(二、15)子宫重塑中的免疫细胞:它们是内分泌干扰物的靶标吗

健康   2024-11-04 11:15   湖南  

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(本长文共分三大部分)。此篇为(二、15),即第二部分第15篇。

目录(已发文章链接)

第一部分:一、低生育力(不孕,RIF反复种植失败,RPL反复流产等,妊娠失败与妊娠病理)的生殖免疫学相关评估(第一部分10篇已发出,链接如下):

1、免疫学检测在低生育能力(不孕症)临床环境中的作用The role of immunologic tests for subfertility in the clinical environment
2、免疫对整倍体胚胎着床失败的影响Contribution of immunology to implantation failure of euploid embryos
3、免疫调节治疗——证据在哪里?Immune modulation treatments—where is the evidence?
4、Immunotherapy for recurrent pregnancy loss: a reappraisal复发性流产的免疫治疗:再评估
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.
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
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Activated NK cells cause placental dysfunction and miscarriages in fetal alloimmune thrombocytopenia
8、Clearance of senescent decidual cells by uterine natural killer cells in cycling human endometrium子宫uNKs细胞在子宫内膜中动态清除衰老的蜕膜细胞
9、Immunologic causes and thrombophilia in recurrent pregnancy loss复发性流产的免疫病因和血栓形成

10、Immunologic and rheumatologic causes and treatment of recurrent pregnancy loss: what is the evidence?反复性流产的免疫学与风湿病学原因及治疗:有哪些证据?
第二部分:二、反复种植失败(RIF)与子宫内膜容受性评估(第1~11篇链接如下)
(二、1)反复种植失败(RIF)的病理生理学进展A review of the pathophysiology of recurrent implantation failure浅显易懂,类似科普的文章,但讲出了许多有意义因素)。
(二、2)蜕膜化评分可识别反复妊娠丢失和不明原因不孕女性样本中的子宫内膜功能失调
(二、3)子宫内膜容受性的免疫决定因素:生物学视角
(二、4)子宫内膜容受性的当前观点:病因和治疗的综合概述
(二、5)综述慢性子宫内膜炎及其对生殖的影响
(二、6)慢性子宫内膜炎与反复性不孕:系统性回顾与荟萃分析
(二、7)慢性子宫内膜炎和胚胎植入改变:来自文献系统评价的统一病理生理学理论
(二、8)慢性子宫内膜炎老问题、新见解和未来挑战
(二、9)子宫内膜微生物群在胚胎着床和反复着床失败中的作用
(二、10)炎症和自身免疫性疾病对子宫内膜和生殖结局的影响
(二、11)内分泌干扰化学物在体外会干扰人原代子宫内膜间质细胞的蜕膜化过程
(二、12)内分泌干扰物对生殖系统的不利影响
(二、13)内分泌干扰物联合作用对人类生殖的生殖毒性
(二、14)微塑料暴露:对人类生育能力、怀孕和儿童健康的影响
本文(二、15)子宫重塑中的免疫细胞:它们是内分泌干扰物的靶标吗
以下待发
(二、16)天然内分泌干扰物对各种人类健康目标的毒理学效应快速综述
(二、17)内分泌干扰物与子宫内膜异位症
(二、18)在子宫内膜异位症的发病机理背景下,深入了解膳食植物雌激素干扰内分泌的潜在机制
(二、19)子宫内膜在植入中的作用:现代观点
(二、20)慢性子宫内膜炎免疫微环境的研究进展

(二、21)炎症反应对生殖的有害和有益影响:无菌和病原体相关炎症

(二、22)子宫内膜 microRNA 在反复植入失败中的作用

(二、23)胚胎移植中子宫内膜容受性阵列的全面综述:进展、应用和临床结果

(二、24)整倍体胚胎移植周期中子宫内膜容受性阵列的全面综述

(二、25)转化生长因子β超家族信号与子宫蜕膜化
(二、26)子宫内膜TGFβ信号通过重塑母胎界面促进早期妊娠发育

(二、27)TGF-β在妊娠和妊娠并发症中的作用

(二、28)子宫内膜蜕膜化和妊娠并发症中的自噬基因和信号通路

(二、29)当自噬遇到胎盘发育和妊娠并发症时
(二、30)子宫内膜源性着床失败有什么新发现
(二、31)复发性植入失败女性的先天性和适应性免疫失调

(二、32)子宫内膜源性着床失败有什么新发现

(二、33)焦亡在妊娠相关疾病发生发展中的作用

(二、34)母体对胎儿的同种异体识别

(二、35)母胎界面免疫:KIR/HLA (Allo)识别

(二、36)NK细胞与生殖:汇综
第三部分:三、子宫内膜异位症和腺肌症、肌瘤等相关免疫炎症、生殖破坏、妊娠失败等相关病理生理(第1~3篇链接如下,后续54篇发出)
(三、1)难以阻止的宫缩——孕激素抵抗与孕激素效应不足的相关机制(链接)
(三、2)炎症和免疫反应在子宫肌瘤发病机制中的作用:包括它们对生殖结局的负面影响(链接)
(三、3)子宫息肉、子宫腺肌病、平滑肌瘤和子宫内膜容受性(链接)
以下待发:
(三、4)子宫内膜细胞因子在有或无子宫内膜异位症患者中对不孕症的评估
(三、5)自然杀伤细胞数量和活性的变化及其与子宫内膜异位症的临床关系系统回顾和荟萃分析
(三、6)巨噬细胞在子宫内膜异位症女性异位子宫内膜中显示促炎表型,与该疾病的感染性病因相关
(三、7)子宫内膜巨噬细胞、子宫内膜异位症与微生物群:是时候揭开它们复杂关系的面纱了
(三、8)M1巨噬细胞是子宫内膜异位症细胞治疗的有效药物
(三、9)反复性流产的子宫内膜原因:子宫内膜异位症、子宫腺肌症和慢性子宫内膜炎
(三、10)子宫内膜异位症是否与全身亚临床炎症有关
(三、11)~54篇。

本文为第二部分第15篇

子宫重塑中的免疫细胞:它们是内分泌干扰化学品的靶标吗?Immune Cells in the Uterine Remodeling: Are They the Target of Endocrine Disrupting Chemicals?

