本长文共分三个部分,此篇为(一、6)第一部分内容的第6篇。一、低生育力(不孕,RIF,RPL,妊娠失败与妊娠病理)的生殖免疫学相关评估生殖免疫的核心: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
复发性流产的免疫治疗:再评估
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、5)
5、揭示妊娠的免疫遗传学:亲本HLA-C同种异型预测单整倍体胚胎移植后的妊娠丢失UNRAVELLING THE IMMUNOGENETICS OF PREGNANCY: PARENTAL HLA-C ALLOTYPES ARE PREDICTIVE OF PREGNANCY LOSS AFTER SINGLE EUPLOID EMBRYO TRANSFERS.
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)6、Uterine NK cells: active regulators at
the maternal-fetal interface子宫NK细胞:母胎界面的活性调节者
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(待后续多篇发出)
这是一篇发表在2014年的文献,虽然距今已有10年,引用众多影响深远,堪称经典。国内所谓生殖免疫,复发性流产检查诊断引导与治疗的乱象持续,呈现的专业陈旧,炒作状态,与国际进展完全脱节,差距巨大,令人深思。如何减少专业领域的虚浮喧嚣,摆脱小圈子误导宣传,正知正念正行仍然任重道远。
Uterine NK cells: active regulators at
the maternal-fetal interface
子宫NK细胞:母胎界面的活性调节因子
Review J
Clin Invest . 2014 May;124(5):1872-9.
妊娠带来了一个免疫学长期所谓问题,因为两个基因不同的个体共存。在子宫母胎界面能够识别错配胎盘细胞的母淋巴细胞是T细胞和大量独特的子宫NK细胞(uNK)细胞。存在多种机制可以避免对胎儿产生破坏性T细胞反应,而uNK细胞的激活可能是生理上的。事实上,遗传流行病学数据表明,NK细胞受体及其MHC配体的可变性决定了妊娠成功;然而,NK细胞在正常妊娠和病理性妊娠中的确切功能尚不清楚(至今,大量研究已经越来越清晰),任何旨在抑制NK细胞的治疗都必须谨慎看待。(但国内所谓专家共识等文件及医生仍然在误导检查外周血NK细胞及毒性或效靶比等T淋巴细胞扩增等,并误导所谓外周血NK细胞免疫表型与妊娠失败相关,以及抑制NK细胞的所谓免疫治疗保胎,无知于遗传学)uNK细胞对胎儿胎盘细胞的异体识别正在成为调节胎盘的关键母胎免疫机制。
在发现获得性免疫耐受之后(Billingham RE, Brent L, Medawar PB. Actively acquired tolerance of foreign cells. Nature.1953;172(4379):603–606.),怀孕的免疫学所谓悖论成为免疫学家关注的中心问题。怀孕和移植有助于发现MHC多态性,因为对抗HLA分子的同种异体抗体的最佳天然生产者是多胎妇女和多次输血的个体。自medawar有影响力的论文(Medawar PB. Some immunological and endocrinological problems raised by the evolution of viviparity in vertebrates. Sym Soc Exp Biol. 1953;7:320–338)以来,免疫学家关注的焦点一直是母体T细胞如何对胎儿同种异体移植物产生耐受。这一领域的现状已经在最近(此文之前)的学术综述中进行了总结。本文作者采取了一种不同的方法,这种方法源于对妊娠障碍的研究,妊娠障碍影响着数百万女性,并且是一个持续的全球健康问题。这一关于母体免疫系统的观点源于对哺乳动物胎盘如何进化的思考,并以妊娠子宫的解剖、生理学和病理学为中心。我们关注的是存在于妊娠子宫内膜的免疫细胞,蜕膜,以NK细胞(称为蜕膜NK细胞或子宫NK细胞[uNK]细胞)为主,与外周血NK细胞(pbNK)细胞不同(Bulmer JN, Williams PJ, Lash GE. Immune cells in the placental bed. Int J Dev Biol. 2010;54(2–3):281–294.Koopman LA, et al. Human decidual natural killer cells are a unique NK cell subset with immunomodulatory potential. J Exp Med 2003;198(8):1201–1212.Moffett-King A. Natural killer cells and pregnancy. Nat Rev Immunol. 