生殖生物学理论 04生殖免疫

生殖免疫张炜复旦大学附属妇产科医院生殖免疫：是现代免疫学的一个重要分支，是从免疫学的角度来分析、探讨人类生殖活动中的免疫现象

免疫：是人体最重要的基本功能之一，即“识别”和“排斥”抗原异物，维持机体的生理平衡和稳定人体免疫系统：具有区分“自我”和“异己”的能力正常情况下，机体对自身组织不发生免疫应答，具有免疫耐受能力；对异己抗原有排斥能力女性对精子细胞、母体对胎儿也具有免疫耐受能力异常情况下，男性和女性均可对精子产生免疫应答（如生成抗精子抗体），母体对胎儿排斥产生反应，从而干扰、影响正常的生殖过程，这往往和生殖道局部免疫异常有关内容生殖系统免疫妊娠相关免疫生殖免疫异常相关疾病免疫避孕疫苗男性生殖道免疫特点男性生殖系统由睾丸、附睾及外生殖器组成，在男性生殖活动中起重要作用，亦具有一定免疫功能睾丸与免疫Sertoli细胞（支持细胞）参与血睾屏障形成，为重要的生理保护屏障分泌多种细胞因子，如IL-1、IL-6、TNF-α、TGF-β等，参与免疫，TGF-β在免疫抑制中起重要作用参与免疫豁免：通过表达FasL导致FAS阳性Tc凋亡，维持睾丸局部免疫豁免（immuneprivilege），保护睾丸生殖功能和调节睾丸局部免疫Leydig细胞（间质细胞）Leydig细胞的功能是分泌雄激素可分泌多种细胞因子如IL-1、IL-6、TGF-β表达FasL，参与睾丸局部免疫豁免及免疫调节功能睾丸与免疫细胞因子睾丸中存在复杂的细胞因子网络，参与生殖活动及免疫调节血睾屏障由支持细胞、血管内皮基膜、结缔组织和曲精细管基膜牢固紧密连接组成形成和维持生精上皮分裂和分化的微环境，这是精子发生的必要条件构成免疫屏障：阻止特异抗原与机体免疫系统接触，保护精子不受免疫攻击防止有害物质干扰精子发生：如细菌、药物、辐射、热等血-附睾屏障由附睾上皮与主细胞紧密连接构成可阻止精子抗原的漏出或血清蛋白漏入免疫屏障作用：抵抗病原体入侵粘膜免疫构成：粘膜相关淋巴组织弥散粘膜淋巴组织微褶细胞（M细胞）：位于粘膜表面，能转运抗原、触发免疫应答SIgA：提供第一道防线，中和及排斥病原体、调节粘膜免疫、促进天然抗菌因子作用细胞因子：趋化因子、细胞因子精浆免疫精浆中存在多种免疫抑制因子精浆免疫抑制蛋白：抑制淋巴细胞和巨噬细胞的活动和功能PGE2、IL-10、TGF-β，通过旁分泌作用作用于女性生殖道，影响T、B、NK细胞的功能前列腺小体：有一定的淋巴细胞抑制效应作用抑制生殖道局部的免疫活动保护精子抑制女性生殖道对精子的敏感性，保护受精男性生殖道的精子保护机制-cont天然障碍血睾屏障血-附睾屏障粘膜相关淋巴组织：睾丸和附睾分泌大量的sIgA和少量IgG，阻止病原入侵，精子得到保护免疫细胞微褶细胞MΦ细胞Tc和Bc屏障男性生殖道的精子保护机制-cont特殊细胞Sertolicellandleydigcell：分泌细胞因子IL-1、IL-6、INF-α、TGF-βSertolicell：表达FasL，它启动免疫豁免Immunoglobulins大量sIgA少量IgG存在于睾丸与附睾女性生殖道免疫特点女性生殖道女性生殖道的免疫应答涉及对细菌、病毒等病原体的抵抗对精子的耐受对胎儿的耐受女性生殖道的自然防御功能大阴唇自然合拢阴道正常菌群，特别是乳酸菌可抑制病原菌、分解糖原维持酸碱平衡宫颈口紧闭具有机械屏障作用；宫颈粘液可抑制病菌入侵周期性内膜剥脱有自净作用输卵管纤毛摆动阻止病原菌入侵女性生殖道粘膜免疫女性生殖道粘膜内含有免疫效应细胞、免疫蛋白受到刺激后，可产生特异性抗体与其他粘膜部位存在共同免疫机制，因此其他部位的免疫可使生殖道获得相应的免疫应答女性生殖道的独特保护机制免疫细胞：女性生殖道有T、B淋巴细胞、巨噬细胞等免疫细胞，维持免疫活动免疫蛋白：女性生殖道粘膜产生大量SIgA，还有IgG免疫豁免：女性生殖道是一个免疫豁免器官精子在女性生殖道免遭免疫攻击的机制免疫豁免的保护作用免疫细胞（TH2细胞）的保护作用精浆免疫抑制因子的保护作用内容生殖系统免疫妊娠相关免疫生殖免疫异常相关疾病免疫避孕疫苗受精过程的免疫受孕过程：受精及着床受精的基本过程受精是精子和卵子一系列的相互协同作用而结合成合子的过程，包括精卵识别精子表面的配体（卵子结合蛋白）与卵子透明带上精子受体结合顶体反应精子穿过透明带精卵融合精子的免疫原性精子含多种抗原，具有很强的同种异体及自身免疫原性精子注射可引起女性及男性强烈的免疫反应患者血抗精子滴度>1:400可导致睾丸病理改变抗精子抗体损伤男性的生殖能力妨碍精卵结合导致不育透明带蛋白(zonapellucida,ZP)包括ZP1、ZP2、ZP3，是卵子上的主要的精子受体ZP可刺激同种或异种机体产生免疫应答，产生透明带抗体可干扰精子结合阻止孕卵脱壳，从而妨碍着床抗透明带免疫可有效干扰受精及着床，因此，是研究免疫疫苗的焦点母-胎免疫胎儿对母体而言，是一个半同种异体抗原，母体免疫系统“理应”对其“识别和排斥”

