蜕膜自然杀伤细胞对孕早期母胎界面免疫微环境的影响

金妮，芦洁，王明，陈书强

正常妊娠是一个极其复杂的生理过程。胎儿携有遗传自父系的人类淋巴细胞抗原 (human lymphocyte antigen,HLA)，作为半同种移植物却不被母体的免疫系统所排斥，说明妊娠期母-胎之间必然存在着复杂的免疫调控机制，以维持胎儿和胎盘正常生长发育。妊娠早期，母胎界面位于与胎儿胚胎外的组织直接接触的蜕膜上，其局部的免疫微环境由蜕膜中的免疫细胞及其分泌的细胞因子组成[1]。孕早期，子宫蜕膜组织中含有丰富的免疫细胞，其中蜕膜自然杀伤(decidual natural killer，dNK)细胞占到蜕膜总淋巴细胞的70%，在母胎界面免疫微环境和母胎免疫耐受建立中起到关键作用。本文主要就dNK细胞对母胎界面免疫微环境的影响进行综述。

1 母体-胎儿免疫界面的免疫微环境

母胎界面是指子宫内膜层和胚胎组织互相接触的界面，主要由胚胎来源绒毛外滋养层细胞(extravillous trophoblasts,EVTs)，母体来源的蜕膜基质细胞(decidual stromal cell,DSC)和蜕膜免疫细胞(decidual immune cell,DIC)三部分组成，是母体与胎儿直接“对话”接触的界面[2]，一方面为胚胎提供了足够的营养，另一方面保护胚胎免受母体免疫攻击。母胎界面免疫微环境由蜕膜中的免疫细胞及其分泌的细胞因子组成，在妊娠的建立与维持中发挥关键性作用。在妊娠期类固醇激素的影响下，蜕膜组织中各种免疫细胞亚群及其分泌的细胞因子均发生一系列生理变化，构成母胎界面局部独特的、动态的免疫微环境[3]。在妊娠的不同时期，母胎界面免疫微环境表现为动态平衡。这种平衡一旦被打破，将产生一系列的妊娠疾病及并发症,如反复自发性流产、胎儿生长发育迟缓、妊娠高血压综合征等病理妊娠情况。

蜕膜是一种由多种细胞成分组成的异质性组织，除对胎儿、胎盘的营养作用外，还是一种功能复杂的局部免疫器官，在妊娠中发挥关键作用。孕早期，DIC占子宫细胞总数的30%～40%，包括NK细胞、树突状细胞(dendritic cell,DCs)、巨噬细胞(macrophage,MΦ)和T细胞。尤其是dNK细胞作为蜕膜的主要免疫活性细胞，在母-胎界面发挥着免疫调控作用，对妊娠的建立和维持以及对胎儿的生长发育起至关重要的作用。

2 蜕膜自然杀伤细胞的特性、功能

dNK细胞是早期母胎界面的主要免疫细胞，约占到蜕膜总淋巴细胞的70%[1]，主要表型为CD56brightCD16-表型，表现为低细胞毒性、高分泌活性，与主要表型为CD56dimCD16+的外周血自然杀伤(peripheral natural killer，pNK)细胞差异很大[4]。早孕蜕膜子宫的独特微环境及细胞间通讯塑造了dNK细胞特殊的器官特异性[5]。蜕膜CD56brightCD16-NK细胞表面主要表达杀伤细胞免疫球蛋白样受体KIRs，传递抑制信号，保护胚胎免受母体免疫系统的排斥，有利于妊娠的维持。研究表明CD56brightCD16-NK表达趋化因子C-X-C-基元受体4(CXCR4)与滋养层细胞表达的趋化因子C-X-C基元配体12(CXCL12)相互作用，dNK被募集到蜕膜组织中，DSC分泌趋化因子C-X-C基元配体9 (CXCL9)和C-X-C基元配体10(CXCL10)与CD56brightCD16-NK表达的趋化因子C-X-C-基元受体3(CXCR3)相互作用，使得dNK细胞居留在子宫蜕膜处[6]。dNK细胞虽然杀伤能力较弱但具有较强的促炎症因子、血管生成因子和趋化因子的分泌能力，可产生干扰素-γ(interferon gamma,INF-γ)，粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)，白介素-8(interleukin-8,IL-8)、白介素-10(interleukin-10,IL-10)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、干扰素γ诱导蛋白-10(interferon-γ-inducible protein 10，IP-10)、转化生长因子(transformation growth factor-β,TGF-β)等，还表达多种细胞因子受体，如：IL-2R(α，β，γ)、IL-15R等[4,7]。各细胞因子间的相互作用构成母胎界面复杂的细胞因子网络，对维持母胎界面动态平衡起重要调节作用。还有研究表明，子宫组织驻留NK细胞trNK的一个亚群即CD49a+Eomes+dNK细胞可分泌促生长细胞因子GPFs[多效生长因子(PTN),骨甘氨酸 (OGN),骨桥蛋白(OPN)]，促进胎儿生长发育[8]。综上所述，dNK细胞是母体直接识别胎儿抗原的免疫细胞，其表面高表达抑制性受体，能分泌各种细胞因子调控子宫内膜蜕膜化、EVTs侵袭、母胎螺旋动脉重塑、母胎免疫耐受和胎儿生长发育，在胚胎种植以及妊娠维持方面起到关键作用。

