Th17细胞与Treg细胞在子痫前期中的作用及分子调控机制①

支馨仪 舒文韬 高 晶 刘岩厚 王轶楠

(吉林大学第一医院转化医学研究院,长春130000)

子痫前期(Pre-eclampsia，PE)是妊娠过程中对母体和胎儿生命健康具有严重威胁的综合征之一，其发生是由于胎盘形成异常、螺旋小动脉重塑障碍，进而引起早产、胎膜早破、胎盘早剥以及流产等不良妊娠结局，但确切的病理生理学机制尚不清楚[1-4]。近年研究表明，PE的发生发展过程中，母体-胎儿交界处免疫耐受微环境中T细胞亚群的动态平衡发挥重要作用[5-8]。现将近年来国内外有关辅助性T细胞亚群(helper T cell，Th)Th17细胞与调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)亚群在PE发生过程中的变化、作用以及分子调控机制的最新研究成果加以综述。

1 Th17与Treg细胞亚群在PE中的比例及转录因子表达水平的变化

Th17细胞属于辅助性CD4+T细胞亚群，通过产生IL-17A、IL-17F和IL-22等细胞因子在自身免疫性疾病以及黏膜感染的免疫反应中发挥重要作用[9-13]。Molvarec等[14]研究发现在PE患者体内Th17细胞、产生IL-17的CD8细胞(Tc17)以及NK细胞数量均增加，并且PE患者血清内IL-17的水平显著高于健康的未妊娠和妊娠女性[15]。

Treg细胞为表达转录因子Foxp3(Forkhead box protein 3)的一群CD4+T细胞，通过产生特异性抗炎细胞因子如IL-10和TGF-β，阻止机体内过度的免疫应答反应[16-18]。正常妊娠状态下，蜕膜组织中Treg细胞数量增加，并呈现出稳定的抑制表型；与正常妊娠女性相比，PE患者外周血中CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞的数量明显下降，细胞的抑制能力显著降低，活化母体炎症细胞的能力增强[19-23]。研究表明妊娠初期Treg便已经开始参与母胎耐受的形成，早期蜕膜组织中即可见CD4+CD25bright细胞数量较外周血有明显升高；而PE患者的外周血和蜕膜组织中，CD4+CD25bright细胞数量与正常孕妇相比显著降低[24,25]。另一项研究显示，从妊娠第4个月开始至妊娠第9个月时PE高风险人群外周血Treg细胞与正常人群相比数量明显下降[26]。

Yu等[27]发现在PE患者外周血中，CD8+CD25+Foxp3+Treg细胞比例也发生下降，这群细胞有着与CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞相似的表型和功能，可以通过细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(Cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4)介导发生细胞-细胞间接触，诱导抗原提呈细胞(Antigens-presenting cells，APCs)发生耐受，同时细胞自身产生IL-10、TGF-β等异质性细胞因子，发挥免疫抑制功能。

Ribeiro等[28]团队发现在PE患者体内Th17细胞的转录因子维甲酸相关孤儿受体(Retinoic acid-related orphan receptor，ROR)与正常妊娠女性相比表达水平有所升高，而Treg细胞的转录因子Foxp3表达水平明显下降。此外，在早期发生(发病时妊娠周数<34周)的PE患者体内Th17细胞转录因子ROR的表达水平明显高于晚期发生(发病时妊娠周数≥34周)的PE患者，而早期发生PE的患者体内Treg细胞表达的转录因子Foxp3水平显著低于晚期发生的PE患者。Gharesi-Fard等[29]对PE患者蜕膜和绒毛膜绒毛组织中的转录因子进行检测，发现在PE患者的蜕膜组织和绒毛膜绒毛组织中转录因子Foxp3表达下降，ROR水平升高。Cao等[30]研究发现在严重PE患者外周血单个核细胞(Peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中Treg细胞特异性转录因子Foxp3 mRNA表达下降，而在轻度和重度PE患者的PBMC中Th17特异性转录因子RORγt mRNA表达显著升高。

