母胎界面的免疫—内分泌调控对早期妊娠影响的研究进展

蒋国静++++++沈明洁++++++曾薇薇++++++齐聪

[摘要] 妊娠是一种同种异体移植，成功妊娠的关键是母胎界面的免疫-内分泌交互调控能够顺利同步进行。而孕酮、雌二醇、人绒毛膜促性腺激素等早孕期重要激素可调控母胎界面的免疫反应。本文在既往研究认识的基础上，围绕母胎界面重要的免疫功能细胞，阐明在早孕期激素对于母胎免疫耐受的形成、滋养细胞的入侵及胎盘形成的影响。为反复自然流产、先兆子痫、胎儿宫内生长受限等疾患的防治提供激素治疗的新思路。

[关键词] 母胎界面；免疫调节；激素；早期妊娠

[中图分类号] R714 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）07（c）-0034-05

[Abstract] Pregnancy is an example of the natural allogeneic transplantation. The success of pregnancy depends mostly on a successful immune-endocrine cross-modulation at the maternal–fetal interface. Hormones have important effect on early pregnancy including progesterone， estradiol and human chorionic gonadotrop in play essential roles in the immune crosstalk at the maternal-fetal interface. This review focuses on the immunomodulatory effect of these hormones during early pregnancy on the establishment of maternal-fetus immune tolerance， invasion of trophoblastic cells and formation of placenta. The present review will provide important insights into novel therapeutic strategies of the recurrent spontaneous miscarriage， pre-eclampsia and intrauterine growth restriction.

[Key words] Maternal-fetal interface； Immuno-endocrine cross-modulation； Hormone； Early pregnancy

妊娠是自然界中半同種异体移植的成功范例。成功的妊娠要求母体进行一系列复杂的生物学调控，它不仅要求母体免疫系统能接受并耐受半同种异体移植的胚胎，同时保证胎儿正常发育所依赖的胎盘及蜕膜发育正常，其核心结构就是母胎界面。早期妊娠阶段，包括胚泡着床、母体子宫内膜蜕膜化、胎盘血管重塑，均受到激素内分泌，包括甾体类激素（孕激素、雌激素、肾上腺皮质激素）及肽类激素（人绒毛膜促性腺激素，泌乳素，催产素）的紧密调控与支持[1]。女性的早期妊娠可以看作是免疫-免疫与免疫-内分泌相互作用，构建形成的免疫调节网络维持稳态的结果。母胎界面平衡且精密的免疫-内分泌调控是妊娠成功的关键因素。母胎界面免疫耐受失调可导致自然流产、先兆子痫、胎儿宫内生长受限等疾病的发生[2]。

20世纪90年代，Wegmann等[3]首先提出妊娠时母胎界面以辅助T细胞2（Th2）细胞为主导，此后不断的研究证实母胎界面辅助T细胞1（Th1）/Th2/调节T细胞（Treg）分泌的细胞因子的精确平衡是维持生理妊娠所必需的[4]。而妊娠期一些重要的激素对于蜕膜中具有分泌上述细胞因子功能的免疫细胞有非常明确的调节作用。激素对于母胎界面免疫调节的可能有以下两种机制：①直接途径：激素直接结合受体，调控免疫细胞；②间接途径：提高细胞因子、生长因子水平，间接影响免疫细胞及其分泌的相关细胞因子。本文将重点介绍孕酮、雌二醇、人绒毛膜促性腺激素（HCG）在母胎界面固有及获得性免疫应答中的作用。

1 激素对母胎界面固有免疫应答的调控

1.1 激素对母胎界面自然杀伤细胞的调节作用

早期妊娠母胎界面富集了大量的免疫细胞，而子宫自然杀伤细胞（uNK），也称为蜕膜NK细胞（dNK），占母胎界面免疫细胞总数的70%。uNK不同于外周血自然杀伤细胞（pNK），虽然两者都具有细胞毒性和细胞因子分泌作用。80%的uNK其表型为CD56br ightCD16dim，主要分泌细胞因子和趋化因子，调节母胎界面的免疫耐受，而90%的pNK其表型为CD56dimCD16bright，主要发挥细胞毒性作用[5]。目前大部分临床及动物实验研究均认为uNK在滋养层细胞入侵和胎盘形成过程中的血管生长和螺旋动脉的重塑均起到关键作用[6-9]。

