(二、3)子宫内膜容受性的免疫决定因素:生物学视角

健康   2024-09-27 08:28   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、3)即第二部分内容的第3篇。

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?

二、反复种植失败(RIF)与子宫内膜容受性评估(第二部分,第1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)本文,~36篇

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(后续多篇发出)

1、~20篇。

本文为第二部分第3篇

子宫内膜容受性的免疫决定因素:生物学视角Immune determinants of endometrial receptivity: a biological perspective

免疫细胞对子宫内膜的容受性相关的胚胎植入和早期胎盘发育至关重要。它们发挥组织重塑和免疫调节作用——促进上皮附着能力,调节蜕膜细胞的分化,重塑子宫血管系统,控制和缓解炎症激活,抑制对父系遗传同种抗原的破坏性免疫。从生物学的角度来看,子宫内膜免疫反应发挥了一种“质量控制”的作用——当条件有利时,它促进植入成功,但当生理环境不理想时,它限制了容受能力。患有复发性植入失败和复发性流产的女性可能会表现出某些子宫免疫细胞群的数量改变或功能紊乱,最明显的是子宫自然杀伤(uNK)细胞和调节性T细胞。临床前和动物研究表明,这些细胞中的缺陷或异常激活状态可能是不孕的病理生理机制的原因。因此,免疫细胞是诊断评估和治疗干预的目标。然而,目前的诊断测试过于简单,临床实用性有限。为了提供更多信息,他们需要考虑全部复杂性,并反映子宫免疫细胞表型和网络中可能发生的扰动范围。此外,调节这些细胞的安全有效的干预措施还处于起步阶段,需要与特定诊断标准相匹配的个性化方法。在这里,我们总结了目前对此的生物学理解,并确定了在有望靶向子宫免疫反应疗法完善之前需要解决的知识差距­。(Fertil Steril®2022;117:1107–20。©2022年美国生殖医学学会。)

关键词:植入、免疫反应、妊娠耐受、Treg细胞、uNK细胞

Key Words: Implantation, immune response, pregnancy tolerance, Treg cells, uNK cells

胚胎植入过程是一个从囊胚定位贴壁、­附着和稳定粘附到子宫上皮而开始的程序化过程,进而滋养层分化和侵袭,最终是胎盘的形态逐渐形成。植入成功取决于发育正常的囊胚,以及子宫内膜层的充分容受性和适当的反应性。从一个周期到下一个周期的动态变化的容受性过程,可能是人类生殖生理正常和潜在病理的重要特征,这被认为是高达50%的人类胚胎即使在育龄妇女中也无法植入的主要原因。一种具有生物学合理性的观点认为,可变容受性反映了一种“质量控制”形式,该形式在植入时起作用,以确保只有在母体生理条件有利、胚胎质量和遗传相容性足够的情况下才能进行妊娠。然而,持续缺乏子宫内膜容受性是一些女性不明原因不孕的关键特征,并导致体外受精后复发性植入失败。容受性­受损­继发的植入受损也会导致复发性流产,并易患以胎盘形成不良为特征的重要产科病理与疾病。因此,有必要更好地了解子宫内膜容受性的分子和细胞基础,以及女性内部和女性之间容受性变异的生理机制和生物学意义。­­­

有强有力的证据表明,免疫反应是子宫容受性的重要介质,因此可能是临床操作的一个易于处理的目标。最近的研究强调了免疫细胞的重要性,测序研究,分析伴随子宫容受性获得的基因转录模式。在女性中,许多在早期到中期分泌阶段差异表达的基因是免疫或炎症调节因子,单细胞测序表明子宫免疫细胞经历动态变化中分泌期的转录变化。对小鼠的研究支持这样的解释,即免疫细胞和免疫调节基因解释了相应的感受前阶段和感受阶段之间的大部分转录变化

。此外,免疫细胞行为和表型的广泛可塑性,以及免疫系统­对环境信号的反应性,意味着子宫免疫反应能够很好地介导植入时的质量控制。

子宫内膜中富含免疫细胞,主要是子宫自然杀伤细胞(uNK)、T细胞、巨噬细胞和树突状细胞(DC)。它们相互作用;上皮、基质和血

管系统的非免疫细胞;并与胚胎的滋养层细胞一起深刻影响植入级联(implantation cascade)的每个要素。它们对建立容受性和启动妊娠的贡献是多方面的,包括调节上皮-胚胎附着、蜕膜转化、滋养层侵袭、子宫血管适应、炎症激活和消退以及免疫耐受。植入时的免疫事件反过来会影响胎盘形态发生,影响是否建立了存活的妊娠,并影响后来的胎儿发育和围产期结局。即使胎盘发育程序的轻微紊乱最终也会导致后来的流产或形成胎盘缺陷的病理程序,这是先兆子痫和胎儿生长受限的基础。
本公众号在前几期的文章也许临床医生大多难以看明白,但这些文章专业清晰明确了子宫内膜容受性及胚胎植入的基础机制,特别是蜕膜化的生殖生理过程,理这些些文章内容,需要分子病理生理学知识。这正是临床医生所缺失的。如果沉下心来仔细阅读,这是多么的幸运。
uNK细胞在蜕膜化重塑中意义重大,清除衰老蜕膜细胞是蜕膜重塑的基础。
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)
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、8)
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(二、1)
(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
不理解上述这些基础机制时,临床医生永远无法圆满理解和应对反复种植失败及复发性流产的相关机制,更无从谈起复发性流产诊疗的专业性。长期与国际文献和研究进展隔离,严重无知于分子病生理生学,无知分子生物学与医学遗传学,低知于药理毒学相关知识,这是国内复发性流产及生殖免疫领域严重落后,误区现状的基础原因。

