CCL2/CCR2轴在早产发生中的作用

孙凯怡，张晓卿，高路,2,3*

早产是指妊娠满28周而不足37周的分娩，是临床上最常见的病理性妊娠之一，其发生率约为5%～15%[1]，是围产期新生儿发病及死亡的首要原因。研究表明，约60%～80%无先天性异常的婴儿死亡和早产有关[2]。多种异常因素的存在将会导致分娩提前发生，从而引发早产，如母系遗传变异、生殖系统感染或孕妇体内其它组织器官感染、蜕膜老化和出血、母胎界面免疫调控失衡、功能性孕激素撤退和精神心理因素等[3]。母胎界面作为母胎交互对话的重要场所，近年来受到了广泛关注。母胎界面主要由滋养细胞、蜕膜基质细胞和蜕膜免疫细胞所组成[4]，研究表明，分娩启动时，母胎界面表现为促炎-抗炎免疫失衡，而一旦母胎界面的免疫调控功能因病理因素而提前失衡，则会导致早产发生[5-6]。

在母胎界面中存在一个高度同步、协调变化的趋化因子网络，该调控网络的存在使得妊娠期母胎界面各种类型的细胞之间得以产生密切且复杂有序的相互作用，从而在胚胎植入、胎盘形成、母胎界面免疫平衡的维持及分娩发动过程中发挥重要作用[7-8]。目前已有报道，趋化因子网络中的CC类趋化因子受体2(C-C motifchemokine receptor 2，CCR2)及其配体CC类趋化因子配体2(C-C motifchemokine ligand 2，CCL2)，参与妊娠和分娩的多种病理过程，对于自然流产、早产等不良妊娠结局有一定的预测作用[9]。因此，本文主要总结CCL2/CCR2信号轴在母胎界面免疫调节中的功能，进而着重关注该信号轴激活在早产发生中的作用及其相关机制，以此为预测和治疗相关妊娠期并发症提供参考。

1 CCL2和CCR2的结构与功能

1.1 CCL2和CCR2的结构及特性

CCL2，又称单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1),是第一个被发现并得到充分研究的趋化因子，其分子量为8.7 kD，属于CC类趋化因子家族的一员[10]。多种细胞均可产生CCL2，包括内皮细胞、成纤维细胞、单核细胞、淋巴细胞、平滑肌细胞和一些肿瘤细胞[11]。CCL2的产生受多种细胞因子如血小板生长因子、白细胞介素-1(interleukin 1，IL-1)、IL-4、肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor alpha，TNF-α)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、细菌脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)以及干扰素-γ(interferon gamma，IFN-γ)等的调节。趋化单核细胞迁移是CCL2的主要特性，除此之外，CCL2还可介导记忆性T细胞、NK细胞的趋化，嗜碱性粒细胞的趋化和激活，使其释放组胺等，在机体炎症发生时，快速高效地将免疫细胞招募至炎症反应处[12-13]。研究表明，CCL2基因敲除的小鼠，Th2型细胞因子IL-4、IL-5和IL-10的表达水平明显低于野生型小鼠，而Th1型细胞因子IFN-γ和IL-2的表达则与野生型小鼠差异无统计学意义，提示CCL2可能促使Th2型细胞偏移的形成[14-15]。

CCR2、CCR4、CCR10和CCR11均可与CCL2结合，但CCR2是CCL2的高亲和性受体。CCR2是位于细胞膜表面的G蛋白耦联受体，在免疫细胞(如巨噬细胞、NK细胞、Th1型细胞和Th17型细胞等)和非免疫细胞(如内皮细胞、成纤维细胞和间充质干细胞等)中均有表达，主要发挥介导免疫细胞到达炎症和肿瘤部位的作用[15]。根据C末端剪切方式的不同，可将其分为CCR2A和CCR2B两种可变剪接体，CCR2B是CCR2的主要形式[16]。除CCL2外，CCR2的配体还包括：CCL7、CCL8、CCL13和CCL16[17]。在不同的生理或病理条件下，CCR2与各类免疫细胞的关系错综复杂，既可能介导促炎反应，又可能介导抗炎反应。研究表明，CCR2缺陷的小鼠，其巨噬细胞募集和宿主防御功能缺陷[14]，说明CCR2缺失影响生物体单核-巨噬细胞趋化功能，导致其促炎功能减弱；而在肿瘤中，CCR2的下调则会导致成熟树突状细胞和活化的CD8+杀伤T细胞的浸润性更高[23]，而CD4+T细胞和Treg细胞(调节性T细胞)则相对减少[18]，说明在肿瘤微环境中，CCR2可通过抑制树突状细胞的浸润和成熟以及细胞毒性T细胞的活化来支持免疫抑制，同时可通过维持较高水平的Treg细胞发挥抑炎作用[10]。