早期妊娠期雌孕激素对于母胎界面uNK的富集与功能调节密切相关。Kuang等[10]研究发现，卵巢切除小鼠注射雌激素及孕激素均可诱导NK细胞大量向早期假孕子宫内膜募集。注射17β-雌二醇2 h后，小鼠内膜即可发现NK细胞募集，NK细胞逐渐在子宫内膜层小血管周围募集，并随着激素水平下降而逐渐消退，同时在内膜基质层大量募集；而注射孕酮后12 h后，NK细胞在子宫内膜小血管内皮细胞处大量募集。雌孕激素联合注射可完全模拟早期自然妊娠NK细胞在母胎界面的募集。由此认为，早孕阶段，母胎界面的NK细胞募集并非由存活的胚胎驱导，而是雌孕激素联合驱动。更为重要的是，有研究表明，雌二醇和孕酮虽然增加uNK的数量，但是其细胞毒性却明显受到抑制[11]。雌孕激素水平在早期妊娠阶段的大幅度攀升有助于uNK在母胎界面的富集，且同时抑制uNK的细胞毒性，有助于滋养细胞入侵和胎盘形成[12]。此外，Sotnikova等[13]认为，由于uNK本身并不表达甾体类激素受体，孕酮可能是通过糖皮质激素受体直接作用于uNK。

1.2 激素对母胎界面巨噬细胞的调节作用

巨噬细胞占母胎界面免疫细胞总数量的20%～30%，仅次于uNK的数量。巨噬细胞在整个妊娠期间的子宫和胎盘组织都持续存在，并且大量浸润于胚胎种植区域。活化的巨噬细胞能产生大量的一氧化氮（nitric oxide，NO），引起细胞损伤和组织功能异常，巨噬细胞也能分泌细胞因子，保持Th2型细胞因子优势特征，以维持妊娠[14]。近年来巨噬细胞在母胎界面免疫耐受形成中的枢纽地位和意义越来越得到重视[15-16]。

巨噬细胞在母胎界面的迁移、吞噬活性和Th2/Th1細胞因子分泌的调节都可能受到妊娠期激素的调控。Hunt等[17]发现，孕酮可降低小鼠巨噬细胞向母胎界面迁移，孕酮同时抑制了巨噬细胞分泌Th1特征的细胞因子，如IL-1及NO。肖云山等[18]报道，早孕期女性蜕膜中巨噬细胞分泌IL-10的数量要明显高于外周血的单核细胞。付志红等[19]发现复发性流产女性巨噬细胞吞噬活性较正常妊娠女性明显增高，其分泌的Th2/Th1细胞因子比值下降，均提示早期妊娠相关激素调控巨噬细胞的数量、吞噬活性，并通过分泌细胞因子改变母胎界面的免疫格局。此外，Guimera等[20]发现，雌二醇、HCG可促进人类子宫巨噬细胞分泌血管内皮生长因子（VEGF），这可能与巨噬细胞参与早期妊娠滋养层细胞入侵和胎盘形成过程中血管生长和螺旋动脉的重塑机制密切相关[21]。据报道，目前在复发性自然流产患者中常用低分子肝素治疗，其作用机制与低分子肝素能抑制巨噬细胞合成NO相关[22-23]。

1.3 激素对母胎界面树突状细胞的调节作用

树突状细胞（DC）是体内最强的抗原提呈细胞，根据其来源分为髓系DC和淋巴系DC。DC虽然仅占母胎界面细胞总数的1%[24]，但在妊娠早期母胎界面的免疫耐受中扮演关键角色[25]。存在于母胎界面的DC绝大多数为诱导免疫耐受的未成熟型[26]。多项研究表明，母胎界面的DC能诱导T细胞无能，介导T细胞的克隆清除，刺激分化T调节细胞并增加IL-10的分泌，从而保持母胎界面Th1/Th2动态免疫平衡，抑制母体对胎儿的同种移植排斥反应，从而有助于成功妊娠[27-29]。