几项研究表明,出现复发性植入失败或复发性流产的女性子宫内膜中不同免疫细胞的数量和分子特征存在差异。这导致了一种观点,即分析子宫或外周血中的免疫细胞可能对不孕症诊断有帮助,并且抑制免疫细胞的治疗可能在临床上有用。然而,目前的证据不足以证明使用未经证实甚至可能有害的干预措施来抑制免疫反应是合理的。在大多数女性中,广泛作用的免疫抑制剂(皮质类固醇)会抑制有助于健康植入的免疫反应的各个方面,因此除了被诊断为自身免疫或自身炎症的女性外,这些药物是不合适的­­

。其他调节免疫反应特定组成部分的治疗方法,如静脉注射免疫球蛋白和靶向生物制品(如肿瘤坏死因子[TNF]抑制剂),可能对不孕妇女的特定亚群有用,但在应用于未选定的研究队列时未能显示出疗效。从生物学的角度来看,这并不奇怪,因为生育免疫调节的复杂性以及可能存在的免疫性不孕的各种不同病因。为了为将个体女性与靶向临床治疗相匹配提供坚实的证据基础,有必要在适当的受试者中合理设计临床试验。然而,我们还没有确定特定患者亚组所需的信息丰富的诊断测试。这是因为对潜在免疫生物学的理解是不完整的。

在这篇综述中,我们总结了目前对涉及植入的免疫细胞的广泛原理和特殊特征的理解,这为生殖医学带来了机遇和挑战。我们分析并综合了最近高质量的临床前和临床研究的证据,这些证据揭示了生理和病理生理机制的作用。我们确定了必须解决的知识差距,以便未来能够为不孕症患者提供基于证据的个性化治疗。

子宫容受性:免疫细胞如何发挥作用

UTERINE RECEPTIVITY: HOW IMMUNE CELLSCONTRIBUTE

在生殖周期的分泌中期阶段,原本对胚胎不敏感的子宫内膜层在分泌期中期会变得暂时允许胚胎附着和侵入。人类的植入通常在受精后约一周开始,此时处于囊胚阶段的胚胎会脱落其透明带,并附着在子宫腔的上皮层上。上皮细胞与囊胚滋养层之间的最初接触是表面化的,但当滋养层细胞穿透子宫基质并刺激蜕膜转化进程时,这种接触会逐渐变得牢固。接着,一系列精细控制的发育程序展开,伴随着连续的滋养层侵袭、增殖和分化,最终生成一个成熟的胎盘,能够在分娩前支持胎儿的发育。随着胎盘滋养细胞增殖和分化形成胎盘绒毛结构,绒毛外滋养细胞侵入子宫组织深部重塑母体螺旋动脉。这种转化必须在胎盘发育的早期阶段开始,以保证充足的母体血流,并在妊娠后期支持最佳的胎盘功能和胎儿生长。
蜕膜中大量的免疫细胞与浸润的滋养层细胞密切接触。侵袭性最强的绒毛外滋养细胞(extravillous trophoblasts,EVT)表达父系遗传的同种异体抗原,称为人类白细胞抗原- c (HLA-C),它能引发免疫反应包括先天免疫和适应性免疫。在健康的妊娠中,滋养层在蜕膜中持续存在和发育并不像以前认为的那样是因为免疫逃逸或系统性免疫抑制,而是因为母体免疫细胞与这些抗原相互作用,然后主动适应以耐受和支持胎盘发育。这种适应需要一系列滋养层来源的信号来确保当免疫细胞对胎儿同种异体抗原做出反应时,它们分化成允许和维持着床的细胞,而不是抑制或终止妊娠的细胞。除了HLA-C外,允许产生宽容性反应的关键特征包括:滋养层表达的多态性HLA分子的减弱;滋养层释放抗炎和促耐受性激素(protolerogenic hormones)、细胞因子和免疫调节分子;黄体和滋养层分泌孕酮;以及免疫细胞进出的专门蜕膜调节。这些信号共同作用,以维持妊娠的耐受状态。有助于建立和维持妊娠。然而,如果滋养层或蜕膜信号不足,如果抗原信号太弱或与母体免疫反应不相容,或者免疫细胞数量太少、功能异常或对这些环境信号难以耐受,则可能无法进行适当的适应,从而导致植入受限或完全失败。

免疫适应始于孕前阶段IMMUNE ADAPTATION COMMENCES IN THE PRECONCEPTION PHASE

植入过程中的免疫耐受发展受到月经周期早期事件的显著影响,并依赖于母体、父体及胚胎来源信号与卵巢激素以及生殖组织中特殊成分之间的相互作用。这可以确保在着床开始时,有足够的免疫细胞驻留在蜕膜内。固有免疫细胞,特别是巨噬细胞、DCs(树突状细胞)以及一群独特的NK细胞(CD56bright  CD56dim与pNK细胞存在巨大基因差异表达,­在增殖期和排卵期在子宫内膜中累积。这些细胞通过提供生长因子、促进子宫血管系统适应和免疫调节,影响子宫内膜容受性和滋养细胞侵袭的不同方面。