这是发表在,Front Immunol. 2020 Feb 19:11:246.的一篇综述文章。
充分的子宫重塑对于胎儿的生存和发育至关重要。与不良重塑相关的病理对母体和胎儿健康有负面影响,即使在出生后数年也是如此。过去几十年的研究产生了出色的研究,证明了免疫细胞在重塑过程中的关键作用。本文总结了目前关于免疫细胞与妊娠期子宫重塑相关性的知识,并进一步讨论了人为内分泌干扰化学物质对免疫细胞的免疫调节作用。

引言

在过去的几年里的众多研究已知,健康的宫内环境是成人健康的基础 。在月经周期和怀孕期间子宫内组织和血管系统的有效重塑是健康宫内环境的基本要求。过去几十年的几项研究揭示了母体免疫细胞,特别是子宫自然杀伤细胞 (uNKs)、巨噬细胞和 T 细胞,以及胎儿滋养层细胞与妊娠期间重塑过程的相关性。近年来,该领域的研究取得了重大进展,并提供了新的见解。具体来说,人们对子宫肥大细胞 (uMC) 对怀孕期间血管重塑过程的重要性的认识有所增加。同样重要的是,近年来文献中出现了人为内分泌干扰化学物质 (EDCs) 对生殖健康的负面影响,导致需要回答的进一步相关健康问题,开辟了新的具有挑战性的研究领域。

周期性子宫内膜重塑

育龄妇女的子宫内膜每个月都会进行周期性组织重塑。月经周期旨在为子宫内膜植入做准备。卵巢类固醇激素雌激素和孕激素以及各种基质金属蛋白酶 (MMP) 及其抑制剂(称为 MMP 组织抑制剂 (TIMP))的活性调节月经期间的子宫内膜变化和组织分解。

子宫内膜由两层组成,一层是每次月经脱落的功能层,另一层是包含能够再生功能层的祖细胞的基底层。月经周期的增殖阶段由雌激素的荷尔蒙影响维持。上皮细胞和基质细胞经历有丝分裂和生长,腺体长度增加,细胞外基质 (ECM) 膨胀。子宫内膜厚度从大约 4.5 毫米增加到 10 毫米。月经周期的分泌期主要由孕酮的作用维持。黄体分泌的高水平孕酮是排卵后子宫内膜容受性的原因。孕激素抑制子宫内膜上皮有丝分裂和增殖,诱导空泡的出现、基质成纤维细胞变化和 ECM 的改变,这些都是子宫内膜容受性所必需的,随后是囊胚附着所必需的。

如果卵母细胞没有受精,体会降解,孕酮水平下降会导致子宫内膜局部炎症反应,包括水肿和专门的母体免疫细胞浸润到基质中,主要是 uNKs、巨噬细胞、uMCs、中性粒细胞、树突状细胞 (DC) 和 T 细胞。这种环境中趋化因子的存在对于白细胞募集很重要。被募集到该部位的巨噬细胞和中性粒细胞代表了上皮屏障被破坏时的微生物保护机制。MC 蛋白酶将 MMP 前体转化为活性形式。MMP 反过来会降解 ECM 并破坏组织。最终结果是在每个周期的月经期子宫内膜功能层脱落,从而脱落子宫内膜的三分之二。作为抗原呈递细胞,DC 和巨噬细胞清除子宫腔中的细胞碎片。调节性 T 细胞 (Treg) 控制所有这些过程并维持免疫平衡,以避免炎症反应加剧。已发现子宫内膜免疫细胞数量或功能的紊乱会导致月经量过多或子宫内膜异位症。月经发生在人类、灵长类动物、大象和果蝠中。非月经物种显示出子宫内膜的相当大的重塑和重吸收。随后的再生,包括组织和血管修复、生长和血管生成,有助于子宫内膜在下一个周期中接受植入。同样在这里,免疫细胞通过释放刺激子宫内膜修复机制的调节分子发挥关键作用。

健康怀孕期间的子宫重塑

在非月经哺乳动物中,蜕膜化从植入过程开始。相比之下,在有月经的物种中,蜕膜化发生在植入之前,并被假定为保护母亲免受胚胎滋养层细胞侵袭的机制。成功的植入过程之后是几种组织和血管适应。在这方面,最重要的组织适应是一个新的瞬时器官胎盘的形成和生长。母体血液通过主动脉、子宫动脉、弓状动脉、径向动脉和螺旋动脉 (SA) 输送到胎盘的绒毛间隙,从大血管到小血管。为了应对怀孕期间子宫血流量增加导致的血流动力学需求改变,需要对子宫脉管系统进行生理重塑。重塑过程从胎盘部位附近的较小血管 SA 开始,然后继续到较大的上游血管。

许多研究关注并仍然关注 SAs 的重塑。螺旋状损伤的动脉构成了子宫动脉的最后一个分支。SAs 将母体血液输送到胎盘的绒毛间隙,血液在那里与胎儿组织直接接触,以有效交换营养物质和气体。在怀孕期间,厚壁、高阻力的血管通过失去动脉壁的几个血管平滑肌细胞 (VSMC) 层转变为薄壁低阻力血管。

VSMC 在动脉壁内侧层的圆周上对齐。为了维持血管张力,VSMC 通常获得静止、收缩的表型。收缩表型的特征是收缩标志物的高表达和低增殖或迁移活性。巨大的可塑性使 VSMC 能够在怀孕期间改变其形态,从而改变其功能。表达模式发生变化,导致增殖、迁移和合成能力增加。这些参数以及收缩标志物的低表达是 VSMC 合成表型的特征。VSMC 可因血管损伤或血流动力学需求变化而改变其表达模式,以响应各种刺激、配体-受体相互作用和环境信号。ECM 化合物胶原蛋白、弹性蛋白和蛋白聚糖促进收缩 VSMC 表型。相反,纤连蛋白的高存在有利于转变为合成的 VSMC 表型。从收缩到合成 VSMC 的表型转换与改变的蛋白质和受体表达有关,这些改变改变了对 ECM 的结合特异性,并且 VSMC 迁移增加,这反过来又对有效的 SA 重塑过程很重要。