3 蜕膜自然杀伤细胞与蜕膜其他免疫细胞的相互作用

3.1 蜕膜自然杀伤细胞与蜕膜巨噬细胞的相互作用

在母胎界面，数量第二丰富的淋巴细胞是蜕膜MΦ，占到蜕膜淋巴细胞的20%～30%，且其数目在整个孕期比较稳定[4]。MΦ根据其表型和功能特性可分为M1和M2，M1型具有抗原递呈的功能，分泌IL-12、IL-23和活性氮氧类；而M2型具有免疫抑制的功能，分泌IL-10和TGF-β。正常妊娠孕早期的母胎界面，M2型占绝对多数[9]。孕早期，蜕膜MΦ位于滋养层侵袭和螺旋动脉重塑过程中的螺旋动脉附近，在血管重塑中起重要作用。蜕膜MΦ产生免疫抑制分子，比如IL-10、前列腺素E2等。它们也表达低水平的共刺激分子CD80和CD86，表明它们可能在抑制母体T淋巴细胞活化方面发挥作用[10]，因此，蜕膜MΦ可能是抑制母体对胎儿抗原免疫反应和诱导耐受性的关键。

研究表明，蜕膜MΦ可以分泌多种因子，如IL-8，肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL-10等，影响EVTs的活性和子宫螺旋动脉重塑[2,7]。MΦ通过分泌IL-15，可诱导静息的子宫内膜NK细胞分化为活化的dNK细胞，来发挥免疫耐受和妊娠维持的重要作用[11]；M2型MΦ产生TGF-β因子参与妊娠调节，强烈抑制NK细胞的杀伤能力，这种抑制一旦产生，亦无法解除NK细胞对胚胎的免疫耐受；反之，dNK细胞可以调节CD14+蜕膜MΦ并诱导调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)的扩增[12]。研究发现，在妊娠早期胎盘发生阶段，蜕膜MΦ和dNK细胞大量共定位于侵袭滋养层细胞的周围，表明二者可能协同作用调控滋养层细胞的侵袭[13]。另有研究发现，在子宫螺旋动脉重塑的起始阶段，dNK和蜕膜MΦ定位于螺旋动脉附近，表明二者可能协同参与螺旋动脉的重塑[14]。体外实验表明，dNK细胞与蜕膜MΦ接触，可促进蜕膜MΦ产生吲哚胺2,3二氧化酶(indoleamine 2,3 dioxygenase,IDO)，诱导Tregs的产生，以促进免疫耐受[12]。这些研究表明，dNK细胞与蜕膜MΦ协同作用，调控母胎界面重塑和母胎免疫耐受。但是，目前这两者通过协同应答对母胎界面组织重塑及免疫耐受的影响及其相关机制研究比较少，因此，需要进一步揭示两种细胞协同应答在母胎界面的作用。

