外泌体在子痫前期胎盘局部免疫平衡中的作用

乌永嘎 夏书琴

1.内蒙古医科大学研究生院，内蒙古临床医学院(呼和浩特，010110)；2.内蒙古自治区人民医院

子痫前期(PE)是妊娠期特有的涉及多器官和系统的疾病，其主要特点是妊娠期间出现新发高血压，对多器官系统造成损害等，全球约8%的孕妇受到该病的影响[1]。虽然PE的症状和体征通常要到妊娠的后期才会显现出来，但这种疾病起源于胎盘形成时期。PE胎盘形成与母体免疫适应不足或对同种异体抗原耐受不足有关[2-3]。有研究通过大鼠胎盘缺血模型证实了免疫失衡在介导PE病理生理学方面的作用，可能有益于治疗PE[3]。母体的免疫系统在妊娠期间经历了各种各样的生理变化，包括蜕膜免疫细胞动员、再分布和局部极化[4]和全身普遍免疫抑制状态等[5]。胚胎植入后，合胞滋养细胞(STB)包围了大部分的绒毛膜绒毛，防止胎儿与母体血液直接接触[6]。STB产生多种免疫调节因子，这些因子也有助于母体免疫耐受。胎盘STB已被证明能持续释放外泌体进入母体循环，外泌体被证实可作为细胞间信使，参与抗原呈递、信号传导并介导各类免疫反应[7]。

1 外泌体概述

细胞外囊泡(EV)是由细胞器膜或细胞膜形成的，根据其亚细胞来源主要包括外泌体、微泡和凋亡小体[8]。外泌体是稳定的脂质双分子层泡膜，直径约40～100 nm[8]。外泌体可以转运和传递脂质、蛋白质、核苷酸和其他生物活性成分，这些信号分子在细胞内与细胞膜融合后从细胞中释放出来,在受体细胞中引起基因表达改变、表型反应和功能改变[8-9]。目前普遍认为胎盘源性外泌体(pEXO)主要通过胎盘外泌体的数量和内容物含量的变化和对母体免疫耐受的影响参与PE发病机制[10]。

2 子痫前期与外泌体

2.1 子痫前期外泌体

妊娠6周时，外泌体可以在母体循环中被监测到，证明在早孕期外泌体可以作为无创伤的生物标记物，可能会为PE的治疗提供新的思路[11]。McElrath等[12]得出结论，妊娠12周时与循环EV相关的蛋白质可预测早期PE的总体风险。Levine等[13]发现，母体血浆中表达合胞素-1(Syncytin-1)的EV图谱可能作为PE胎盘组织特异性生物标记物。

微小RNA(miRNA)是在PE非编码分子中占主导地位的一类非编码RNA。已经证实，在早发型子痫前期(EOPE)和晚发型子痫前期(LOPE)的循环外泌体中存在不完全相同的miRNA图谱，这意味着外泌体衍生的miRNA是与PE相关的关键因素。一些外泌体包裹的miRNA是PE的潜在标记物，如外泌体包裹的miR-136和miR-495[14]。Hromadnikova等[15]发现，miR-517-5p、miR-520a-5p、miR-525-5p在胎儿生长受限和PE患者中下调，这些miRNA在母体血浆外泌体表达谱的情况下，对胎儿生长受限、妊娠高血压和PE的预测价值高。Li等[16]报告，从PE妇女血浆中提取的EV表现出miR-153-3p，miR-222-3p，miR-224-5p，miR-325，miR-342-3p，miR-532-5p，以及miR-653-5p图谱不同于在整个血浆miRNA中看到的表达谱。Wang等[10]研究证明，外泌体miR-548c-5p是PE的抗炎因素，miR-548c-5p/蛋白质酪氨酸磷酸酶受体O型(PTPRO)/核转录因子κB(NF-κB)通路可以为PE的诊断和治疗提供新的靶点。总之，外泌体包裹的的非编码RNA是PE的关键调控因子。

