蛻膜處，并調(diào)節(jié)蛻膜巨噬細(xì)胞的數(shù)量和活性，進(jìn)而誘導(dǎo)妊娠免疫耐受[23]。表1分別闡述了各類細(xì)胞分布位置和相應(yīng)功能。

表1 CCL2/CCR2在母胎界面各類細(xì)胞中的表達(dá)、功能和調(diào)控模式

2.2 CCL2/CCR2軸在感染性早產(chǎn)發(fā)生發(fā)展中的作用

許多早產(chǎn)動(dòng)物模型利用炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的激活來(lái)闡明引發(fā)早產(chǎn)的機(jī)制。LPS來(lái)源于革蘭陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁，多項(xiàng)研究表明，LPS誘發(fā)的促炎反應(yīng)可誘導(dǎo)小鼠早產(chǎn)，因此它常被用于感染性早產(chǎn)發(fā)生模型的構(gòu)建[33]。在LPS誘發(fā)的早產(chǎn)反應(yīng)中，LPS首先激活固有免疫反應(yīng)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致趨化因子CCL2的表達(dá)增加。CD-1小鼠宮內(nèi)注射LPS后2 h，CCL2的mRNA表達(dá)開始上調(diào)，在注射后6 h達(dá)到峰值，小鼠在12～24 h內(nèi)發(fā)生早產(chǎn)[32]。

研究表明，無(wú)論是感染性早產(chǎn)還是足月正常分娩的孕婦，CCL2的表達(dá)水平在母體外周血和多種組織中(肝臟、肺、腎、子宮、羊水等)均有上調(diào)[32,34]，而且相比于足月正常分娩孕婦，早產(chǎn)孕婦的羊水和宮頸處CCL2的水平更高[35]，這提示CCL2可能在分娩和早產(chǎn)發(fā)生中發(fā)揮獨(dú)特的作用[27]。另有研究顯示，相較于其它類型早產(chǎn)，妊娠34周前孕婦出現(xiàn)羊水感染或伴隨其它宮內(nèi)感染，則明顯可見孕婦宮頸組織和羊水中CCL2水平升高[35]。CCL2升高的水平和早產(chǎn)孕婦是否伴隨感染具有較強(qiáng)的相關(guān)性[36]。在感染性早產(chǎn)發(fā)生過(guò)程中，CCL2水平升高的具體起源尚不清楚，但現(xiàn)有證據(jù)表明，在LPS誘發(fā)的早產(chǎn)反應(yīng)中，TLR4并不是維持子宮中CCL2表達(dá)增長(zhǎng)所必需的因素[32]。

CCR2基因敲除小鼠可以正常分娩，且在妊娠天數(shù)、胎兒大小、胎兒和胎盤重量等方面與野生型小鼠無(wú)差別，提示CCR2依賴的白細(xì)胞招募入子宮對(duì)于成功分娩并非必需[29]。而CCL2更多是在固有免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用，研究表明，在CCL2敲除小鼠中，單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞募集至炎癥部位功能受損、IFN-γ表達(dá)下降，IL-4、IL-5分泌減少[37]。

但是，在CCR2敲除小鼠妊娠的第18天時(shí)，并未觀察到CCL2、CD11b和Emr1(F4/80，單核巨噬細(xì)胞標(biāo)志物)轉(zhuǎn)錄本增加，且伴隨著單核細(xì)胞遷移受阻，嚴(yán)重影響單核細(xì)胞募集至炎癥處。然而Gr-1(Ly-6G)轉(zhuǎn)錄本的水平正常，提示粒細(xì)胞的遷移未受損[29,38]。那么，CCL2/CCR2系統(tǒng)對(duì)于LPS誘發(fā)的感染性早產(chǎn)有何作用呢？最新研究表明，相比于野生型小鼠，CCR2敲除小鼠的子宮肌層、胎盤和外周血中單核巨噬細(xì)胞數(shù)量較少，而中性粒細(xì)胞則增多。重要的是，在LPS誘導(dǎo)的條件下，相比于野生型小鼠，CCR2缺陷型小鼠并不改變?cè)绠a(chǎn)結(jié)局，但是可以延緩因早產(chǎn)所引發(fā)的胎兒死亡[38-39]。這一結(jié)果提示，是否可以選擇適當(dāng)“沉默”CCL2/CCR2系統(tǒng)來(lái)延緩早產(chǎn)兒死亡，以減少因早產(chǎn)而引發(fā)的新生兒死亡事件的發(fā)生？這是科研工作者未來(lái)可關(guān)注的一個(gè)研究方向。