血管原体重塑对胎儿的存活、发育和生长很重要,原因如下。首先,增大的动脉直径会降低血流的速度并防止干扰含有胎儿毛细血管的敏感胎儿绒毛。其次,由于肌肉 VSMC 层的丢失,SA 完全失去了其收缩能力,从而阻止了流向胎盘的血流中断或减少,这与胎儿存活不相容。

母体细胞和胎儿细胞都有助于子宫重塑过程。在为重塑过程做准备时,母体免疫细胞释放诱导ECM 降解的因子,并直接或间接诱导 VSMC 细胞凋亡或表型转换,从而导致更高的迁移。随后,胎儿滋养层可以侵入 SAs 并取代 VSMCs

妊娠期子宫重塑中的免疫细胞功能

基质细胞、免疫细胞和滋养细胞的相互作用

胎母界面由蜕膜基质细胞、免疫细胞和滋养层细胞组成。在蜕膜化过程中基质细胞的分化是成功植入的先决条件。

基质细胞表达整合素,在植入过程中,整合素对于囊胚与蜕膜的相互作用很重要。此外,基质细胞产生趋化因子,将免疫细胞吸引到子宫。有趣的例子是吸引单核细胞和巨噬细胞的 Mcp-1、趋化因子 CXCL8,吸引 uNK CXCL10 CXCL11,以及作为 pNK 趋化因子的 IL-15 CXCL12Carlino 等人表明,与非孕妇相比,孕妇 NKs 的迁移能力更高。孕酮可以增强这一过程,孕酮会上调基质细胞产生趋化因子。蜕膜基质细胞位于 SA 附近,并通过分泌 MMP 27 9 支持其重塑。这些因子能够在绒毛外滋养层 (EVT) 侵袭之前促进 VSMS 层的破坏。几项研究假设并证实了基质细胞功能障碍与子宫内膜异位症、植入失败或复发性流产等生殖疾病之间存在关联。

EVT 是怀孕期间血管重塑的重要关键参与者。EVT 起源于胎盘锚定绒毛中的细胞滋养层,并侵入母体 SA,从而取代 VSMC 和内皮。通过使用三维生物打印胎盘模型,Kuo 等人进行了令人印象深刻的滋养层-内皮相互作用研究。他们报告说,滋养层细胞与内皮细胞的共培养显著减少了内皮细胞的生长和网络形成,并诱导了内皮细胞凋亡,表现为细胞凋亡标志物的显著上调。滋养层浸润在时间和空间上受自分泌(滋养细胞)和旁分泌(子宫)因子以及细胞间和细胞间基质相互作用的调节。滋养层细胞活力、迁移和增殖能力以及促凋亡分子(如 Fas 配体和肿瘤坏死因子 (TNF) 相关凋亡诱导配体)的表达已被证明支持 SA 重塑。此外,EVT 的蛋白酶活性会影响它们的侵袭能力。许多研究通过显示滋养层浸润不足导致血管重塑不足与妊娠并发症(如子痫前期 (PE) 和宫内生长受限 (IUGR))之间的关联,证明了滋养层细胞对血管重塑的重要性。

有趣的是,van der Heijden 等人假设该概念对子宫动脉重塑的启动没有贡献。他们观察到,重塑的细胞过程,包括动脉管腔和横截面积扩大、平滑蛋白表达降低和 VSMC 增殖增加,在假妊娠和妊娠 C57BL/6 小鼠中是相当的。这项研究的一个局限性是,滋养层细胞的侵袭在小鼠中不像在人类中那样具有侵略性,因此,SA 重塑不完全可比。与这项特定研究相反,其他研究表明滋养层细胞与母体免疫细胞相互作用,这种合作有助于血管变化。例如,滋养层 HLA-G uNK 的相互作用会影响 uNK 的成熟、增殖和介质分泌,进而促进子宫血管重塑。uNK 的介质包括趋化因子、细胞因子、促血管生成因子,但也包括促生长因子,如多效性激素和骨甘氨酸。Hauk 等人用小鼠模型报道,滋养层细胞衍生的神经肽血管活性肠肽 (VIP) 对 MMP9 表达、迁移和侵袭能力至关重要,并且 VIP 缺陷与胎母界面处 Treg 细胞数量减少有关。此外,据报道,合体滋养层能够通过将细胞外囊泡分泌到母体循环中来与母体免疫细胞进行交流。这些囊泡与单核细胞、粒细胞、T 细胞和 uNK 相互作用,影响它们的功能、激活和成熟。与正常孕妇的细胞外囊泡相比,先兆子痫女性的细胞外囊泡对免疫细胞的影响不同。例如,它们无法激活 Tregs,这可能会对怀孕期间的血管重塑产生负面影响。

子宫自然杀伤细胞

在人类中,CD56bright CD16 uNK 可以在每个月经周期开始时以小的无颗粒细胞形式在子宫中找到。在这个周期内,它们生长并构建了许多充满介质的颗粒。月经前 2 天,uNKs 细胞凋亡开始。在小鼠中,在小鼠发情周期中,CD3 CD122+ PAS+ uNKs的数量没有变化,因为它们在受精后首先出现。在人类和小鼠的怀孕期间,uNK 达到胎儿-母体界面所有淋巴细胞的 70%。这一事实使人们假设它们可能在怀孕中起重要作用。细胞数在妊娠中期达到峰值,之后下降,足月时缺失。与外周 NK (pNK) 相比,uNK 没有细胞毒活性,并产生大量的细胞因子、趋化因子和生长因子,例如转化生长因子 (TGF)-β、血管内皮生长因子 (VEGF) 和干扰素 (IFN)-γ。

uNK 的分化、增殖、激活和存活受性激素和细胞因子 IL-15的调节。此外,抑制性或激活性受体调节 uNK 的功能。最近的许多优秀工作揭示了 uNKs 在滋养层侵袭和 SA 重塑中的参与和重要性。假设 uNKs 在 EVT 定植之前启动SA 重塑。此外,uNK 与滋养层细胞通信。这可能是滋养层细胞附近 uNKs 大量富集的原因。滋养层细胞表达非经典 HLA-E/G/C 而不是经典 HLA-A/B 作为 uNK 抑制性受体的配体 。由于结合,uNK 可以耐受滋养层细胞并支持胎儿细胞的生长和迁移。uNK 可能属于最近描述的先天淋巴细胞 (ILC) 家族,需要更多的研究来剖析这个大家族中哪些确切的表型是妊娠保护性的。此外,需要功能研究以充分了解他们参与妊娠相关过程。

