性激素在先天免疫中的作用*

李 斌 赵 航

浙江工业大学，浙江省杭州市 310000

先天免疫(Innate immunity)是人体对抗病原体的第一道防线，它影响着人体的健康状况和抗感染能力，在人体健康问题中具有重要地位。先天免疫系统包括一系列物理、化学和细胞相关机制，其中先天免疫系统的主要免疫细胞包括单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。这些免疫细胞能接触、吞噬相关病原体，当先天免疫系统发挥作用后，先天免疫细胞也能将抗原呈递给适应性免疫细胞，适应性免疫系统开始工作。适应性免疫系统能够从基因层面记住特定的抗原，当再次接触这类抗原后，能高强度地进行免疫反应以清除病原体或入侵物。相应的，先天免疫细胞同样也具备这种记忆能力，能够通过特异性代谢和表观遗传重编程来记忆特异性外源入侵物，这种功能在感染相关的疾病中起着十分重要的作用。

在先天免疫系统中，性别是一个重要的影响因素，不仅在基因层面影响着男、女间的免疫系统，还通过性激素影响着免疫细胞的免疫应答，从而进一步调控先天免疫系统。先天免疫的性别差异现象在整个免疫过程中都有所体现，特别是个体对于疾病和疫苗的免疫反应。一项基于534人的研究显示[1]，单核细胞对多种微生物刺激进行免疫应答时，性别、年龄和季节是重要影响因素。在烟曲霉、幽门螺杆菌、乙型肝炎、结核分枝杆菌等疾病方面，女性感染率远比男性低。此外，一项关于COVID-19的报告显示，成年女性因COVID-19导致死亡的概率比男性死亡概率低，男、女间的风险比可达1.59[2]，男性的肺部炎症及损伤情况更为严重。成年女性感染传染病的风险低于男性，可能是因为成年女性先天免疫和适应性免疫系统比男性更强。与此同时，这也增加了女性患自身免疫性疾病的风险。而值得注意的是，女性在面对某些疫苗时，如三价流感病毒疫苗和乙型肝炎疫苗，也能产生更强烈的免疫应答。

一些研究指出，在先天免疫的相关疾病中存在性别差异，而其中性激素是非常值得探讨的重要影响因素[3]。包括雌激素、孕酮在内的雌性激素及包括睾酮在内的雄性激素对先天免疫系统起着广泛的调节作用，是生命活动中的重要影响因素。性激素可能是潜在的免疫调控药物，对性激素作用机制的研究也许能为免疫调控带来新思路。

1 雄激素类

睾酮(Testosterone)是雄激素中的主要成分，能抑制男性体内的免疫反应，特别是感染和疫苗引起的免疫。在体外实验中，10nmol/L浓度的睾酮能抑制THP-1人源单核细胞TNFA的mRNA水平[4]，也能抑制小鼠巨噬细胞RAW 264.7分泌TNF的能力[5]。其次，睾酮能调控免疫细胞表面Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)4的表达，调整巨噬细胞对抗原的敏感度。当小鼠巨噬细胞RAW 264.7被睾酮刺激后，细胞表面的TLR4蛋白含量下降，该细胞系对脂多糖的敏感度下降。相对应的，在脂多糖诱导小鼠免疫应答的研究中，当小鼠摘除睾丸后，其原代巨噬细胞表面的TLR4蛋白表达量显著增加，炎症反应显著增强[5]。而当对去势小鼠给予外源性睾酮后，其原代巨噬细胞表面TLR4表达量没有增加，对脂多糖的敏感性也被抑制。这些关于人类免疫细胞的体外研究和小鼠体内体外研究都表明了睾酮对免疫的调节作用。

除了睾酮表现出较为良好的抗炎作用外，睾酮的代谢产物二氢睾酮(5-adihydrotestosterone,DHT)也具备一定程度的抗炎作用。在人类男性来源的单核细胞体外实验中，二氢睾酮能抑制卡介菌(Bacillus calmette-guerin,BCG)诱导的炎症。其中，在10～100pmol/ml的浓度下，二氢睾酮均能抑制单核细胞分泌IL-6；在100pmol/ml的浓度时，还能抑制TNF-α的分泌[6]。但二氢睾酮对不同性别的单核细胞的免疫调控有较大差别，二氢睾酮对人类女性来源的单核细胞不起作用，可能与女性来源的单核细胞的雄激素受体较少有关。此外，白三烯(Leukotrienes)是一种具有较强促炎作用的趋化剂和激动剂，它能引起气道平滑肌收缩，增加血管通透性、促进炎性细胞在气道聚集。5-脂氧合酶(5-lipoxygenase,5-LO)是合成白三烯的关键。一项研究揭示了女性来源的单核细胞的5-脂氧合酶含量比男性来源的单核细胞高，可达1.8倍[3]。而男性来源的单核细胞与二氢睾酮(10nmol/L)共孵育后，细胞内5-脂氧合酶的活性被抑制，白三烯的合成也被抑制。