3.2 蜕膜自然杀伤细胞与蜕膜T细胞之间的相互作用

妊娠时T细胞占到蜕膜总淋巴细胞的10%～15%。母胎界面的T细胞主要包括辅助性T细胞(T-helper cells，Th)、Tregs和效应性T细胞(effector T cells，Te)三种类型[15]。CD4+T细胞接受抗原刺激后，首先分化为Th0细胞，在不同细胞因子的作用下，分化为Th1、Th2、Th17和Treg细胞，发挥不同的生物学作用。其中，Th1细胞可产生IL-1、IFN-γ和TNF-α，表现免疫杀伤；Th2细胞产生IL-4、IL-6、IL-13和白血病抑制因子LIF等，表现为免疫营养。在妊娠期间，母体Th2免疫占优势，Th1型免疫反应被抑制，以利于胎儿的免疫耐受[16]。Th17细胞产生促炎症因子IL-17，在诱导炎症反应中起到重要作用[17]。Tregs表达抗炎症因子TGF-β和IL-10，可以抑制Th17的炎症反应，保护胎盘和胎儿免受母体免疫系统的攻击[16]。Te通过与靶细胞接触而激发颗粒胞吐，所释放的穿孔素通过聚合作用而在靶细胞表面形成小孔，从而产生免疫杀伤作用[18]。这些研究表明，Th1、Th2、Th17、Treg和Te的协调平衡在妊娠的母胎免疫耐受建立过程中具有重要的作用。

研究发现，dNK细胞通过调控不同类型的T细胞，在母胎免疫耐受建立和维持过程中扮演重要角色。一方面，dNK细胞可以通过分泌IFN-γ来抑制Th17细胞，防止其分泌大量的IL-17引起炎症反应，攻击胚胎，破坏免疫耐受[19]。另一方面，dNK细胞与蜕膜CD14+MΦ之间相互作用导致dNK细胞释放IFN-γ，从而使CD14+细胞中IDO上调表达，有助于诱导Tregs的产生和扩增[20]，并促进Te的凋亡，促进母胎免疫耐受。综上，dNK细胞可抑制Th17的活性、促进Te的凋亡，促进Tregs产生，在母胎免疫耐受的建立和维持方面起到重要的作用。但目前，dNK细胞调控T细胞的具体机制研究很少，有待进一步阐明。

3.3 蜕膜自然杀伤细胞与蜕膜树突状细胞的相互作用

蜕膜DCs是一种抗原递呈细胞，其抗原递呈能力是MΦ和B细胞的100～1 000倍。DCs是一个异质性细胞群，有多种表面标志物，比如：CD11c、CD14、CD86、CD209[21]。研究表明，不成熟的DCs(immature dendritic cells，iDCs)表达低水平的主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)分子及共刺激分子，可以诱导免疫耐受；而成熟的DCs则表达高水平的MHC分子及共刺激分子，可以诱导免疫激活，因此DCs在免疫激活和免疫抑制两方面均具有重要的作用[22]。在母胎界面，DCs占到单核淋巴细胞的1%～2%，且主要类群是未成熟DC-SIGN1+DCs，散在分布于子宫蜕膜基质以及内皮血管附近[23]。

在正常妊娠期蜕膜DCs与dNK细胞交互对话是通过细胞间相互接触或者分泌细胞因子来完成。研究表明，DC-SIGN+iDCs细胞可以通过产生IL-15促进dNK细胞的募集、增殖并促进其抑制性受体和IFN-γ的表达[24]。同样，dNK细胞也可以影响蜕膜DCs的功能。一方面，dNK细胞可以通过分泌IFN-γ，诱导蜕膜DCs表达免疫抑制性因子如IDO，从而促进蜕膜中Tregs的产生[25]；另一方面，dNK细胞上表达的CD94/NKG2A抑制受体与滋养细胞表达的HLA-E结合，这导致NK细胞释放GM-CSF和IL-10，从而保护滋养细胞免受NK细胞毒性作用[26]。同样，dNK细胞也可以通过释放IL-10来影响怀孕期间的DC-SIGN+iDCs功能，从而阻止iDCs的成熟，从而保护滋养层细胞免受mDCs的免疫攻击[23,26]。IL-10还能抑制妊娠期蜕膜DCs分泌IL-12[27]。还有研究表明，DC-SIGN+DCs表面表达HLA-G通过与NK细胞受体杀伤细胞免疫球蛋白样受体2DL4(killer cell immunoglobulin-like receptor 2DL4,KIR2DL4)和免疫球蛋白样转录受体2(immunoglobulin-like transcript receptors 2,ILT2)相互作用，抑制NK细胞溶解活性，保护胎儿免受母体免疫系统的攻击[28]。综上所述，dNK细胞与DC-SIGN+DCs的交互作用在调节免疫应答和免疫耐受的平衡中起着重要作用。