2002;2(9):656–663.)。NK细胞已经成为临床医生治疗有不孕和反复流产史的妇女的焦点,基于错误的观念,即它们通过所谓免疫攻击杀死胚胎导致生殖失败。(至今,仍然有大量国内医生,这样解释所谓免疫所致妊娠失败而误导患者)。在子宫内与母体直接接触的胎儿细胞是滋养层细胞,滋养层来自包围囊胚的滋养外胚层,将胎儿保护在其自身的茧中。对于免疫学家来说,区分两种胎儿细胞类型——胚外滋养层细胞和胚胎本身的细胞——很重要。虽然会发生短暂的细胞交换,特别是在分娩创伤期间,但母体和胎儿的循环不会混合。为了确保向胎盘提供足够的母体营养物质和氧气,胎儿的正常生长需要子宫血流量的大幅增加。这是通过滋养层细胞通过子宫上皮进入动脉来实现的。因此,母体血液与滋养层细胞直接接触(血液绒毛膜胎盘形成)。滋养层的侵袭总是伴随着剧烈的变化到子宫黏膜,称为蜕膜化(图1),蜕膜化的特征是腺成分和基质成分的分化,以及螺旋动脉的弯曲度增加和中膜的松动。此外,大量的uNK和骨髓单核细胞以及少量的T细胞积聚,特别是在入侵的滋养细胞周围。在本文中,作者质疑两种类型的淋巴样细胞-T细胞和NK细胞(这两种细胞均具有同种异体识别能力)如何识别胎儿胎盘单位并对其做出反应。Figure 1 Maternal immune response to fetus and
placenta.The maternal immune system does not
ignore the fetal allograft. Antibodies specific for paternally inherited Rhesus
D antigen and for HLA molecules — or, rarely, T cells specific for mismatched
minor histocompatibility antigens — are found in the maternal circulation.
However, these T cells do not normally reach the fetus itself, as this is
protected by several mechanisms, including the placental barrier. The uterine
mucosa is in direct contact with the fetal placenta at the maternal-fetal
interface. This is the major site where fetal placental cells (not the embryo
proper) are directly in contact with maternal tissues. The decidua is a
specialized tissue that is rich in uNK and myeloid cells and also contains
maternal T cells, including effector T cells and Tregs. Although it appears
clear that uNK cells have receptors that can interact with HLA-C molecules on
invasive trophoblast cells at the interface, how effector T cells might
interact with the trophoblast cells is unclear. Circulating in the maternal blood
are antifetal antibodies and T cells together with fetal cells and trophoblast
cells.图1 母体对胎儿和胎盘的免疫反应。
母体免疫系统不会忽视胎儿同种异体移植物。在母体循环中发现了对父系遗传的恒河猴D抗原和HLA分子具有特异性的抗体,或者在极少数情况下,对不匹配的次要组织相容性抗原具有特异性的T细胞。然而,这些T细胞通常不会到达胎儿本身,因为这受到多种机制的保护,包括胎盘屏障。子宫粘膜在母胎界面处与胎儿胎盘直接接触。这是胎儿胎盘细胞(不是胚胎本身)直接与母体组织接触的主要部位。蜕膜是一种富含uNK和髓系细胞的特殊组织,也含有母体T细胞,包括效应T细胞和Tregs。尽管很明显uNK细胞具有受体,可以在界面与侵袭性滋养层细胞上的HLA-C分子相互作用,但效应T细胞如何与滋养层细胞相互作用尚不清楚。母体血液中循环的是抗胎儿抗体和T细胞,以及胎儿细胞和滋养层细胞。T细胞在妊娠中的作用