但事实是，母体“十月怀胎”安然无恙；“一朝分娩”完成整个生殖过程。其中，母-胎免疫的保护机制起了极其重要的作用排斥……还是保护?滋养层发育中的胚胎母体血供早孕胚胎母-胎免疫耐受假说胎儿抗原不成熟：但该假设已经被否定母体免疫抑制：该假设也不能完全解释胎儿耐受，因为将动物胚胎移植到母体其他部位仍然发生排异反应免疫豁免：按此假设，子宫应该是胎儿的唯一免疫豁免器官，但事实上胎儿也可以在子宫以外的输卵管、腹腔等部位生存母-胎免疫耐受究竟是

如何发生的？母亲的子宫通过特殊的改变建立一个免疫豁免环境允许同种半移植体的胚胎种植、生长直至分娩对胎儿的免疫耐受涉及复杂的免疫机制妊娠相关的因子胎盘与免疫胎盘不仅是母体与胎儿进行物质交换的重要器官、分泌器官，同时也是重要的免疫器官屏障作用免疫细胞免疫因子胎盘的生理性屏障保护作用胎盘作为一个生理性的保护屏障，在保护胎儿、维持正常妊娠中起重要作用阻止母体对胎儿的攻击：胎盘阻止母体抗体（IgG除外）进入胎儿的血屏障，保护胎儿免遭来自母体的攻击阻止母体免疫细胞穿越胎盘屏障：正常妊娠状态下，胚胎特异性Tc仅存在母体血循环中，无法进入胎儿血循环，对胎儿造成损伤人类的MHC亦称人类白细胞抗原(HLA),分为经典(I)和非经典(II)两类.组织相容性复合物(majorhistocompatibilitycomplex,MHC)与妊娠免疫耐受母胎界面HLA的表达胎盘不表达经典的HLA类分子：HLA-A分子、-B分子和-C分子胎盘滋养层细胞高表达非经典的HLAI类分子：HLA-G，胎盘HLA-G分子具有低免疫原性，不会引发母体的免疫应答作用免疫抑制作用HLA-G分子能非特异与母体Tc表面的TCR或CD8结合，抑制Tc的活性保护胎儿免遭母体的攻击滋养层细胞高表达HLA-G可抑制母体NK细胞的活性，保护胎儿免遭母体的攻击HLA-G