同时，研究表明，树突状细胞可受到激素的调控[30-31]。此外，不同来源的树突细胞对激素刺激会产生不同的反应，例如，妊娠早期重要的性激素雌二醇、孕酮及HCG均可使骨髓来源的DC呈免疫耐受表型，降低其分泌促炎性细胞因子的能力，并诱导T细胞无能[32]；而对于单核细胞来源的树突状细胞这些激素刺激则不能改变其表型及对T细胞的作用[33]。多项研究表明，孕酮可影响树突状细胞的分化成熟及功能的改变。Ivanova等[34]发现生理浓度的孕酮即可使单核细胞分化成为成熟的DC。Liang等[35]及Kyurkchiev等[36]均发现体外培养时孕酮可使髓系来源的DC显著增加IL-10的分泌。Liu等[37]发现雌激素可以使成熟DC产生IL-12、TNF-γ、IFNG等促炎因子减少，母胎界面高雌激素水平有助于减少DC分泌促炎症因子而保护胚胎的发育。Schumacher等[38]发现HCG及黄体生成素（LH）均可介导母胎界面的DC分泌Tregs从而抑制免疫反应，保护半同种移植的胚胎。

1.4 激素对母胎界面肥大细胞的调节作用

子宫肥大细胞（uMC）的数量在妊娠期明显增加，还伴随着细胞形态的扩张[39]。Woidacki等[40]研究发现，缺乏uMC的动物模型出现胚胎着床失败，其研究同时发现uMC与子宫螺旋动脉的重塑也密切相关。雌二醇及孕酮均被报道具有增加uMC在子宫组织中的密度并激活uMC的作用[41]。

2 激素对母胎界面获得性免疫应答的调控

早期妊娠阶段，激素在调节母胎界面固有免疫应答的同时，也通过对B淋巴细胞和T淋巴细胞调控获得性免疫应答，维持正常妊娠。B细胞的两个亚型B1和B2细胞有着不同的表型和功能。研究报道HCG可减少B淋巴细胞的数量并增强调节性B细胞的功能，从而有助于妊娠的成功[42]。Khil等[43]报道HCG在抑制Th1类细胞因子IFN-γ和TNF-α产生的同时可增加Th2类细胞因子IL-10的分泌。而孕酮可诱导淋巴细胞产生孕酮诱导的封闭因子（Progesterone-induced blocking factor，PIBF）和不对称抗体，从而提高母胎界面Th2类细胞因子的分泌水平，降低uNK细胞的活性，有助于母胎界面的免疫耐受的形成[44]。此外，Chien等[45]报道孕酮在早期妊娠阶段即可通过非经典途径抑制T细胞的激活。

3 小结

免疫异常被认为是不明原因性不孕、反复胚胎移植失败和反复自然流产的主要因素。对于妊娠早期内分泌调控的认识不应仅仅局限在保持子宫肌层静止、内膜蜕膜化等宏观层面。针对母胎界面免疫-内分泌交互对话调控的研究对阐明妊娠失败的机制、优化治疗策略无疑具有极大的临床及理论价值。

目前对于免疫因素导致的上述疾病的治疗尚无公认有效的治疗策略。而孕酮、雌二醇、HCG在辅助生殖技术中的广泛应用，体现了激素治疗对母胎界面的免疫-内分泌调控的临床价值。Aaleyasin等[46]发现，胚胎移植前子宫内注射HCG可显著提高患者的胚胎着床率。Lukassen等[47]也报道体外受精-胚胎移植的患者采用激素治疗可抑制母胎界面uNK、巨噬细胞及B淋巴细胞的数量。虽然HCG治疗反复自然流产的疗效仍存在争议[48-50]，但仍应看到激素治疗对于妊娠早期免疫-内分泌调控的临床价值及目前研究的局限性。母胎界面的免疫调节作为当下生殖医学的热点领域，未来需要更多的研究来阐明免疫-内分泌交互对话在妊娠早期的意义，为相关疾病提供有效治疗策略依据。

[参考文献]

[1] Schumacher A，Costa DC，Zenclussen AC. Endocrine factors modulating immune responses in pregnancy [J]. Front Immunol，2014，5（5）：1-12.

[2] Mjosberg J，Berg G，Jenmalm MC，et al. FOXP3+ regulatory T cells and T helper 1，T helper 2，and T helper 17 in human early pregnancy decidua [J]. Biol Reprod，2010，82（12）：698-705.