3.4 脱膜自然杀伤细胞与绒毛外滋养层细胞的相互作用

妊娠早期，EVTs侵袭母体和子宫螺旋动脉重塑对于胎盘形成和维持妊娠至关重要。母胎界面上dNK细胞通过其受体与EVTs的配体相结合，行使滋养层细胞侵袭、螺旋动脉重塑、胎盘血管发生、免疫耐受等功能[8]。首先，dNK细胞可通过分泌各种细胞因子和趋化因子调节EVTs的侵袭和螺旋动脉重塑。有研究表明，IL-8和IP-10趋化因子通过与滋养层细胞上的配体CXCR1/R3相互作用，促进EVTs迁移到底蜕膜[29]。还有研究发现EVTs上HLA-C分子可以与母体dNK细胞表面KIR2DS1 结合促使NK细胞分泌GM-CSF，促使EVTs侵袭[30]。dNK细胞在螺旋动脉重塑时聚集在动脉附近，募集EVTs向螺旋动脉迁移，导致螺旋动脉的浸润，有助于胎盘发育和妊娠结局。其次，EVTs特异表达的HLA-G配体与dNK细胞应答调控在妊娠建立和维持中起到重要的作用。目前的研究表明，HLA-G是dNK细胞的关键配体，且dNK表达多种HLA-G受体，包括两个抑制性受体白细胞相关免疫球蛋白样转录受体ILT2和ILT4，免疫球蛋白样受体KIR2DL4[31]。研究表明，HLA-G可通过dNK细胞的内吞作用激活KIR2DL4受体信号，促进dNK分泌促炎症因子和血管生成因子IFN-γ，TNF-α，IL-1α，IL-1β，IL-6，IL-8和VEGF[31-32]。中国科技大学研究团队发现，HLA-G还可以通过dNK细胞KIR2DL4受体结合，促进其分泌大量的促生长因子，促进胎儿的生长发育[8]。最后，HLA-G参与抑制dNK细胞的细胞毒性和杀伤活性，以维持母胎免疫耐受。研究表明，HLA-G通过与NK细胞ILT2结合，抑制NK细胞溶解颗粒和微管组织中心的极化以抑制其细胞毒性[33]。综上所述，母胎界面的dNK细胞与EVTs的相互作用既复杂又重要。

3.5 脱膜自然杀伤细胞与蜕膜基质细胞的相互作用

DSC是调节母胎免疫耐受的重要细胞因子来源，为胚胎植入和生长发育提供了良好的环境，约占到蜕膜细胞总数的70%，它除了参与蜕膜营养供应外，还分泌活性激素如泌乳素、多种细胞因子和酶类，表达孕激素受体，调节胚泡着床与胎盘发育。研究表明：在母胎界面dNK细胞与DSC直接接触，dNK细胞能把伪足伸入到DSC，或者两者之间粘附区域[34]。还有研究表明DSC可以上调dNK细胞表面趋化因子受体CXCR4的表达，使dNK细胞内颗粒酶B下调表达，从而抑制其杀伤活性[35]。此外，有研究表明DSC可以通过分泌TGF-β1将CD56dimCD16+NK细胞转化为CD56brightCD16-NK细胞[36]。另外，还有研究显示孕早期蜕膜化过程中，子宫内膜基质细胞大量分泌IL-24，与CD56dimuNK细胞上高表达的IL-22R1/R2结合，使其转化为CD56brightdNK细胞，具有低细胞毒活性、高免疫调节和血管生成活性，形成一种特殊的局部环境，有利于在母胎界面妊娠的建立和维持[37]。在卵巢激素的刺激下，子宫内膜基质细胞ESCs转化为DSCs，导致ESCs上IL-25/IL-17RB上调表达，dNK细胞通过分泌IL-25，进一步加速了ESCs蜕膜化，在母胎界面形成正反馈调节从而有助于正常妊娠的建立和维持[38]。

4 结束语

综上所述，母胎界面是两个免疫上不同的个体之间的连接点，它已成为免疫学研究的一个重要前沿。dNK细胞是健康妊娠中的关键免疫效应因子。母胎界面免疫耐受微环境在建立和维持生理性妊娠发挥核心作用，母胎界面的多种免疫细胞通过表达膜表面分子及分泌可溶性分子，及它们之间的复杂交互作用，为建立及维持母胎免疫微环境做贡献。通过了解母胎界面上的免疫细胞交互对话，对于了解母胎界面免疫耐受、免疫调节和微妙动态平衡具有重要意义。