树突状细胞在妊娠免疫耐受中的作用研究进展:能够形成免疫耐受的细胞是

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  树突状细胞(Dendritic cells,DC)具有很强的抗原提呈功能外,还能外周获得性免疫耐受,而母―胎界面的免疫耐受微环境对胚胎的成功着床和胎诱导儿在母体子宫内的存活与发育是至关重要的。在胚胎滋养叶细胞侵袭母体的过程中面临着来自子宫蜕膜层的各种免疫活性细胞、其产生的细胞因子和化学因子等活性成分的作用,它们在母―胎界面构成了决定胎儿存活或被排斥的免疫微环境,以保证胎儿宫内的正常发育和生长,本文就树突状细
  胞在妊娠免疫耐受中的作用作一综述。
  
  1 树突状细胞概述
  
  DC首先由美国学者Steinman和Cohn于1973年发现并描述,因树突状外观而得名。主要分布于胸腺髓质和周围淋巴器官的胸腺依赖区,但全身各个脏器除脑和睾丸外都有自己的DC,数量甚微,在外周血仅占单核细胞的0.1%~0.5%。目前已知DC是专职抗原提呈细胞 (antigen-presenting cell, APC)中提呈能力最强的细胞,且最大的特点是直接激活静息型T淋巴细胞产生免疫应答[1]。DC是一群异质性细胞,根据其来源分为髓系和淋巴系两大类。在免疫稳定状态下位于非淋巴外周组织中的DC称为未成熟DC(immature Dc iDC),做为免疫系统的前哨它能特异性摄取、加工和处理抗原,并在摄取抗原后逐渐成熟,经淋巴管迁移进入次级淋巴组织归巢至T细胞区,形成成熟DC(mature DC mDC)。表现为树突增多,同时分泌大量趋化性细胞因子,成熟DC的表型特征是高表达主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅰ类和Ⅱ类分子、CD80(B7-1)、CD86(B7-2)、CD40、细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)。同时也分泌IL-12。近年发现DC不仅具有免疫应答功能还具有免疫调节作用。存在于机体皮肤、黏膜、组织间质的iDC参与了机体对自身抗原、胚胎移植物以及外来无害抗原的免疫耐受。
  从免疫学角度来看,妊娠时带有一半父方HLA抗原的胎儿会刺激母体产生免疫排斥反应,而正常妊娠胎儿不但不被母体排斥反而表现为一种免疫耐受状态,其中涉及了复杂的免疫学机制。目前认为,在免疫耐受形成过程中DC起枢纽作用。
  
  2 子宫内膜及蜕膜组织中的免疫细胞
  
  月经周期以激素水平的变化和子宫内膜的改变为特征,子宫内膜免疫细胞的数量和亚群分布也随月经周期而改变。在增生期,间质细胞、上皮细胞和血管细胞生长明显,T细胞占子宫内膜白细胞数量的45%,而分泌期则以腺体的分泌活性增加、间质细胞蜕膜化和子宫自然杀细胞(uterine Nature Killer uNK)数量增加为特征,主要的免疫细胞为uNK细胞、T细胞和巨噬细胞。在分泌期和植入早期,由于原位增生或外周循环细胞的侵入,子宫内膜或蜕膜组织中uNK迅速增加,可达白细胞总数的70%~80%[1],其意义在于它是胚胎植入所需要细胞因子的来源,这些细胞因子包括:白细胞抑制因子(LIF)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和IL-10等。uNK细胞的表型和基因型与外周血NK细胞明显的不同,细胞呈圆形,胞浆大颗粒中含有穿孔素、颗粒酶等活性成分。其唯一表型为CD3-、CD16-、CD56++,且与外周血NK细胞有明显不同的基因表达相。另外已发现uNK单一表达抑制表型CD94++,而外周血NK细胞表面同等量表达抑制性受体CD94++和活化表型CD94+[2]。
  妊娠早期它在胚胎植入部位聚集且伴随滋养层侵入,这表明uNK在成功妊娠中发挥着重要作用。蜕膜组织中也含有少量的B细胞和数量相对较少的T淋巴细胞,它们为CD4+、CD8+ T细胞。这些细胞成分的改变不但为胚胎的着床做好了准备,同时也为母体对胎儿的免疫耐受和抗宫内感染发挥着作用。
  另外,存在于黏膜和子宫内膜组织中表达γδ+T细胞受体(T cell receptor,TCR)的TCRγδ+T细胞和自然杀伤T(Natural Kill T,NKT)细胞在妊娠早期蜕膜中含量较外周血异常增加[3-4],它们在固有免疫中的相互作用可能与其在妊娠维系中的作用是一致的。
  一直以来,人们对蜕膜组织中T细胞和uNK细胞的改变及其在妊娠中的作用研究较多,而对占蜕膜组织白细胞总数20%的APC关注较少。
  
