生殖免疫的核心:子宫内膜异位症和腺肌症的免疫炎症、生殖破坏、妊娠失败等相关病理生理(一、2)
4、Immunotherapy for recurrent pregnancy loss: a reappraisal
二、反复种植失败(RIF)与子宫内膜容受性(多篇待后续再发出)
三、子宫内膜异位症相关免疫炎症、生殖破坏、妊娠失败等相关病理生理(待后续)
目的:子宫自然杀伤细胞(uNK)通过其杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIR)和滋养细胞呈递的HLA-C配体(C1或C2)介导的细胞反应来协调正常的胎盘形成。据报道,当患者具有KIR AA基因型(抑制性)并且其胚胎为HLA-C2同种异体纯合子时,流产的风险比其他组合显著增加。由于在移植前了解胚胎HLA-C配体并不总是可行的,因此本研究旨在评估亲代HLA-C基因型是否能预测整倍体单胚胎移植(SET)的临床结果。
设计:回顾性队列研究。
材料和方法:接受自体卵子整倍体SET(单胚胎移植)的患者纳入研究。由于KIR-HLA相互作用的影响发生在植入后,因此仅包括每对夫妇的第一个SET和导致β-hCG阳性的SET。采用定量PCR对母代KIR和亲代HLA-C进行基因分型。变量“nC2”是根据每对夫妇的C2等位基因的数量来评分。接下来,从父亲的c2中减去母亲c2的数量(PC2-MC2),以评估来自父母任何一方的较高HLA-C2负荷是否与结果相关。主要终点是持续妊娠和临床损失率。适当时进行Logistic回归和Fisher精确检验。
结果:共纳入790个整倍体SETs。产妇平均年龄35.96±3.74岁。母体KIR AA和Bx基因型的总频率分别为28.7%和71.3%。亲本HLA-C异型的频率分别为:C1C1型37.4%,C1C2型46.6%,C2C2型16%。总体持续妊娠率为77.59% (95% CI 74.52-80.45),无论父母HLA-C或母亲KIR如何,在统计学上保持不变。然而,临床妊娠损失仅在KIR AA患者中与父母nC2呈正相关(b=0.73, p=0.0027),当父母双方均为C2C2纯合子时,临床妊娠损失达到33.33%。就父母的C2负荷而言,仅在Bx患者中,较高的父亲C2负荷与较低的妊娠丢失风险显著相关(p=-0.41,p=0.0074),这也表明较高的父亲C1负荷与该组较高的临床丢失风险相关。事实上,当每对夫妇中来自父亲的C1等位基因多于来自母亲的C1等位基因(PC1>MC1)时,Bx人群的临床损失风险显著增加(OR: 2.37, 95% CI: 1.33 -4.18)。
结论:KIR AA患者的流产风险与父母C2同种异型相关性显著增加。值得注意的是,当研究HLA-C同种异体的亲本来源时,较高的父本C1负荷增加了KIR (Bx)激活患者临床损失的风险,这一发现与uNK细胞与母体HLA-C同种异体的免疫记忆理论一致。这一数据还表明,在基于HLA-C的胚胎选择不可行的情况下,亲代KIR-HLA-C基因分型可能对接受整倍体SET的患者提供有用的咨询。
Activating KIR2DS4 Is Expressed by Uterine NK Cells and Contributes to Successful Pregnancy
激活子宫NK细胞表达的KIR2DS4 有助于成功怀孕
J Immunol .2016 Dec 1;197(11):4292-4300.
自然杀伤(NK)细胞使用激活和抑制受体的组合来识别病毒和癌细胞。组织特异性子宫NK细胞(uNK)细胞也使用相同的受体来识别胎儿细胞,这表明了两种强烈对比的进化压力,即抗病性和成功繁殖,两者都显示出平衡选择的证据。在表型和功能上与外周血NK细胞(pbNK)不同的证据表明dNK细胞调节子宫螺旋动脉的滋养细胞转化,这对于增加胎儿胎盘单位的血液供应是必要的,直到妊娠结束。
与生殖健康特别相关的NK细胞受体是高度多态性的杀伤细胞igg样受体(KIR)家族。KIR基因型由两个KIR单倍型组成,它们的基因含量和等位基因变异都不同。这些单倍型中的基因密集地聚集在19号染色体上,因此通常以单倍型着丝粒和端粒块的形式遗传(图1A)。KIR的优势配体是HLA-C同种异体。所有个体都有KIRs,它们将结合HLA-C异体作为两组,这取决于它们所携带的C1或C2表位。有一定的抑制性母体KIR和胎儿HLA-C组合妊娠障碍的风险增加。欧洲人的病例对照遗传学研究表明,由于胎盘缺陷和滋养细胞动脉转化不足(如先兆子痫、胎儿生长受限和复发性流产)导致的妊娠障碍与母体中端粒B (Tel-B) KIR区域的缺失(图1A)和胎儿中父系C2的存在有关。相反,怀孕导致婴儿出生体重增加也与胎儿中父系C2等位基因的存在有关,但与母体Tel-B KIR区域有关。KIRs的紧密连锁不平衡(LD,linkage disequilibrium)使得仅通过遗传研究难以确定哪个基因负责,因此需要功能研究来补充这项工作。