与对照小鼠相比,缺乏 uNK 的小鼠表现出受损的 SA 重塑,其特征是壁厚和血管腔小。有趣的是,许多研究表明,uNKs 的缺失和相关的异常 SA 重塑不会影响后代生长。相比之下,Fu 等人表明,NK 细胞的 CD49a+Eomes+ 亚群通过分泌生长促进因子(包括多效细胞营养因子、骨甘氨酸和骨桥蛋白)来支持小鼠的胎儿生长。这些细胞的缺失导致胎儿 IUGR。有趣的是,与健康供体相比,在复发性自然流产患者的孕早期蜕膜样本中发现CD49a+Eomes+ NKs 的百分比显著降低,以及多效性脂肪蛋白、骨甘氨酸和骨桥蛋白水平降低。

缺乏 uNK 的啮齿动物的胎盘发育受到负面影响。在最近发表的研究中观察到胎盘重量增加或减少以及显着的结构变化。不同观察结果的原因可能源于以下事实:采用了不同的小鼠模型,因此使用了不同的读数。Ashkar 等人认为,uNK 衍生的IFN-γ 主要有助于小鼠胎母界面的子宫血管改变。作者观察到,缺乏 uNKs 的雌性在接受来自 IFN γ 充足小鼠的骨髓后可以开始 SA 重塑。用 IFN-γ-/- 小鼠的骨明天重构的小鼠恢复了uNKs,但不足以启动血管重塑。人 uNK 也能够分泌 IFN γ。由 uNK 衍生的 IFN-γ 以及巨噬细胞衍生的 TNF-α 或 IL-1β 增强蜕膜细胞的 IP-10 (CXCL10) 和I-TAC (CXCL11) 表达。反过来,这些趋化因子募集表达 CXCR3 的 uNK。所描述的调节过程具有临床意义,因为其失调用于预测子痫前期,这种疾病的特征是 SA 重塑不完全和子宫胎盘血流减少,这与母体高血压有关。uNK 来源的 IFN-γ 会阻碍异常的蜕膜细胞 MMP1、3 和 9 表达,从而防止子痫前期的发生。

Choudhury 等人证明,EVT 条件培养基激活内皮细胞分泌 CCL14 CXCL6,进而诱导uNKs 和巨噬细胞的趋化性。两种细胞类型都表达上述趋化因子的受体。基于这些事实,很容易推测胎儿 EVT 与母体内皮细胞和免疫细胞(包括 uNK)之间的串扰支持 SA 重塑过程,进而确保胎儿的最佳发育。

巨噬细胞

巨噬细胞在整个怀孕期间都驻留在蜕膜内。在蜕膜组织中,M2(可选激活)样巨噬细胞比 M1(经典激活)样巨噬细胞更丰富。与 M1 相比,由于血管生成因子的表达较高,M2 表型具有更强的促血管生成潜力。此外,人类妊娠早期蜕膜巨噬细胞表达与免疫调节相关的基因,如高水平的抗炎 IL-10。此外,SA 重塑的体外模型显示,从早期蜕膜分离的人巨噬细胞表达组织重塑基因,并诱导 ECM 蛋白层粘连蛋白和纤连蛋白的 ECM 分解。使用妊娠早期胎盘部位或 3D 共培养模型的其他实验证明,在侵袭性 EVT 附近,巨噬细胞富集。尽管如此,Lash 等人使用侵袭试验表明,早孕巨噬细胞不会影响 EVT 侵袭。此外,其他作者利用绒毛膜板动脉 (CPA) 模型,表明早期蜕膜巨噬细胞不会改变 VSMC 组织。

细胞凋亡是子宫组织重塑和怀孕期间发育中的胚胎侵袭过程中的一个重要过程。在子宫重塑过程中,清除产生的凋亡细胞和细胞碎片是一个关键事件,因为维持组织稳态和保护胎儿很重要。已经表明,巨噬细胞对于有效清除细胞碎片和凋亡细胞以及滋养细胞、VSMC 和内皮细胞很重要。囊胚周围的子宫上皮细胞在胚胎植入过程中发生细胞凋亡,需要被巨噬细胞清除。Abrahams 等人假设,这可能解释了巨噬细胞在植入部位与 EVT 的接近性。

与足月妊娠时存在的巨噬细胞相比,蜕膜 M2 样巨噬细胞在早产中减少,并在自然足月和早产期间发生 M1 样极化。此外,子痫前期妇女的外周血和胎盘/蜕膜组织显示 IL-10 水平不平衡,这可能是导致巨噬细胞 M2 极化缺陷的原因。

调节性 T 细胞

我们和许多其他作者提出,Tregs 对于诱导和维持对半同种异体胎儿的免疫耐受很重要。此外,几项研究提供了 Treg 频率降低或活动紊乱与妊娠并发症之间的关联。

Care 等人最近一项有趣的研究表明,Tregs也可能影响母体血管功能。作者观察到特定 Treg 耗竭后子宫动脉的血流动力学失调,表现为阻力和搏动指数增加,以及平均动脉压升高引起的活动性血管收缩剂数量增加。在另一项研究中,已经表明胸腺外 Treg 细胞分化的保守非编码序列 1 CNS1) 依赖机制对于有效的 SA 重塑很重要。此外,研究表明,Tregs 的过继转移可以通过降低炎症介质和活性氧的水平来降低 PE 大鼠模型中的子宫灌注压。其他研究支持 Tregs 对血管重塑的积极作用,并表明该机制依赖于 Tregs 调节其他蜕膜白细胞[如肥大细胞 (MCs)]的能力。具体来说,研究发现 Tregs 转移到易流产小鼠体内使早期妊娠血管生成正常化,这与促进子宫肥大细胞 (uMC) 的扩增有关。总而言之,很容易推测 Tregs 和其他适应性细胞的参与取决于它们与其他细胞类型的相互作用。2017 年的一项有趣研究指出,重组酶 1 缺陷小鼠(Rag-/-,无 T 细胞和 B 细胞)在交配前重建CD8+ T 细胞消除了通常在产后持续存在的脉管系统的抵抗差异。因此,适应性免疫细胞在怀孕期间占据了超出其经典功能的额外意想不到的作用。下一个挑战是使用具有转化价值的实验模型来了解他们的参与情况。

