胚胎著床的子宮內膜免疫學研究現狀與展望

1、胚胎著床的子宮內膜免疫學研究現狀與展望廣東醫(yī)學20071旦旦笙墊鲞箜?1553?l爭j囊飯|塹_胚胎著床的子宮內膜免疫學研究現狀與展望全松陳雷寧南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院生殖醫(yī)學中心(廣州510515)胚胎著床的過程極為復雜,包括定位,黏附和侵入三個階段.著床僅發(fā)生在一個極其有限的時間與空間范圍內(即所謂的著床窗),需要子宮內膜和胚胎準確的同步化,相互作用和配合.不少專家認為,在胚胎質量良好的前提下,著床是妊娠獲得成功最關鍵的環(huán)節(jié),由于著床機制尚未充分闡明,人們對這一過程的具體細節(jié)依然知之甚少.長期以來,著床被認為是卵巢激素依賴性的過程,動物試驗和激素替代治療在贈卵體外受精一胚胎移植(IVFET)患

2、者中成功應用的經驗表明,內分泌(尤其是卵巢分泌的性激素)環(huán)境直接影響胚胎質量和子宮內膜容受性,并與孕中晚期的妊娠并發(fā)癥密切相關.然而,隨著近年來生殖免疫學基礎理論和實驗技術的迅猛發(fā)展,越來越多的證據顯示著床過程必需依賴免疫細胞與免疫分子的充分參與和精細調節(jié).迄今為止,人類著床期的子宮內膜局部免疫調節(jié)研究報道仍然較少,絕大多數研究集中在系統(tǒng)免疫機制上.為此,我們對近年來著床免疫學研究的主要進展做一分析,并對未來可能的發(fā)展方向進行展望.1子宮內膜著床相關免疫機制1,l參與著床的免疫細胞及其功能子宮內膜是胚胎正常著床的唯一場所,圍著床期子宮內膜局部發(fā)生了復雜的神經一內分泌一免疫程序化調節(jié),構成精細的

3、免疫微環(huán)境,這種變化在防止病原體感染的同時令子宮內膜的接受性達到最大并與胚胎發(fā)育同步,以利于胚胎著床,而內膜免疫細胞與細胞因子構成了這種免疫微環(huán)境的主要物質基礎.1.1.1T細胞子宮內膜中的T細胞主要分布于功能層,包含豐富的T細胞亞群.CIM+T細胞可按激活后分泌的細胞因子譜分為Thl型和Th2型兩個功能亞群,在機體免疫調節(jié)中發(fā)揮截然不同的作用.卟1型細胞是細胞介導的炎癥反應細胞,主要分泌IL一2,IFN一及TNFB等細胞因子,參與細胞介導免疫,巨噬細胞及自然殺傷(NK)細胞活化,進而損害著床與胚胎發(fā)育;Th2型細胞是體液免疫反應細胞,主要分泌IL一4,IL一6及IL一10等因子,有利于妊娠的

4、建立與維持.大量的研究表明:正常妊娠是一種Th2偏移現象,即母體傾向于Th2型細胞及因子介導的體液免疫,避免半同種移植物胚胎被母體免疫系統(tǒng)排斥與攻擊-2.盡管這一理論曾廣為人們所接受,但它卻不能解釋所有的妊娠成功現象,最具說服力的證據來自于單純T細胞缺陷小鼠可以正常妊娠,而NK細胞和T細胞聯(lián)合缺陷的小鼠著床處發(fā)生蛻膜水腫,腺體萎縮和血管閉塞,進而導致流產或死胎.因此,越來越多的學者傾向于認為,母胎界面最重要的免疫識別系統(tǒng)是NK細胞而不是T細胞.CD4,C1325T調節(jié)性淋巴細胞(CD4,CD25及Tr)是由日本學者Sakaguchi在1995年首先報道的一類具有調節(jié)自身T細胞功能的T細胞亞群.

