免疫细胞与盆腔器官脱垂相关性研究进展*

田 昭,孙智晶

(中国医学科学院北京协和医学院妇产科,国家妇产疾病临床医学研究中心,北京 100730)

盆腔器官脱垂(pelvic organ prolapse,POP)是由盆底支撑结构薄弱导致盆腔器官脱出于阴道内或阴道外的一类疾病,严重影响患者的生活质量。POP的发生与妊娠和分娩损伤、衰老、长期腹压增高、绝经及遗传等因素相关[1],但其具体致病机制尚不清楚。目前关于POP的分子生物学机制研究主要集中在细胞外基质(extracellular matrix,ECM)代谢、氧化应激、炎症反应、盆底神经肌肉损伤及遗传易感等方面。近期几项研究在基因、细胞及组织等多个层面提示免疫细胞可能在POP发生发展中发挥一定作用(表1)[2-7],但目前相关研究仍较少,部分结果间仍存争议。本文首次对免疫细胞与POP的相关研究进行综述,以期为POP的诊疗探索可能的新靶点。

表1 盆腔器官脱垂与免疫因素主要相关文献及结果

1 巨噬细胞与POP

1.1 巨噬细胞极化类型 巨噬细胞是固有免疫系统中的主要作用细胞,在机体稳态维持中发挥重要作用[8]。根据激活状态和功能不同,可将巨噬细胞分为M1及M2两种亚型。M1型巨噬细胞分泌促炎性细胞因子并释放活性氧和活性氮,具有抗增殖和细胞毒性作用,同时可介导局部ECM降解和组织损伤。M2型巨噬细胞被认为是抗炎细胞,可分泌白细胞介素10(Interleukin 10,IL-10)及转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)等抗炎性细胞因子,促进胶原合成、血管生成及纤维化,从而参与组织修复和伤口愈合。巨噬细胞的极化具有一定的可塑性,当外界环境变化时可相应向不同的类型极化,这一特性为其作为疾病治疗靶点提供了理论基础。

1.2 巨噬细胞在POP中的研究进展 近期几项研究探究了巨噬细胞与POP疾病进展之间的关系。Li等[2]通过单细胞测序技术对POP患者及正常对照组阴道壁组织中的细胞谱系进行鉴定,结果发现女性阴道壁组织中主要存在11种细胞类型,包括6种非免疫细胞(成纤维细胞、平滑肌细胞、上皮细胞、内皮细胞、肌上皮细胞、淋巴管内皮细胞)以及5种免疫细胞(巨噬细胞、T细胞、B细胞、效应B细胞、肥大细胞)。其中成纤维细胞(55.49%)、平滑肌细胞(17.97%)及巨噬细胞(7.51%)为含量最多的3种细胞类型。Zhao等[5]研究同样发现,POP患者宫骶韧带的免疫细胞浸润类型中以巨噬细胞占比最大。Miao等[9]进一步发现,巨噬细胞增多发生于老年POP患者(>60岁)阴道壁组织中,并进一步发现了FOLR2+巨噬细胞这一关键细胞类型。Li等[2]研究中,POP组与对照组患者阴道壁组织中巨噬细胞总占比相似,但巨噬细胞的不同功能亚群占比存在差异,提示在POP的病理机制中巨噬细胞可能主要以功能改变为主。Liu等[6]发现,POP患者阴道前壁中M2型巨噬细胞占比降低且与脱垂程度成反比,而M1型巨噬细胞占比显著升高且与脱垂程度成正比,提示M1巨噬细胞可能在POP疾病进展中发挥主要作用。TGF-β是一种多功能细胞因子,在巨噬细胞中主要由M2型分泌,在ECM代谢和成纤维细胞增殖中发挥重要作用。多项研究表明,POP患者中TGF-β表达降低,而TGF-β预处理可减弱循环机械应力导致的ECM降解,提示其可作为潜在的治疗靶点[10]。