子宫肥大细胞 (uMCs

uMC 在啮齿动物和人类的生殖道中含量丰富。它们在表达激素受体时受到孕激素和雌激素的激素影响。uMC 的数量在周期内振荡,在接受期最高,在怀孕期间增加。

众所周知,MC 诱导子宫肌层收缩,这对诱导分娩很重要。在不同的 MC 缺陷小鼠模型(Kit 突变依赖性 KitW-sh/W-sh  Kit 非依赖性 Cpa3-Cre 以及 Mcpt5-Cre+ R-DTA 小鼠)的帮助下,过去几年已经表明 MC SA 重塑和胎儿健康也至关重要。有趣的是,MC缺陷小鼠和 NK 缺陷小鼠表现出相似的妊娠表型,即 SA 重塑受损。在我们手中,NK 缺陷和 MC 缺陷小鼠模型之间的主要区别取决于胎儿体重结果,其中 NK 缺陷小鼠的后代体重正常,而 MC MC/NK 缺陷小鼠的后代生长受限。

胎儿供应不足,通常是由血管重塑不足引起的,可以通过超声检查舒张末期血流缺失或反转以及脐动脉的高阻力指数来识别。新生儿 IUGR 的那些迹象可以在 MC/NK 缺陷小鼠中发现,这些小鼠从妊娠中期开始生长受限。有趣的是,研究表明,NK 的缺失伴随着 MC 的增加,反之亦然,导致两种细胞群协同工作以确保正确的血管修饰的假设。MC 还能够交流和影响其他免疫细胞的行为,如中性粒细胞、DC、单核细胞、巨噬细胞、B 细胞和 T 细胞。MCs 与上述细胞类型的相互作用是否与妊娠相关,需要在未来的研究中得到解决。

小鼠模型中 MC 缺失的令人印象深刻的后果提出了一个问题,即参与胎母界面重塑过程的假定介质。MC 介质储存在细胞质颗粒中,刺激后可立即释放。已经证明,组胺支持排卵和囊胚着床。此外,凝糜酶(Chymases,一种胰凝乳蛋白酶样中性蛋白酶,存在于人类肥大细胞的特定亚群中。它具有裂解基质成分并激活参与基质重塑的酶的能力。此外,凝糜酶可以激活血管紧张素 I,导致血管紧张素 II 的独立激活。它还在调节细胞因子功能中发挥作用),似乎在胎母界面的过程中起着重要作用。小鼠凝糜酶肥大细胞蛋白酶 (Mcpt) 5 由 uMC和 uNK 表达。在体外,Mcpt5 介导 VSMC 的凋亡,这是 SA 重塑的一个重要特征。在未重塑的 SA 和生长受限的后代中衍生的 Mcpt5-Cre + R-DTA 小鼠中不存在 Mcpt5 + 细胞。同样,uMC 可以在人类胎母界面找到。MC 衍生的 α-凝糜酶 CMA1(人 Mcpt5 同源物)刺激人滋养层细胞的离体迁移,这是高效 SA 重塑过程的先决条件。

肥大细胞凝糜酶(Chymases)能够将 MMP2 MMP9 的前肽转化为其活性形式。MMP (基质金属蛋白酶)是滋养层浸润的重要调节因子,在 SA 重塑过程中发挥重要作用。此外,凝糜酶已被证明可以降解 ECM 化合物。ECM 化合物的广泛降解导致基质存活信号丢失,进而导致 VSMC 凋亡,有利于 SA 重塑。此外,凝糜酶可以直接抑制 VSMC 的生长或诱导细胞凋亡。凝糜酶是肾素-血管紧张素-醛固酮系统 (RAAS) 的关键酶,可将血管紧张素 (Ang I 转化为 AngII,而与血管紧张素转换酶无关。在全身性 RAAS 旁边,存在组织特异性局部 RAAS,例如,一个在胎盘中,另一个在蜕膜中。胎盘母体部分的局部 AngII 浓度高以及由此产生的母胎 AngII 梯度有助于妊娠早期滋养层迁移和侵袭。此外,子宫胎盘 AngII VSMC 迁移增加有关,这一过程是有效的 SA 重塑的重要步骤。MC 功能所必需的另一种介质是糖原结合蛋白半乳糖凝集素-1KitW-sh/W-sh 小鼠具有生殖受损表型,包括 SA 重塑不足。使用野生型骨髓来源的 MC 而不是 Lgals1-/ 小鼠对小鼠进行全身重建可以使动脉重塑正常化并有助于胎儿健康,表明半乳糖凝集素-1 MC 功能具有积极作用。我们预计未来的研究将有助于加深对单一 MC 介质对妊娠成功的作用的理解。研究表明,MC 的数量增加或激活加剧与人类妊娠病症有关,如复发性流产和 PE 。没有探讨这种现象背后的机制。MC 的缺失源于妊娠病理学,而 MC 数量的增加与妊娠病理学有关,这再次支持了完美调节的细胞过程作为妊娠调节剂的概念。

PE 和IUGR — 子宫重塑不充分的不良后果

据报道,母体子宫或血管组织重塑不足会导致严重的妊娠疾病,包括流产、早产、PE IUGR。这些妊娠疾病会严重损害母体和胎儿的健康或生存。

PE 影响了全球 ~2-8% 的怀孕。这种多系统疾病是母亲和儿童最危险的并发症之一,发病率和死亡风险很高。标志是产妇高血压,首次表现为妊娠(至少2≥140/90毫米汞柱,间隔6小时)和蛋白尿(妊娠20周后,24小时尿液中≥300毫克或更高)。虽然该病的症状在妊娠后半期表现出来,但发病机制是在妊娠早期建立的,具体是在 SA 重塑发生期间。事实上,已经表明 PE 与妊娠早期滋养层异常浸润和 SA 重塑不足有关。这被认为是免疫细胞数量或活性不平衡的结果。例如,Th17 增加和 Treg 活性受损,巨噬细胞、DCT 细胞、B 细胞或 NK 的激活改变被指定为 SA 重塑受损的原因。迄今为止,分娩婴儿和去除胎盘是治疗 PE 的唯一有效方法。在这里,必须根据孕产妇健康状况和胎儿成熟度决定正确的引产时间点。