(A)LD基因块占欧洲KIR基因型的94%以上。个体的KIR基因型包含两个单倍型,每个单倍型都有一个着丝粒(左侧)块和一个着丝点(右侧)块。这些块中的基因呈LD关系,包括激活(白色)基因和抑制(黑色)基因。框架基因(灰色)存在于所有单倍型中。最常见的三个着丝点块包含KIR2DS4野生型、KIR2DS4缺失或KIR2DS1。(B)根据Breslow-Day检验指示的KIR2DS1和KIR2DS4野生型之间的异位显性,将女性分为有或无保护性基因KIR2DS1两组。然后在每个子组中比较携带KIR2DS4野生型的频率在有妊娠并发症的女性和健康对照妊娠女性之间。KIR2DS4野生型的存在具有保护作用(Cochran-Mantel-Haenszel检验p=5.7×10^-4,OR=0.59)。(C)然后,在携带KIR2DS1的女性中,KIR2DS1+KIR2DS4野生型+双重阳性个体是最受保护的(p=6.78×10^-5,OR=0.45)。
在Tel-B区的KIRs中,激活KIR2DS1是最有可能增强胎盘的候选基因,因为它可以与C2等位型结合。抑制对应的KIR2DL1也与C2同种异体强烈结合,存在于着丝粒A和一些着丝粒B (cenb)区域,并且由98%的个体携带。因此,在缺乏KIR2DS1的情况下(55-60%的欧洲人),父系滋养细胞C2同种异体相互作用的主导作用对dNK细胞的抑制作用KIR2DS1在dNK细胞上的连接反应(Ligation)可诱导细胞因子和趋化因子的产生,如GM-CSF,可诱导滋养细胞迁移。因此,我们目前的妊娠模型表明,当滋养细胞表达来自父亲的C2同种异体时,KIR2DS1激活dNK细胞分泌细胞因子,促进滋养细胞深入子宫,促进螺旋动脉重塑,为胎儿提供更好的血液供应。在缺乏KIR2DS1的情况下,dNK细胞激活不足导致滋养细胞侵袭不良,胎盘应激,胎儿生长受限,以及先兆子痫。
在一项类似的乌干达病例对照研究中,我们发现对Tel-B区包括KIR2DS1(约20%的对照妇女携带)的先兆子痫没有保护作用。相反,与子痫前期妊娠相比,cenb中存在的激活KIR的某些等位基因KIR2DS5在对照组中更常见。在非非洲人群中,KIR2DS5始终位于Tel-B区,与KIR2DS1紧密相连。因此,它可能有助于欧洲人Tel-B的保护作用,但它是否表达或结合C2同种异体仍然存在争议。除了KIR2DS1和KIR2DS5, KIR2DL5A也存在于Tel-B中,并且在配体和功能方面仍然是一个谜一样的KIR。
其他可能识别滋养细胞配体并影响妊娠结局的激活KIRs包括KIR3DS1和KIR2DS2-4。KIR3DS1与KIR2DS1在LD中结合携带Bw4基元的HLA-B同种异体,但HLA-B分子从未在滋养细胞中表达。KIR2DS2通过与KIR2DL2/3的同源性结合C1基序;在我们的遗传病例对照研究中,胎儿C1的单独存在始终是中性的。KIR2DS3在细胞表面不表达。这就留下了存在于端粒A (Tel-A)区域的KIR2DS4,它要么是截断型(KIR2DS4del)(等位基因*003/004/006由80%的欧洲人携带),要么是全长型(KIR2DS4野生型)(等位基因*001由35%的欧洲人携带)。KIR2DS4del有一个22 bp的缺失,它引入了一个移码突变,导致可溶性蛋白只有一个完整的igg样结构域。据报道,KIR2DS4wt(野生型)可以结合携带C1和C2表位的HLA-C等位基因,而可溶性KIR2DS4del不结合HLA I类分子。我们之前发现KIR2DS4del与妊娠结局呈负相关,但KIR2DS4wt没有积极影响。
在该研究中,为了探讨KIR2DS1以外的KIR在成功妊娠中的作用,我们研究了KIR2DS4和KIR2DL5在dNK细胞上的表达和功能。由此,研究证明了dNK细胞的激活是一种有利于怀孕的一般机制。
该研究已经证明,在KIR2DS1存在的情况下,KIR2DS4wt与较低的妊娠疾病风险相关,这代表了一种协同作用。KIR2DS4wt与较高的病毒载量和增加的HIV感染传播有关,也与关节炎、癌症和异体细胞移植的临床结果有关。由于KIR处于紧密的LD中,并且基因对不同的单倍型存在混淆作用,因此很难确定哪种特定的KIR在疾病中起作用。在目前的研究中,我们通过根据Tel-B的存在对队列进行分层,排除了替代单倍型的影响。特定KIR参与的明确生物学原理也有助于区分KIR在紧密性LD中的作用。KIR2DS4wt在LD中具有KIR3DL1等位基因,但在妊娠背景下,KIR3DL1的配体HLA-Bw4不通过滋养细胞表达。HLA-Bw4可以在基质细胞中表达,因此它可能调节uNK细胞的活性。然而,KIR2DS4,已知与某些在滋养细胞上表达的HLA-C异体类型结合,可能是保护作用的候选。