本文在此讨论T细胞同种异体识别;在一篇优秀的综述中讨论了妊娠母体T细胞的其他方面(Nancy P, Erlebacher A. T cell behavior at the maternal-fetal interface. Int J Dev Biol. 2014;In press)。入侵母体蜕膜的滋养层细胞是同种异体的,因此是T细胞的潜在靶点。从一个同种异体个体移植到另一个同种异体个体的组织总是会被排斥,因为受者的T细胞会对非自身的MHC分子和其他蛋白(次要组织相容性抗原)产生反应。母体T细胞能够对同种异体抗原产生反应,并不是免疫惰性的,这可以通过胎儿特异性T细胞和RH阴性妇女中恒河猴D抗原特异性T细胞依赖的体液反应,或多胎妇女中父本来源的同种异体HLA分子来证明。要理解这些母体T细胞应答在妊娠中的作用,一个问题是很难将对滋养层细胞(蜕膜内或全身)具有特异性的T细胞与对胎儿体细胞具有特异性的T细胞解耦联。虽然在小鼠中进行的出色研究表明,存在对父源转基因(即肌动蛋白- ova和肌动蛋白- 2w1s;文献Erlebacher A, Vencato D, Price KA, Zhang D,Glimcher LH. Constraints in antigen presentation severely restrict T cell recognition of the allogeneic fetus. J Clin Invest. 2007;117(5):1399–1411.Rowe JH, Ertelt JM, Xin L, Way SS. Pregnancy imprints regulatory memory that sustains anergy to fetal antigen. Nature. 2012;490(7418):102–106.)或对于男性抗原,作者无法确定母亲效应性T细胞所靶向的组织的性质,因为作者认为父系遗传的基因存在于滋养层细胞和胎儿中。在人类中,滋养层特异性T细胞可能受到HLA-C的限制,因为这是唯一多态的滋养层HLA I类分子。
除了区分对滋养层细胞或胎儿细胞的应答之外,应答是在蜕膜中全身性产生还是局部产生也很重要。在HLA-C错配的妊娠中,存在可能在母胎界面识别胎儿HLA-C的蜕细胞。在小鼠中, 尚无关于蜕膜T细胞特异性的数据。然而,在小鼠和人类中进行的许多研究描述了有利于蜕膜T细胞耐受的机制:使蜕膜APC迁移至区域淋巴结的淋巴引流较差;个体APC表达结合滋养层HLA-G分子的免疫受体,阻止它们产生免疫原性;在蜕膜基质细胞中,吸引T细胞的趋化因子基因被表观遗传沉默;人类蜕膜中的细胞毒性T细胞较少表达穿孔素和颗粒酶B。其他非抗原依赖性机制包括FAS配体、半乳糖凝集素和免疫抑制性细胞因子(如IL-10和TGF-β)的表达。关于效应T细胞导致胎儿丢失的机制也仍有疑问。此外,尽管Treg细胞减少导致胎儿死亡,表明这些细胞在妊娠中发挥了一些作用,但它们的特异性和作用机制尚不清楚,可能是由于母-胎界面的非特异性炎症。本文
得出结论,人类对胎儿抗原产生了系统性适应性免疫应答,但没有证据表明它们曾因胎盘滋养层细胞受损而导致妊娠失败(通俗说法为“排斥”)。当然,这与抗恒河猴抗体等引起的胎儿死亡是不同的。在小鼠中,这可能不是真的,如利什曼原虫感染导致的胎儿丢失所示。然而,许多报告显示人类妊娠发生了质的变化,包括最近一份研究CTL对HCV反应的明确报告。这支持了临床观察结果,即对流感和水痘等病毒的应答以及对自身抗原的应答在妊娠期间存在差异。本文的结论是,在怀孕期间,反应偏离了更强烈的CTL反应,但这似乎对胎盘的存活或功能没有影响。小鼠研究表明,Treg可能阻止母-胎界面效应T细胞的产生。我们现在的重点已经从T细胞耐受转移到对胎盘的先天免疫反应,因为uNK和骨髓单核细胞在胎盘部位占主导地位,并且观察到,与T细胞不同,uNK细胞识别滋养层细胞存在同源受体-配体相互作用。人类成功妊娠的关键是螺旋动脉的剧烈重塑,通过侵入绒毛外滋养层(EVT)细胞破坏中膜。在严重产科综合征(GOS)中,正是这个过程有缺陷:先兆子痫、死产和胎儿生长受限(FGR)。病理条件表明蜕膜在调节胎盘-胎盘的过程中起关键作用这是因为当蜕膜缺失时,滋养层细胞会深入子宫肌层(穿透性胎盘)。蜕膜是什么使过度和有缺陷的侵袭之间保持正确的平衡?由于滋养层细胞的同种异体性质,uNK细胞执行这种平衡行为的想法出现了。先兆子痫的流行病学研究也指出了免疫系统的作用(后续本公众号会发出相关文献),因为它主要是有伴侣特异性证据的首次妊娠的疾病。记忆是适应性免疫的一个关键特征,现在已知NK细胞也具有这一特性。