1.2 CCL2和CCR2的作用机制

CCL2与CCR2受体结合，启动胞内多条信号转导通路，并激活下游信号，进而调控多种转录因子，从而引起细胞的增殖、迁移等。主要包括：① 通过增加花生四烯酸的释放和细胞内钙离子内流，激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，发挥对单核细胞的趋化效应[19]；② 促使酪氨酸磷酸化，从而激活非受体型酪氨酸蛋白激酶—两面神激酶/信号传导及转录激活蛋白(janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)信号通路[20]；③ CCL2可诱导单核细胞快速而短暂的p38-丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated kinase-like protein，MAPK)激活和磷脂酰肌醇3-激酶/丝氨酸/苏氨酸激酶(phosphatidylinositol 3-kinase/serine/threonine kinase，PI3K/AKT)通路激活[21]；④ 此外，CCL2和CCR2结合后，还能激活血管内皮细胞内的胞外调节蛋白激酶1/2(extracellular regulated MAP kinase，ERK1/2)活性，启动转录因子Est-1转录，促进血管新生[22]。

2 CCL2/CCR2轴与早产发生的关系

2.1 CCL2和CCR2在母胎界面各类细胞中的表达分布情况

母胎界面趋化因子及其受体的正常表达和相互作用对于人类早期妊娠的建立起着极为重要的作用。此外，趋化因子与母胎界面免疫微环境中的各种细胞相互作用对于妊娠的维持和分娩的启动均有显著影响。由于趋化因子及其受体的相互作用在免疫细胞的迁移、募集和归巢中起着决定性作用，因此，以趋化因子及其受体为主要研究线索，可以了解趋化因子在母胎界面的多重生理性调节作用。

母胎界面免疫微环境由多种细胞构成，主要包括：① 胎儿面的胎盘滋养细胞；② 母体蜕膜面的蜕膜基质细胞(约占75%)、蜕膜免疫细胞(包括CD56brightCD16-NK细胞、单核细胞和T细胞)和少量上皮细胞[4]。研究表明，CCL2主要参与外周单核巨噬细胞募集和迁移至蜕膜处，并调节蜕膜巨噬细胞的数量和活性，进而诱导妊娠免疫耐受[23]。表1分别阐述了各类细胞分布位置和相应功能。

表1 CCL2/CCR2在母胎界面各类细胞中的表达、功能和调控模式

2.2 CCL2/CCR2轴在感染性早产发生发展中的作用

许多早产动物模型利用炎症级联反应的激活来阐明引发早产的机制。LPS来源于革兰阴性细菌的细胞壁，多项研究表明，LPS诱发的促炎反应可诱导小鼠早产，因此它常被用于感染性早产发生模型的构建[33]。在LPS诱发的早产反应中，LPS首先激活固有免疫反应，同时也会导致趋化因子CCL2的表达增加。CD-1小鼠宫内注射LPS后2 h，CCL2的mRNA表达开始上调，在注射后6 h达到峰值，小鼠在12～24 h内发生早产[32]。

研究表明，无论是感染性早产还是足月正常分娩的孕妇，CCL2的表达水平在母体外周血和多种组织中(肝脏、肺、肾、子宫、羊水等)均有上调[32,34]，而且相比于足月正常分娩孕妇，早产孕妇的羊水和宫颈处CCL2的水平更高[35]，这提示CCL2可能在分娩和早产发生中发挥独特的作用[27]。另有研究显示，相较于其它类型早产，妊娠34周前孕妇出现羊水感染或伴随其它宫内感染，则明显可见孕妇宫颈组织和羊水中CCL2水平升高[35]。CCL2升高的水平和早产孕妇是否伴随感染具有较强的相关性[36]。在感染性早产发生过程中，CCL2水平升高的具体起源尚不清楚，但现有证据表明，在LPS诱发的早产反应中，TLR4并不是维持子宫中CCL2表达增长所必需的因素[32]。

