胎盤源外泌體中miR-155對Th17/Treg免疫細(xì)胞的影響在子癇前期發(fā)病中的作用研究進(jìn)展*

倪 霞,王 琴,謝 冰,何 超,陳 娟,3,解玉榮 綜述,曹衛(wèi)平△ 審校

(1.鎮(zhèn)江市婦幼保健院產(chǎn)科,江蘇 鎮(zhèn)江 212001;2.鎮(zhèn)江市婦幼保健院中心實驗室,江蘇 鎮(zhèn)江 212001;3.上海市長寧區(qū)婦幼保健院產(chǎn)科,上海 200050)

子癇前期(PE)是妊娠期特有的以高血壓為主的疾病,是導(dǎo)致妊娠母體和胎兒死亡的主要原因之一[1-3]。PE使世界范圍內(nèi)3%～6%的妊娠變得復(fù)雜化,在發(fā)展中國家的發(fā)病率可高達(dá)17%。PE一般在妊娠20周后發(fā)病,是一種以高血壓和蛋白尿為臨床特征的、進(jìn)展迅速的妊娠并發(fā)癥。分娩終止是目前最好的治療方法。因此,預(yù)防是關(guān)鍵。但是對于當(dāng)今的醫(yī)學(xué)知識選擇有效的預(yù)防措施是有限的,尋找該疾病的病因及發(fā)病機制至關(guān)重要。目前關(guān)于PE的發(fā)病機制尚不十分明確,隨著生殖免疫學(xué)研究的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)免疫失衡參與了PE的發(fā)生發(fā)展[4-5]。近年來發(fā)現(xiàn)一種新的CD4+T細(xì)胞亞群輔助性T細(xì)胞17(Th17細(xì)胞),具有獨立的分化和調(diào)節(jié)機制,在自身免疫性疾病、腫瘤和感染中發(fā)揮著重要作用。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg細(xì)胞)被證實為體內(nèi)存在的一類具有免疫抑制作用的T淋巴細(xì)胞亞群,與多種免疫性疾病的發(fā)病機制密切相關(guān),但在PE中的作用尚不明確。PE發(fā)病的兩階段假說認(rèn)為胎盤來源的不良因子是導(dǎo)致PE發(fā)生的重要原因。胎盤外泌體是妊娠期特異性的外泌體,由各種胎盤細(xì)胞組成,包括合體滋養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞、絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞及胎盤血管內(nèi)皮細(xì)胞等釋放的微型囊泡[6-7]。胎盤來源的外泌體內(nèi)含miRNA參與生物信息的調(diào)控,可能參與了PE的病理進(jìn)程。miRNA-155(miR-155)是一類最早發(fā)現(xiàn)的RNA,也是一類和免疫有關(guān)系的miRNA[8],可通過對免疫細(xì)胞分化和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控適應(yīng)性免疫和固有免疫。有研究發(fā)現(xiàn),miR-155在多種疾病中均參與Th17/Treg細(xì)胞失衡[9]。細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)抑制因子(SOCS1)被報道是 CD4+T細(xì)胞中miR-155唯一的直接靶標(biāo),具有調(diào)節(jié) T 細(xì)胞分化的生物學(xué)功能[10-11]。本文對胎盤源外泌體中的miR-155通過抑制SOCS1,調(diào)控JAK/STAT 通路來影響Th17/Treg細(xì)胞的平衡,以及母胎免疫耐受與PE發(fā)病機制的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PE兩階段假說

關(guān)于PE的發(fā)病機制至今仍不十分清楚,是目前國內(nèi)外產(chǎn)科領(lǐng)域研究的熱點及難點問題。目前學(xué)術(shù)界比較接受的PE發(fā)病兩階段假說[12]就是在正常妊娠期,適當(dāng)?shù)奶ケP植入至關(guān)重要,絨毛外滋養(yǎng)層細(xì)胞入侵子宮蛻膜和肌層,導(dǎo)致螺旋動脈重構(gòu),使母體有足夠的血液提供給胎盤絨毛間隙,進(jìn)而維持胎兒的生長。PE的發(fā)病與第一階段滋養(yǎng)細(xì)胞入侵不足,導(dǎo)致子宮螺旋動脈重構(gòu)障礙,子宮螺旋動脈管腔變窄,胎盤新生血管形成障礙,使得胎盤淺著床、影響合體滋養(yǎng)層的發(fā)育,最終使胎盤形成不足有關(guān);第二階段為胎盤的灌注不足,使得氧化應(yīng)激增加,胎盤缺血缺氧引起滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡與壞死增加,胎盤來源的有害因子釋放到妊娠母體的血液循環(huán)中,從而誘發(fā)了妊娠母體的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)、血管內(nèi)皮損傷及免疫耐受失衡,最終導(dǎo)致PE(圖1)。