适应性免疫反应对妊娠耐受也至关重要。被称为调节性T细胞(Treg细胞)的特殊T细胞对植入成功至关重要,而这些允许性Treg细胞和抑制性效应T细胞(Teff细胞)之间的失衡与植入失败有关。调节性T细胞具有强大的抗炎、免疫抑制和血管调节功能,对于建立妊娠至关重要。它们可以通过释放包括白细胞介素(IL)-10和转化生长因子β(TGFβ)在内的细胞因子,有效地限制和缓解炎症,维持组织稳态。它们还可以调节未成熟自然杀伤细胞(uNK细胞)、巨噬细胞、树突状细胞(DCs)和其他固有免疫细胞的表型,并抑制效应T细胞的活性,减少促炎性细胞因子如TNF、IL-6和IL-17的释放。
足够的蜕膜反应,其中子宫内膜基质成纤维细胞激活程序性应激反应并获得典型的增大的上皮样表型,对于植入成功至关重要。在排卵期的月经周期中,蜕膜化发生在每个增殖阶段之后,从子宫内膜的上三分之二开始,与胚胎的存在无关。为了实现稳健的植入,必须存在足够的蜕膜免疫细胞并获得适当的表型,以进行蜕膜细胞转化并推动局部血管床的重塑。免疫细胞影响蜕膜反应的质量和程度,DCs、uNK细胞和入侵的滋养层细胞之间相互作用,对激素触发做出反应。胎盘绒毛膜滋养层与胎盘蜕膜中的免疫细胞之间广泛接触是所有胎盘哺乳动物的共同特征,但在小鼠和人类中发生的侵入性绒毛膜胎盘形成中最为明显。
在整个周期中,免疫细胞募集的调控序列具有控制炎症反应的特征。炎症激活的阈值水平可能需要促进蜕膜化和使子宫内膜容受性。然而,在受精后几天内,必须对炎症信号进行有效的控制与调节,以确保着床过程的顺利进行。解决蜕膜炎症的能力可能是胎盘形成(有胎生哺乳动物)的一个关键特征,并且炎症介质动态平衡的失调被视为受精障碍的重要标志。Treg细胞通过其显著的抗炎作用,似乎在早期妊娠中对于控制炎症和建立适宜的受精环境至关重要。

男性伴侣的精液可能有助于女性对子宫内膜容受性的免疫适应。精液与女性生殖道内壁的上皮细胞接触后,会传递男性同种异体抗原,这些抗原后来会被滋养层细胞表达,并促进细胞因子的诱导,从而增强免疫耐受并促进胚胎发育精液因子还通过依赖IL-11的途径促进子宫成纤维细胞的蜕膜转化。这提供了一种精液成分“­预充”子宫免疫环境的方法,当诱导出允许的反应时,这提高了植入成功和健康怀孕的可能性。例如,在精液成分改变的情况下,当性传播感染导致细胞因子干扰素g水平升高时,这会损害Treg的产生,并导致胚胎发育的环境不那么宽松。精液预充不足或错误可能导致一些患有不明原因不孕的夫妇子宫内膜容受性差。

免疫细胞与生殖质量控制IMMUNE CELLS AND REPRODUCTIVE QUALITY CONTROL

与身体其他粘膜表面的免疫细胞一样,子宫内膜免疫细胞在表型和功能活性方面具有高度的通用性和灵活性。驻留在子宫内并运输到子宫内的免疫细胞的相对丰度和表型状态决定了它们获得促炎或抗炎功能并发挥免疫调节和组织重塑作用的能力。它们的表型可塑性使它们能够对局部微环境信号做出反应,参与植入和早期胎盘形成的连续事件。此外,在某些情况下,它们可以从支持植入和滋养层侵袭的许可或营养活动转变为介导可能限制或终止胚胎存活和胎盘发育的有害或细胞毒性作用。‍‍‍‍‍‍‍

Immune cells—including uterine natural killer (uNK) cells, T cells, macrophages, and dendritic cells (DCs)—are critical for endometrial receptivity.They modulate epithelial-embryo attachment, decidual transformation, trophoblast invasion, uterine vascular adaptation, inflammatory activation and resolution, and immune tolerance. The balance of phenotypes within each population must be finely tuned to allow endometrial receptivity for implantation. Receptivity requires a bias toward regulatory T cells, appropriately activated uNK cells, M2 (anti-inflammatory) macrophages, and tolerogenic DCs (A). Implantation failure is often accompanied by a shift in the phenotypes of uterine immune cells, with a bias toward effector T cells, overactivated or underactivated uNK cells, M1 (proinflammatory) macrophages, and immunogenic DCs (B). In a healthy endometrium, plasticity in immune cell phenotypes underpins an immune-mediated quality control function. However, a consistent shift in aberrant immune cell phenotypes can lead to recurrent implantation failure and infertility. 包括子宫自然杀伤(uNK)细胞、T细胞、巨噬细胞和树突状细胞(DCs)在内的免疫细胞对子宫内膜容受性至关重要。它们调节上皮-胚胎附着、蜕膜转化、滋养层侵袭、子宫血管适应、炎症激活和消退以及免疫耐受。必须对每个群体的表型平衡进行微调,以允许子宫内膜容受性植入。容受性需要偏向调节性T细胞、适当活化的uNK细胞、M2(抗炎)巨噬细胞和耐受性DCs (a)。植入失败通常伴有子宫免疫细胞表型的转变,偏向效应性T细胞、过度活化或未活化的uNK细胞、M1(促炎)巨噬细胞和免疫原性DCs (B)。免疫细胞表型的可塑性支持免疫介导的质量控制功能。然而,异常免疫细胞表型的持续变化可导致反复植入失败和不孕。