1.2.1 巨噬细胞调节局部ECM代谢 ECM位于结缔组织细胞周围,为组织、器官提供力学支持和物理强度。正常情况下ECM各种成分之间保持动态平衡,ECM代谢失衡是POP的主要病理改变。既往研究报道,巨噬细胞与成纤维细胞可通过调节ECM代谢来参与多种疾病的进展[11]。Li等[2]研究发现,POP患者阴道壁巨噬细胞中存在与ECM重构相关的异常因子CREB5及特异性细胞通讯TIMP1-CD63,并且巨噬细胞与其他类型细胞之间的相互作用主要富集在ECM的代谢和伤口愈合的调节。Wu等[3]研究探究了POP患者与非POP患者宫骶韧带中的免疫细胞浸润情况,发现巨噬细胞、单核细胞、1型辅助性T细胞(type 1 helper T cell,Th1)、调节性T细胞(regulatory T cell,Treg)及自然杀伤T细胞(natural killer T cells,NKT)这5种差异免疫细胞以及赖氨酸氧化酶(Lysine oxidase,LOX)、白细胞介素6(Interleukin 6,IL-6)、多配体蛋白聚糖(Syndecan-1,SDC-1)及细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule,ICAM-1)这4种特征差异基因。Wu等[3]进一步分析发现,巨噬细胞与LOX基因显著相关,Li等[7]研究同样发现,赖氨酸氧化酶样1(lysine oxidase-like 1,LOXl1)基因敲除鼠的阴道壁组织中巨噬细胞、白细胞及B细胞比例显著升高。LOX是催化ECM中胶原蛋白和弹性蛋白聚合的关键酶,既往研究表明POP患者LOX蛋白水平显著降低[12],提示巨噬细胞可能通过调节LOX参与ECM代谢,进而在POP发生发展中发挥作用。Takemoto等[13-14]研究提示M2巨噬细胞可通过STAT3、HIF-1α及Jmjd3/H3K27等通路调节LOX表达,然而目前尚缺乏关于巨噬细胞在POP中参与细胞外基质调节的机制探究。

1.2.2 巨噬细胞参与局部炎症反应 Orlicky等[15]研究表明,脂肪细胞聚集、慢性炎症反应及平滑肌纤维破坏是POP的3种主要病理改变。POP患者的宫骶韧带组织中炎症反应以中性粒细胞介导的慢性炎症为主,并且在绝经前及绝经后的妇女中均有表现,而对照组的宫骶韧带组织中几乎没有炎症浸润表现[15]。Liu等[6]研究中,巨噬细胞除了与LOX相关外,还发现与IL-6及ICAM-1呈正相关而与SDC-1呈负相关。IL-6是在损伤和感染最初反应中表达的重要细胞因子,在巨噬细胞中主要由M1型分泌。既往研究表明,POP患者中IL-6呈高表达并被认为与疾病发生发展密切相关[3]。ICAM-1在多种细胞中表达,在免疫细胞的迁移和激活中起关键作用,但其表达持续增强会导致慢性炎症持续存在。正常情况下ICAM-1在巨噬细胞呈低表达,而在炎性条件下表达则上调[16]。SDC-1是细胞表面蛋白聚糖家族的一员,参与调节组织修复和慢性损伤反应。SDC-1与M2巨噬细胞分化有关,SDC-1缺乏会导致白细胞迁移功能受损和黏附功能增强,并促进持续的慢性炎症状态[17]。由此推测POP患者中巨噬细胞可能通过IL-6、ICAM-1及SDC-1等参与局部慢性炎症反应。

2 T细胞与POP

2.1 T细胞亚群 T淋巴细胞在免疫系统中执行特异性细胞免疫和调节功能,其中CD4+T细胞和CD8+T细胞为其主要类型。CD8+T又称细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL),主要功能是杀伤和清除靶细胞。CD4+T细胞按功能特征可分为辅助性T细胞亚群(helper T cell,Th)及调节性T细胞亚群(regulatory T cell,Treg),其中Th细胞又可分为Th1、Th2、Th9、Th17、Th22细胞和滤泡辅助T细胞(Follicular helper T cells,Tfh),不同T细胞亚群表达特定的细胞因子和趋化因子,T细胞亚群之间的平衡对调控免疫反应和维持自身免疫稳定具有重要作用。

2.2 T细胞与POP研究进展 POP患者阴道前壁组织的细胞类型中T细胞约占4.13%,并存在中央记忆T细胞、效应记忆CD8+T细胞和细胞毒性CD8+T细胞等几种亚群[2]。Yu等[4]比较POP及非POP患者宫骶韧带组织的转录组学及代谢组学分析,发现差异基因与T细胞功能密切相关。巨噬细胞可能通过调节ECM代谢及局部慢性炎症反应参与POP的疾病进展过程,而T细胞与巨噬细胞之间密切相关并相互调节,不同亚群T细胞可介导巨噬细胞向不同亚型极化。由此推测T细胞亚群失衡同样在POP的发生发展中发挥作用。