睾酮主要通过雄激素受体(Androgen receptor,AR)发挥作用，而他的衍生物二氢睾酮是一种更强的激动剂。人类和小鼠的许多免疫细胞表达雄激素受体。当未被刺激时，雄激素受体处于细胞质中，与热休克蛋白和伴侣蛋白紧密结合；当雄激素受体被激活后，它与热休克蛋白和伴侣蛋白分离，与配体一同进入细胞核中。在细胞核中，结合着配体的雄激素受体与雄激素反应元件结合，调控靶基因的表达。

2 雌激素

雌激素(Estrogens,E)主要包括三种：雌酮(Estrone,E1)、雌二醇(17β-estradiol,E2)、雌三醇(Estriol,E3)。其中人体含量最高、生物作用最大的是雌二醇。雌二醇主要由卵巢分泌，在卵泡发育的早期，雌激素分泌较少，至月经第7日迅速增多，并在排卵前达到峰值，排卵后雌激素水平迅速下降；在黄体期，雌激素主要由黄体分泌，并在黄体期的中期少量增高。雌激素的主要功能是促进子宫内膜增殖，促进女性第二性征发育。

随着对先天免疫系统性别差异的研究，雌激素被认为是某些疾病的潜在治疗药物。而雌激素对于免疫的调节作用被广泛研究后，发现雌激素对免疫细胞的影响有着较大差异。雌激素对于炎症的总体治疗效果取决于雌激素的结构、体内浓度、免疫细胞种类、免疫细胞的宿主性别和相关的受体信号通路。

雌二醇对免疫的调控表现出了双向性，非常低浓度的雌二醇能够增强人源和鼠源的巨噬细胞和单核细胞的免疫反应，而当机体内雌激素含量升高时，反而能抑制巨噬细胞和单核细胞的免疫反应。在脂多糖诱导小鼠巨噬细胞的实验中，较低浓度的雌二醇能抑制脂多糖诱导的炎症。当细胞在被脂多糖刺激后，再被4.17×10-10mol/L的雌二醇刺激16h，TNFA、IL-1和IL-6的mRNA水平相比于对照组显著降低[7]。但是不同性别来源的单核细胞对同样浓度的雌二醇反应有所不同。当男性人源单核细胞接触雌二醇时，如果雌二醇维持在1×10-10～1×10-9mol/L浓度下，IL-1的分泌量达到最高值；当浓度维持在1×10-7mol/L时，IL-1的分泌被抑制[8]。人外周血单核细胞(Peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)也同样表现出了这种不同性别来源细胞对雌二醇反应存在差异。1.25×10-10～1.25×10-7mol/L浓度范围的雌二醇能调整人源PBMCs分泌IL-6和TNF-α。其中，当雌二醇浓度维持在1.25×10-8～1.25×10-7mol/L时，能对男性、女性来源的PBMCs分泌TNF-α均起到抑制作用，当雌二醇浓度维持在1.25×10-10～1.25×10-9mol/L，仅对男性来源的PBMCs起作用[9]。此外，在体外实验中，雌二醇能抑制卡介菌(Bacillus Calmette-Guerin,BCG)诱导人类单核细胞产生的免疫反应。其中，1×10-10～1×10-8mol/L浓度下的雌二醇刺激6h，能抑制女性来源单核细胞分泌TNF-α的能力，也能抑制男性来源的单核细胞分泌TNF-α、IL-6、IL-10的免疫反应[10]。

雌激素在中性粒细胞凋亡、趋化、中性粒细胞胞外陷阱(Neutrophil extracellular traps,NETs)的形成中发挥着作用。男性来源中性粒细胞的自发性凋亡比女性来源中性粒细胞更严重。但当两性来源的中性粒细胞均被生理性的雌激素刺激后，他们都会通过细胞色素C介导的途径减轻自发性凋亡。在小鼠急性动脉损伤体内实验中，当使用雌激素治疗时，包括黏附分子、趋化因子和细胞因子在内的炎性介质的mRNA均被抑制，最终导致中性粒细胞趋化减弱[11]，表明雌激素可能起到血管保护作用。NETs是细胞外染色质纤维，能够结合病原体，最终导致细胞死亡。在人类中性粒细胞样细胞系(Human neutrophil-like cell line,HL-60)相关实验中，雌激素能通过雌激素受体和G蛋白偶联受体促进NETs形成。

这些发现能在一定程度上说明雌激素在先天免疫中的双向作用，雌激素对先天免疫的调控是受浓度、性别、免疫细胞种类和相关的受体信号通路影响，在一定条件下可以作为潜在的炎症治疗药物，特别是细菌性炎症背景下。考虑到雌激素的双向作用，也不难理解女性遭受脓毒症的严重程度比男性轻很多。

雌激素受体主要存在两种形式(Estrogen receptor,ER)，分别是ER-α和ER-beta。这两种受体在人类免疫细胞中广泛分布[12]。当雌激素受体与雌激素结合而被激活后，它能与雌激素反应元件(Estrogen response elements,EREs)相结合，调节转录过程,它也能与其他转录因子、共调控因子等相互作用，间接影响下游机制。