‍从广义上讲,T细胞、uNK细胞、巨噬细胞和树突状细胞必须获得免疫调节和抗炎作用支持子宫内膜容受性的表型(图1)。免疫细胞可能对表型变化不敏感或有反应,这取决于几个因素。它们表型状态的稳定性可能会有所不同,取决于它们的发育程序以及指示营养和代谢状态、组织和生物体压力、毒物暴露以及感染和微生物生态失调的内在和外在环境信号。对于适应性免疫反应细胞(T细胞)和uNK细胞来说,他们与外源性组织相容性抗原(“同种异体抗原”)的接触对于确定激活状态和表型也至关重要。
T细胞和uNK细胞识别、被激活并形成记忆,以响应与精液、雄性和雌性配子以及受精卵相关的同种异体抗原(和其他抗原)。这一属性可能使女性的免疫反应能够区分和区别对待不同的男性伴侣和受孕事件。这可能是蜕膜“生物传感器”功能的一个重要因素,蜕膜细胞可以根据其染色体完整性和免疫相容性选择性地维持或撤回对不同胚胎的支持。通过整合环境信号和对不同抗原的不同反应,免疫细胞有助于一种生殖质量控制,在植入前阶段检测和消除一些胚胎。这种机制将确保只有在具有相容胚胎的足够有利的条件下才能进行活胎妊娠,并被视为哺乳动物繁殖的一个重要进化保守特征。控制免疫细胞的信号网络的复杂性和广泛的冗余是免疫反应的特征,在生殖环境中,这将导致难以定义预测子宫内膜容受性的有限数量的基因。

子宫内膜容受性的关键免疫细胞CRITICAL IMMUNE CELLS FOR ENDOMETRIAL RECEPTIVITY

子宫上皮附着能力、基质细胞蜕膜化、滋养层分化和侵袭以及子宫血管适应都是直接和间接受局部uNK细胞、Treg细胞、DC和巨噬细胞影响的事件。这在小鼠模型中得到了最好的证明,其中单个免疫细胞类型的实验性耗竭或扰动揭示了­­蜕膜化、植入和胎盘发育的严重后果。

体外实验表明,在人体组织中也有类似的影响,对不孕和复发性流产妇女的临床样本的分析与这些相同的子宫内膜白细胞群的变化是一致的。‍­

uNK细胞uNK Cells(后有多篇NK)

植入时蜕膜中最常见的细胞是固有淋巴样细胞,主要由异质性的自然杀伤细胞群组成。子宫NK细胞对于调节滋养细胞侵袭和母体血管适应(支持胎盘进入母体血液所需)至关重要(图2)。它们通过与子宫其他免疫细胞亚群交流来改变血管周围微环境,并释放有助于血管发育和重塑的细胞因子,包括粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、IL-8、血管内皮生长因子、TNF、干扰素g和胎盘生长因子。在调节子宫内膜出血和每个月经周期完成时清除衰老蜕膜细胞中也起重要作用。

Figure 2 Events during implantation and early placental development require immune cells in the decidua to suppress inflammation, prevent generation of effector immunity, and support transformation of decidual spiral arteries. Regulatory T (Treg) cells interact with uterine natural killer (uNK) cells, M2 macrophages, and tolerogenic dendritic cells through release of secretory factors (transforming growth factor beta, interleukin (IL)-10, interferon-gamma, and nitric oxide) that induce changes in endothelial cells and surrounding smooth muscle to promote vascular transformation and facilitate extravillous trophoblast invasion. Implantation failure and recurrent miscarriage can be accompaniedby insufficient Treg cells and/or altered activation states in uNK cells, both of which contribute through immune cell networks to induce vascular adaptations required for robust placental development (A). When Treg cells are insufficient or uNK cells are aberrantly activated, there is a shift in the number and phenotype of the other immune cells, causing a shift to M1 macrophages and elevated release of proinflammatory cytokines (tumor necrosis factor, IL-6, and IL-17) that are associated with infertility and pregnancy loss (B). Created with BioRender.com. IFN = interferon; IL = interleukin; HO-1 = heme oxygenase-1; TGF = transforming growth factor; TNF = tumor necrosis factor; uNK = uterine natural killer.图2所示的着床和早期胎盘发育过程中的事件需要蜕膜中的免疫细胞来抑制炎症、防止产生效应性免疫反应,并支持蜕膜螺旋动脉的转化。调节性T(Treg)细胞通过释放分泌性因子(转化生长因子β、白细胞介素(IL)-10、干扰素γ和一氧化氮)与子宫自然杀伤(uNK)细胞、M2巨噬细胞和耐受性树突状细胞相互作用,诱导内皮细胞和周围平滑肌细胞发生改变,促进血管转化,促进胎盘外滋养层细胞的侵入(A)。着床失败和反复性流产可能伴随着Treg细胞不足或uNK细胞异常激活,这两种情况都通过免疫细胞网络导致所需的强壮胎盘发育所需的血管适应性(A)。当Treg细胞不足或uNK细胞异常激活时,免疫细胞的数量和表型发生了变化,导致向M1巨噬细胞的转变,并导致促炎性细胞因子(如肿瘤坏死因子、IL-6和IL-17)的释放增加,这些细胞因子与不育和流产有关(B)。IFN = 干扰素;IL = 白细胞介素;HO-1 = 血红素氧化酶-1;TGF = 转化生长因子;TNF = 肿瘤坏死因子;uNK = 子宫自然杀伤细胞。

人们对测量这些细胞在经历植入失败和流产的女性中的诊断价值非常感兴趣。最初,人们认为uNK细胞数量增加和/或特征性CD56bright CD16表型百分比降低,­CD56dim CD16+细胞增加,表明患者复发性流产风险增加,体外受精结果不佳。后来的研究无法证实uNK细胞与体外受精后反复植入失败之间的关系,黄体期数量的正常差异被确定为解释研究差异的一个因素。现在人们普遍认为,测量uNK细胞的测试是不合理的,因为它们的功能表型和分泌细胞因子和血管生成因子的能力比它们的绝对数量更重要,而且这些特性与生育能力的关系尚不清楚。