在功能上,NK细胞被鉴定为淋巴细胞,对MHC-null靶细胞具有自发的细胞毒性。与pbNK细胞不同,uNK细胞对标准癌细胞系(如K562)只有微弱的细胞毒性,通常不会杀死滋养层细胞。这有点令人困惑,因为uNK细胞是大型淋巴细胞,其胞质颗粒含有穿孔蛋白、颗粒酶和颗粒蛋白,这表明这些蛋白质的其他非细胞溶解功能很重要。虽然uNK细胞通常不会杀死细胞,但在某些情况下,它们可能会溶解细胞,例如CMV感染时,细胞应激被NKG2D受体检测到。
uNK细胞的起源仍有争议,但它们确实在子宫内增殖和分化,可能来自从血液中募集的早期NK祖细胞,尽管有报道称人类粘膜中有CD34+细胞。也有证据表明成熟的NK细胞可以从外周募集,在小鼠中,滋养细胞分泌的肾上腺髓质素也可以募集uNK细胞。因此,有几种途径是可能的。例如,小鼠uNK细胞亚群具有不同的来源,女性组织内的子宫内膜NK (eNK)细胞可能有助于妊娠期间存在的uNK细胞池。
uNK细胞可能的功能是与滋养细胞合作,以保证正确的动脉重塑,确保对生长中的胎儿的供应。小鼠体内产生的IFN-γ是血管重塑的关键因素。相比之下,人类uNK细胞不会大量产生IFN-γ;因此,pbNK细胞常用的两种检测方法(细胞毒性和IFN-γ产生)都是无效的。人uNK细胞局限于粘膜、子宫内膜和蜕膜。在小鼠中,它们首先在基底蜕膜中聚集(从妊娠第6.5天开始),但随后在螺旋动脉周围的子宫肌层中发现(大约在妊娠第8.5 ~ 13.5天)。螺旋动脉的重塑是两种动物的基本组织修饰,但过程并不相同。作为蜕膜化过程的一部分,人类uNK细胞最初引起内侧松动。植入后,周围的EVT细胞破坏动脉的平滑肌中膜(纤维蛋白样改变),随后内皮被血管内滋养细胞取代。在小鼠中,几乎没有滋养细胞血管内迁移,动脉介质主要由于uNK细胞的直接浸润而被改变。两种物种的uNK细胞都能产生一系列血管生成因子,这些因子也可能影响血管的稳定性和功能。
如果,正确的动脉转化依赖于uNK细胞对滋养细胞的异体识别,这决定了胎盘和胎儿发育的成功。uNK细胞表达一系列NK受体(NKRs),这些受体识别粘附分子,应激信号(其中许多是尚不清楚)和MHC I类配体。因此,uNK细胞会对各种各样的信号做出反应,这些信号可能是由妊娠激素变化诱导的,也可能是由滋养细胞表达的,包括同种异体MHC分子。后者是NKRs最可变的配体,其中一些也是高度多样化的,在个体之间是不同的。因此,母体的NKRs和MHC配体在胎儿和母亲中都有细微的差异。
每个胚胎遗传两组可变的NKR基因,每条染色体上各有一组。这些是杀伤细胞IgG样受体(KIRs)家族,人类19号染色体上白细胞受体复合体(LRC)的一部分,以及小鼠6号染色体上NK复合体内的Ly49家族。KIR单倍型被定义为A或b。KIR A单倍型由7个基因组成,其中只有一个是潜在的激活受体。KIR B单倍型变化更大(多达12个基因),而额外的基因大多是激活的(71个)。发育中的NK细胞表达0-5抑制或激活NKRs;一些将与自身结合,另一些将与非自身MHC分子结合(图2)。与自身MHC分子结合的抑制性NKRs教育NK细胞对自身具有容忍度,并对缺乏这些自身MHC分子做出反应。此外,NK细胞不断调整其激活阈值以适应其工作的MHC环境,这一过程类似于变阻器。
Figure 2 NK cell education and recognition of allogeneic paternal MHC molecules on trophoblast cells.Individuals inherit one KIR haplotype on chromosome 19 from each parent. Each haplotype contains 7–15 genes (only a few are depicted here for clarity). During NK cell differentiation, KIR genes are expressed in developing NK cells. Each NK cell expresses 0–5 KIRs. Some of the KIRs bind to self MHC molecules and educate NK cells to be tolerant of self and also to react to the absence of self. Allogeneic, paternal MHC molecules on the trophoblast cell can interact with some KIRs on the uNK cell; however, it is not known whether this new interaction educates uNK cells or if the uNK cells recognize the paternal, allogeneic MHC molecule as foreign, generating an alloresponse.
