免疫系统对维持体内免疫平衡和识别外来入侵者至关重要,可能与复发性流产(recurrent spontaneous abortion, RSA)有关。免疫细胞有两种类型:先天免疫细胞(NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和髓源性抑制细胞)和适应性免疫细胞(T细胞和B细胞)。免疫失调可能导致免疫细胞错误攻击胚胎或胎盘,影响妊娠。
1. RSA和先天免疫
1.1 NK细胞
自然杀伤(natural killer, NK)细胞数量或功能异常与子宫环境受损和流产密切相关。根据解剖位置和功能,NK细胞分为子宫NK细胞(uNK)和蜕膜NK细胞(dNK)。
图1. RSA患者子宫内膜中的NK细胞
注:VEGF,血管内皮生长因子;GPF,生长促进因子;PEDF,色素上皮衍生因子;NF-κB,核因子κB;TLR3,Toll样受体3;Tim-3,T细胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3;Gal-9,半乳糖凝集素-9;JNK,c-Jun氨基末端激酶
dNK1细胞通常表现出CD56+CD16-细胞表型并产生VEGF和GPF等因子,这些因子可促进胎盘血管的正常形成和功能。一些dNK细胞分泌PEDF,有助于蜕膜基质细胞的稳态。dNK2细胞通常显示CD56+CD16+细胞表型,分泌促炎细胞因子,如TNF-α和IFN-γ。它们还上调NKG2D配体TLR3并抑制受体NKG2A表达,从而抑制基质细胞的迁移和侵袭。
uNK细胞显示表面受体KIR2DL1/S1和LILRB1表达不足,导致uNK细胞活性降低和生长因子分泌不足。此外,uNK细胞可能表现出高SP1表达,通过激活CASP1和抑制PARP3促进RSA。
外周NK(pNK)细胞以IL-4-STAT6依赖性方式上调Tim-3表达,在其配体Gal-9的刺激下,通过JNK和AKT启动信号传导,从而抑制免疫活性。然而,在RSA患者中,pNK细胞中Tim-3丰度降低,损害了Tim-3 pNK细胞的免疫抑制活性。
1.2 巨噬细胞
巨噬细胞是免疫系统中的关键白细胞,具有抗感染、清除细胞碎片和产生细胞因子等作用,有助于维持妊娠。这些细胞在不同微环境下表现出不同功能,可分化为M1和M2两种极化状态,各具不同的生物学特性。
图2. RSA小鼠子宫内膜中的巨噬细胞
注:LPS,脂多糖;IGF2BP3,胰岛素样生长因子II mRNA结合蛋白3;PD-1,程序性细胞死亡蛋白1;IRF5,干扰素调节因子5;TRAF6,肿瘤坏死因子受体相关因子6;HMGB1,高迁移率族蛋白1;TLR,Toll样受体;NF-κB,核因子κB;M-CSF,巨噬细胞集落刺激因子;VEGF,血管内皮生长因子
IFN-γ和LPS等因子高表达,以及UHRF1、IGF2BP3和PD-1等因子缺乏,驱动了M1巨噬细胞的极化。M1巨噬细胞产生促炎细胞因子,如IL-1β、IL-6、IL-33、IRF5和TNF-α。M1巨噬细胞的细胞外囊泡含有许多非编码RNA,如miR-146a-5p和miR-146b-5p,它们抑制TRAF6表达,并抑制基质细胞的迁移和侵袭。此外,HMGB1大量分泌通过TLR2/TLR4-NF-κB通路激活焦亡,诱导无菌炎症并导致RSA。
M-CSF和miR-146a-5p等因子,有利于M2巨噬细胞极化。相反,VEGF等因子的缺失会损害M2巨噬细胞极化。M2巨噬细胞产生抗炎细胞因子,如IL-10和TGF-β。它们有助于螺旋动脉重塑,支持滋养层细胞侵袭,促进血管生成,并抑制T细胞活化,有助于维持早期妊娠。
1.3 中性粒细胞和髓源性抑制细胞
中性粒细胞是免疫系统中的白细胞,主要参与抵抗感染和炎症过程。髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)是免疫细胞的一种亚型,主要抑制免疫反应,尤其是T细胞活化和功能。