在有低生育能力或复发性植入失败史的女性中,也检查了外周血NK细胞,作为子宫内膜中uNK细胞的潜在指标。这种方法有两个原因。首先,子宫NK细胞与外周血中的NK细胞在表型上不同,它们之间没有很强的相关性。其次,健康个体外周血中CD56+NK细胞的百分比存在显著差异;因此,“异常”值的阈值是任意设置的。最近的荟萃分析证实,缺乏强有力的证据支持测量外周血或子宫中的uNK细胞在预测不孕或流产方面具有临床价值。最近的一项研究表明,与健康献血者的经血相比,复发性流产患者的经血中明显存在更少的子宫组织驻留NK细胞。因此,测量月经血中的NK细胞作为一种非侵入性的子宫内膜状态信息方法值得研究。

国内部分低专业认知医生经常检测的外周血NK细胞所谓增高或毒性效靶比,不知因何而起,国外已经否定这种错误认知二十余年。提示国内部分临床医生对免疫学基础及NK细胞的功能并不理解。由于没有能力阅读和理解相关国际进展,国内的“专家共识”在复发流产的所谓检查内容中也给出了错误引导和建议。导致临床这种不必的项目仍在给病人检测。­

自然杀伤细胞具有通过检测胚胎同种异体抗原的“相容性”来选择性促进或限制早期胎盘形成的特性。与其他NK细胞一样,uNK细胞不断使用称为杀伤性免疫球蛋白样受体(KIR)的表面分子来调查其环境,KIR与相应的HLA配体结合。这种KIR-HLA-C相互作用是决定uNK细胞活化程度和释放促进胎盘形成的细胞因子的重要因素。16个KIR基因具有高度多态性,可分为“激活”或“抑制”两类活化KIR与HLA配体的结合导致NK细胞活化和细胞毒性,而HLA与抑制性KIR的结合抑制NK细胞功能。在怀孕期间,表达KIR的uNK细胞直接与侵入母体蜕膜的表达HLA-C的绒毛外滋养层相互作用。

人类通常将KIR基因遗传为包含抑制性KIR基因的单倍型A,或包含更多激活KIR基因的单倍型B。由于个体之间KIR和HLA-C基因的高度变异性,每次怀孕都有母体KIR和胎儿HLA-C的独特组合,导致怀孕期间适当的uNK细胞活性或不适当的uNK细胞反应,这可能会损害植入和胎盘形成。因此,在某些KIR-HLA-C组合中,可能激活不足,导致细胞因子释放和血管适应失败,从而可能导致复发性流产­。在其他女性中,不同的KIR-HLA-C组合可能导致uNK细胞过度活化和细胞毒性活性的可能性,这可能会限制滋养层细胞的侵袭,导致胎盘功能不全。­

然而,定义对妊娠有害的特定KIR-HLA组合的研究是相互矛盾的。在复发性流产患者中,母体激活KIR2DS2与HLA-C1+胎儿的频率增加,激活KIR2DS1和HLA-C2的组合也是如此。当激­活B单倍型的女性携带HLA-C1+胎儿时,胚胎移植引发的妊娠更有可能以流产告终。这些研究提供了证据,表明KIR-HLA组合导致uNK细胞过度活化是一些女性流产的原因。其他研究表明,uNK细胞的过度抑制会增加早期流产的风险初步研究表明,抑制性KIR-AA单倍型在经历反复流产的女性中更为普遍。后来的一项研究证实,KIR AA单倍型和HLA-C2胎儿的组合在受复发性流产影响的妊娠中更为常见,而KIR2DS1和HLA-C2的激活配对具有保护作用。进一步支持这一点的是对接受胚胎移植的女性进行的2项研究。研究发现,与激活B单倍型的女性相比,具有KIR AA单倍型的女性流产率更高,活产率更低。KIR AA单倍型的负面影响因使用供体卵母细胞或HLA-C2抑制配体的存在而进一步加剧。

总之,这一证据表明,KIR-HLA组合使uNK细胞过度活化并可能具有细胞毒性表型,或者反过来过度抑制和抑制细胞因子释放,会损害妊娠进展。受控和适当的uNK细胞激活状态是调节滋养层侵袭和母体血管适应的最佳状态。然而,这些发现尚不足以保证在生殖医学中对KIR和HLA-C基因型进行常规评估。在遗传学、分子功能和妊娠结果能够联系在一起之前,很难证明和解释KIR-HLA基因分型数据一个可能与测试相关的当前应用是供体配子的设置。考虑到KIR-HLA组合的兼容性可以避免潜在的有害组合,特别是在有流产史的女性中。

Treg细胞Treg Cells

T细胞在蜕膜白细胞中所占的比例比uNK细胞小,但它们在着床和胎盘发育中起着重要作用。在植入阶段,它们占蜕膜免疫细胞的10%-20%。

许多是CD8+T细胞,包括调节亚群。在CD4+T细胞中,约10%-30%表达Treg细胞标志性转录因子­FOXP3,明显高于外周血中的表达。Teff细胞可以根据其功能表型分为不同的亚群,例如,T辅助细胞(Th)1和Th17细胞是2种炎症性Teff亚群,过量对妊娠成功有害。与植入时相比,蜕膜Th1细胞也适度富集Th17和Th2细胞的比例相似。这意味着子宫中存在由Treg细胞控制的轻度炎症环境。存在两种类型的子宫Treg细胞。胸腺来源的Treg细胞和外周Treg细胞都存在,并且根据周期和妊娠阶段都表现出表型异质性。Treg细胞在每个周期的增殖阶段开始招募到子宫中,雌激素驱动的增加­在排卵时达到峰值。与uNK细胞不同,外周血Treg细胞是子宫Treg细胞的来源,它们遵循大致相似的模式。因此,外周血Treg细胞的分析与子宫Treg细胞群有关。