图2 NK细胞教育和滋养层细胞上同种异体父系MHC分子的识别。
胚胎从父母双方继承19号染色体上的一个KIR单倍型。每个单倍型包含7-15个基因(为了清楚起见,这里只描述了几个)。在NK细胞分化过程中,KIR基因在发育中的NK细胞中表达。每个NK细胞表达0-5KIR。一些KIR与自身MHC分子结合,并教育NK细胞对自我的耐受性,以及对自我缺失的反应。滋养层细胞上的同种异体父系MHC分子可以与uNK细胞上的一些KIR相互作用;然而,尚不清楚这种新的相互作用是否教育了uNK细胞,或者uNK细胞是否将父系同种异体MHC分子识别为外来分子,从而产生同种异体反应。
同种异体组织的存在使个体的免疫系统暴露于一组不同的MHC分子。TCR是由随机体细胞基因重排产生的,导致T细胞具有TCR可以识别异体MHC分子。在发现KIRs后,人们很快意识到存在大量表达非自身HLA I类分子受体的pbNK细胞。因此,NK细胞代表了另一类能够异体识别的淋巴细胞,但这是由种系编码受体介导的。这些同种异体KIRs的产生可以识别来自父系的滋养细胞MHC分子,这可能是由生殖成功的选择压力所驱动的。事实上,在哺乳动物中,母体免疫细胞和滋养层细胞在怀孕期间的密切接触是同种异体细胞突破上皮边界并直接接触的唯一自然情况(图1)。在无脊椎动物中,nk样同种异体识别可以确定个体群体形式是否发生融合,这种情况与母胎界面的划分有共鸣。
在近交系小鼠中,尽管从两个基因不同的亲本中的任何一方移植实体器官给F1杂交后代总是被接受的(由于后代和父母双方之间共享的MHC单倍型的T细胞耐受),但骨髓移植(BMT)违反了这一规律。杂交后代排斥来自父母任何一方的骨髓移植,即使在T细胞被消融后也是如此。这种现象(杂交抗性)是在发现NK细胞之前观察到的,随后被鉴定为感知一组亲本MHC分子缺失的细胞。杂交抗性现在是研究NK细胞同种异体识别的重要体内实验,也为单倍体BMT提供了一个概念框架,其中同种异体识别从供体到宿主进行。当找不到mhc匹配的白血病患者供体时,单倍体BMT现在被用作替代策略;它在预防白血病复发方面也有益。因为所有个体都有潜在的单倍体相合供者(父母或兄弟姐妹),所以很容易找到供者。供体NK细胞上的抑制性NKR与受体HLA上的不匹配是普遍存在的,因此一些供体NK细胞不受受体HLA的抑制而破坏癌细胞(图3和文献Karre K. Immunology. A perfect mismatch. Science.2002;295(5562):2029–2031.)。这种情况与怀孕有明显的相似之处,在怀孕期间,uNK细胞可能会感觉到胎盘半同种异体移植物上缺乏非遗传性母体自身MHC分子。通过扩展,uNK细胞也可以检测遗传的父本异体MHC分子,并根据NKR和MHC之间相互作用的性质被教育、抑制或激活。
Figure 3 Haploidentical bone marrow transplantation
has parallels with maternal allorecognition.Children
inherit one MHC haplotype from each parent. In haploidentical bone marrow
transplantation, T cell–depleted donor cells from one parent are transferred to
a recipient child. In this example, the recipient child has leukemia, the
mother is the donor, and her NK cells express a set of KIRs (blue) that bind
and are inhibited by MHC molecules on the child’s leukemic cells. Other donor
uNK cells expressing KIRs (yellow) that do not bind the child’s MHC molecules