图3. RSA患者子宫内膜中的中性粒细胞和MDSC
注:ANCAs,抗中性粒细胞胞质抗体;CRP,C反应蛋白;TF,组织因子;PAR-2,蛋白酶激活受体2;PGE2,前列腺素E2;FABP5,脂肪酸结合蛋白5;ROS,活性氧;TGF-β,转化生长因子β
A:羊膜炎症因子(如IL-6、IL-8、ANCAs、NE、CRP、C5a和中性粒细胞渗出抑制蛋白TSG-6)水平降低,募集中性粒细胞。TF刺激PAR-2激活中性粒细胞,导致呼吸爆发和损伤滋养层细胞。
B:IL-6与花生四烯酸联合,激活STAT3、刺激细胞内脂质积累、增加花生四烯酸代谢、诱导PGE2合成和促进MDSC分化来上调FABP5。MDSCs通过ROS或精氨酸酶I显著抑制CD8+ T细胞的增殖,并将CD4+ T细胞极化为Th2,以TGF-β依赖性方式诱导Treg细胞形成。此外,MDSC通过抑制穿孔素、颗粒酶B和NKG2D的表达来抑制NK细胞的细胞毒性。
2. RSA和适应性免疫
适应性免疫是指免疫系统识别和响应自身和非自身抗原的能力。在正常妊娠中,适应性免疫系统会进行调整,以耐受胎儿作为“半同种异体移植物”。
T细胞占免疫细胞的3-10%,是适应性免疫系统的关键组成部分,对RSA的免疫调节至关重要。根据功能和分泌的细胞因子,CD4+ T细胞分为不同亚型(Tregs和Th1/2/17细胞)。B细胞是一种关键的免疫细胞,主要负责产生抗体和调节免疫反应。
图4. RSA子宫内膜中的T细胞和B细胞
注:GRIM-19,干扰素/维甲酸诱导凋亡相关基因19;ROS,活性氧;mTOR,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白;S1PR1,鞘氨醇1-磷酸受体-1;CTLA-4,细胞毒性T细胞相关抗原4;CaMK4,钙调蛋白依赖性蛋白激酶4;Gal-9,半乳糖凝集素-9;PD-1,程序性细胞死亡蛋白1;Tim-3,T细胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3
A:胱硫醚-β-合成酶减少导致H2S合成降低,抑制Treg分化。GRIM-19表达降低会增加ROS产生和mTOR表达,增强Th17分化并减少Treg细胞分化。miR-33a、miR-33b和miR-181a显著下调促进S1PR1表达并降低TIGIT蛋白表达,抑制Treg分化。miR-155表达降低会损害Treg扩增并降低CTLA-4表达。CaMK4水平升高通过AKT/mTOR信号通路促进Th17细胞扩增。Gal-9表达下调促进Th1细胞分化和IFN-γ、IL-2和TNF-α分泌,介导胎儿排斥反应并抑制滋养层生长和分化。PD-1和Tim-3降低会损害Th2分化。
B:在RSA患者的子宫内膜中,B细胞分化时,记忆B细胞和产生IL-10的Breg细胞显著减少。浆细胞数量显著增加,可能产生攻击自身组织(包括胎盘组织)的自身抗体。
参考文献
Guan D, Sun W, Gao M, Chen Z, Ma X. Immunologic insights in recurrent spontaneous abortion: Molecular mechanisms and therapeutic interventions. Biomed Pharmacother. 2024 Aug;177:117082. doi: 10.1016/j.biopha.2024.117082. Epub 2024 Jul 6. PMID: 38972152.
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