  3 子宫内膜组织中的树突状细胞
  
  1986年有学者发现了人类妊娠早期蜕膜组织具有抗原提呈特性[5]。Kamat和Isaacson[6]首先描述了人类子宫内膜组织中存在具有树突状形态的大单核细胞,并推断他们可能属于郎罕氏网状细胞系统。近年的体外研究发现,属于单核/巨噬细胞系的CD11C+蜕膜细胞和单核细胞标志物CD14、CD15阴性的CD80/86+蜕膜细胞都具有抗原提呈特性。直到2000年人们才证实子宫内膜和早孕期蜕膜组织中存在着CD83+ DC。人类蜕膜组织中的白细胞约20%是HLA-DR+CD14+细胞[7-8],这些细胞主要寄居于蜕膜的基底层,接近滋养层侵袭部位,且部分细胞表达DC特异性细胞间黏附分子3攫取非整合素(dendritic-cell�specific intercellular adhesion molecule [ICAM] 3�grabbing nonintegrin,DC-SIGN+)[9],HLA-DR+CD14+ DC-SIGN+细胞可摄取抗原成熟为CD83+CD25+DC细胞,它们具有高刺激静息T细胞增殖的能力[10]。因此认为这些细胞是未成熟DC(immature DC,iDC)而不是巨噬细胞,非妊娠期子宫内膜中几乎检测不到,蜕膜组织中含量明显增加[7]。这些DC-SIGN+细胞增加的机制目前尚未定论,可能是原位CD14+细胞DC-SIGN表达的上调,也可能是来自外周血DC-SIGN+细胞在局部的聚集,有研究支持后一种说法[9]。与外周血DC比较,蜕膜CD83+DC产生IL-12p70的能力减弱,因这一细胞因子可增强T细胞的细胞溶解活性,从而可判断iDC支持Th2反应型以维持妊娠[11]。Askelund发现人类早期流产患者蜕膜组织中CD83+DC明显增加。
  
  4 滋养层细胞抗原成分
  
  胎盘滋养层是母胎隔离的细胞屏障,这可能意味着滋养层在调节母胎界面的免疫微环境中发挥着作用。正常情况下,人类绒毛外滋养层(extravillous trophoblast EVT)不表达MHCⅡ类分子和经典的MHCⅠ类限制性成分如HLA-A和HLA-B。但可表达经典Ⅰ类分子HLA-C和非经典Ⅰ类分子HLA-G和HLA-E抗原。也可表达可溶性的细胞表面相关的免疫调节分子,这就使得它们免遭母体固有免疫系统的溶解型uNK及NKT细胞的攻击而受到伤害[12]。与非经典MHCⅠ类分子HLA-E、HLA-G相比,HLA-C具有明显的多态性,半衰期也相对缩短[13],这就限制了它抗原提呈的有效性。HLA-C可被表达于uNK细胞表面的杀伤细胞免疫球蛋白样受体(killer cell immunoglobulin-likereceptor,KIR)多基因家族成员识别,而外周血中的NK细胞不表达此类受体。有研究证实HLA-C与KIR的结合影响人类胎盘的发育[14]�。HLA-E是滋养层细白表达的非经典的Ⅰ类MHC抗原成分,其表达受与HLA-G前导序列肽结合的调节。已知uNK细胞高表达的抑制性受体CD94/NKG2A,其配体即为HIA-E,二者的结合可阻止uNK细胞对绒毛外滋养层(EVT)细胞的溶解[15]。HLA-G只限制性表达于早期妊娠的EVT细胞亚群和末期妊娠的平滑绒毛膜上的细胞亚群。HLA-G基因是个多功能位点:它能提成九碱基序肽;至少是3种NK细胞和其他免疫球蛋白超家族抑制性受体的配体;可溶性HLA-G可在羊水中检出,可能与妊娠期特异性抑制有关;HLA-G还可能是胎盘血管生成的调节因子[16]。
  已知免疫球蛋白样转录因子 2(immunoglobulin-like transcripts ILT2)和ILT4是表达于DC表面能够识别HLA-G的抑制受体,它们的表达受炎性刺激因子、细胞因子和生长因子的严格控制,且当DC活化后其表达下调。最近研究表明,HLA-G与耐受性DC的抑制性受体结合后可诱导DC低水平表达MHCⅡ和共刺激分子,从而降低DC的激活和成熟。另外通过对耐受性DC基因表达相的分析看出,HLA-G与DC作用后可影响控制MHCⅡ-抗原肽复合物加工、提呈给CD4+T细胞的基因表达。当体内DC只表达ILT4受体的转基因小鼠与HLA-G结合后,DC对MHCⅡ限制性CD4+T细胞提呈的肽的能力明显减少[17]。另外,用HLA-G处理后的ILT4转基因小鼠,其移植的皮肤存活时间明显延长。这些发现表明由胎盘绒毛细胞表达的HLA-G与DC的免疫耐受有明显的关系。
  