[3] Wegmann TG，Lin H，Guilbert L，et al. Bidirectional cytokine interactions in the maternal-fetal relationship：is successful pregnancy a TH2 phenomenon？ [J]. Immunol Today，1993，14（7）：353-356.

[4] Raghupathy R，Makhseed，M，Azizieh F，et al. Cytokine production by maternal lymphocytes during normal huma npregnancy and in unexplained recurrent spontaneous abortion [J]. Hum Reprod，2000，15（3）：713-718.

[5] Moffett-King A. Natural killer cells and pregnancy [J]. Nat Rev Immunol，2002，2（9）：656-663.

[6] Wallace AE，Fraserr，Cartwright JE. Extravilloustrophoblast and decidual natural killer cells：a remodelling partnership [J]. Hum Reprod Update，2012，18（4）：458-471.

[7] Rtsep MT，Felker AM，Kay VR，et al. Uterine naturalkiller cells：supervisors of vasculature construction in early decidua basalis [J]. Reproduction，2015，149（2）：R91-R102.

[8] Quenby S，Nikh，Innesb，et al. Uterine natural killercells and angiogenesis in recurrent reproductive failure [J]. Hum Reprod，2009，24（1）：45-54.

[9] Lash GE，Schiessl B，Kirkley M，et al. Expression of angio-genic growth factors by uterine natural killer cells during early pregnancy [J]. J Leukoc Biol，2006，80（3）：572-580.

[10] Kuang H，Peng H，Xu H，et al. Hormonal regulation ofuterine natural killer cells in mouse preimplantation uterus [J]. J Mol Histol，2010，41（1）：1-7.

[11] Hao S，Zhao J，Zhou J，et al. Modulation of 17 b-estradiol on the number and cytotoxicity of NK cells in vivo related to MCM and activating receptors [J]. Int Immunopharmacol，2007，7（13）：1765-1775.

[12] Guo W，Li P，Zhao G，et al. Glucocorticoid receptor mediates the effect of progesterone on uterine natural killer cells [J]. Am J Reprod Immunol，2012，67（6）：463-473.

[13] Sotnikova N，Voronin D，Antsiferova Y，et al. Interactionof decidual CD56+ NK with trophoblast cells duringnormal pregnancy and recurrent spontaneous abortion atearly term of gestation [J]. Scand J Immunol，2014，80（3）：198-208.

[14] Moffett-King A. Natural killercells and pregnancy [J]. Nat Rev Immunol，2002，2（9）：656-663.

[15] Takeshi N. Review：the immuno-modulatory roles ofmacrophages at the maternal-fetal interface [J]. Reprod Sci，2010，17（3）：209-18.

[16] 賈永芳，李莉，宋兴丽，等.妊娠早期小鼠子宫巨噬细胞分布和活性的变化[J].解剖学杂志，2009，37（1）：49-51.

[17] Hunt JS，Miller L，Platt JS. Hormonal regulation ofuterine macrophages [J]. Dev Immunol，1998，6（1-2）：105-110.

[18] 肖云山，林其德.妊娠早期蛻膜组织巨噬细胞分泌IL-10/IFN-γ功能的特征[J].现代妇产科进展，2005，14（3）：218-221.

[19] 付志红，朱文杰，陈秀敏，等.不明原因复发性流产患者蜕膜巨噬细胞活性变化及其细胞因子分泌[J].生殖与避孕，2010，30（11）：745-748.

[20] Guimera M，Morales-Ruiz M，Jiménez W，et al. LH/HCG stimulation ofVEGF and adrenomedullin production by follicular fluid macrophages andluteinized granulosa cells [J]. Reprod Biomed Online，2009，18（6）：743-749.

[21] Cervar M，Desoye G，Blaschitz A，et al. Paracrine regulation of distinct trophoblast functions in vitro by placental macrophages [J]. Cell Tissue Res，1999，295（2）：297-305.

[22] Ahmed T，Smith G，Vlahov I，et al. Inhibition of allergic airway responses by heparin derived oligosaccharides：Identification of a tetrasaccharide sequence [J]. Respir Res，2012，13（6）：1-13.

[23] Shastri MD，Johns C，Hutchinson JP. Ion exchange chromatographic separation and isolation of oligosaccharides of intact low-molecular-weight heparin for the determination of their anticoagulant and anti-inflammatory properties [J]. Anal Bioanal Chem，2013，405（18）：6043-6052.