CCR2基因敲除小鼠可以正常分娩，且在妊娠天数、胎儿大小、胎儿和胎盘重量等方面与野生型小鼠无差别，提示CCR2依赖的白细胞招募入子宫对于成功分娩并非必需[29]。而CCL2更多是在固有免疫系统中发挥作用，研究表明，在CCL2敲除小鼠中，单核细胞和巨噬细胞募集至炎症部位功能受损、IFN-γ表达下降，IL-4、IL-5分泌减少[37]。

但是，在CCR2敲除小鼠妊娠的第18天时，并未观察到CCL2、CD11b和Emr1(F4/80，单核巨噬细胞标志物)转录本增加，且伴随着单核细胞迁移受阻，严重影响单核细胞募集至炎症处。然而Gr-1(Ly-6G)转录本的水平正常，提示粒细胞的迁移未受损[29,38]。那么，CCL2/CCR2系统对于LPS诱发的感染性早产有何作用呢？最新研究表明，相比于野生型小鼠，CCR2敲除小鼠的子宫肌层、胎盘和外周血中单核巨噬细胞数量较少，而中性粒细胞则增多。重要的是，在LPS诱导的条件下，相比于野生型小鼠，CCR2缺陷型小鼠并不改变早产结局，但是可以延缓因早产所引发的胎儿死亡[38-39]。这一结果提示，是否可以选择适当“沉默”CCL2/CCR2系统来延缓早产儿死亡，以减少因早产而引发的新生儿死亡事件的发生？这是科研工作者未来可关注的一个研究方向。

2.3 CCL2-CCR2轴在自发性早产发生发展中的作用

自发性早产是指原因不明的早产，发生率约占早产总数的30%～50%。自发性早产的病因和机制复杂多变，迄今为止，尚未得到系统且合理的解释。RU486，作为孕激素受体拮抗剂，常被用来模拟自发性早产的发生。在大鼠中，由RU486引发的早产过程中，可以检测到大鼠子宫肌处CCL2的表达水平随妊娠天数而逐渐上升，至分娩时达到最高，产后迅速下降[7]；与此同时，伴随着大量的巨噬细胞浸润。因此有理由推测，在自发性早产中CCL2可以趋化并激活大量的单核-巨噬细胞聚集在母胎界面局部，以此促进子宫炎症的快速发展，进而引发子宫肌层的激活和随后的收缩反应[7]。研究表明，CCL2/CCR2在自发性早产的分娩过程中发挥重要作用，但是使用CCR2的抑制剂却并不能改善这个结局[7,40]，这与其在感染性早产中观察到的现象一致。

然而，临床研究表明，宫颈巨噬细胞的缺失和低水平CCL2的分泌是早期自发性早产的预测指标，在妊娠34周以前自发性早产的孕妇中尤为明显[41]。有趣的是，即使孕妇缺乏宫颈巨噬细胞，但若CCL2水平高于75 ng/g时，也可以增加34周以后分娩的概率[41]。与足月分娩的孕妇相比，无临床感染指征的自发性早产孕妇羊水和宫颈组织中CCL2水平却表现出增加的趋势，并且可观察到宫颈组织中IL-6和IL-8同步升高，而RANTES无变化[40]。这些研究表明，CCL2在不同哺乳动物的自发性早产发生中可能具有多样性作用，CCL2在不同组织和细胞中的异常增高或降低均与自发性早产相关，而其中的差异性作用机制尚有待进一步研究。

最新研究表明，基于羊膜MIP-1、宫颈干扰素γ和CCL2的多变量预测模型，对自发性早产预测的敏感性可高达91%[42]。表明趋化因子CCL2具有作为自发性早产预测标志物的潜在应用价值。此外，自发性早产发病机制的遗传学因素近来也得到了关注，研究结果显示，CCL2 G-2518A多态性可能在中国人群自发性早产的易感性中发挥作用，这对于疾病筛查和治疗也具有重要意义[43]。

3 总结与展望

无论何种原因引发的早产，宫内组织如胎盘、蜕膜、免疫细胞和宫颈等的CCL2/CCR2系统都发生一定程度的特异性改变，说明CCL2是与早产发生密切相关的趋化因子之一。深入研究CCL2/CCR2驱动的白细胞浸润在妊娠、早产及胎儿发育和存活中的作用及其机制，可以明确趋化因子及其相应受体是否有可能作为临床治疗靶点，从而减少围产期并发症的发生。