注:TNF-α為腫瘤壞死因子α;IFN-γ為γ干擾素。

2 PE發(fā)病時母體免疫系統(tǒng)變化

最近有學(xué)者提出了PE發(fā)病的三階段理論[5],認(rèn)為:第一階段為胚胎著床期(孕3～8周),妊娠母體對同種異體胚胎存在著免疫排斥,母體出現(xiàn)對胚胎父源基因的免疫耐受不良,對PE兩階段理論有了新的內(nèi)容和補充[6]。新的理論認(rèn)為,PE的發(fā)生不僅僅是內(nèi)皮功能障礙,而脈管炎癥是引起PE臨床表現(xiàn)的主要原因,PE時母體發(fā)生炎癥反應(yīng),促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子和黏附因子,激活炎性細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素-17(IL-17)的釋放,這進(jìn)一步加重了炎癥反應(yīng),過度的炎癥反應(yīng)參與了內(nèi)皮功能障礙的發(fā)生發(fā)展[13]。因此,妊娠母體系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)是PE發(fā)生的主導(dǎo)因素。

2.1Th17細(xì)胞對PE發(fā)病的影響 屬于CD4+T細(xì)胞亞群的Th17細(xì)胞,通過分泌IL-17、IL-17F和IL-22等標(biāo)志性細(xì)胞因子在自身免疫性疾病及感染的免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。IL-17A是Th17最重要的效應(yīng)因子,通過刺激上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等釋放多種細(xì)胞因子,從而誘導(dǎo)體內(nèi)局部的炎癥反應(yīng),孤獨核受體RORγt為Th17所特有的轉(zhuǎn)錄因子。有研究發(fā)現(xiàn),IL-17可能參與了胚胎著床及滋養(yǎng)細(xì)胞浸潤過程,該研究前期發(fā)現(xiàn),PE患者外周血中Th17細(xì)胞及其細(xì)胞因子IL-17和RORγt明顯高于正常妊娠[14],但是發(fā)生這種現(xiàn)象的機制還不明確。

2.2PE發(fā)病中Treg細(xì)胞的作用 Treg為表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子 Foxp3的一群CD4+T細(xì)胞,能夠分泌IL-4、IL-35、IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等抗炎細(xì)胞因子,在阻止體內(nèi)多種過度免疫應(yīng)答反應(yīng)中發(fā)揮作用。動物實驗發(fā)現(xiàn),孕鼠的蛻膜組織聚集了大量的Treg 細(xì)胞,滋養(yǎng)層細(xì)胞的入侵和螺旋動脈重構(gòu)與Treg 細(xì)胞功能密切相關(guān)[15]。然而,Treg 細(xì)胞在人類妊娠期誘導(dǎo)免疫耐受中的機制到目前為止尚不明確。

Th17 和Treg 細(xì)胞來源于同一細(xì)胞系,均為 CD4+T 細(xì)胞的亞型,Th17細(xì)胞過表達(dá)引起的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)及血管內(nèi)皮損傷參與了PE的病理進(jìn)程。在人類正常妊娠過程中,蛻膜組織和外周血中Treg 細(xì)胞數(shù)量增加,有利于妊娠的維持。而流產(chǎn)和PE患者蛻膜組織和外周血中Treg 細(xì)胞數(shù)量明顯降低。動物實驗發(fā)現(xiàn),將Treg細(xì)胞過繼轉(zhuǎn)輸?shù)接辛鳟a(chǎn)傾向的小鼠體內(nèi),可以改變其免疫不耐受的現(xiàn)象,妊娠得以維持。這些研究結(jié)果表明,Th17細(xì)胞/Treg細(xì)胞參與了PE患者母胎界面的免疫反應(yīng)[16]。

