胚胎着床的子宫内膜免疫学研究现状与展望

1、胚胎着床的子宫内膜免疫学研究现状与展望广东医学20071旦旦笙垫鲞箜?1553?l争j囊饭|堑_胚胎着床的子宫内膜免疫学研究现状与展望全松陈雷宁南方医科大学南方医院生殖医学中心(广州510515)胚胎着床的过程极为复杂,包括定位,黏附和侵入三个阶段.着床仅发生在一个极其有限的时间与空间范围内(即所谓的着床窗),需要子宫内膜和胚胎准确的同步化,相互作用和配合.不少专家认为,在胚胎质量良好的前提下,着床是妊娠获得成功最关键的环节,由于着床机制尚未充分阐明,人们对这一过程的具体细节依然知之甚少.长期以来,着床被认为是卵巢激素依赖性的过程,动物试验和激素替代治疗在赠卵体外受精一胚胎移植(IVFET)患

2、者中成功应用的经验表明,内分泌(尤其是卵巢分泌的性激素)环境直接影响胚胎质量和子宫内膜容受性,并与孕中晚期的妊娠并发症密切相关.然而,随着近年来生殖免疫学基础理论和实验技术的迅猛发展,越来越多的证据显示着床过程必需依赖免疫细胞与免疫分子的充分参与和精细调节.迄今为止,人类着床期的子宫内膜局部免疫调节研究报道仍然较少,绝大多数研究集中在系统免疫机制上.为此,我们对近年来着床免疫学研究的主要进展做一分析,并对未来可能的发展方向进行展望.1子宫内膜着床相关免疫机制1,l参与着床的免疫细胞及其功能子宫内膜是胚胎正常着床的唯一场所,围着床期子宫内膜局部发生了复杂的神经一内分泌一免疫程序化调节,构成精细的

3、免疫微环境,这种变化在防止病原体感染的同时令子宫内膜的接受性达到最大并与胚胎发育同步,以利于胚胎着床,而内膜免疫细胞与细胞因子构成了这种免疫微环境的主要物质基础.1.1.1T细胞子宫内膜中的T细胞主要分布于功能层,包含丰富的T细胞亚群.CIM+T细胞可按激活后分泌的细胞因子谱分为Thl型和Th2型两个功能亚群,在机体免疫调节中发挥截然不同的作用.卟1型细胞是细胞介导的炎症反应细胞,主要分泌IL一2,IFN一及TNFB等细胞因子,参与细胞介导免疫,巨噬细胞及自然杀伤(NK)细胞活化,进而损害着床与胚胎发育;Th2型细胞是体液免疫反应细胞,主要分泌IL一4,IL一6及IL一10等因子,有利于妊娠的

4、建立与维持.大量的研究表明:正常妊娠是一种Th2偏移现象,即母体倾向于Th2型细胞及因子介导的体液免疫,避免半同种移植物胚胎被母体免疫系统排斥与攻击-2.尽管这一理论曾广为人们所接受,但它却不能解释所有的妊娠成功现象,最具说服力的证据来自于单纯T细胞缺陷小鼠可以正常妊娠,而NK细胞和T细胞联合缺陷的小鼠着床处发生蜕膜水肿,腺体萎缩和血管闭塞,进而导致流产或死胎.因此,越来越多的学者倾向于认为,母胎界面最重要的免疫识别系统是NK细胞而不是T细胞.CD4,C1325T调节性淋巴细胞(CD4,CD25及Tr)是由日本学者Sakaguchi在1995年首先报道的一类具有调节自身T细胞功能的T细胞亚群.