  5 树突状细胞与吲哚胺2,3双氧酶
  
  吲哚胺2,3双氧酶(indoleamine 2,3 dioxygenase,IDO)是肝脏外唯一一种催化色氨酸分子中吲哚环氧化裂解的限速酶,色氨酸是维持细胞活化和增殖所必需的氨基酸,它的缺乏可使细胞功能受限。而其代谢是受IDO调控的。IDO在DC、巨噬细胞、人类的绒毛外滋养层均有表达。表达在DC上的IDO对于免疫调节具有非常重要的作用。它参与了母胎界面的色氨酸的分解代谢。色氨酸存在于子宫内膜,它的缺失或降解可阻止局部T淋巴细胞的增生,因此IDO具有保护胎儿免受母体T淋巴细胞攻击的作用,从而避免了胚胎遭受母体免疫系统的排斥,起到了重要的代谢性免疫调节作用。使用IDO特异性抑制剂12甲基色氨酸(12MT)后,妊娠小鼠很快发生了针对胎鼠的异基因排斥反应[18]。而在自身免疫疾病的小鼠模型中,使用12MT能使症状加重,并且增加了T细胞介导的结肠炎模型的致死率,可见微循环中色氨酸的浓度对于DC的成熟及功能是非常必要的。有研究证实,IDO在抑制T淋巴细胞功能的同时还具有杀菌效应,分泌期子宫内膜中IDO的含量明显高于增生期[19]。
  
  6 树突状细胞与调节型T细胞
  
  调节型T细胞(regulatory T cells treg)是一类增值能力低、具有免疫抑制功能的CD4+T细胞亚群,通过对自身抗原的阳性选择而产生,该阳性选择比CD4+CD25-T细胞进行阳性选择需要更高的TCR亲和力[20],甚至某些表达高TCR亲和力的T细胞没有经过阳性选择,却成了CD4+CD25+T细胞。它也可在外周由不同DC亚群诱导产生。Treg分泌IL-10和TGF-β,较低分泌IL-2,不分泌IL-4。Treg大都表达CD25和CTLA-4,接受刺激后自身完全不发生增殖。近年来发现CD4+CD25+ Treg 可通过主动抑制机制来维持自身免疫耐受。 Treg的抑制作用是通过其与效应细胞之间的直接接触或分泌细胞因子如L-10、TGF-β实现的。Treg通过DC控制免疫应答,它表达CTLA-4分子可增强DC和巨噬细胞的IDO活性,这可能是CD4+CD25+Treg诱导免疫耐受的机理之一。在鼠类模型中,缺乏CD4+CD25+Treg时流产率明显增高。人类妊娠时,Treg细胞在外周血和蜕膜中含量增加。同时,CD4+CD25+Treg还表达转录因子FoxP3、OX-40和糖皮质激素诱导的TNFR(tumer neosis factor receptor)家族相关基因,使它们在外周血和母胎界面表达增加,它们也可能在维持胎儿耐受中同样发挥着重要作用[21]。
  Treg细胞由同源异质性细胞群落构成,CD8+CD28-Treg细胞亚群也是它的新成员。由滋养层激活的CD8+CD28-Treg细胞可特异性地调节T细胞依赖的B细胞反应,并可有效的抑制Ig的分泌。CD8+CD28-Treg细胞也可分泌抑制性细胞因子IFN-γ、IL-4和IL-10,或通过与不成熟DC的CD40信号途径相互作用调节DC细胞的刺激能力,这些都表明CD8+CD28-Treg细胞可能在妊娠免疫调节中起重要作用。
  