上述研究结果显示，Th17与Treg细胞亚群是否平衡与子痫前期的发病有着密切的关系。

2 Th17与Treg细胞亚群在PE发生发展中的作用及机制

IL-17通过诱导细胞因子(如IL-6、粒细胞集落刺激因子、TNF-α)，趋化因子如CXC趋化因子配体1[Chemokin(C-X-C motif) ligand 1，CXCL1]、CXCL2、CC趋化因子配体20[Chemokin(C-Cmotif) ligand 20，CCL20]，炎性介质(如急性期蛋白、补体)和抗菌素(如防御素、黏液素)的产生而诱发机体产生促炎性免疫反应[31-33]。Ribeiro等[28]研究表明PE患者体内TNF-α、IFN-γ、IL-6和IL-17的水平高于同龄正常妊娠女性，而抑制性细胞因子IL-10和TGF-β1的水平则比同龄正常妊娠女性明显下降；同时，TNF-α、IL-6和IL-17的水平在早期发生的PE患者体内较晚期发生的PE患者有大幅度的增高。PE患者外周血中IL-17水平升高会导致母体发生广泛血管内炎性反应；在妊娠小鼠模型中，IL-17可以使外周血中Th17数量增加，发生胎盘氧化应激反应，产生的自身抗体能够活化血管紧张素Ⅱ的 1型受体(Angiotensin Ⅱ type 1 receptor，AT1-AA)并且导致血压升高。给PE模型小鼠注射IL-17可溶性受体C来抑制IL-17的功能后，发现外周血中Th17细胞数量下降，氧化应激反应及AT1-AA反应均受到抑制，并且子宫灌注压下降[15]。Cornelius等[34]从子宫灌注压不足的PE大鼠模型体内分离出Th17细胞，将这群细胞过继转输给正常妊娠的大鼠，结果显示接受过继转输的妊娠大鼠平均动脉压、AT1-AA、IL-6以及氧化应激反应显著增加，胎儿子宫生长受限。以上研究结果提示Th17细胞亚群在PE的发生中起重要作用。

正常妊娠状态下，蜕膜组织中的Treg细胞通过抑制CD4+和CD8+T细胞分泌细胞因子，降低NK细胞的细胞毒性，抑制DCs的功能和成熟，从而保护胎儿免受母体免疫系统的攻击[35-39]；其中CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞在妊娠过程中通过多种途径发挥抑制功能，包括消耗IL-2和CTLA-4，直接杀伤T细胞或APCs，产生TGF-β、IL-10、IL-35和半乳糖凝集素-1等免疫抑制性细胞因子[40,41]。PE患者外周血中Treg细胞数量明显少于正常妊娠女性[42,43]。Boij等[44]研究结果显示，与健康的妊娠女性相比，在PE患者外周血的Treg细胞群中表达CCR4+Treg细胞比例却有所增加，进一步研究表明蜕膜组织会分泌趋化因子CCL17，从而使外周表达其受体CC趋化因子受体4型(C-C chemokine receptor type 4，CCR4)的Treg细胞被募集至子宫蜕膜处。CCR4+Treg细胞在蜕膜组织中聚集会导致外周血中CCR4+Treg细胞数量的减少；而PE患者CCR4+Treg细胞在蜕膜组织的聚集过程受到阻碍，与PE患者蜕膜组织中Treg细胞数量减少相一致，表明PE患者蜕膜组织中Treg聚集障碍可能是影响PE患者母胎交界处免疫微环境稳态的重要原因。

3 Th17与Treg细胞亚群在PE中的分子调控机制

3.1Notch信号通路调控Th17与Treg细胞平衡的机制 Notch信号通路广泛存在于脊椎动物和非脊椎动物，在进化上高度保守，通过相邻细胞之间的相互作用调节细胞、组织、器官的分化和发育。哺乳动物有4种Notch受体(Notch1～4)和5种Notch配体(Delta-like 1、3、4，Jagged1和Jagged2)[45，46]。研究表明，与正常妊娠妇女相比，PE患者单核细胞表面Notch受体的表达增加，Notch配体Delta样配体4(Delta-like ligand 4，DLL4)的mRNA表达量显著增加，而Jagged-1和Jagged-2的mRNA水平明显下降。同时，IL-17 mRNA水平与DLL4 mRNA水平呈正相关，而Foxp3 mRNA水平与Jagged-2 mRNA水平呈正相关，上述数据提示Notch信号通路可能通过调节Th17和Treg细胞之间的平衡在PE的发生发展中发挥作用[30,47]。

3.2凋亡蛋白调控Th17与Treg细胞平衡的机制 凋亡是机体维持自身稳定状态的一种重要免疫调节机制，人类凋亡蛋白家族可分为抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。Bcl-2为抗凋亡蛋白，而Bax、Bak、Bad等则是促凋亡蛋白。Darmochwal-Kolarz等[48]研究发现，与健康妊娠女性相比，PE患者在妊娠后3个月中其外周血CD4+CD25+FoxP3+Treg细胞数量减少，其表面Bax蛋白的平均荧光强度显著升高，而 Treg细胞表面Bcl-2蛋白表达量显著降低，推测PE患者体内Treg细胞功能缺陷，凋亡显著增强，从而导致Treg细胞比率降低，Th17与Treg细胞亚群的平衡状态被打破，最终导致PE的发生。

3.3基因单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms，SNP)调控Th17与Treg细胞平衡的机制 Treg细胞通过调节Th1/Th2平衡，分泌抑制性细胞因子(TGF-β、IL-10、IL-35)和表达抑制性受体[CTLA-4、淋巴细胞活化基因3(Lymphocyte-activation gene 3，LAG3)]等机制，保护胎儿不受母体免疫攻击。近年来研究发现Treg细胞的特异性转录因子Foxp3基因的SNP会影响母体PE的易感程度。Norouzian等[49]发现rs2232365、rs3761548和rs3761547这3个Foxp3 SNPs在健康的妊娠女性、轻度和重度PE妊娠女性中其基因型或等位序列无明显差异，而rs4824747在健康妊娠组与PE患者组间存在显著的基因型差异。