5、Foxp3的活化表达是CD4,CD25及Tr生成及功能维持的特定标志.越来越多的证据显示,这类Tr在自身免疫耐受的维持中发挥重要作用;最近的研究提示它还可能在人类妊娠中扮演重要的角色,参与正常妊娠的维持,防止流产的发生,其机制包括抑制杀伤性T细胞,NK细胞的活性和分泌抑制性细胞因子.有学者预计,对CD4,CD25及Tr的系统研究从而开发相应的细胞输注技术治疗反复自然流产和着床障碍是一可行途径,相关动物试验研究已经取得振奋人?22的成果.1.1.2NK细胞子宫NK细胞(uNK)在诸多方面存在与外周血NK细胞的不同的突出特点,这些特点很可能与生殖调节密切相关,已成为目前生殖免疫学研究的热点.现有的

6、资料显示,uNK主要由CD56,CD16和CD56,CD16两种亚群组成,前者对胚胎具有免疫保护作用,后者具有免疫杀伤功能,两者的相互配合可能与内膜在最大程度上容受胚胎,防止滋养细胞过度侵入的功能中达到平衡.增殖期子宫内膜中uNK并不占据优势,但在围着床期uNK数量与比例迅速增加.实验研究显示,与胚胎着床密切相关的NK细胞功能包括:细胞表面表达多种黏附分子如CD2,CD7,CD58,CD54和CD49d,以旁分泌和自分泌的形式分泌CSF一1,TNF一,IFN一,GMCSF,TGFB和LIF等细胞因子,有助于胚胎植入,促进绒毛发育和胎盘形成;uNK与内膜问质细胞紧密相连,在触发和维持蜕膜化过程中

7、可能起主要作用.随着研究的不断进展,人们越来越认识到NK细胞在着床过程中发挥着T细胞无法比拟的重要功能.在不明原因不孕症,反复自然流产和IVFET失败的患者中常可检出NK细胞数量和功能异常,包括围着床期子宫内膜及外周血CD56,CD16一及NK细胞数量下降,NK细胞激活标志物CD69,CD161高表达.因此,有学者-6提出cD56,CD16一及NK及CD69,CD161可作为着床与妊娠结局的预测因子之一.1.1.3NKT细胞NKT细胞是子宫内膜中一类特殊的细胞群体,属cD3,CIM一及CD8一细胞,它在表达T细胞表面受体(TCR)WB的同时表达NK1.1抗原,全称为NK1.1+BT细胞.NKT

8、细胞具有下列效应:产生大量的IL一4和IFN一;调节周边环境Thl/Th2平衡;一定的细胞杀伤作用;调节树突细胞功能;诱导NK细胞增生.NKT细胞最引人的特点是在围着床期数量突然增加至增殖期的40倍,高于外周血10倍,提示它对胚胎着床可能具有重要作用J.然而,目前有关NKT细胞在围着床期生物学功能的研究依然少见,加强对它的研究很可能有助于更好理解胚?1554?胎着床的免疫控制机制.1.1.4外周血淋巴细胞在应用小鼠脾细胞和胸腺细胞进行子宫内膜间质注射可提高着床成功率的基础上.人们进一步研究了外周血单个核细胞(PBMC)预处理对胚胎着床的影响.KOSAKA等叫的研究发现,将增殖晚期与分泌早期的人

9、子宫内膜细胞与PBMC共培养72h后.其与Bew0绒癌细胞株的黏附能力明显增强,作者推测淋巴细胞可能政变了子宫内膜容受性.NAKYAMA等u应用体外鼠胚侵入定量试验发现了早孕妇女PBMC可促进鼠胚在Mat6gel胶上的伸展与侵入能力;同时,经hCG处理的非孕妇女PBMC也能观察到这一现象.同一组研究者最近报道Ll,对反复发生IVFET失败(I>4次)的患者在取卵日抽取自体PBMC,以HCG培养48h后与新鲜获得的PBMC共同注入患者宫腔;取卵后5d进行囊胚移植;在临床妊娠率,着床率和活产率上,PBMC处理组明显优于对照组.这些发现说明,以hCG处理患者PBMC后进行宫腔注射有可能成为治疗