产生足够的Treg细胞以支持植入过程需要在引流女性生殖道的淋巴结中进行主动的抗原呈递和T细胞激活过程。研究发现,这一过程始于促炎的围着床期,与精液接触有关,并依赖于耐受性DC的作用。女性性交后的观察结果表明,精液在胚胎植入前激活T细胞方面发挥着启动作用。这或许可以解释为什么使用供体卵子的女性(此前尚未发生对胎儿同种抗原的预先启动)会出现免疫调节异常的证据。

在生殖系统疾病中,Treg细胞不足或功能受损是一个常见的特征通常与Teff细胞数量的相互增加有关。不明原因的不孕和复发性流产都与Treg细胞的生成或募集受损有关。T细胞对女性生育能力至关重要的论点得到了观察结果的支持,这些观察表明免疫记忆参与了植入失败和妊娠障碍的病理生理学。例如,先前的性和生殖史以及与生殖条件相关的夫妇特异性HLA倾向与适应性免疫“记忆”对伴侣组织相容性抗原的保护作用是一致的。

调节性T细胞可以表现出显著的表型可塑性,由此某些环境信号导致它们转分化为潜在有害的Th17细胞。这种从一种细胞类型转换到另一种细胞类型的机制为免疫介导的生殖投入(reproductive investment)质量控制提供了途径。动物模型提供了强有力的证据,表明Treg细胞缺乏、功能受损或不稳定是复发性妊娠丢失的原因,将Treg细胞从怀孕小鼠体内去除的研究表明,这些细胞在植入前和植入期最为关键。然而,胚胎植入期的缺陷所产生的影响可能要到妊娠后期才会显现出来。在早期胚胎植入阶段减少Treg细胞会导致早孕和中孕期的胎儿丢失。而中期妊娠的Treg耗竭只会造成较为轻微的不良影响。具有高自发胎儿丢失率的小鼠模型强化了Treg细胞在植入中的关键重要性。Treg细胞的过继转移可以恢复胎儿的存活能力,但前提是Treg细胞在胚胎植入前进行转移。这些发现证实,Treg细胞在子宫中起着至关重要的作用,特别是在植入前后,这与管理胚胎接受所需的抗炎过渡是一致的。然而,他们也暗示,为了有效,靶向Treg细胞的疗法需要在妊娠早期诊治Treg细胞功能障碍。

Treg细胞促进着床和胎盘发育至少有3种机制(­图2)首先,它们通过分泌抑制Teff细胞生成的细胞因子和免疫调节因子来防止破坏性的Teff细胞对胎儿同种异体抗原的反应。在妊娠早期,母体同种异体抗原反应性CD8+Teff细胞出现在子宫引流淋巴结中,但通常不会表现出细胞毒性作用。然而,当炎症细胞因子水平在受孕时升高时,这会促进细胞毒性CD8+T细胞的产生,这些细胞随后会导致胎儿丢失或胎盘损伤。其次,Treg细胞调节其他白细胞和滋养层细胞,影响蜕膜对着床的支持­。特别是,它们通过释放细胞因子TGFb和IL-10以及通过接触依赖机制,促进交替激活的(M2)巨噬细胞和致耐受性DC的抗炎表型。反过来,这些M2和耐受性DC表型促进了Treg的进一步产生。调节性T细胞也可能是uNK表型和功能的重要调节因子,因为Treg细胞控制uNK营养因子IL-15的DC释放并抑制uNK细胞溶解活性。侵袭的滋养层细胞与Treg细胞相互作用,以限制与滋养层细胞侵袭相关的炎症损伤和氧化应激。第三,Treg细胞通过调节心血管功能和血管稳态,成为母体血管变化的重要调节因子,这对正常胎盘发育至关重要。调节性T细胞可以与uNK细胞相互作用,影响母体对妊娠的血流动力学反应,当T细胞也缺乏时,uNK缺乏对蜕膜血管重塑的不利影响会加剧。调节性T细胞缺陷小鼠在子宫螺旋动脉修饰、胎盘血流减少和胎儿生长受限方面表现出一致的损伤。妊娠早期Treg细胞的急性耗竭导致后期子宫动脉功能障碍,与失活大内皮素-1向血管收缩剂内皮素-1的转化增加有关。妊娠早期Treg细胞急性耗竭引起后期子宫动脉功能障碍,与无活性大内皮素-1向血管收缩素-1转化增加有关。

巨噬细胞和树突状细胞Macrophages and Dendritic Cells

树突状细胞通过免疫调节和组织重塑作用对胚胎植入至关重要。在植入前阶段,DCs被招募到蜕膜组织中并定位在植入部位周围,约占所有子宫白细胞的5%-10%。最值得注意的是,它们对蜕膜转化反应至关重要。作为抗原呈递细胞,它们控制着T细胞反应的质量和强度,并且必须表现出耐受性表型,以便产生足够的Treg细胞,而不是Teff细胞。吲哚胺2,3-双加氧酶(Indoleamine 2,3-dioxygenase_是耐受性DC产生的关键因子,可促进Treg细胞并损害Th1细胞存活。