3 外泌體在PE發(fā)病中的作用

3.1外泌體基本概念、形成和功能 外泌體是直徑30～150 nm的由細(xì)胞內(nèi)分泌到細(xì)胞外的納米級別的細(xì)胞外囊泡,其具有磷脂雙分子層結(jié)構(gòu),內(nèi)含多種細(xì)胞特異的脂質(zhì)、核酸及蛋白質(zhì)等,主要參與細(xì)胞間通訊、免疫調(diào)節(jié)及細(xì)胞信號通路調(diào)節(jié)等過程[17-19]。外泌體的形成過程較為復(fù)雜,與微粒和凋亡小體形成時的細(xì)胞膜直接起泡作用不同,其是通過一系列復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)分泌機制,由胞內(nèi)體衍生出的多囊泡體(MVBs)。MVBs有2個去處:一部分MVBs 將與溶酶體發(fā)生融合;另一部分與細(xì)胞膜進(jìn)行融合后將其內(nèi)包含的外泌體釋放至細(xì)胞外環(huán)境中(圖2)。

圖2 外泌體的形成和功能[15]

3.2胎盤外泌體與免疫細(xì)胞平衡的關(guān)系 胎盤外泌體是指妊娠期特異的外泌體,由各種胎盤細(xì)胞分泌,包括合體滋養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)胞滋養(yǎng)細(xì)胞、絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞及胎盤血管內(nèi)皮細(xì)胞等釋放的微型囊泡,其中被覆于胎盤絨毛表面的合體滋養(yǎng)細(xì)胞是胎盤外泌體的主要產(chǎn)生者[20]。胎盤外泌體除了具備一般外泌體的特性外,還特異性表達(dá)胎盤堿性磷酸酶(ALPP或PLAP),這個酶是一種膜結(jié)合的糖基化的堿性磷酸酶,熱穩(wěn)定性較高,主要分布在胎盤,PLAP常用來區(qū)分其他細(xì)胞來源的外泌體[21-22]。外泌體是膜結(jié)合的囊泡,富含內(nèi)體蛋白標(biāo)記物(如CD9、CD81和CD63)。CD63主要表達(dá)于合體滋養(yǎng)細(xì)胞、絨毛血管內(nèi)皮的胞漿及胞膜中。有研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞間可通過外泌體進(jìn)行轉(zhuǎn)錄因子的傳遞,從而達(dá)到細(xì)胞交流的目的[23]。有研究報道胎盤來源外泌體可以促進(jìn)微環(huán)境中Th17細(xì)胞分化[24],而Th17細(xì)胞分泌的IL-17在慢性炎癥方面發(fā)揮作用。正常妊娠時,母體免疫狀態(tài)向Treg細(xì)胞漂移,但PE患者向Th17細(xì)胞漂移,Th17/Treg細(xì)胞免疫失衡參與了PE的病理進(jìn)程(圖3)。

3.3胎盤源外泌體miR-155在PE發(fā)病中的作用 胎盤來源的外泌體內(nèi)含miRNA參與生物信息的調(diào)控,從而影響機體的生理過程[25-27]。妊娠期間,許多miRNA在胎盤組織和外周血中表達(dá)。miRNA是小的非編碼RNA,主要存在于外泌體中,并通過外泌體傳遞至靶細(xì)胞或靶器官,參與PE及其他疾病的病理生理過程。母體胎盤中細(xì)胞釋放的外泌體包含了胎盤特異的蛋白和miRNA,在分娩后迅速下降,表明妊娠期胎盤來源的miRNA可以被選擇性誘導(dǎo)。miR-155在人類第21號染色體上,是 B細(xì)胞非編碼集合簇的第3外顯子,是人類最早發(fā)現(xiàn)的小RNA 的一種,是與免疫有密切相關(guān)的一類miRNA[28]。有研究發(fā)現(xiàn),miR-155在PE患者的胎盤中高表達(dá)[29],高表達(dá)的miR-155可能阻礙人滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖,導(dǎo)致子宮螺旋動脈重構(gòu)障礙,最終導(dǎo)致 PE 的發(fā)生[30],表明miR-155參與PE的病理進(jìn)展過程。

