Nat Commun丨构建人类子宫内膜全月经周期免疫图谱|免疫图谱|全月经|子宫内膜|浆细胞|炎症

子宫内膜每个月经周期都要经历一轮增生、分泌与脱落，其中的免疫细胞也随之改变。哪一类细胞在什么阶段增多、又在什么阶段退场，决定了子宫内膜微环境能否在着床窗口期为胚胎做好准备，是生殖免疫领域长期关注的核心问题。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所李汉杰研究员团队联合国内外多家医疗机构完成的研究论文以 An endometrial immune atlas across the female menstrual cycle reveals lymphoid aggregates compromise pregnancy 为题发表在 Nature Communications 上。该成果构建了人类子宫内膜全月经周期免疫图谱，揭示淋巴细胞聚集体损害妊娠结局。

以往的单细胞研究多取增殖期和分泌期的少数几个时间点。正常月经周期中免疫细胞如何逐阶段演变，一直缺少细致的刻画，缺少参照图谱会使得各类子宫内膜疾病偏离生理免疫状态的部位与程度均难以判定。慢性子宫内膜炎即为典型：这一与不良妊娠结局密切相关的慢性炎症，目前仍以内膜间质检出 CD138⁺ 浆细胞为诊断依据，其免疫学本质与影响妊娠的环节长期不明。

免疫细胞图谱向生殖免疫领域的延伸

李汉杰团队长期从事人体免疫细胞图谱与发育免疫学研究，此前在人类巨噬细胞产前发育、肿瘤免疫微环境等方向建立了系统性的图谱工作。

先摸清生理状态下的免疫图景，再以此为标尺衡量疾病，是这项研究的基本思路，也是团队把图谱方法带入生殖免疫领域的切入点。子宫内膜是人体中少数会周期性重建的组织，要看清其中免疫细胞的动态，必须按精确分期逐段取样，这对临床端的样本采集提出了很高要求。 2020 年，深圳先进院与深圳中山妇产医院共建生殖免疫联合实验室，本研究依托该平台开展，主要实验工作由双方联合培养的博士后承担。

研究采集 53 名健康女性的子宫内膜样本，覆盖月经期至经前期共 8 个阶段，分期由末次月经、组织学评估、经阴道超声与血清激素水平综合判定。采用 MARS-seq 2.0 对分选后的 CD45⁺ 免疫细胞逐个建库，经质控获得 147,468 个免疫细胞，采用 MetaCell 算法解析为 334 个 metacell 、 8 大谱系、 38 种免疫细胞亚型或状态。

NK 细胞与 T 细胞合计约占内膜免疫细胞的 80% 。周期中 NK 细胞比例持续升高、 T 细胞相应下降；单核细胞、巨噬细胞与树突状细胞在分泌期明显扩增； B 细胞、肥大细胞与固有淋巴细胞始终维持低水平。

三个主要 NK 亚群走势相反： CD103⁺NK 细胞在增殖期升高、分泌期急剧回落； CD11c⁺NK 细胞在增殖期稳定、分泌期显著上升，并在早孕期继续升高； CD16⁺NK 细胞全程维持低水平。

CD11c⁺NK 细胞表达 LILRB1 、 KIRs 与 KLRC 家族蛋白，即绒毛外滋养细胞表面 HLA-G 、 HLA-C 、 HLA-E 的受体；后者负责侵入母体蜕膜、重塑螺旋动脉并介导母胎免疫耐受。在 5 例早孕蜕膜中，多重免疫荧光显示该亚群选择性富集于 HLA-G⁺ 滋养细胞密集区域， 2D 与 3D 成像确认两者存在直接接触，转录组层面其与经典蜕膜 dNK1 细胞高度相似。这说明内膜免疫细胞的周期变化是为着床做准备的功能性转变，而非被动波动。

慢性子宫内膜炎的三项标志性免疫扰动

以健康图谱为参照，研究刻画了 34 名慢性子宫内膜炎患者的内膜改变，识别出三项标志性扰动。

其一，参与滋养细胞互作的 CD11c⁺ NK 细胞在增殖期和分泌期均显著减少。

其二， Tfh 驱动的生发中心反应过度活化。 Tfh 样细胞表达 BCL6 、 CXCR5 、 CXCL13 、 IL21 等经典标志，并经 CXCL13-CXCR5 、 IL21-IL21R 促进 B 细胞增殖分化为 I g G + 。研究据此提出，慢性子宫内膜炎患者子宫内膜相关浆细胞主要源自组织局部的生发中心反应，而非外周循环招募。