巨噬细胞占蜕膜细胞的20%-30%,与树突状细胞一起调节适应性免疫反应,以及植入部位的血管生成和组织重塑。蜕膜巨噬细胞向M2表型分化,与组织修复、炎症消退和免疫抑制有关。在子宫内膜中,它们与月经后的重塑和修复有关,支持着床和胎盘形态发生,并维持对胎儿抗原的免疫耐受。在受孕期,巨噬细胞释放的细胞因子与上皮细胞相互作用,诱导胚胎附着所需的表面糖基化结构的变化。在妊娠过程中,巨噬细胞在妊娠组织中保持高丰度,在组织重组和快速清除凋亡细胞方面发挥作用,以防止对胎儿同种异体抗原的异常免疫激活。

树突状细胞以及激活Treg细胞参与支持入侵滋养层细胞所需的组织重塑和血管变化。巨噬细胞通过黄体和孕酮分泌的发育在促进植入中起着关键作用。巨噬细胞和树突状细胞都被公认为具有表型可塑性,根据环境信号具有一系列可能的激活状态和功能他们收到。重要的是,巨噬细胞和树突状细胞起着在感知与感染相关的“危险”方面发挥着关键作用,并且对它们所在的局部细胞因子微环境具有高度的反应性,对微生物成分或内源性警报产生潜在有害的促炎分子。它们的激活表型受营养可利用性、代谢状态和应激等因素的影响。这意味着当存在慢性或未缓解的感染、微生物失调、营养缺乏或其他生理应激因素时,它们能够很好地感知生殖组织的环境状态,并执行生殖质量控制,以抑制着床。

临床干预的前景?PROSPECTS FOR CLINICAL INTERVENTION?

鉴于有令人信服的证据表明子宫免疫反应起着关键作用,因此迫切需要确定有效针对免疫反应的治疗干预措施,以促进子宫内膜容受性。遗传、表观遗传和环境因素之间的相互作用可能都会导致免疫接受性质量的变化。从广义上讲,可以设想两种干预措施:孕前计划期间的生活方式和健康建议,以帮助免疫适应怀孕,以及营养、药物或其他增强免疫功能的方法。涉及复杂的离体生成和/或在高度个性化的过程中扩增Treg细胞的细胞治疗方法可能具有未来前景,但目前不适合生殖应用。­­

诊断检测Diagnostic Tests

将女性分为不同类型的免疫功能障碍的方法将极大地帮助合理设计开发靶向治疗所需的临床试验。因此,开发和验证有效的诊断工具来检测定义健康怀孕能力的信息性免疫参数至关重要。尽管考虑到当前知识的局限性,子宫内膜活检的信息量最大,但为了实用性和广泛应用,未来的检测最好在孕前计划或受孕后早期应用于外周血,以便进行早期干预。一个有用的步骤是制定一个关于最低必需免疫标志物的共识定义,以促进未来研究的协调,并确定孕前周期或早孕的最佳阶段进行分析。针对uNK细胞、Treg细胞、DC和巨噬细胞中的各种不同扰动以及影响这些细胞的潜在病因,开发免疫、遗传或微生物组学诊断,将有助于在特定的患者亚组中开发和评估靶向治疗。­­

生活方式因素与既往健康状况Lifestyle Factors and Preexisting Health Conditions

免疫反应受到代谢和营养参数、炎症暴露和自身免疫条件以及年龄的强烈影响。炎症性健康状况,包括肠道微生物失调、高血糖、代谢功能障碍和饮食不足,特别是维生素A和D,会干扰先天免疫和适应性免疫,并形成易于治疗的不孕症治疗靶点。有生殖和妊娠史的高危女性是孕前护理的明显目标,以增强免疫功能解决这些问题以及相关的临床、营养和生活方式考虑应成为怀孕计划的关键部分。

代谢失衡,如胰岛素抵抗和高血糖症,能够扭曲驱动T细胞池的能量来源,导致Treg细胞数量减少,促炎Th17细胞数量增加,从而导致促炎细胞因子合成增加。代谢变化已被证明会改变2型糖尿病或胰岛素抵抗患者的Treg/Th17细胞平衡。微生物组疾病和维生素及微量营养素缺乏尤其影响Treg细胞,治疗这些疾病有望改善子宫免疫功能,正如其他外周免疫疾病所显示的那样。阳光和运动也被证明能有效调节Treg细胞稳态,以促进Treg细胞群。

与生殖功能障碍相关的自身免疫疾病可能有共同的潜在病因,用经过验证的方法治疗诊断出的自身免疫性疾病可能有益于生殖健康。然而,产科抗磷脂综合征、高胰岛素血症和子宫内膜炎的诊断是异质的,受检测变异的影响,在用于复发性植入失败和流产方面存在争议,尽管人们认识到这些因素与早期流产之间的关联­。然后通常会对推定诊断进行经验性治疗,但这可能会导致对早期妊娠产生负面影响的非针对性副作用。例如,在未确诊的高胰岛素血症或子宫内膜炎患者中,经验性地使用泼尼松龙治疗推定的自身免疫性疾病可能会分别加剧葡萄糖不耐受或子宫炎,并降低成功怀孕的机会。­­

生活方式因素和先前存在的健康状况在男性伴侣中也很重要,它们会影响精液质量和引发健康女性反应的能力。夫妇的内在问题,如伴侣之间HLA差异不足或HLA不相容导致男性同种异体抗原免疫原性低,可能会导致uNK细胞过度激活或过度抑制,或干扰Treg细胞池的启动和扩增。对于没有已知兼容性问题的未产妇,一种值得进一步研究的方法是在孕前计划中提供精液预充的建议。