血管重塑不足可能与胎儿 IUGR 有关。IUGR 被定义为新生儿未能达到其遗传决定的生长潜力,与同龄婴儿相比,体重低于第 90 个百分位数。IUGR PE 的结果或独立于 PE的发生,是由于母体 SA 重塑受损导致血液供应不足。此外,它可能是由于不同胎盘转运蛋白表达失败导致营养供应不足而表现的。IUGR 与宫内死亡风险增加和以后生活中的疾病编程有关,例如高血压、心脏病、中风、超重、糖尿病、代谢综合征或骨质疏松症。

除了免疫细胞参与 SA 重塑,因此免疫反应失调在异常 SA 重塑中的作用外,过去几年的研究强调了人造环境物质(man-made environmental substances)对 SA 重塑和妊娠并发症的负面影响(图 1)

Figure 1

图 1.免疫细胞和内分泌干扰化学物质 (EDCs) 对怀孕期间子宫血管重塑的作用。在人类和啮齿动物(包括小鼠)中,免疫细胞如子宫自然杀伤细胞、肥大细胞、树突状细胞、T 细胞,尤其是调节性 T 细胞、B 细胞、巨噬细胞及其分泌的介质,支持胎儿-母体界面的子宫血管重塑。EDCs 存在于除草剂和杀虫剂以及许多日常用品中,如化妆品、塑料容器和瓶子、食品罐头以及避孕药等药物。由于荷尔蒙失衡,EDCs 会直接或间接地损害子宫重塑过程,进而改变免疫细胞数量或功能。

内分泌干扰化学物质(EDCs)

内分泌系统是一个腺体和器官网络,产生和分泌生理过程(包括呼吸、新陈代谢、生殖、运动、性发育和生长)所需的激素。正如综述前面所述,精细调节的荷尔蒙平衡对于许多与怀孕相关的过程是必不可少的,包括有助于血管重塑的免疫细胞的时间依赖性协调。任何类型的荷尔蒙失衡都与严重的妊娠并发症有关,如流产、PE、早产或 IUGR

大量人造或天然化合物,称为内分泌干扰化学物质 (EDCs),通过干扰激素的生物合成、分泌、运输、代谢、结合作用或消除激素(由美国环境保护署定义)来干扰内分泌系统。EDCs 能够结合、激活或抑制激素受体,并且可以改变组织中的激素受体表达水平。

合成 EDCs 代表一类异质分子,包括双酚 A (BPA) 等塑料和称为邻苯二甲酸酯的增塑剂,这些物质添加到塑料中以使其更灵活、更耐用和更透明。此外,二氯二苯基三氯乙烷 (DDT) 等杀虫剂、杀菌剂、己烯雌酚 (DES) 等药剂、多氯联苯 (PCB)、多溴联苯 (PBB) 或二恶英等合成化学品,以及重金属等都属于 EDC 组 (常见EDCs还包括,如铁,铜等,以及反式脂肪酸,面包饼干香精,防腐剂,特别是装修材料的严重污染等)。由于它们的广泛使用,EDCs 在我们的环境中无处不在地积累,并通过不同的途径进入人体。这些途径包括吸入、通过直接皮肤接触进入皮肤,或通过食物或饮料进行口腔传播,但也包括受污染的饮用水。动物研究和人类流行病学研究的几项结果表明,EDCs 对健康是一种重要的治疗,因此对公共卫生构成了巨大关注。对人类健康的不利影响包括代谢、心血管和行为障碍,但也包括与激素相关的癌症 。此外,还观察到人类和野生动物的生殖失败。特别是,在工作中高度暴露于化学品、杀虫剂或杀菌剂的人发生内分泌或生殖异常的风险特别高 。

使用 EDCs 时的一个挑战是这些物质不遵循典型的剂量反应动力学,这是毒理学研究中大多数化学物质所熟知的。相比之下,EDCs 通常显示低剂量效应或非单调剂量反应曲线 ,定义为剂量和效应之间的非线性关系,如 U 形或倒 U 形曲线。因此,很难预测内分泌作用物质的反应。几种 EDCs 非常稳定,并且具有较长的半衰期。这种稳定性有利于其工业用途,但会增加使用这些产品对环境和人类健康的有害影响。

双酚 A

本综述的下一部分将提及和讨论的大多数研究都涉及 BPABPA 是全球产量最大、研究最多的 EDCs 之一。该化学品是一种有机化合物,由两个酚醛环组成,由一个带有两个甲基的碳连接。它属于 EDCs 的一个亚组,即异种雌激素,通过结合雌激素受体 (ER αERβ G 蛋白偶联雌激素受体的能力表现出类似雌激素的特性。由于许多免疫细胞表达 ER ,因此它们高度接受异种雌激素(包括 BPA)的影响。自 20 世纪中叶以来,BPA 主要用于制造聚碳酸酯塑料和环氧树脂,这两种塑料如今都用于各种日常应用。例如,实验室用具,卫生和清洁产品、电子设备、医疗和牙科设备、儿童玩具、油漆和涂料、布料、食品容器、塑料瓶、运动防护设备,甚至牙科密封剂。在某些情况下,BPA 会从产品中释放出来。特别是高温,例如将塑料食品容器放入微波炉或洗碗机中,会增加产品中 BPA 的释放。此外,当 BPA 用作添加剂时,例如用于热敏纸或地板覆盖物的涂层,BPA 不会发生化学结合,很容易从产品中释放出来。BPA 最终会进入室内空气、灰尘、土壤、废水、接触表面、食物和饮用水,然后进入人体。

BPA 多年来一直受到科学检查。基于令人震惊的调查结果,政策开始对 BPA 的制造和使用实施限制。尽管如此,BPA 仍然存在于无数的日常使用产品中。2017 BPA 被确定为REACH(化学品注册、评估和授权)下的高度关注物质 (SVHC),今天被归类为 1B CMR(致癌、致突变或生殖毒性)物质,这意味着 BPA 根据动物研究推定的人类生殖毒物公司越来越多地为其不含 BPA 的产品做广告(网站:欧洲化学品管理局、Umweltbundesamt)。消费者不知道的是,BPA 被其他双酚(如双酚 F S)取代,这些双酚显示出相当甚至更糟糕的有害发育影响,并且能够穿过胎盘。最近表明,人群接触 BPA 替代品几乎无处不在。