5、Foxp3的活化表達是CD4,CD25及Tr生成及功能維持的特定標志.越來越多的證據顯示,這類Tr在自身免疫耐受的維持中發(fā)揮重要作用;最近的研究提示它還可能在人類妊娠中扮演重要的角色,參與正常妊娠的維持,防止流產的發(fā)生,其機制包括抑制殺傷性T細胞,NK細胞的活性和分泌抑制性細胞因子.有學者預計,對CD4,CD25及Tr的系統(tǒng)研究從而開發(fā)相應的細胞輸注技術治療反復自然流產和著床障礙是一可行途徑,相關動物試驗研究已經取得振奮人?22的成果.1.1.2NK細胞子宮NK細胞(uNK)在諸多方面存在與外周血NK細胞的不同的突出特點,這些特點很可能與生殖調節(jié)密切相關,已成為目前生殖免疫學研究的熱點.現有的

6、資料顯示,uNK主要由CD56,CD16和CD56,CD16兩種亞群組成,前者對胚胎具有免疫保護作用,后者具有免疫殺傷功能,兩者的相互配合可能與內膜在最大程度上容受胚胎,防止滋養(yǎng)細胞過度侵入的功能中達到平衡.增殖期子宮內膜中uNK并不占據優(yōu)勢,但在圍著床期uNK數量與比例迅速增加.實驗研究顯示,與胚胎著床密切相關的NK細胞功能包括:細胞表面表達多種黏附分子如CD2,CD7,CD58,CD54和CD49d,以旁分泌和自分泌的形式分泌CSF一1,TNF一,IFN一,GMCSF,TGFB和LIF等細胞因子,有助于胚胎植入,促進絨毛發(fā)育和胎盤形成;uNK與內膜問質細胞緊密相連,在觸發(fā)和維持蛻膜化過程中

7、可能起主要作用.隨著研究的不斷進展,人們越來越認識到NK細胞在著床過程中發(fā)揮著T細胞無法比擬的重要功能.在不明原因不孕癥,反復自然流產和IVFET失敗的患者中常可檢出NK細胞數量和功能異常,包括圍著床期子宮內膜及外周血CD56,CD16一及NK細胞數量下降,NK細胞激活標志物CD69,CD161高表達.因此,有學者-6提出cD56,CD16一及NK及CD69,CD161可作為著床與妊娠結局的預測因子之一.1.1.3NKT細胞NKT細胞是子宮內膜中一類特殊的細胞群體,屬cD3,CIM一及CD8一細胞,它在表達T細胞表面受體(TCR)WB的同時表達NK1.1抗原,全稱為NK1.1+BT細胞.NKT

8、細胞具有下列效應:產生大量的IL一4和IFN一;調節(jié)周邊環(huán)境Thl/Th2平衡;一定的細胞殺傷作用;調節(jié)樹突細胞功能;誘導NK細胞增生.NKT細胞最引人的特點是在圍著床期數量突然增加至增殖期的40倍,高于外周血10倍,提示它對胚胎著床可能具有重要作用J.然而,目前有關NKT細胞在圍著床期生物學功能的研究依然少見,加強對它的研究很可能有助于更好理解胚?1554?胎著床的免疫控制機制.1.1.4外周血淋巴細胞在應用小鼠脾細胞和胸腺細胞進行子宮內膜間質注射可提高著床成功率的基礎上.人們進一步研究了外周血單個核細胞(PBMC)預處理對胚胎著床的影響.KOSAKA等叫的研究發(fā)現,將增殖晚期與分泌早期的人

9、子宮內膜細胞與PBMC共培養(yǎng)72h后.其與Bew0絨癌細胞株的黏附能力明顯增強,作者推測淋巴細胞可能政變了子宮內膜容受性.NAKYAMA等u應用體外鼠胚侵入定量試驗發(fā)現了早孕婦女PBMC可促進鼠胚在Mat6gel膠上的伸展與侵入能力;同時,經hCG處理的非孕婦女PBMC也能觀察到這一現象.同一組研究者最近報道Ll,對反復發(fā)生IVFET失敗(I>4次)的患者在取卵日抽取自體PBMC,以HCG培養(yǎng)48h后與新鮮獲得的PBMC共同注入患者宮腔;取卵后5d進行囊胚移植;在臨床妊娠率,著床率和活產率上,PBMC處理組明顯優(yōu)于對照組.這些發(fā)現說明,以hCG處理患者PBMC后進行宮腔注射有可能成為治療