2.3 CCL2-CCR2軸在自發(fā)性早產(chǎn)發(fā)生發(fā)展中的作用

自發(fā)性早產(chǎn)是指原因不明的早產(chǎn)，發(fā)生率約占早產(chǎn)總數(shù)的30%～50%。自發(fā)性早產(chǎn)的病因和機(jī)制復(fù)雜多變，迄今為止，尚未得到系統(tǒng)且合理的解釋。RU486，作為孕激素受體拮抗劑，常被用來(lái)模擬自發(fā)性早產(chǎn)的發(fā)生。在大鼠中，由RU486引發(fā)的早產(chǎn)過(guò)程中，可以檢測(cè)到大鼠子宮肌處CCL2的表達(dá)水平隨妊娠天數(shù)而逐漸上升，至分娩時(shí)達(dá)到最高，產(chǎn)后迅速下降[7]；與此同時(shí)，伴隨著大量的巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)。因此有理由推測(cè)，在自發(fā)性早產(chǎn)中CCL2可以趨化并激活大量的單核-巨噬細(xì)胞聚集在母胎界面局部，以此促進(jìn)子宮炎癥的快速發(fā)展，進(jìn)而引發(fā)子宮肌層的激活和隨后的收縮反應(yīng)[7]。研究表明，CCL2/CCR2在自發(fā)性早產(chǎn)的分娩過(guò)程中發(fā)揮重要作用，但是使用CCR2的抑制劑卻并不能改善這個(gè)結(jié)局[7,40]，這與其在感染性早產(chǎn)中觀察到的現(xiàn)象一致。

然而，臨床研究表明，宮頸巨噬細(xì)胞的缺失和低水平CCL2的分泌是早期自發(fā)性早產(chǎn)的預(yù)測(cè)指標(biāo)，在妊娠34周以前自發(fā)性早產(chǎn)的孕婦中尤為明顯[41]。有趣的是，即使孕婦缺乏宮頸巨噬細(xì)胞，但若CCL2水平高于75 ng/g時(shí)，也可以增加34周以后分娩的概率[41]。與足月分娩的孕婦相比，無(wú)臨床感染指征的自發(fā)性早產(chǎn)孕婦羊水和宮頸組織中CCL2水平卻表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，并且可觀察到宮頸組織中IL-6和IL-8同步升高，而RANTES無(wú)變化[40]。這些研究表明，CCL2在不同哺乳動(dòng)物的自發(fā)性早產(chǎn)發(fā)生中可能具有多樣性作用，CCL2在不同組織和細(xì)胞中的異常增高或降低均與自發(fā)性早產(chǎn)相關(guān)，而其中的差異性作用機(jī)制尚有待進(jìn)一步研究。

最新研究表明，基于羊膜MIP-1、宮頸干擾素γ和CCL2的多變量預(yù)測(cè)模型，對(duì)自發(fā)性早產(chǎn)預(yù)測(cè)的敏感性可高達(dá)91%[42]。表明趨化因子CCL2具有作為自發(fā)性早產(chǎn)預(yù)測(cè)標(biāo)志物的潛在應(yīng)用價(jià)值。此外，自發(fā)性早產(chǎn)發(fā)病機(jī)制的遺傳學(xué)因素近來(lái)也得到了關(guān)注，研究結(jié)果顯示，CCL2 G-2518A多態(tài)性可能在中國(guó)人群自發(fā)性早產(chǎn)的易感性中發(fā)揮作用，這對(duì)于疾病篩查和治療也具有重要意義[43]。

3 總結(jié)與展望

無(wú)論何種原因引發(fā)的早產(chǎn)，宮內(nèi)組織如胎盤、蛻膜、免疫細(xì)胞和宮頸等的CCL2/CCR2系統(tǒng)都發(fā)生一定程度的特異性改變，說(shuō)明CCL2是與早產(chǎn)發(fā)生密切相關(guān)的趨化因子之一。深入研究CCL2/CCR2驅(qū)動(dòng)的白細(xì)胞浸潤(rùn)在妊娠、早產(chǎn)及胎兒發(fā)育和存活中的作用及其機(jī)制，可以明確趨化因子及其相應(yīng)受體是否有可能作為臨床治療靶點(diǎn)，從而減少圍產(chǎn)期并發(fā)癥的發(fā)生。