2.2 子痫前期外泌体免疫调节

pEXO在建立母亲免疫耐受中起着关键作用，这对成功妊娠至关重要。目前依赖于提取及标记pEXO技术的提高，已证明外泌体在免疫调节和炎性细胞因子调节的作用。PE患者循环pEXO可激活免疫细胞，并可能影响炎性细胞因子的产生，携带的其他生物活性物质也通过影响炎性细胞因子的分泌参与免疫调节[5，10]。因此，研究认为pEXO是PE病因学不可或缺的因素之一。

外泌体与免疫细胞的功能和激活相关联，在调节人类免疫系统中起着重要作用。自然杀伤(NK)细胞、淋巴细胞、树突细胞以及巨噬细胞等免疫细胞可以生成外泌体。免疫细胞通过抗原呈递或将杀伤蛋白、炎症因子和其他因子转运到其他靶细胞调节体液免疫和细胞免疫[17]。在PE患者中pEXO通过促进T细胞凋亡并抑制调节NK细胞毒性[18]促进母体免疫耐受。pEXO也可以通过调节性T细胞(Treg)的分化，抑制T细胞信号传导途径。Kovacs等[19]的研究表明，在PE患者中pEXO可以调节T细胞的增殖和分化，最重要的是，可选择性结合CD4+T细胞的热休克蛋白E家族(HSPE1)在pEXO内表达并在体外诱导人类CD4+T细胞的增殖和分化。Bai等[20]证明PE患者中pEXO通过调节单核细胞和T细胞的表型或功能诱导了母体免疫抑制，其中最重要的是pEXO效应是单核细胞依赖的。最近研究发现，可抑制T细胞活化和增殖的syncytin-1/2在PE患者的外泌体中减少[13]。Lokossou等[21]证明在PE患者syncytin-2通过与pEXO的联系在局部和全身都是重要的免疫调节剂,也证明了pEXO在妊娠期全身免疫从1型辅助性T细胞(Th1)向2型辅助性T细胞(Th2)主导免疫转变中的作用。蜕膜巨噬细胞功能障碍可导致PE,参与蜕膜巨噬细胞极化和Treg细胞分化的程序性细胞死亡配体1(PD-L1)在PE患者胎盘和pEXO中显著降低[22]。Awoyemi 等[23]观察到的LOPE中导致促炎环境的另一种机制，来自LOPE的pEXO抑制THP-1巨噬细胞的免疫功能。针对CD4+T细胞机制的免疫调节疗法已经对其他免疫介导的炎症疾病进行了研究，这些预防策略在PE上的应用很有前景[24]。

多项研究结果显示，外泌体miRNA通过调节母胎免疫参与PE的发生发展。在PE患者中，免疫平衡失调的特征包括CD4+T淋巴细胞和促炎细胞因子增加，而调节T淋巴细胞和抗炎细胞因子减少，这种不平衡导致慢性炎症和随之而来的氧化应激、促炎细胞因子和自身抗体的产生[3]。Chaiwangyen 等[25]证明体外EV通过转移滋养层miR-519d可以介导NK细胞增殖减少。外泌体miR-210被报道由滋养细胞产生并参与PE的细胞间通讯。PE患者胎盘组织中叉头框蛋白P3(FOXP3)的表达显著降低，与mir-210的表达水平呈负相关，PE患者的Treg细胞数量会减少，这些变化改变了母亲对胎儿的免疫耐受[26]。Shen等[27]研究表明，胎盘组织细胞来源的外泌体miR-155抑制PE中上皮内一氧化氮合酶的表达而影响PE发病。miR-155在调节机体免疫方面发挥重要作用，也参与炎症反应。激活B细胞、T 细胞和树突细胞中的miR-155显著表达，与NF-κB信号通路调节包括IL-1β、IL-6、IL-8等多种细胞因子相关[28]。以上研究表明，多种由孕妇胎盘分泌的外泌体携带的miRNA和蛋白质通过其特异性的途径参与母体免疫调节。