尽管过去几年研究的数量不断增加,但关于 EDCs 究竟如何损害健康的潜在机制仍远未得到了解,迫切需要进一步的研究。接下来,我们将回顾关于 EDCs 对生殖参数影响的最新发现,特别强调 EDC 是否能够影响血管重塑、胎盘或免疫细胞功能的问题。

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EDCs 对子宫重塑和免疫细胞的影响

成人接触 EDCs 可能会对健康产生不利影响。在早期发育过程中,当激素起重要作用时,生物体对 EDCs 暴露特别敏感。包括 BPA 在内的几种 EDCs 能够通过胎盘屏障并在胎盘组织中积累。除胎盘组织外,在孕妇及其发育中的胎儿的尿液、脐带血、血浆、羊水和母乳中也检测到 EDCs。这对母亲来说是一个健康问题,在更大程度上代表了未出生的婴儿,因为许多对降解危险物质很重要的直到出生才表达出来。

EDCs 和免疫细胞

如本综述前面所讨论的,免疫细胞的正常发育和功能对于怀孕期间充分的子宫重塑过程是必不可少的。基于此,我们将在下文中深入了解 EDCs 对免疫细胞的不同影响的当前发现。我们将主要关注免疫细胞表型和功能的影响,这对成功怀孕很重要。

在小鼠中,已经表明 BPA 暴露会导致不同免疫细胞群内的表型变化。根据浓度和给药途径,BPA 会降低 TNF-α 和活化巨噬细胞的一氧化氮分泌。有趣的是,BPA 不影响巨噬细胞活力,但降低了大鼠腹膜巨噬细胞的粘附能力。考虑到粘附是巨噬细胞吞噬过程的第一步,并且吞噬作用对怀孕期间的子宫重塑过程很重要,如本文前面所述,BPA 理论上可以通过抑制巨噬细胞间接抑制重塑过程。

小鼠通过饮水暴露于 BPA 4 周,诱导 Th1 型细胞因子 IFN-γ 的产生,并抑制 CD4+ T 细胞的 Th2 IL-4 表达 (167)。相比之下,另一项研究表明,由于 BPA 暴露,抗原激活的 T 淋巴细胞中 IL-4 的产生增强导致 Th2 极化增加。此外,Yoshino 等人证明,用鸡蛋溶菌酶免疫后,产前胎儿暴露于 BPA 会上调 Th1 Th2 反应。这也许可以解释过去几十年过敏性疾病的急剧增加。此外,产前暴露于 BPA 的雄性小鼠和雌性小鼠的脾 CD3+CD4+  CD3+CD8+ 细胞数量显著增加。在产前或成年期暴露于 BPA 的小鼠中,Tregs 的数量减少。如前所述,免疫细胞数量不平衡会导致严重的健康后果。此外,由于受体表达降低或增加而导致的免疫细胞活性不平衡也会对生物体产生有害后果。2012 年的一项研究指出,BPA 以及其他双酚在小鼠骨髓来源的 DC 中上调 HLA II 类、CD11c CD86。此外,在小鼠中暴露于 BPA DES 后,观察到小鼠中B 细胞产生的抗体增加。O'Brien 等人表明,在与人类暴露相关的水平上,BPA 和雌二醇的短期暴露会增强小鼠原代骨髓来源的 MC 释放组胺。这构成了过敏患病率增加的另一种解释。BPA 还增强了半胱氨酰白三烯的释放。这不是 ER 介导的。相比之下,在化妆品、药物和食品中用作防腐剂的特定对羟基苯甲酸酯的结构决定了 EDCs 是否增强、抑制或对大鼠腹膜 MC 的组胺释放没有任何影响。在斑马鱼胚胎期,EDCs 17β-雌二醇、17-α-乙二醇 (EE2)、氯菊酯、阿特拉津和壬基酚显著改变先天免疫相关基因转录。这表现为 TNF-αIFN-γIL-1βIL-8CXCL-Clc CC-趋化因子mRNA 水平的改变,以及与活性氧相关的基因。

合成 EDCs 还会影响人类免疫细胞群的发育和功能。人体内 BPA 暴露显着增加了 PBMC 的增殖并调节了其细胞因子的产生,导致 IL-10 IL-13 表达降低。此外,BPA 通过增加 CD1a 来改变髓系DC 的表型,但降低 HLA-DR CD86 表达。相比之下,已经表明,BPA 与其他双酚一起降低了 CD1aCD80CD86 CD83 的表达,但增加了HLA-DR 阳性单核细胞衍生的 DC 的数量。对邻苯二甲酸盐和常见的 EDCs 壬基酚和 4-辛基苯酚有反应,DC细胞因子表达受到调节。后两者 EDCs 以及 BPA 以及双酚 B F 都会额外干扰 DC 的分化。

邻苯二甲酸二乙基己酯、邻苯二甲酸二丁酯、4-叔辛基苯酚和 BPA 会干扰 TNF-αIL-1β IL-8 细胞因子的分泌,并以雌激素介导的方式显著降低人巨噬细胞系的吞噬能力。

相互矛盾的研究结果可以解释为 EDCs 的浓度或给药途径或时间点非常不同。药代动力学研究表明,给药途径强烈影响 EDCs 的代谢速率,包括 BPA,这反过来又决定了它们在血液和组织中的浓度。在规划动物研究时,应记住,人类主要经口接触 BPA