[24] Gardner L，Moffett A. Dendritic cells in the human decidua [J]. Biol Reprod，2003，69（4）：1438-1446.

[25] Chorny A，Gonzalez-Rey E，Delgado M. Regulation of dendritic cell differentiation by vasoactive intestinal peptide：therapeutic applicationson autoimmunity and transplantation [J]. Ann NY Acad Sci，2006，1088（11）：187-194.

[26] Blois S，AlbaSoto CD，Tometten M，et al. Lineage，maturity，and phenotype of uterine murine dendritic cells throughout gestationindicate a protective role in maintaining pregnancy [J]. Biol Reprod，2004，70（4）：1018-1023.

[27] Steinman RM. The control of immunity and tolerance by dendriticcells [J]. Pathol Biol，2003，51（2）：59-60.

[28] Liu S，Yu Y，Zhang M，et al. The involvement of TNF-alpha related apoptosis-inducing ligand in the enhanced cytotoxicity of IFN-beta stimulated human dendritic cells totumorcells [J]. J Immunol，2001，166（9）：5407-5415.

[29] Misra N，Bavry J，Lacroix-Desmazes S，et al. Cutting edge human CD4（+）CD25（+） T cells restrain the maturation and antigen-presenting function of dendritic cells [J]. J Immunol，2004，172（8）：4676-4680.

[30] Butts CL，Shukair SA，Duncan KM，et al. Progesterone inhibits mature rat dendritic cells in a receptor-mediated fashion [J]. Int Immunol，2007，19（3）：287-296.

[31] Kovats S. Estrogen receptors regulate an inflammatory pathway of dendritic cell differentiation：mechanisms and implications for immunity [J]. Horm Behav，2012，62（3）：254-262.

[32] Xu Y，He H， Li C，et al. Immunosuppressiveeffect of progesterone on dendritic cells in mice [J]. J Reprod Immunol，2011，91（1-2）：17-23.

[33] Huck B，Steck T，Habersack M，et al. Pregnancy associatedhormones modulate the cytokine production but not the phenotype of PBMC derived human dendritic cells [J]. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol，2005，122（1）：85-94.

[34] Ivanova E，Kyurkchiev D，Altankova I，et al. CD83+ monocyte-deriveddendritic cells are present in human decidua and progesterone induces their differentiation in vitro [J]. Am J Reprod Immunol，2005，53（4）：199-205.

[35] Liang J，Sun L，Wang Q，et al. Progesterone regulates mouse dendritic cells differentiation and maturation [J]. Int Immunopharmacol，2006，6（5）：830-838.

[36] Kyurkchiev D，Ivanova-Todorova E，Hayrabedyan S，et al. Female sex steroid hormones modify some regulatory properties of monocyte-derived dendritic cells [J]. Am J Reprod Immunol，2007，58（5）：425-433.

[37] Liu HY，Buenafe AC. Estrogen inhibition of EAE involves effects on dendritic cell function [J]. J Neurosci Res，2002， 70（2）：238-248.

[38] Schumacher A，Brachwitz N，Sohr S，et al. Human chorionic gonadotropin attracts regulatory T cells into the fetal-maternal interface during early human pregnancy [J]. J Immunol，2009，182（9）：5488-5497.

[39] Mori A，Zhai YL，Toki T，et al. Distribution and heterogeneity of mast cells in the human uterus [J]. Hum Reprod，1997，12（2）：368-372.

[40] Woidacki K，Popovic M，Metz M，et al. Mast cells rescue implantation defects caused by c-kit deficiency [J]. Cell Death Dis，2013，4（1）：e462.

[41] Jing H，Wang Z，Chen Y.Effect of estradiol on mast cell number and histamine level in the mammary glands of rat [J]. Anat Histol Embryol，2012，41（3）：170-176.

[42] Rolle L，Memarzadeh Tehran M，Morell G，et al. Cutting edge：IL-10-producing regulatory B cells in early human pregnancy [J]. Am J Reprod Immunol，2013，70（6）：448-453.

[43] Khil LY，Jun HS，Kwon H，et al. Human chorionic gonadotropin is an immune modulator and can prevent autoimmune diabetes in NOD mice [J]. Diabetologia，2007， 50（10）：2147-2155.