3.4胎盤源外泌體miR-155與 Treg/Th17細(xì)胞之間的關(guān)系 外泌體的免疫調(diào)節(jié)功能與調(diào)控機制主要有外泌體直接作用于靶細(xì)胞啟動下游信號和外泌體 miRNA 介導(dǎo)調(diào)控2種方式[31]。從滋養(yǎng)層釋放的外泌體來源的miRNA進(jìn)入到母體循環(huán)中,調(diào)節(jié)Th17/Treg細(xì)胞平衡,而免疫失衡是PE的發(fā)病機制之一。有研究表明,miR-155對免疫功能的調(diào)節(jié)有重要的貢獻(xiàn),miR-155在多種疾病中均參與了Th17/Treg細(xì)胞失衡[32-33],能精確地調(diào)節(jié)Th17及其細(xì)胞因子IL-17A的表達(dá),體內(nèi)抑制miR-155能夠顯著降低Th17細(xì)胞的活化,從而降低Th17細(xì)胞的炎性作用。miR-155對Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞的分化和增生均有促進(jìn)作用,在動物實驗中,敲除小鼠miR-155基因后,其體內(nèi)Treg細(xì)胞的功能雖未受影響,但胸腺和外周誘導(dǎo)的Treg細(xì)胞數(shù)量均會下降[34-35]。而目前關(guān)于外泌體源miR-155對PE患者Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用機制仍不十分清楚。

3.5miR-155-SOCS1-STAT信號通路對免疫細(xì)胞的影響及其在PE病理進(jìn)程中的作用 SOCS1家族是近來發(fā)現(xiàn)的是一種反饋性的負(fù)性調(diào)節(jié)因子,通過阻斷細(xì)胞因子的信號傳導(dǎo)參與免疫的調(diào)控,是 JAK/STAT 信號通路中重要的負(fù)性調(diào)控因子,對機體的過度免疫反應(yīng)有調(diào)控作用[36-38]。SOCS1被報道是CD4+T細(xì)胞中miR-155 唯一的直接靶標(biāo),具有調(diào)節(jié)T細(xì)胞分化的生物學(xué)功能[39-40]。miR-155通過直接抑制SOCS1,調(diào)控JAK/STAT通路來影響Treg細(xì)胞和Th17細(xì)胞的分化和IL-17的產(chǎn)生[41-43]。miR-155直接作用于其下游靶點SOCS1,使STAT3磷酸化。近年來有研究發(fā)現(xiàn),SOCS1能通過調(diào)控STAT3磷酸化水平干預(yù)炎癥因子的表達(dá),還參與了妊娠母體胎盤血管重構(gòu)過程。因此,miR-155-SOCS1-STAT3信號通路在 Th17細(xì)胞的分化和 IL-17A的產(chǎn)生中起著重要作用(圖4)。

圖4 miR-155-SOCS1-STAT 信號通路調(diào)控Th17/Treg平衡通路圖

4 小 結(jié)

Treg/Th17免疫失衡在PE的病理進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用[44]。PE患者免疫失衡與胎盤源外泌體中的miR-155密切相關(guān),外泌體可以將其包含的miRNA從胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞傳遞到母胎界面而發(fā)揮作用[45]。PE患者胎盤和外周血中miR-155呈異常高表達(dá)狀態(tài)[46],大量表達(dá)的miRNA是滋養(yǎng)組織發(fā)揮功能的重要組成部分。胎盤分泌的外泌體miR-155 可通過通訊交流的方式直接作用于其下游靶點SOCS1,使STAT3磷酸化而影響Th17/Treg的表達(dá)。因此,miR-155-SOCS1-STAT3 信號通路在Th17細(xì)胞的分化和IL-17A的產(chǎn)生中起著重要作用。進(jìn)一步深入機制的研究對PE的早期診斷、治療及預(yù)防有著重要的指導(dǎo)價值。