10、反复IVFET着床障碍的有效方法,但其确切机理仍然不清楚,值得深入探索.1.2参与着床的细胞因子细胞因子对细胞增殖,凋亡或坏死发挥重要的调节作用,其对胚胎和胚胎微环境的影响,在很大程度上决定着妊娠成功还是失败.1.2.1核因子一KB(NFKB)该因子是近年来发现的一类核转录因子,其活化后参与启动并调节机体免疫和炎症反应,细胞凋亡及增殖分化等相关基因的转录.NAKAMURA等的研究显示,小鼠子宫NFKB的激活主要见于着床窗口期的子宫内膜上皮细胞;应用IKBa突变体cDNA转染子宫腔使内膜NFKB活性降低后.LIFmRNA表达明显受抑,同时受精卵的植入明显延迟;共转染LIFcDNA和IKBa突变体

11、cDNA可部分恢复因NFKB活性降低导致的植入延迟,这一结果提示激活的NFKB是窗口期的标志物之一,其机帝】部分是通过控制LIF表达而实现.但迄今仍鲜见人类子宫内膜中NFKB的相关报道,值得开展相关研究.1.2.2白细胞介素18(IL一18)人类IL一18基因位于第l1号染色体长臂上,半胱天冬酶一1和蛋白酶一3可将IL一18前体蛋白激活成IL一18.ILl8受体(IL一18R)在巨噬细胞,淋巴细胞,中性粒细胞,NK细胞,内皮细胞上均有不同程度的表达.IL一18的信号分别通过IRAKNFKB抑制激酶一NFKB通路和MAPK途径进行传导,其作用是:刺激NK细胞增殖与活化,呈剂量依赖性上调NK细胞毒

12、性,诱导IFN一y产生,并与IL一12,IL一15存在协同作用;与IL一12协同诱导CD3T细胞向Th1分化;在IL一4的共同作用下诱导Th2形成;激活Mdp并刺激其分泌IFN一y.IL一18结合蛋白(IL一18BP)与IL一18呈高亲和力结合,阻断其诱导的IFN一y产生和NFKB活化.IL一18,IL一18R和IL一18BP在人类子宫内膜上均有表达,而且这种表达存在着一定的空间与时间特异性:内膜功能层较基底层含量高;与增殖期比较,分泌期IL一18,IL一18R的mRNA表达下降,IL一18BP表达升高.有关研究表明,IL一18是uNK细胞的生长因子之一,在胚胎植入处的子宫内膜处有大量IL一1

13、8阳性的uNK细胞聚集;它与母胎界面IL一12,IL一15间存在动态平衡,其间的关系失衡将导致uNK活性异常,进而影响着床的关键步骤血管生成与重铸,导致流产,反GuangdongMedicalJournalOct.2007,Vd.28.No.10复IVFET失败.1.2.3肿瘤坏死因子(TNF)相关凋亡诱导配体及其受体(TRAIL/TRAIL一)TRAIL/TRA/LRs是新发现的TNF超家族成员,TRAIL与死亡受体DR4,DR5结合后可产生诱导凋亡作用,而DcR1等凋亡诱骗受体与TRAIL结合后保护细胞免于凋亡.生理务件下,TRAIL具有选择性细胞毒作用,即仅诱导转化或活化细胞,病毒感染细

14、胞或肿瘤细胞凋亡,而不引起正常细胞凋亡.目前的研究显示,TRAIL/TRAILRs诱导母胎免疫耐受至少包括两个方面【l:通过调节滋养细胞的凋亡过程,参与滋养细胞的周转与重塑:诱导母胎界面活化的免疫细胞凋亡,调整免疫效应细胞的比例.但是,目前对母胎界面上影响TRAIL/TRAILRs功能的调节因素尚需进一步研究.2着床过程中胚胎的主动免疫诱导就免疫学的角度而言,自身胚胎是母体的同种半异体移植物,赠卵胚胎则是母体的同种异体移植物.胚胎的顺利着床除需窗口期内膜的容受性增强外,还与胚胎的主动参与密切相关.目前的生殖免疫学研究已经表明,胚胎在着床过程中并非仅仅扮演着被动接受的角色.通过母体与胚胎间独特的