3 孕酮

孕酮(Progesterone)主要由卵巢黄体分泌，肾上腺也能少量分泌。孕酮水平在黄体期逐渐升高，并在黄体中期达到峰值，然后随着黄体退化而逐渐降低。孕酮的主要功能是促使子宫内膜从增殖期转变为分泌期，为胚胎的着床做准备。如果卵子受精，孕酮会刺激子宫内膜血管进一步发育，并刺激子宫内膜中的腺体，促使其分泌营养物质，以滋养受精卵。反之，如果卵子未受精，孕酮水平迅速下降，导致子宫内膜剥脱出血。

一系列研究表明，孕酮对先天免疫细胞的免疫反应主要起抑制作用。机体内孕酮水平是一个动态过程，在不同的生理期内，机体内孕酮水平有所不同。因此，单纯通过机体内孕酮水平变化及相关疾病情况来评估孕酮对免疫的调节作用是相对不够完善的。在月经黄体期，孕酮是主要的激素，机体内孕酮水平较高；在孕期，机体大量分泌孕酮与雌激素，两者水平也均高于其他时期。仅这两个时期的孕酮生理水平能被用来评估孕酮的抑制先天免疫的作用。

与雌激素相比，孕酮能抑制NET形成，抑制NET导致的细胞死亡，与雌激素对NETs的作用相拮抗。在一项与小鼠巨噬细胞相关的体外实验中，在细胞被脂多糖(200ng/ml)处理后，再与孕酮共孵育，发现孕酮以浓度依赖的方式抑制了精氨酸酶和一氧化氮合成酶2的活性，从而抑制巨噬细胞的免疫反应[13]。与此相应的另一项研究表明，脂多糖能诱导雄性小鼠骨髓来源巨噬细胞合成一氧化氮，但该效果能被7.8×10-6～6.25×10-5mol/L浓度的孕酮抑制，而当小鼠骨髓来源的巨噬细胞受脂多糖(12.5μg/ml)诱导72h后，再给予1×10-7～8×10-6mol/L浓度的孕酮，巨噬细胞分泌的IL-12p40含量有所下降[14]。在后续进一步探究中，发现3.125×10-5～6.15×10-5mol/L浓度的孕酮能抑制在脂多糖(800ng/ml，刺激72h)诱导下雄性小鼠骨髓来源的树突状细胞分泌IL-6的能力；而浓度在5.0×10-7～6.25×10-5mol/L范围内的孕酮能抑制在聚肌苷酸胞嘧啶核苷酸(50μg/ml,72h)诱导下雄性小鼠骨髓来源的树突状细胞分泌IL-6的能力[15]。而在小鼠树突状细胞中也观察到了相似的结果，孕酮能抑制脂多糖诱导下的IL-12p40的分泌[15]。使用脂多糖分别刺激男性和女性来源的原代单核细胞，再将细胞分别与孕酮孵育，发现1.0×10-6mol/L浓度的孕酮均能抑制男性、女性来源单核细胞中5-脂氧合酶的含量，从而减轻炎症[16]。

与雌激素相似，孕酮在对先天免疫细胞相关的调控作用上也表现出了双向调节作用。在脂多糖诱导人源的外周单核细胞体外实验中，在较低浓度孕酮(1×10-9mol/L)刺激48h后，细胞分泌的活性IL-1含量显著增加，而当孕酮浓度达到1×10-7～1×10-5mol/L时，分泌的活性IL-1含量显著下降[16]。

孕酮能够与孕酮受体(Progesterone receptors,PRs)和糖皮质激素受体(Glucocorticoid receptors,GRs)结合。细胞核上的孕酮受体存在两种形式，分别是nPR-α和nPRβ，孕酮也能与细胞膜上的受体结合，发挥作用。人类和小鼠的多种免疫细胞上存在孕酮受体，但孕酮受体的表达情况受性别因素影响，雌性小鼠来源的树突状细胞的孕酮受体含量比雄性小鼠树突状细胞高。其次，糖皮质激素受体在免疫细胞中更为丰富，而在小鼠巨噬细胞和树突状细胞相关的一项体外实验中，孕酮通过糖皮质激素受体相关的信号通路抑制脂多糖诱导的免疫反应[15]。孕酮诱导糖皮质激素信号通路可能是孕酮调控免疫反应的重要补充途径。

4 小结与展望

目前，关于免疫的研究越来越受重视，而先天免疫是免疫系统中的重要组成部分，先天免疫系统相关的免疫细胞分布较广，当先天免疫相关的免疫细胞接触抗原后，发生免疫反应，并将抗原呈递给淋巴细胞，引起后续一系列免疫反应。因此，先天免疫是人体的第一道防线，与先天免疫相关的疾病也逐渐成为焦点。

在许多先天免疫细胞相关的疾病中存在较为明显的性别差异，部分研究表明性激素在其中起着重要作用。在多种疾病中，睾酮主要起着抑制免疫的作用；而雌激素和孕酮则存在两面性，其对炎症的作用主要与浓度相关，并且受免疫细胞种类、免疫细胞的宿主性别和相关的受体信号通路影响。雌性激素及雄性激素对先天免疫系统起着广泛的调节作用，是生命活动中的重要影响因素。性激素及其衍生物是潜在的免疫调控药物，对性激素作用机制的研究或许能为免疫调控带来新思路。