2.2.1 T细胞调节ECM代谢 Wu等[3]研究发现,与正常组相比,POP患者宫骶韧带中Treg、Th1和自然杀伤T细胞(natural killer T cells,NKT)表达存在差异。Treg细胞具有抗纤维化作用[18],Treg细胞升高能对成纤维细胞产生抑制作用,导致胶原沉积减少及ECM负性重塑。Th1在机体识别和清除病原体方面发挥着重要作用。在多种疾病中,病原体感染可导致免疫状态的持续激活,Th1/Th2平衡被破坏,从而抑制纤维形成及促进胶原纤维降解,导致ECM的负性重塑。NKT是一种同时具有T细胞和NK胶原细胞受体的特殊T细胞亚群,具有免疫调节和细胞毒性作用[19]。NKT可能参与其他T细胞亚群的调控,或在POP的特定炎症微环境中被过度激活,并作为CD8+杀伤T细胞发挥杀伤作用。目前,关于不同T细胞亚群在恶性肿瘤细胞外基质重塑及肝、肺或肾等组织纤维化等方面已有较多研究,然而尚无关于T细胞参与调节POP患者细胞外基质代谢的可能机制探究。

2.2.2 T细胞参与局部炎症反应 Wu等[3]研究中ICAM-1同样与Th1细胞及NKT细胞密切相关,提示Th1细胞及NKT细胞可能在慢性炎症浸润及免疫细胞迁移方面发挥作用。外界病原微生物感染可诱导原始T细胞分化为Th1细胞,并产生高水平的γ-干扰素(IFN-γ),参与巨噬细胞活化,在机体抗病原微生物感染以及消除肿瘤细胞中发挥作用。NKT细活化后同样能迅速产生IFN-γ、IL-4等多种细胞因子,并正向或负向调节免疫应答及炎症反应。综上,T淋巴细胞可能通过参与巨噬细胞活化、ECM代谢及局部慢性炎症反应参与POP的疾病进展,但目前有关T淋巴细胞亚群在POP中变化及功能的相关研究十分有限,仍需后续研究进一步证实。

3 POP与其他免疫细胞

除了巨噬细胞和T细胞外,其他一些免疫细胞也可能在POP的病理进展中发挥作用。Li等[2]研究中,阴道壁免疫细胞类型中还包括B细胞、效应B细胞及肥大细胞,分别占所有细胞比例的0.89%、1.65%及0.43%。Zhao等[5]发现,POP患者宫骶韧带中活化的肥大细胞和中性粒细胞浸润增多,并且与关键差异基因呈正相关;而静息状态肥大细胞与关键差异基因呈负相关,提示肥大细胞激活可能在POP发生发展中发挥作用。此外,LOXl1敲除小鼠阴道壁组织中B细胞占比升高[7],提示其可能在POP中发挥作用,但仍有待后续研究进一步证实。

4 展望

随着人口老龄化的加剧,POP患病率逐渐升高,已成为影响中老年女性生活质量的常见疾病。POP的发生是多种危险因素共同作用的结果,阐明其发病机制是建立有效预防和诊治方法的前提。当前POP的致病机制未完全明确且存有争议,大多学者认为POP是环境因素(分娩、衰老、雌激素水平降低及长期腹压增高等)与遗传因素等共同作用的结果。越来越多的临床工作者期望从根源上探究POP的发病机制以寻找最佳的临床治疗方案,而基因表达谱芯片及生物信息学分析等技术不断进步加深了大家对POP的了解。最近的一些生物信息学研究提示免疫细胞(尤其是巨噬细胞及T细胞)与POP密切相关,为POP发生发展的机制研究提供了新思路。目前关于POP与免疫因素相关的临床研究及基础实验研究仍十分匮乏,尚无关于免疫细胞参与POP发病的深入机制探讨,需未来更多的研究予以关注。

5 结语

局部免疫微环境失衡,特别是巨噬细胞和T细胞亚群失衡可能在POP发生发展中起到一定作用,有望作为未来研究的新靶点。巨噬细胞及T细胞亚群失衡可能引起ECM紊乱及慢性炎症反应等病理改变,进而引起盆底支持结构遭到持续破坏,最终导致POP发生。目前有关免疫细胞参与POP致病的研究仍十分有限,有待未来更多的研究进一步揭示POP与各种免疫细胞之间的关系,为POP的诊疗探索可能的新思路。