其三，形成类三级淋巴结构样的淋巴细胞聚集体。此类结构常见于肿瘤与自身免疫病，健康内膜偶见少量聚集，患者子宫内膜中其数量与面积均显著增加。

鉴于各机构诊断标准不一，研究还以严格 CD138 阴性样本作限定性分析，排除健康对照中低水平 CD138 浸润可能造成的混杂，上述改变均保持稳健。

针对此前缺乏合适动物模型的问题，研究通过宫腔灌注临床相关菌株混合物建立小鼠模型，重现了慢性子宫内膜炎的多项关键免疫病理特征。模型鼠交配后活胎数与总胎数显著减少，胎吸收率中位数达 60% ，为假手术组的 15 倍。

采用 Bcl6 fl/fl ;CD4-cre 小鼠特异性去除 Tfh 细胞后，淋巴细胞聚集体形成显著减少，胎吸收率由 60% 降至 20% ，存活胎仔数增加一倍。该模型也可用于后续解析慢性子宫内膜炎相关生殖失败的机制。

多中心队列中的预测价值

研究联合中德五家生殖中心，纳入 229 名接受 IVF-ET 的不孕患者发现，着床失败或未能活产者的内膜淋巴细胞聚集体数量与面积均显著更高，且在五家中心一致重现；经年龄、 BMI 、激素水平、移植胚胎数量与质量校正后，聚集体仍是妊娠结局的独立预测因子。

ROC 分析中，聚集体预测临床妊娠的 AUC 为 0.73 与 0.75 、预测活产均为 0.78 ，同一组织的 CD138⁺ 浆细胞密度仅为 0.52 与 0.49 。研究团队认为，浆细胞的生成与消退可能存在时间延迟，而淋巴聚集体更接近慢性炎症的实时指标。

综上，本研究的主要价值体现在以下三个方面：一份正常女性月经周期免疫细胞参照图谱。跨越全部八个阶段的纵向样本极为罕见，把免疫细胞图谱的时间分辨率推进到一个完整的人体生理周期，可作为生殖免疫学的一项基础工具。有了这一参照，研究者可以比对子宫内膜异位症、子宫内膜癌等各类内膜疾病相对于生理状态的免疫改变，进而探索其机制。图谱已面向全球研究者开放访问。

慢性子宫内膜炎是这一参照的首个应用。小鼠模型与多中心队列共同给出了内膜炎症不利于胚胎着床和妊娠维持的直接证据。据此，该病被重新定义为一种 T 细胞与 B 细胞驱动的免疫病理，而不再只是一个以浆细胞存在为特征的诊断，淋巴细胞聚集体则可望用于生殖失败人群的风险分层。

证据分级清晰。人体队列建立的是稳健的关联关系，因果结论严格限定于小鼠模型试验。小鼠不具有月经周期，其子宫免疫构成、蜕膜化与着床机制与人类存在本质差异，外推需审慎；进入临床应用之前，大规模前瞻性研究与随机对照试验是必要的下一步。

该研究中，杨玲桃、杨静、李玉叶、苏依依、马欢为论文共同第一作者，其中杨玲桃为中国科学院深圳先进技术研究院与深圳中山妇产医院联合培养博士后。李汉杰、刁梁辉、李奇渊、曾勇为共同通讯作者。研究由深圳先进院、深圳中山妇产医院、厦门大学、南京大学医学院附属鼓楼医院、广东省妇幼保健院、广西壮族自治区生殖医院、广西医科大学第一附属医院、深圳市宝安区妇幼保健院、武汉大学人民医院、德国杜塞尔多夫大学和德国耶拿大学共同完成。

数据与代码

人类转录组数据及个体层面临床元数据已存入国家基因组科学数据中心 GSA-Human 数据库，登录号 HRA008952 ， BioProject 编号 PRJCA030911 ，按参与者知情同意、伦理审批和数据保护要求实行受控访问，由数据访问委员会审核（ DAC 编号 HDAC004810 ，联系人李汉杰）。经处理的数据与 Source Data 随论文提供。