2.3 PE与MSC衍生的外泌体

目前针对PE还不成熟的检测和其他的治疗方法，且可用的药物只能减轻某些临床症状，及时终止妊娠是唯一有效的治疗方法。最近，随着人们对间充质基质细胞(MSC)治疗效用的认识不断提高，PE诊断及治疗造就了新的突破。

胎盘和脐带富含MSC，具有改善多种疾病过程的能力，是治疗各种疾病的重要手段[29-30]。MSC-exos可在调节免疫反应、调控内皮细胞和滋养细胞功能等方面发挥重要作用。从MSC条件培养基中提取的MSC-exos具有强大的免疫调节能力，但免疫原性低，这使得它们成为免疫介导疾病的一种有前途的治疗方法[30]。人脐带间充质干细胞(huc-MSCs)与PE有关，Taglauer 等[31]构建了血红素加氧酶-1基因敲除小鼠模型，妊娠早期母胎使用人脐带间充质干细胞来源外泌体(hucMSC-exos)预防性治疗，结果显示，hucMSC-exos可通过促进子宫内NK细胞、巨噬细胞局部募集，并上调IL-10、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和干扰素-γ(IFN-γ)等免疫因子表达，从而调节母体-胎儿面的免疫平衡，间接改变妊娠结局。此外，产前给予妊娠小鼠hucMSC-exos后，可通过宫内白细胞的多参数调节可预防流产、胎儿生长受限和PE[31]。MSC-exos内的长链非编码RNA(lncRNA)H19已被证实在PE中通过蛋白激酶B(AKT)信号通路调节miR let-7b，从而增加滋养层的侵袭和迁移能力[32]。骨髓间充质干细胞(BMSC)的旁分泌免疫调节因子对T淋巴细胞、B淋巴细胞、树突细胞和NK细胞[33]。Motawi等[34]报道，BMSC-exos释放的miR-136(敏感性95%；特异性100%)、miR-494(敏感性86%；特异性95%)和miR-495(敏感性90%；特异性83%)是早期筛选PE的有希望的生物标记物。动物实验表明，BMSC-exos 可通过抑制 Th1 型免疫反应并促进Th2型免疫反应来调节母胎界面免疫微环境[35]。PE患者的蜕膜间质干细胞来源的外泌体还可通过调节巨噬细胞的极化作用，抑制血管生成，维持母胎界面平衡[36]。此外，MSC-exos也被证明在妊娠中具有促进血管生成的关键作用[37]。

大量证据集中于MSC-exos调节免疫和炎症反应的能力，充分的免疫耐受环境对于成功植入和滋养细胞的正常侵袭过程至关重要。MSC-exos重组免疫细胞促进PE体内免疫平衡疗法的特异性分子机制，以及这些免疫相关方式赋予胎盘优化以预防PE，需要进一步的多参数分析，总之，MSC-exos在预防及治疗PE，改善母婴健康方面有着巨大潜力。

3 总结

综上所述，尽管关于PE的认识已经有几个世纪的历史，但人们在如何预测PE，采取干预措施阻止疾病的进程方面的认识仍处于初期状态。然而，最近研究结果显示外泌体子PE与发病机制有关，在PE早期，胎盘产生的外泌体数量和内容物成分等发生了改变，这一过程对PE局部免疫平衡维持起到重要影响。因此，外泌体在PE发病机制中发挥怎样的的作用和MSC-exos在PE治疗中的影响皆是今后需要进一步探索的课题。如果外泌体相关研究可以在更大、更多样化的人群中得到验证，将有助于发现和管理PE风险的个体，指导潜在的治疗药物的预防性使用。望本文能够对PE早诊断早治疗有所帮助，并期望对其他病理性妊娠的研究也能有启发意义。