are not inhibited and will destroy the cancer cells. A third group of donor NK
cells expresses activating KIRs (green), which, upon binding to the child’s MHC
molecules, are activated to destroy leukemic cells. In the latter two
situations, donor NK cells also destroy the patient’s normal hematopoietic
cells, including the APCs, and this contributes to preventing graft-versus-host
disease caused by residual donor maternal T cells. These three types of
interactions are equivalent to the situation between KIRs expressed by maternal
uNK cells (donor) and MHC molecules on fetal trophoblast cells (recipient).图3 半相合骨髓移植与母体同种异体识别有相似之处。儿童从父母双方继承一个MHC单倍型。在半相合骨髓移植中,来自父母一方的T细胞耗竭的供体细胞被转移到受体儿童身上。在这个例子中,受体儿童患有白血病,母亲是供体,她的NK细胞表达一组KIR(蓝色),这些KIR与儿童白血病细胞上的MHC分子结合并受到抑制。其他表达KIR(黄色)的供体uNK细胞不与儿童MHC分子结合,不会受到抑制,并会破坏癌症细胞。第三组供体NK细胞表达活化KIR(绿色),当其与儿童的MHC分子结合时,被激活以破坏白血病细胞。在后两种情况下,供体NK细胞也会破坏患者的正常造血细胞,包括APC,这有助于预防由残留的供体母体T细胞引起的移植物抗宿主病。这三种类型的相互作用相当于母体uNK细胞(供体)表达的KIR与胎儿滋养层细胞(受体)上的MHC分子之间的情况。验证这一理论框架的第一步是研究滋养细胞上MHC分子的表达和uNK细胞上NKRs的表达。绒毛细胞滋养层细胞和绒毛间隙与母体血液接触的上覆合胞体HLA为零。相反,深入子宫壁的EVT细胞表达一组独特的MHC分子,包括非经典HLA-E和-G。这些分子是寡形的,这意味着它们将向母体免疫细胞传递不变的信号。HLA-C分子也可在EVT细胞中表达,具有多态性,是KIRs的优势配体。因此,母体NKR (KIRs)和胎儿配体(HLA-C分子)都是可变的,并且对特定的妊娠具有特异性。这些相互作用可以教育NK细胞或抑制/激活它们,这取决于母亲的KIRs的性质。与来自同一女性的pbNK细胞相比,uNK细胞在妊娠早期表达两组HLA-C同种异体(C1或C2)特异性KIRs的频率增加。因此,uNK KIR库在妊娠期倾向于HLA-C识别,但这不是NK细胞在非妊娠期的特征。本文通过流式细胞术检测了C57BL/6小鼠体外分化的滋养细胞和妊娠8.5天植入部位的外植体,并通过显微镜观察了滋养细胞MHC的表达模式。只有H-2K而不表达H-2D,与人类滋养细胞相反,非经典MHC分子不表达。最近,作者发现BALB/c小鼠的滋养细胞表达H-2D ;因此,MHC的表达模式可能是菌株特异性的。小鼠uNK亚群在表面标记物或效应功能方面是复杂的,但是,与人类相似,至少一个亚群的NKR库与系统NK细胞不同。