15、信号交流,胚胎从多种途径积极诱导母胎界面免疫微环境的构建,形成了所谓的母胎对话机制.2.1HLAG抗原滋养细胞不表达经典的主要组织相容性复合体(MHC)I和类分子,只表达非经典的MHCI类分子的特征密切相关,目前对这类分子研究较为深入的是人白细胞抗原G(HLAG).HLAG特异的表达于绒毛外滋养细胞表面,其诱导母体对胚胎免疫耐受的机制仍然不清楚,但现有的研究显示它可通过多种途径在母胎界面局部发挥免疫抑制作用,包括抑制NK细胞,T细胞杀伤活性;诱导CD8+T细胞凋亡;促进Thl/Th2细胞因子平衡向Th2偏移.2.2绒毛膜促性腺激素(CG)CG由早期胚胎分泌:早在2细胞阶段,即可检测到CGmRN

16、A,而在着床前胚胎已可分泌CG.早已有狨猴和人类实验研究显示,在不干扰卵巢周期的情况下,CG抗体可导致不孕.CG除能作用于黄体间接令孕酮释放外,对内膜还具有直接的旁分泌效应.CG可刺激内膜单核细胞分泌活性因子,促进胚胎侵入;CG还能调节内膜上许多蛋白质,如白血病抑制因子(LIF),内皮细胞生长因子,胰岛素样生长因子结合蛋白一1(IGFBP一1),巨噬细胞集落刺激因子和基质金属蛋白酶(MMP)一9等,目前已经明确这些因子与着床相关的蜕膜化,血管生成,免疫调节以及基质变构密切相关.2.3细胞因子胚胎能合成与分泌许多在着床期内膜上检测到的细胞因子,其中某些因子参与了母胎信号交换过程.许多研究显示【1

17、,胚胎分泌的IL一1具有促进内膜转化与白细胞分化,诱导白血病抑制因子和粒细胞集落刺激因子表达,激活LIF和IGFBP一1转录等诸多功能,进而从不同角度促进胚胎植入和内膜容受性增强.胰岛素样生长因子(IGF)系统是母胎对话中另一重要成员,母体胰岛素与IGF可促进胚胎发育,而着床前胚胎分泌的IGF结合蛋白调节IGF的活性.2.4触珠蛋白(HG)和子宫珠蛋白(UG)母体细胞因子也能被胚胎获取,储存并反作用于母体,HG和UG就是良好的广东医学2007年1o月第28卷第1o期范例】.由于HG能降低白细胞黏附和侵入细胞外基质的能力,因此有学者认为胚胎表层大量蓄积的HG保护胚胎免受母体免疫细胞攻击;另外在滋

18、养层细胞侵入的过程中可持续释放HG,已被证明具有诱导免疫耐受的作用.同样地,UG被胚胎摄取,储存后,可作用于母胎界面免疫细胞并调节其活性.关于免疫细胞与分子参与胚胎着床的机制,目前仍处于探索性研究阶段,研究成果主要来自于啮齿类动物试验和体外试验.由于免疫学机制仅仅是错综复杂的着床过程的一部分,有关其确切地位,调节途径与干预方式依然存在相当多未解之处,要尽可能地揭示其中的奥秘有赖于新技术,新方法的不断引入和应用,更有赖于观念和理论的更新与突破.有理由相信.随着研究的不断深入,有助于人们进一步理解免疫学机制在生殖过程中的作用,为开发崭新的生育调节与助孕技术奠定基础,使着床障碍(如体外受精一胚胎移植

19、失败),习惯性流产,免疫性不孕的患者从中获益,同时也为开展异位妊娠,免疫避孕,器官移植研究提供新的思路.参考文献1MAKRIGIANNAKISA.MechanismsofimplantationJ.ReprodBioMedonline,2007,14(1):102109.2DAHERS,DEARRUDAGERALDESDENARDIK,BLOTrAMH,eta1.CytokinesinrecurrentpregnancylossJ.JReprodImmunol,2004,62(1/2):151157.3GUIMONDMJ,WANGB,CROYBA.Engraftmentofbonemill-r

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