TCell

BCell

NKCellB淋巴细胞也存在ILT2抑制性受体HLA-G是母胎界面NK细胞毒作用的主要抑制因子。HLA-G通过诱导凋亡清除同种异型母体CD8+T淋巴细胞并抑制母体CD4+T淋巴细胞对胚胎细胞的反应性,这两条途径诱导T淋巴细胞对胎儿的耐受IL-2IFN-gTNF-aTh2cytokineup-regulationTh1cytokinedown-regulationIL-4,5,6IL-10TGF-bThl、Th2型细胞因子与妊娠免疫耐受母胎界面表现为独特的Th2型细胞因子表达优势,据信,Th2偏倚是同种异体免疫耐受的核心Th2型细胞因子对胚胎有益Th1型细胞因子对妊娠有害Th1/Th2失衡可导致流产Th2细胞因子偏倚：对着床及妊娠维持极为重要RegulatoryTcells（Treg）与妊娠免疫耐受

近年来研究发现CD4+CD25+Treg可能在妊娠免疫耐受中发挥极其重要的作用，其平衡的失调可能将影响妊娠的结局；CD4+CD25+Treg可能通过以下途径参与母胎免疫耐受诱导Th2型细胞因子产生：IL-10andTGF-b

通过分子途径在母胎界面建立免疫耐受：CD4+CD25+Treg表达CTLA-4对CD8+T细胞、免疫记忆细胞、抗原提呈细胞(APC)等均有广泛的抑制作用

Fas／FasL系统与妊娠免疫耐受Fas系统能有效清除过度激活的免疫活性细胞，从而下调免疫反应及细胞毒性淋巴细胞功能，在对异己抗原产生的外周免疫耐受中起重要作用胎盘的细胞滋养层、合体滋养层细胞和蜕膜均发现有FasL的表达FasL（CD95L）可通过诱导母体免疫防御细胞的凋亡而建立母-胎耐受封闭抗体-PIBFPIBF（progesterone-inducedblockingfactor）胎儿-母体界面蜕膜细胞、PBMC合成孕激素与孕激素受体结合激活后产生1989年匈牙利的学者Julia首次报道13q22.1，编码蛋白34kDaPIBFMiko，JReprodImmunol.2011;90(1):50-7.Progesterone-inducedblockingfactor(PIBF)andtrophoblastinvasiveness.

normalfirsttrimesterpregnancyVilloustrophoblast(×50)PIBF作用研究表明早产和先兆流产孕妇血中PIFB的含量低于正常的孕妇，提示PIBF是一种保护性因子HighPIBFproductionfavorsasuccessfulpregnancyPIBF水平与妊娠成功相关52Polgáretal。BiolReprod

2004；71:1699-1705分娩妊娠周数正常妊娠妊娠终止、先兆早产尿液中PIBF浓度（ng/ml)是连接内分泌与免疫系统的桥梁Szekeres-Bartho&Wegmann1996;

Szekeres-Bartho2002母体的胚胎保护性免疫调节Th1Th2蜕膜NK活性不对称ABs保护性免疫调节<流产

妊娠

IL-4IL-10TGF-ß2

IL-2g-IFNTNF-a现代免疫学对着床过程免疫调节的研究进展子宫表达一些分子、物质，使子宫变成一个免疫豁免场所，接受胚泡在子宫内膜种植并生长ModifiedfromManasterI,etal.Placenta2008;29SupplA:S60-6.）子宫内膜与蜕膜的细胞成分及表型、功能变化着床期重要的细胞因子相互作用胚胎着床过程母胎界面的细胞因子配受体反应母胎界面存在大量细胞因子及其配体，配受体的结合介导胚胎在母体的种植和生长

成功妊娠与TH2关系更为密切，此外合体滋养细胞分泌的激素及各种细胞因子影响着TH1/TH2balance，特别是TH2TH1/TH2balance与成功的妊娠的关系E2和P4刺激子宫内膜上皮细胞生长因子的合成：CSF-1、LIF，DCs对子宫内膜蜕膜化是必要的，巨噬细胞在该阶段也起重要作用(ModifiedfromPollardJW.JClinInvest2008;118:3832-5）着床过程DCs和巨噬细胞的作用在CSF-1、GM-CSF、IL-4作用下，单核细胞募集到子宫内膜，分化成成熟的免疫耐受性树突状细胞uDCs,在CSF影响下，uDCs产生sFLT1和TGF-β1.，sFLT1（VEGFR1的可溶性形式）调节血管上皮细胞的功能，TGF-β1影响内皮细胞活力抑制CD8+T细胞毒性及Treg细胞的发展