NKRs及其MHC配体都高度多样化,由不同染色体上的基因复合物编码,从而独立分离。因此,在每次怀孕中,母亲都会携带一组KIRs,这些kir会对特定胎儿的HLA-C产生反应,EVT细胞同时表达母亲自身和父亲非自身的HLA-C同种异体。研究人类uNK细胞功能的固有困难包括伦理考虑,在妊娠早期难以获得组织,缺乏具有与正常EVT细胞相似的HLA特征的人类滋养细胞系,以及缺乏良好的功能性uNK细胞读数。很多首先,正常妊娠和病理性妊娠中母体KIR -胎儿HLA-C组合的遗传学研究已经确定了KIR和HLA-C基因对子痫前期和其他GOS既有风险又有保护。其次,利用人类uNK细胞的离体功能研究开始揭示遗传发现如何转化为胎盘部位的功能。最后,根据这些结果,小鼠模型可以用来模拟人类的情况,并询问给定的NKR-MHC相互作用如何影响妊娠结局。遗传学研究的一致发现是,受先兆子痫和其他GOS影响的妇女在胎儿中具有两种KIR A单倍型(KIR AA基因型)和父系来源的HLA-C2组的频率增加。欧洲人KIR B单倍型的保护基因位于HLA-C2 KIR激活位点(KIR2DS1)所在的端粒区。这些发现表明,当通过KIR a单倍型基因KIR2DL1介导的uNK细胞有很强的抑制信号时,胎盘是有缺陷的,KIR2DL1对HLA-C2配体具有高亲和力。对子痫前期的保护可能是通过平衡激活KIR2DS1介导的,KIR2DS1也结合HLA-C2。因此,根据特定的KIR - HLA-C相互作用,uNK细胞分泌的趋化因子或细胞因子的水平会发生变化,进而改变滋养细胞的侵袭。此外,表达KIR2DS1的uNK细胞通过与HLA-C2+靶细胞共培养特异性激活,产生一系列可溶性产物,包括GM-CSF,可增强滋养细胞在体外的迁移。小鼠研究允许母体NKRs和父本MHC分子在其他基因相同的父母中的特定组合,表明uNK细胞感知父本MHC分子的存在,亲本MHC分子之间的不匹配会影响螺旋动脉修饰并最终影响胎儿生长,证实母体NKRs和父本MHC分子的某些组合会影响胎盘。一种模仿人类母体uNK细胞强抑制情况的交配策略表明,引入单个MHC I类分子,结合大量抑制受体,会阻碍胎儿生长。有证据表明,uNK细胞在健康胎盘和妊娠障碍中的功能障碍中具有重要的生理作用。NK细胞“功能障碍”的性质尚不清楚(2014年至今大量研究,目前已经越来越清晰),但适当水平的NK细胞活化似乎对公平分配母体和胎儿资源至关重要。尽管如此,妇女现在正在接受一系列的治疗来抑制她们的NK细胞。这是基于一个不完善的假设,即过量的NK细胞数量或活性与不利的生殖结果之间存在相关性。具体来说,如果血液检测NK细胞活性或细胞数量被认为是高的,女性会接受一系列的治疗,包括强的松龙、静脉注射Ig、脂质注射和TNF-α-阻断生物制剂。使用这些治疗方法是基于对基础科学的误解(因为需要对uNK细胞进行适当程度的激活,而不是抑制),并且它们可能有严重的副作用。pbNK细胞(外周血NK细胞)在活性、表型、功能和形态上与uNK细胞(子宫NK细胞)有很大的不同,因此血液检查的结果几乎没有相关性。此外,pbNK细胞的正常范围非常宽,在极端范围内对个人健康没有明显影响。的确, NK细胞不常规测量在其他临床情况下,除了诊断白血病。
最近,对黄体期eNK细胞数量进行定量检测的商业试验已被引入,并且对那些“高”水平的女性开出类固醇治疗。粘膜NK细胞的数量与其功能之间的关系尚不清楚,特别是在黄体期,由于NK细胞增殖,其数量每天都在增加。一些诊所甚至根据这些结果为女性开具G-CSF处方。尽管越来越多的证据表明uNK细胞调节胎盘,但它们是如何做到这一点的,仍然基本上是未知的。总而言之,所有可用的数据表明,uNK细胞需要被激活而不是被抑制,在了解更多之前,使用旨在改变uNK细胞功能的疗法是不合适的。很明显,尽管有一些令人兴奋的研究途径,但在将uNK细胞的研究转化为治疗有生殖问题的夫妇(包括复发性流产、先兆子痫和不孕症)之前,还有一段路要走。事实上,最近两篇系统的文献综述也警告不要使用任何旨在抑制NK细胞的辅助疗法。作者团队在先兆子痫和其他GOS中关于KIR-HLA-C变异体的遗传学发现必须仍然被视为初步发现,因为它们尚未在欧洲或其他人群的其他研究人员中重复。关于KIR在自然流产中的作用的其他报道是相互矛盾的。