10、反復IVFET著床障礙的有效方法,但其確切機理仍然不清楚,值得深入探索.1.2參與著床的細胞因子細胞因子對細胞增殖,凋亡或壞死發(fā)揮重要的調節(jié)作用,其對胚胎和胚胎微環(huán)境的影響,在很大程度上決定著妊娠成功還是失敗.1.2.1核因子一KB(NFKB)該因子是近年來發(fā)現的一類核轉錄因子,其活化后參與啟動并調節(jié)機體免疫和炎癥反應,細胞凋亡及增殖分化等相關基因的轉錄.NAKAMURA等的研究顯示,小鼠子宮NFKB的激活主要見于著床窗口期的子宮內膜上皮細胞;應用IKBa突變體cDNA轉染子宮腔使內膜NFKB活性降低后.LIFmRNA表達明顯受抑,同時受精卵的植入明顯延遲;共轉染LIFcDNA和IKBa突變體

11、cDNA可部分恢復因NFKB活性降低導致的植入延遲,這一結果提示激活的NFKB是窗口期的標志物之一,其機帝】部分是通過控制LIF表達而實現.但迄今仍鮮見人類子宮內膜中NFKB的相關報道,值得開展相關研究.1.2.2白細胞介素18(IL一18)人類IL一18基因位于第l1號染色體長臂上,半胱天冬酶一1和蛋白酶一3可將IL一18前體蛋白激活成IL一18.ILl8受體(IL一18R)在巨噬細胞,淋巴細胞,中性粒細胞,NK細胞,內皮細胞上均有不同程度的表達.IL一18的信號分別通過IRAKNFKB抑制激酶一NFKB通路和MAPK途徑進行傳導,其作用是:刺激NK細胞增殖與活化,呈劑量依賴性上調NK細胞毒

12、性,誘導IFN一y產生,并與IL一12,IL一15存在協(xié)同作用;與IL一12協(xié)同誘導CD3T細胞向Th1分化;在IL一4的共同作用下誘導Th2形成;激活Mdp并刺激其分泌IFN一y.IL一18結合蛋白(IL一18BP)與IL一18呈高親和力結合,阻斷其誘導的IFN一y產生和NFKB活化.IL一18,IL一18R和IL一18BP在人類子宮內膜上均有表達,而且這種表達存在著一定的空間與時間特異性:內膜功能層較基底層含量高;與增殖期比較,分泌期IL一18,IL一18R的mRNA表達下降,IL一18BP表達升高.有關研究表明,IL一18是uNK細胞的生長因子之一,在胚胎植入處的子宮內膜處有大量IL一1

13、8陽性的uNK細胞聚集;它與母胎界面IL一12,IL一15間存在動態(tài)平衡,其間的關系失衡將導致uNK活性異常,進而影響著床的關鍵步驟血管生成與重鑄,導致流產,反GuangdongMedicalJournalOct.2007,Vd.28.No.10復IVFET失敗.1.2.3腫瘤壞死因子(TNF)相關凋亡誘導配體及其受體(TRAIL/TRAIL一)TRAIL/TRA/LRs是新發(fā)現的TNF超家族成員,TRAIL與死亡受體DR4,DR5結合后可產生誘導凋亡作用,而DcR1等凋亡誘騙受體與TRAIL結合后保護細胞免于凋亡.生理務件下,TRAIL具有選擇性細胞毒作用,即僅誘導轉化或活化細胞,病毒感染細

14、胞或腫瘤細胞凋亡,而不引起正常細胞凋亡.目前的研究顯示,TRAIL/TRAILRs誘導母胎免疫耐受至少包括兩個方面【l:通過調節(jié)滋養(yǎng)細胞的凋亡過程,參與滋養(yǎng)細胞的周轉與重塑:誘導母胎界面活化的免疫細胞凋亡,調整免疫效應細胞的比例.但是,目前對母胎界面上影響TRAIL/TRAILRs功能的調節(jié)因素尚需進一步研究.2著床過程中胚胎的主動免疫誘導就免疫學的角度而言,自身胚胎是母體的同種半異體移植物,贈卵胚胎則是母體的同種異體移植物.胚胎的順利著床除需窗口期內膜的容受性增強外,還與胚胎的主動參與密切相關.目前的生殖免疫學研究已經表明,胚胎在著床過程中并非僅僅扮演著被動接受的角色.通過母體與胚胎間獨特的