(ModifiedfromPollardJW.JClinInvest2008;118:3832-5）DCs在着床过程中调节母胎界面血管形成和T细胞功能抗原递呈细胞（APC）、TGF-β、IL、LIF、heme-oxygenase-1（HO-1）

(ModifiedfromLeberA,etal.AmJReprodImmunol2010;63:445-59）Treg细胞在妊娠中的来源、迁移和功能

合体滋养细胞CD95-L与母体免疫细胞上的CD95结合启动凋亡，相反，CD95与合体滋养细胞上的CD95-L结合似乎不会引起决定意义的凋亡CD95及其配体在对胎儿免疫耐受中的潜在作用抑制母体淋巴细胞的作用，如IgG分泌，细胞增殖AnnexinII的潜在作用内容生殖系统免疫妊娠相关免疫生殖免疫异常相关疾病免疫避孕疫苗免疫性不育抗精子抗体不育抗透明带抗体不育子宫内膜异位症和女性不孕精子抗原：精子抗原结构复杂、种类繁多，至今未发现与不育有关的特异性抗原抗精子抗体（anti-spermantibodies，AsAb）：男、女性均可产生抗精子抗体影响生殖功能生理屏障的破坏：感染、外伤、手术（如输精管结扎）均可破坏生理屏障导致精子释放，免疫细胞吞噬消化精子激活免疫系统产生AsAb男性抗精子抗体（AsAb）的产生-conti.免疫豁免区的破坏精子抗原性改变：感染、药物、炎症，使免疫细胞与精子接触，产生免疫反应精浆免疫抑制因子的异常：生殖道感染、创伤等可破坏局部免疫平衡，导致AsAb产生男性抗精子抗体（AsAb）的产生-conti.男性抗精子抗体（AsAb）的产生-conti.

生殖道局部免疫功能异常：如感染打破原有的免疫平衡、免疫豁免，免疫功能病理性亢进等，均可诱发对精子的免疫应答，导致AsAb的产生异常性活动：如肛交引起直肠粘膜机械性损伤，促使精子进入血液，诱发抗精子的免疫应答每次性交有成千上万精子进入生殖道极少产生精子抗体女性抗精子抗体的产生-conti个体免疫反应的差异丈夫精液内缺乏精浆免疫抑制物质（SPIM）阴道粘膜上皮损伤：如性生活粗暴者往往易损伤女性阴道粘膜，易发AsAb生殖道感染：产生非特异炎性反应，如患宫颈炎症亦产生AsAb女性抗精子抗体的产生-conti抗精子抗体影响生殖的可能机制抑制精子活动、抑制精子穿透宫颈粘液抑制精子获能、顶体反应及受孕影响精子酶的活力、抑制透明带和放射冠的分散作用抑制精子对透明带的附着和穿透干扰精、卵结合影响胚胎发育，在AsAb阳性的妇女中可见到流产或胚胎吸收抗精子抗体与不育抗精子抗体与不育密切相关免疫因素导致的男性不育，其AsAb阳性率精浆为10-15%、血清8-13%，国外报道为10-30%。上述数据表明，AsAb检测可作为男性不育（免疫因素引起的）的辅助诊断标准

抗透明带抗体不育病因机体遭受与透明带有交叉抗原性的抗原刺激各种致病因子使透明带变性导致不孕机理封闭精子受体，阻止精卵结合使透明带变硬，干扰着床子宫内膜异位症和女性不孕子宫内膜异位症（内异症）为一自身免疫病，患者常有免疫功能异常，产生抗子宫内膜抗体，影响生育，导致免疫不孕免疫性流产占习惯流产的5-10%左右