我们之前已经总结了这一争议的原因(Moffett A, Hiby S. Influence of activating and inhibitory killer immunoglobulin-like receptors on predisposition to recurrent miscarriages. Hum Reprod. 2009;24(8):2048–2049.)。目前尚未在不孕女性或体外受精失败女性的队列中进行遗传学研究;当囊胚穿透子宫上皮时,uNK细胞是否会影响着床的早期阶段尚不确定。有了这些注意事项,将KIR和HLA-C分型引入生殖诊所当然还为时过早,尽管目前这一工作正在以零零碎分的方式进行。
GOS明显是多因素的,受其他环境和遗传危险因素的影响。事实上,大约30%的欧洲人有KIR AA基因型,但并非所有这些女性在怀孕期间都有问题。可能由于KIR A单倍型具有多态性,因此需要在KIR2DL1等位基因水平上深入分析抑制KIR结合HLA-C2的基因。KIR2DL1在欧洲人群中有4个等位基因(在其他人群中更多,尤其是非洲人;文献Norman PJ, et al. Co-evolution of human leukocyte antigen (HLA) class I ligands with killer-cell immunoglobulin-like receptors (KIR) in a genetically diverse population of sub-Saharan Africans.PLoS Genet. 2013;9(10):e1003938.),它们与个体HLA-C2同种异型的结合亲和力不同。除了C1/C2分型外,还需要对个体胎儿HLA-C等位基因进行分型。如果危险的KIR AA基因型在未来可以更好地定义,那么最终可能会告知夫妇是否有可能避免与父亲的某些HLA-C2等位基因相互作用。有一种情况已经令人担忧:从另一名女性捐赠卵子给代孕母亲的情况下,妊娠期各种形式的高血压疾病的发病率很高。在这些妊娠中,两个胎儿的HLA-C等位基因都是非自身的,如果两个都是HLA-C2,它们将对携带危险KIR AA基因型的代孕母亲的uNK细胞提供非自然的强抑制信号。我们在这里集中在蜕膜中的优势群体,uNK细胞。确定其他蜕膜白细胞(巨噬细胞、树突状细胞、效应细胞)的相对作用是很重要的T细胞和Tregs)以及它们如何相互影响。例如,Tregs不仅抑制效应T细胞,还抑制NK细胞。NK细胞反过来调节小鼠的适应性反应,并与髓单核细胞一起在人蜕膜中诱导Tregs。
在理解NKR-MHC相互作用的遗传多样性如何影响生殖方面存在许多挑战。我们需要对大量首次妊娠的孕妇进行前瞻性遗传学研究,并提供关于可能的生物标志物和子宫动脉多普勒测量值的信息,从而理解这一关系。在等位基因水平上对KIR和HLA-C进行更详细的遗传分析是必不可少的。对于KIR的表达是如何在uNK细胞上确定的,以及母体HLA-C组的影响,人们仍然知之甚少。存在于uNK细胞中的颗粒可能是其功能的关键,在单细胞水平上对定义目标的响应测量可能会阐明可能影响动脉的新分泌蛋白。一个主要的障碍是缺乏可靠的人类滋养层生物学体外模型,尤其是滋养层干细胞系。解剖uNK细胞、动脉和滋养层细胞之间的潜在相互作用尤其具有挑战性,因为小鼠和人类胎盘之间存在潜在差异,并且妊娠早期子宫微环境的快速变化具有代表性。然而,如果在有信息的配对中建立特定的受体/配体对,小鼠模型将是有用的。未来可以在这些系统中直接观察血管系统、胎盘发育和胎儿生长的活体成像。尽管存在这些困难,一个新的概念正在出现,子宫免疫系统使用NK细胞异体识别来调节胎盘,并确定两个个体之间的领土界限,母亲和胎儿。
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、7):活化的NK细胞导致胎儿同种免疫性血小板减少症的胎盘功能障碍和流产
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