IL-27属于异二聚体细胞因子IL-12家族，该家族还包括IL-12、IL-23以及IL-35等成员，由APCs通过Toll样受体信号途径活化后产生，IL-27在Th细胞分化的初始阶段起到重要调控作用，抑制Th17细胞的分化[50]。Yin等[51]研究发现PE患者胎盘组织中IL-27受体表达增加，胚胎滋养层细胞表面IL-27受体的表达明显高于正常妊娠组；经IL-27活化后的胚胎滋养层细胞产生的IL-6显著增多。Liu等[52]对中国汉族PE患者和健康妊娠女性的IL-27基因多态性进行研究，选取3种IL-27多态性基因型及其等位基因，分别为rs153109(5′UTR region)、rs17855750(Exon2/missense)和rs181206(Exon4/missense)；结果发现rs153109CC基因型的女性罹患PE的风险更高，而rs17855750和rs181206基因型及其等位基因与对照组相比并无差异，说明IL-27基因多态性能够影响中国汉族女性PE的发生。

3.4程序性死亡受体-1(Programmed cell death protein-1，PD-1/CD279)/PD-L1信号通路调控Th17与Treg细胞平衡的机制 为避免过度活跃的免疫应答导致过度的炎性反应和自身免疫性疾病，机体进化出免疫检查点机制来控制免疫反应的程度，以减少免疫应答对健康组织的损害。PD-1是重要的免疫检查点，通过与其配体PD-L1(B7-H1/CD274)相互作用而抑制T细胞的活化及细胞因子的产生，在维持机体的外周耐受上发挥至关重要的作用。研究表明在子宫-胎盘交界处免疫耐受状态的维持中，PD-1/PD-L1信号通路可通过两种耐受机制抵御效应T细胞的作用:①促进Treg细胞的增殖发育，增强Treg细胞功能；②直接抑制效应T细胞的功能。动物实验的结果表明PD-1/PD-L1信号通路封闭会导致小鼠Treg细胞比率降低而Th17细胞增多，同时胚胎吸收率增加，提示母胎耐受平衡状态的破坏[53,54]。

Tian等[53]的研究发现，与正常妊娠女性相比，PE患者体内Treg细胞表面PD-1表达增加，Th17细胞表面PD-1表达水平下降而PD-L1水平增加，与Toldi等[21]的研究结果一致，由此推测PE患者体内Treg细胞减少的原因之一可能是Treg细胞表面PD-1分子表达增加所致。随后该团队在妊娠第16天时给PE大鼠模型注射PD-L1-Fc，发现其体内Th17细胞比例下降而Treg细胞数量增加，且大鼠的收缩压下降伴尿蛋白减少；进一步研究表明PD-L1-Fc通过抑制PI3K/AKT/m-TOR信号途径同时增强人第10号染色体缺失的磷酸酶张力蛋白同源物基因(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromo-some ten，PTEN)表达的方式扭转PE模型大鼠体内Treg/Th17不平衡。体外研究结果进一步验证该机制，提示PD-1/PD-L1途径可通过“连环出击”的方式影响着Treg/Th17细胞的平衡，首先PE患者Th17细胞表面PD-1表达下降，引起PE患者Th17细胞增加；其次PD-L1-Fc在T细胞分化过程中，选择性促进Treg的生成而抑制Th17分化，并伴随PI3K/AKT/m-TOR mRNA表达下降而PTEN mRNA表达升高；再次，PD-1/PD-L1信号通路封闭后，Treg细胞中的RORγt和IL-17 mRNA表达增加，而Foxp3和IL-10 mRNA表达降低，说明可以通过PD-1/PD-1L途径促进PE患者体内Treg向Th17分化[55]。

4 结论

针对PE发生机制的研究正在世界范围内广泛进行，在某些领域已经取得了突破性的进展。但是仍然有很多问题尚待解决。PD-1/PD-L1途径被认为是治疗自身免疫病的理想靶点，一方面是因为PD-1激动剂能增强Treg细胞的功能，另一方面该途径能够同时抑制处于活化状态的效应T细胞的功能，并抑制其进一步扩增，鉴于PD-1/PD-L1的连续加成效果，可以考虑将其作为PE的治疗靶点。

虽然PE发生的确切病理生理学机制尚不清楚，但众多研究显示母体-胎儿交界处免疫耐受微环境中T细胞亚群之间的动态平衡与其息息相关。本文对近年来国内外有关Th17/Treg亚群的平衡在PE发生过程中的变化、作用以及相关机制的研究成果加以综述，期待能够为PE的基础研究以及诊断治疗提供新的方向与思路。