-免疫抑制不足 -母亲Th1细胞因子应答增强

-母亲Th2细胞因子应答减弱

RaghupathyR.SeminarsinImmunology2001;13:219-227.胚胎免疫排斥途径抗体介导途径Th1介导：促进胚胎供血的血管系统的凝血，从而降低胚胎的血供NK细胞介导：经IFN-γ、IL-2刺激转化为LAK细胞，有更为强大的杀伤作用胚胎免疫排斥途径——抗体介导

流产对称抗体效应器功能补体激活细胞毒作用吞噬细胞作用

胚胎毒性抗体胚胎保护不对称抗体无效应器功能无补体无细胞毒作用无吞噬细胞作用封闭抗体-遮蔽胎儿的抗原成分胚胎免疫排斥途径——Th1介导

流产Th1免疫应答为主Th1细胞因子触发产生炎症反应血管自主性截断激活LAK细胞凝血因子Ⅱa—凝血—血管炎—胚胎血供胚胎免疫排斥途径——NK介导NK活性增强NKLAKTh1:TNF-αIL-2子痫前期子痫前期妊娠相关疾病高血压、尿蛋白、水肿发病机理不清缺血理论免疫失衡

ATh1–Th17/Th2-TregImbalanceInthefirstweeksofgestation,physiologicalhypoxiapromotestrophoblastproliferation

Earlyimmunologicaleventsleadingtopre-eclampsia

缺血理论ReciprocaldevelopmentofiTregandTh17cellsinhealthypregnancyandpre-eclampsia内容生殖系统免疫妊娠相关免疫生殖免疫异常相关疾病免疫避孕疫苗概念

免疫避孕的机理是选择生殖系统或生殖过程中的抗原成分进行改造制成疫苗，调动机体免疫系统对其产生应答，免疫攻击相应的靶抗原，干扰正常生殖过程的某一环节而达到避孕目的优点使用方便易于接受效果持续时间长可逆风险与非靶器官发生交叉反应，产生自身免疫引发免疫复合物病引发胎儿损伤长期应用可能会有对基因的选择性影响可能出现不可逆损伤靶标精子和卵子精子转运过程受精过程早期胚胎表面的暂时抗原胎盘激素HPO轴

Schematicmodelindicatingvarioustargetsthatarebeingexploredforthecontraceptivevaccinedevelopment.Theseincludetargetinggameteproduction[gonadotropin-releasinghormone(GnRH),follicle-stimulatinghormone(FSH),andluteinizinghormone(LH)],gametefunction[zonapellucida(ZP)proteinsoftheoocytesandspermantigens],andgameteoutcome(humanchorionicgonadotropin[hCG]).精子相关抗原避孕精子相关抗原LDH-C4（乳酸脱氢酶C4）SP-10（精子蛋白-10）附睾蛋白抑制剂精子多肽疫苗：YLP12精子抗原自身免疫途径透明带抗原免疫避孕种类ZP重组抗原疫苗ZP表位肽疫苗和DNA疫苗问题交叉免疫卵巢功能受损ZPfamilySpeciesLengthofpolypeptidechain(aa)%identitywithhumanZP1Mouse62239Rabbit53371Pig53368Bonnetmonkey53992Human565–ZP2Mouse71360Rabbit67272Pig71664Bonnetmonkey74594.2Human745–ZP3Mouse42467Rabbit41569Pig42074Bonnetmonkey42493.9Human424–HCG疫苗HCG：胎盘合体滋养细胞分泌，维持妊娠黄体和胚胎发育种类HCG-β结合疫苗HCG-β基因工程疫苗HCG-β重组抗原疫苗HCG-β重组载体疫苗HCG-βDNA疫苗HCG-β疫苗和佐剂问题免疫效力女性生殖道粘膜免疫避孕特点粘膜表面具有特异免疫应答作用更直接安全研究进展HCG抗原避孕：设想通过改变免疫原组成和免疫途径提高有效性携带抗原的乳酸杆菌疫苗：经阴道、口、鼻接种均可产生系统免疫和生殖道免疫应答Table

I.

 SuccessandPotentialLimitationsofVariousTargetsforImmunocontraceptionTargetSexthatcanuseitMajorlimitationCommerciallyavailablevaccineContraceptivesuccessinanimals(species)SuccessinhumansContraceptivePotentialnon-contraceptiveuseGnRHMaleandfemaleCausesimpotencyEquity®,Improvac®,GonaCon®,andRepro-BLOC®M