  7 树突状细胞与uNK细胞
  
  uNK细胞和DC-SING+ iDC是人类妊娠早期蜕膜组织中主要的白细胞群落,二者是否存在相互作用以保证母胎共存呢?Plcccioli等[22]研究发现,人NK细胞和iDC在一定比例(1:5)时,DC分泌的TNF-α和IL-12明显增加。TNF-α抑制滋养层的侵入,而IL-12属Th1型细胞因子,它不但促进Th1细胞的分化还可诱导免疫细胞分泌IL-6、IL-10和TNF-α。当NK细胞和iDC比例增高时,表达CD94/NKG2A的NK细胞亚群通过活化的NKp30受体能够杀死iDC[24],成熟的DC由于其表面MHCⅠ类分子尤其是HIA-E的上调,而不被NK溶解。
  在人类蜕膜组织中已观察到了uNK和DC之间的直接接触,二者也通过细胞因子而相互影响,这些细胞因子包括IL-12、IL-15、IL-1和IL-18。IL-12能增强NK细胞介导的细胞毒效应和促进IFN-γ的产生,IL-1和IL-18通过诱导NK细胞表面IL-12受体的表达而增加IL-12的效应。有趣的是蜕膜中活化的DC产生的IL-12与外周DC相比明显减少,这表明蜕膜中的DC可促进Th2型反应以维持妊娠。另一方面,uNK也通过分泌大量细胞因子而影响iDC细胞的功能。IL-10就是uNK产生量最多的细胞因子之一,它可刺激iDC表达共刺激分子CD80、CD86的表达而抑制DC的功能,也可促进DC的凋亡[23]。
  有体内实验证实IL-10具有改善胎儿宫内生长受限的效应,蜕膜组织中IL-10量的减少还会增加子痫前期的发病率。另外,蜕膜中巨噬细胞也产生高水平的IL-10。因此蜕膜中高水平的IL-10微环境可减弱APC激活T细胞的能力,从而避免了对滋养层细胞的破坏。uNK和DC之间的双向影响为固有免疫和获得性免疫系统提供了联系,其中NK细胞的激活是关键事件。外源性的IL-2和成熟的DC都可激活NK细胞,活化的NK细胞和iDC相互作用时产生正负反馈两种结果,即NK细胞通过正反馈使DC成熟和激活,但当NK反应过于强烈时即通过负反馈杀灭iDC,从而达到免疫状态的协调和平衡。 在人类蜕膜组织中绒毛外滋养层(EVT extravillous trophoblast)的HLA-E 与表达于uNK表面的CD94/NKG2A结合后其杀伤能力被去除。这些uNK细胞不仅具有固有免疫细胞毒效应,而且通过释放细胞因子GM-CSF和IL-10具有调节细胞活性的作用。虽然经过修饰的uNK细胞围绕蜕膜iDC,但它不诱导DC的成熟,它可通过细胞因子微环境诱导和调节免疫耐受[24]。
  与此相反,uNK的激活可诱导蜕膜组织中DC的成熟,进而产生针对EVT的炎性反应甚致流产。uNK的原始激活可能由于EVT表面HIL-E数量的不足或宫内感染所介导。
  
  8 树突细胞与甾体激素
  
  激素是妊娠期尤为重要的生物剂,很多证据表明性激素对免疫系统具有调节作用,至少免疫系统的部分特征是由于甾体激素影响的结果。某些现象如女性自身性免疫病的发病率高,肿瘤的发病率低,血浆总免疫球蛋白浓度高等等,都提示女性激素与免疫系统的内在联系。性激素周期性分泌意味着淋巴细胞易于受高浓度脉冲式分泌激素的影响,它可能以特异性或非特特异性方式发挥作用。也有研究表明妊娠期局部高浓度的孕酮与人蜕膜组织中成熟DC的大量出现有关。Ivanova 等[25]研究表明生理浓度的孕激素能使单核细胞分化成熟为CD83和HLA-DR阳性的成熟DC,而雌激素和雄激素则不具这一作用。
  
  9 结语
  
  从免疫学角度看, Th1细胞通过IL-2、IL-12、TNFα、IFN-γ介导细胞毒素和炎性反应使流产率增加;而Th 2细胞产生的IL-4、5、6、10通过抗体的产生对妊娠起保护作用。一个成功的妊娠被认为是一个Th2事件,而Th1型反应对妊娠是有害的,自然流产的发生与Th1型细胞因子的增高及Th2型细胞因子降低有关。而谁主宰了母胎界面免疫微环境中Th1/Th2的漂移模式目前还不清楚。
  DC在机体免疫中即参与免疫反应又起到了免疫调节的作用,功能的多样性是由它的异质性、不同成熟状态和所处的免疫微环境决定的,iDC在母体对胎儿免疫耐受及防御外来抗原侵袭中扮演了适宜的角色。总之,妊娠免疫耐受的机制及其复杂,至今无一理论能解释全部现象,积极探索DC在妊娠中的作用机理,对解决免疫性病理妊娠的治疗和器官移植排斥反应等方面必将带来光明的前景。
  
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