妊娠期 EDCs 和子宫重塑

正确的胎盘不仅对维持母体和胎儿的健康很重要,而且会影响他们的余生。EDCs 是否干扰胎盘发育或功能的高度复杂机制,从而影响妊娠结局,正在研究中。

在接受体外受精 (IVF) 的女性中,BPA 尿液浓度和雌二醇水平以及每个周期回收的卵母细胞总数之间存在负相关。此外,尿液中 BPA、对羟基苯甲酸酯和大多数邻苯二甲酸酯代谢物的高浓度与 IVF 后植入、临床妊娠和活产的概率较低有关 。邻苯二甲酸酯暴露通过甲基化显著调节 93 个关键胎盘基因(如表皮生长因子受体)的表达,从而影响人体胎盘功能。另一项研究表明,尿液中特定邻苯二甲酸酯代谢物(邻苯二甲酸单(2-乙基己基)酯 [MEHP]、邻苯二甲酸单(2-乙基-5-氧代氧基)酯[MEOHP]、邻苯二甲酸单正丁酯 [MnBP]、邻苯二甲酸单异丁酯 [MiBP] 和邻苯二甲酸单苄酯 [MBzP])的高浓度与反映滋养层分化的靶基因的较低表达有关,而这些药物又对怀孕期间有效的血管重塑很重要。此外,农药会干扰激素网络和滋养层细胞的功能,表现为细胞活力降低、激素分泌和类固醇生成基因表达以 ER 依赖性方式发生改变。

尽管有许多关于 EDC 对人类妊娠影响的有趣研究,但很难推断单个 EDCs 的影响,因为人类同时暴露于许多 EDCs。未来需要使用 EDCs 联合暴露的研究,以充分了解对健康的影响。

在小鼠中,从超声和胎儿体重测定记录到,妊娠早期短期口服 BPA 暴露(50 μg/kg bw/天)会引起超过 8 个月从 gd12 开始的后代出现 IUGR。尽管子宫动脉的速度参数正常,但 BPA 暴露小鼠的 SA 重塑受损。许多 VSMC 残留在 BPA 处理小鼠的血管壁中的事实证明了这一点。此外,与对照小鼠相比,SAs 的壁厚增加,壁腔比增加,这两个迹象都表明重塑 SAs 不足。Ye 等人也获得了类似的结果。作者证明了异常的血管重塑,表现为 VSMC 的保留增加和胎盘交界区血管面积减少,导致 PE 样特征,包括高血压。此外,他们发现 BPA 处理的小鼠中 MMP2 9 的表达降低,TIMP1 -2 的表达增强,这可能是滋养层细胞侵袭受损导致重塑血管不足的原因。事实上,体外研究表明 BPA 会损害滋养层侵袭。在这些小鼠研究中,尚未阐明 BPA 是否影响滋养层细胞旁边的其他细胞。虽然 uNK uMCs 数量不受影响,但未分析 EDC 对免疫细胞活性的可能影响,这是一个值得进一步研究的有趣问题。报道了 BPA 处理小鼠胎盘的形态变化,包括较小的迷路区、狭窄的绒毛间隙以及滋养细胞巨细胞和海绵滋养层的退行性变化。这与胚胎的数量和重量减少有关。

除了 BPA,还分析了其他 EDCs,获得的结果强烈表明 EDCs 对子宫血管重塑的干扰。水貂的 PCB 暴露于退化的胎盘,其特征是迷路区的血管病变、内皮细胞和滋养层细胞的变性以及出血。这与胎儿生长受限和死亡有关。EE2(17 α-ethynyestradiol,乙炔雌二醇) 被广泛用作避孕药中的化合物,在环境中积累,打开水域并进入人类食物链。最近的一项研究表明,在怀孕早期在小鼠中口服 EE2 会导致生殖障碍。在高浓度 (5 μg/kg 体重 (bw/天) 的情况下,EE2 导致 80% 的动物在怀孕中期的所有胎儿死亡。相比之下,较低浓度(5 ng/kg bw/天)不会影响胎儿存活,但与 SA 重塑受损以及胎儿和胎盘生长异常增加明显相关。因此,对胎儿和胎盘生长的影响因 EDCs 的性质而异。

如本综述前面所述,大多数 EDCs 遵循非单调剂量反应曲线。这一事实使得很难从 EDCs 的研究结果中得出结论。然而,有证据表明,EDCs 不仅对怀孕期间的血管重塑产生直接的负面影响,而且还通过其改变免疫细胞功能的能力产生间接影响。EDCs 暴露(尤其是 BPA)随后的许多影响不仅是剂量的,而且是性别特异性的。EDCs 暴露引起的表型性别差异的有趣领域仍然代表性不足,并可能开辟新的有趣研究领域。此外,EDCs 的表观遗传效应是一个值得更详细研究的有趣话题,本综述不予考虑。

综上所述,大量研究的结果清楚地表明,EDCs 对怀孕期间的免疫系统和子宫重塑有很大影响,这可能对母亲产生有害影响,对发育中的胎儿甚至更有害。值得一提的是,大多数研究调查了单一 EDCs 暴露对健康的影响,即使暴露确实是 EDCs 的化学混合物,这些混合物很可能会影响健康,而且完全不同且不可预测。避免使用不必要的含 EDCs 的产品,尤其是在怀孕期间胎儿发育的关键时期,可能有助于避免有害的健康后果。

结论

本综述旨在总结关于先天免疫细胞对有效子宫重塑过程不可或缺的作用的长期成熟和全新的研究结果。此外,手稿还可视化了对母亲和儿童的严重短期和长期健康影响,然后是无效的子宫重塑过程。对子宫重塑机制和干扰因素的深入理解有助于确定与生理或病理妊娠有关的因素。研究的长期目标是开发针对妊娠疾病的新型治疗方案,阐明和减少对未出生生命的潜在负面影响,并改进体外受精技术。

此外,该述评的重点是 EDCs 在我们的环境中不断积累且无法消除或中和的生殖健康后果。我们坚信,研究对疾病的理解和改善全球医疗保健的潜力有影响。

未完待续。

下篇:

生殖免疫的核心:子宫内膜异位症和腺肌症、肌瘤等相关免疫炎症、生殖破坏、妊娠失败等相关病理生理,全文第二部分,二、反复种植失败(RIF)与子宫内膜容受性评估

(二、16)天然内分泌干扰物对各种人类健康目标的毒理学效应快速综述

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若光医学
医学博士,生物学博士后,教授,博士生导师。 主要从事:中西医结合妇科与生殖内分泌,不孕不育诊疗,出生缺陷产前诊断,中药药理学及新药研发。熟悉:药理学,病理生理学,分子生物学,生理学,妇产病理,超声诊断,中药药理与毒理学,药用植物与中药化学。
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