为了解释特定KIR如何影响滋养细胞迁移,候选KIR需要在蜕膜中与EVT接触的NK细胞中表达。KIR2DS4在dNK细胞中有较大比例的表达,其表达频率遵循与其他KIRs共表达的乘积规律。KIRs的共表达是相关的,因为细胞内激活和抑制信号的平衡决定了NK细胞的激活。与KIR2DL1类似,与pbNK细胞相比,KIR2DS1在dNK细胞中的表达频率增加。当与KIR2DS1共表达或在激活细胞因子的背景下,KIR2DS4wt可能会改变平衡,有利于激活,但在缺乏另一种激活受体的情况下,它可能无法激活dNK细胞。事实上,KIR2DS1也可能需要另一种激活受体的存在才能对群体遗传学产生可测量的影响,但与KIR2DS4wt不同,KIR2DS1在欧洲人中与另外两种激活受体一起处于LD状态。从妊娠和异基因造血干细胞移植中激活KIR的合作具有优先性,其中累积的cn - b和Tel-B单倍型携带多个激活KIR有助于增加有益效果。事实上,我们发现另一种不同的激活KIR的着丝粒等位基因KIR2DS5对乌干达人的先兆子痫有保护作用,这一发现支持了这一模型。目前仍有有限的证据表明KIR2DS4对HLA-C分子有反应,但我们的初步研究结果表明,当KIR2DS4配体存在于胎儿而不存在于母亲时,KIR2DS4+dNK细胞亚群的大小更小。这一观察结果支持了KIR2DS4确实在滋养细胞上结合这些HLA-C配体的假设。
为什么KIR2DS4以这种方式作为辅助受体,需要另一个激活受体的存在?这种协同作用的机制尚不清楚,但我们可以排除一些因素。首先,我们已经证明dNK细胞上KIR2DS4wt的表达频率不受女性其他单倍型上Tel-B或Tel-A的存在的影响。因此,在KIR2DS1存在的情况下,KIR2DS4wt的高表达频率不可能是实现上位的机制。同样,在欧洲人中,KIR2DS1和功能性KIR2DS4只有一个流行等位基因(KIR2DS1*002和KIR2DS4*001),因此在我们的欧洲病例对照队列中,特定单倍型的等位基因变异不太可能影响这种关联。KIR2DS4wt依赖于KIR2DS1存在的一个原因可能是它与HLA-C分子相互作用的性质。虽然KIR2DS1+NK细胞在体外与携带C2表位的HLA-C等位基因相互作用时存在功能性反应,但仅在HLA-C*0401和HLA-A*1102上证实了KIR2DS4+NK细胞的类似反应。与KIR2DS1相比,KIR2DS4与HLA-C的相互作用的快速性较低;KIR2DS4对HLA-C同种异体的识别可能依赖于肽,正如KIR3DS1所显示的那样;或KIR2DS4可能与滋养细胞表达的HLA分子的开放构象相互作用。所有这些因素都可能影响KIR2DS4与滋养细胞上HLA-C分子的结合方式。
pbNK和dNK细胞的特殊功能可能是由于抗病性和繁殖成功的相互冲突的需求而产生的。因此,当试图评估KIRs对健康和疾病的影响时,有必要在感兴趣的物种和组织中研究这些受体。在用特异性抗体触发KIR2DS4后,dNK细胞脱粒并分泌细胞因子,如GM-CSF,已知对滋养细胞迁移有直接影响,以及其他细胞因子(XCL1, CCL1和CCL3),这些细胞因子有可能直接影响滋养细胞和蜕膜中的其他细胞,包括蜕膜巨噬细胞。最近,KIR2DS4被强调可以促进细胞形成,这一过程与dNK细胞从滋养细胞获得HLA-G有关。因此,可能有几种机制,通过触发dNK细胞可以帮助胎盘。
为了成功妊娠,必须在子宫局部和全身抑制免疫细胞的观点起源于Medawar(Medawar P.1953. Some immunological and endocrinological problems raised by the evolution of viviparity in vertebrates.Symp. Soc. Exp. Biol.7: 320–338.)和移植生物学的诞生。现在有越来越多的证据表明,对于自然杀伤细胞来说,这是不正确的。本研究发现通过KIR2DS4wt激活dNK细胞有助于滋养细胞迁移和怀孕的建立。中原地区的KIR2D S5可能以同样的方式保护非洲人免受先兆子痫。此外,本研究在这里发现保护性Tel-B区域的抑制受体KIR2DL5A不被dNK细胞表达,这表明它不影响妊娠结局。综上所述,这些数据支持一个dNK细胞的通用激活模型,该模型可以抵消KIR2DL1的强抑制,并有利于妊娠。
未完待续。
下篇:生殖免疫的核心:子宫内膜异位症和腺肌症的免疫炎症、生殖破坏、妊娠失败等相关病理生理(一、6):子宫NK细胞:母胎界面的活性调节者
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