药物干预Pharmaceutical Interventions

存在一系列强大的免疫治疗药物,这些药物是为其他临床环境中的特定自身免疫或自身炎症疾病开发的。其中一些——例如,静脉注射免疫球蛋白、TNF抑制剂和泼尼松龙可能是生殖医学中某些类别患者的特定应用候选者。这些免疫疗法已在经历复发性植入失败和复发性流产的患者中进行了研究;然而,支持疗效的临床数据很少,因此,在建立证据基础之前,它们的使用必须被视为实验性的。尽管小型研究取得了积极的结果,但强有力的临床试验通常表明,在未经选择的患者群体中缺乏疗效。合理地说,这反映了具有不同免疫特征的不同患者亚组的药物适用性不同,迄今为止,还没有明确的生物学原理将特定的干预措施与特定的临床特征相匹配。由于生殖免疫状态分类的诊断工具仍在开发中,一些女性可能会服用不合适甚至有害的药物。例如,TNF抑制剂可能有效抑制表现出过度炎症激活的免疫环境,但抑制免疫反应以提高感染风险(这在国内低专业认知误导性的保胎风潮中,看到因此严重感染的病例)。泼尼松龙可能有效减少uNK细胞的数量或活性,但会抑制Treg细胞的产生并损害妊娠结局。临床上用于增强胚胎植入和胎盘形成的细胞因子,粒细胞集落刺激因子和粒细胞巨噬细胞集落刺激因素,作用于髓系免疫细胞,促进生殖道黏膜中耐受性DC的募集和功能,因此可以提高Treg细胞生成不足的女性T细胞反应的强度和质量。然而,由于它们对骨髓造血的影响,这些细胞因子可能对存在炎症活动升高的女性产生意想不到的影响。­

目前用于生殖医学的其他药物可能会影响免疫反应。对小鼠的研究表明,孕酮介导Teff细胞反应的抑制,影响CD4+T细胞和Treg细胞表型。孕酮有效抑制Th1和­Th17细胞的产生并诱导Treg细胞分化,有证据表明孕酮调节了小鼠和女性子宫Treg细胞群的增加。Cochrane荟萃分析表明,黄体酮有助于降低女性复发性流产风险,但尚不­清楚这是否是通过对Treg细胞的影响来实现的。此外,这种情况下的结果被与­胚胎染色体异常相关的大部分损失所混淆,而不是子宫内膜的免疫失调。

静脉注射免疫球蛋白和脂肪乳剂也已被用于人工生殖技术环境中,以加强植入和复发性流产诊所,降低流产率。在8项针对303名反复流产妇女的小型研究中,静脉注射免疫球蛋白没有显示活产结局的改善。尽管有一些证据表明脂肪乳剂输注与免疫抑制和改变NK细胞活性有关,但最近的一项研究表明,对接受不孕治疗的女性的Treg细胞没有影响。

有几种治疗自身免疫性疾病的药物可能选择性地靶向Treg细胞。使用细胞因子特异性单克隆抗体促进Treg细胞的方法包括原发性细胞因子,如TGFb和IL-10,以建立在TNF抑制剂成功的基础上­,TNF抑制剂在类风湿性关节炎和克罗恩病中显示出临床疗效。靶向检查点调节因子CTLA4和PD-1的药物具有巨大的潜力,临床前模型的研究为临床评估提供了鼓励。在大鼠中,PD-L1-Fc蛋白治疗可有效逆转Treg/Th17细胞失衡并减轻胎盘损伤。在人血管紧张素原过表达诱导的先兆子痫大鼠模型中,CD28超促性腺激素治疗显示出巨大的前景。CD28超促性腺激素治疗在增加Treg细胞数量和改善胎儿生长方面非常有效,特别是在植入前阶段应用治疗时。低剂量IL-2已被用于在多种条件下扩增Treg细胞,包括在易流产的小鼠中,实现了对胎儿丢失的保护。其他可考虑的试剂包括针对T细胞标志物(如抗CD3、抗CD52和抗CD45 RO/RA)的单克隆抗体,这些抗体通过选择性耗竭Teff细胞和保留Treg细胞来重建免疫耐受。

结论和未来方向CONCLUSIONS AND FUTURE DIRECTIONS

子宫免疫细胞是子宫生物学中不可或缺且至关重要的组成部分。它们在胚胎植入过程中发挥着复杂的相互作用网络和调节功能,个体之间及其内部数量与表型的波动,使其成为胚胎植入接受性的关键守门人。在生育能力正常的女性中,这一机制有助于确保生殖资源投资于最优质的胚胎和最佳的生育机会。然而,在经历反复植入失败及其他因异常植入引发妊娠并发症的女性中,这一现象则构成了临床挑战,并可能成为未来干预的重要目标。尽管患者、临床医生及商业压力均促使对自身免疫和炎症性疾病实施药物干预,但在未经过筛选的患者群体中,这些措施往往无效,且若使用不当,可能对女性及其妊娠期带来风险。目前针对免疫细胞的干预措施正在研发之中;然而,除非开展设计严谨的临床试验以评估特定患者群体的靶向干预,否则这些措施仍处于实验阶段,并未得到充分验证。因此,开发标准化诊断工具,以将患者分类为特定免疫亚型,是一项重要目标,这一方法正在产生令人鼓舞的数据。我们提供有效且有针对性的治疗方案的能力,必须建立在对免疫生物学深入理解的基础之上,并需持续努力以明确子宫内重要免疫细胞的调节网络及其个体作用。

未完待续。
下篇:(二、4)子宫内膜容受性评估综述【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(二、4)】
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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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