15、信號交流,胚胎從多種途徑積極誘導母胎界面免疫微環(huán)境的構建,形成了所謂的母胎對話機制.2.1HLAG抗原滋養(yǎng)細胞不表達經典的主要組織相容性復合體(MHC)I和類分子,只表達非經典的MHCI類分子的特征密切相關,目前對這類分子研究較為深入的是人白細胞抗原G(HLAG).HLAG特異的表達于絨毛外滋養(yǎng)細胞表面,其誘導母體對胚胎免疫耐受的機制仍然不清楚,但現有的研究顯示它可通過多種途徑在母胎界面局部發(fā)揮免疫抑制作用,包括抑制NK細胞,T細胞殺傷活性;誘導CD8+T細胞凋亡;促進Thl/Th2細胞因子平衡向Th2偏移.2.2絨毛膜促性腺激素(CG)CG由早期胚胎分泌:早在2細胞階段,即可檢測到CGmRN

16、A,而在著床前胚胎已可分泌CG.早已有狨猴和人類實驗研究顯示,在不干擾卵巢周期的情況下,CG抗體可導致不孕.CG除能作用于黃體間接令孕酮釋放外,對內膜還具有直接的旁分泌效應.CG可刺激內膜單核細胞分泌活性因子,促進胚胎侵入;CG還能調節(jié)內膜上許多蛋白質,如白血病抑制因子(LIF),內皮細胞生長因子,胰島素樣生長因子結合蛋白一1(IGFBP一1),巨噬細胞集落刺激因子和基質金屬蛋白酶(MMP)一9等,目前已經明確這些因子與著床相關的蛻膜化,血管生成,免疫調節(jié)以及基質變構密切相關.2.3細胞因子胚胎能合成與分泌許多在著床期內膜上檢測到的細胞因子,其中某些因子參與了母胎信號交換過程.許多研究顯示【1

17、,胚胎分泌的IL一1具有促進內膜轉化與白細胞分化,誘導白血病抑制因子和粒細胞集落刺激因子表達,激活LIF和IGFBP一1轉錄等諸多功能,進而從不同角度促進胚胎植入和內膜容受性增強.胰島素樣生長因子(IGF)系統(tǒng)是母胎對話中另一重要成員,母體胰島素與IGF可促進胚胎發(fā)育,而著床前胚胎分泌的IGF結合蛋白調節(jié)IGF的活性.2.4觸珠蛋白(HG)和子宮珠蛋白(UG)母體細胞因子也能被胚胎獲取,儲存并反作用于母體,HG和UG就是良好的廣東醫(yī)學2007年1o月第28卷第1o期范例】.由于HG能降低白細胞黏附和侵入細胞外基質的能力,因此有學者認為胚胎表層大量蓄積的HG保護胚胎免受母體免疫細胞攻擊;另外在滋

18、養(yǎng)層細胞侵入的過程中可持續(xù)釋放HG,已被證明具有誘導免疫耐受的作用.同樣地,UG被胚胎攝取,儲存后,可作用于母胎界面免疫細胞并調節(jié)其活性.關于免疫細胞與分子參與胚胎著床的機制,目前仍處于探索性研究階段,研究成果主要來自于嚙齒類動物試驗和體外試驗.由于免疫學機制僅僅是錯綜復雜的著床過程的一部分,有關其確切地位,調節(jié)途徑與干預方式依然存在相當多未解之處,要盡可能地揭示其中的奧秘有賴于新技術,新方法的不斷引入和應用,更有賴于觀念和理論的更新與突破.有理由相信.隨著研究的不斷深入,有助于人們進一步理解免疫學機制在生殖過程中的作用,為開發(fā)嶄新的生育調節(jié)與助孕技術奠定基礎,使著床障礙(如體外受精一胚胎移植

19、失敗),習慣性流產,免疫性不孕的患者從中獲益,同時也為開展異位妊娠,免疫避孕,器官移植研究提供新的思路.參考文獻1MAKRIGIANNAKISA.MechanismsofimplantationJ.ReprodBioMedonline,2007,14(1):102109.2DAHERS,DEARRUDAGERALDESDENARDIK,BLOTrAMH,eta1.CytokinesinrecurrentpregnancylossJ.JReprodImmunol,2004,62(1/2):151157.3GUIMONDMJ,WANGB,CROYBA.Engraftmentofbonemill-r

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