Th17細胞與Treg細胞在子癇前期中的作用及分子調控機制①

支馨儀 舒文韜 高 晶 劉巖厚 王軼楠

(吉林大學第一醫院轉化醫學研究院,長春130000)

子癇前期(Pre-eclampsia，PE)是妊娠過程中對母體和胎兒生命健康具有嚴重威脅的綜合征之一，其發生是由于胎盤形成異常、螺旋小動脈重塑障礙，進而引起早產、胎膜早破、胎盤早剝以及流產等不良妊娠結局，但確切的病理生理學機制尚不清楚[1-4]。近年研究表明，PE的發生發展過程中，母體-胎兒交界處免疫耐受微環境中T細胞亞群的動態平衡發揮重要作用[5-8]。現將近年來國內外有關輔助性T細胞亞群(helper T cell，Th)Th17細胞與調節性T細胞(regulatory T cell，Treg)亞群在PE發生過程中的變化、作用以及分子調控機制的最新研究成果加以綜述。

1 Th17與Treg細胞亞群在PE中的比例及轉錄因子表達水平的變化

Th17細胞屬于輔助性CD4+T細胞亞群，通過產生IL-17A、IL-17F和IL-22等細胞因子在自身免疫性疾病以及黏膜感染的免疫反應中發揮重要作用[9-13]。Molvarec等[14]研究發現在PE患者體內Th17細胞、產生IL-17的CD8細胞(Tc17)以及NK細胞數量均增加，并且PE患者血清內IL-17的水平顯著高于健康的未妊娠和妊娠女性[15]。

Treg細胞為表達轉錄因子Foxp3(Forkhead box protein 3)的一群CD4+T細胞，通過產生特異性抗炎細胞因子如IL-10和TGF-β，阻止機體內過度的免疫應答反應[16-18]。正常妊娠狀態下，蛻膜組織中Treg細胞數量增加，并呈現出穩定的抑制表型；與正常妊娠女性相比，PE患者外周血中CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞的數量明顯下降，細胞的抑制能力顯著降低，活化母體炎癥細胞的能力增強[19-23]。研究表明妊娠初期Treg便已經開始參與母胎耐受的形成，早期蛻膜組織中即可見CD4+CD25bright細胞數量較外周血有明顯升高；而PE患者的外周血和蛻膜組織中，CD4+CD25bright細胞數量與正常孕婦相比顯著降低[24,25]。另一項研究顯示，從妊娠第4個月開始至妊娠第9個月時PE高風險人群外周血Treg細胞與正常人群相比數量明顯下降[26]。

Yu等[27]發現在PE患者外周血中，CD8+CD25+Foxp3+Treg細胞比例也發生下降，這群細胞有著與CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞相似的表型和功能，可以通過細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4(Cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4)介導發生細胞-細胞間接觸，誘導抗原提呈細胞(Antigens-presenting cells，APCs)發生耐受，同時細胞自身產生IL-10、TGF-β等異質性細胞因子，發揮免疫抑制功能。

Ribeiro等[28]團隊發現在PE患者體內Th17細胞的轉錄因子維甲酸相關孤兒受體(Retinoic acid-related orphan receptor，ROR)與正常妊娠女性相比表達水平有所升高，而Treg細胞的轉錄因子Foxp3表達水平明顯下降。此外，在早期發生(發病時妊娠周數<34周)的PE患者體內Th17細胞轉錄因子ROR的表達水平明顯高于晚期發生(發病時妊娠周數≥34周)的PE患者，而早期發生PE的患者體內Treg細胞表達的轉錄因子Foxp3水平顯著低于晚期發生的PE患者。Gharesi-Fard等[29]對PE患者蛻膜和絨毛膜絨毛組織中的轉錄因子進行檢測，發現在PE患者的蛻膜組織和絨毛膜絨毛組織中轉錄因子Foxp3表達下降，ROR水平升高。Cao等[30]研究發現在嚴重PE患者外周血單個核細胞(Peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中Treg細胞特異性轉錄因子Foxp3 mRNA表達下降，而在輕度和重度PE患者的PBMC中Th17特異性轉錄因子RORγt mRNA表達顯著升高。

上述研究結果顯示，Th17與Treg細胞亞群是否平衡與子癇前期的發病有著密切的關系。

2 Th17與Treg細胞亞群在PE發生發展中的作用及機制

IL-17通過誘導細胞因子(如IL-6、粒細胞集落刺激因子、TNF-α)，趨化因子如CXC趨化因子配體1[Chemokin(C-X-C motif) ligand 1，CXCL1]、CXCL2、CC趨化因子配體20[Chemokin(C-Cmotif) ligand 20，CCL20]，炎性介質(如急性期蛋白、補體)和抗菌素(如防御素、黏液素)的產生而誘發機體產生促炎性免疫反應[31-33]。Ribeiro等[28]研究表明PE患者體內TNF-α、IFN-γ、IL-6和IL-17的水平高于同齡正常妊娠女性，而抑制性細胞因子IL-10和TGF-β1的水平則比同齡正常妊娠女性明顯下降；同時，TNF-α、IL-6和IL-17的水平在早期發生的PE患者體內較晚期發生的PE患者有大幅度的增高。PE患者外周血中IL-17水平升高會導致母體發生廣泛血管內炎性反應；在妊娠小鼠模型中，IL-17可以使外周血中Th17數量增加，發生胎盤氧化應激反應，產生的自身抗體能夠活化血管緊張素Ⅱ的 1型受體(Angiotensin Ⅱ type 1 receptor，AT1-AA)并且導致血壓升高。給PE模型小鼠注射IL-17可溶性受體C來抑制IL-17的功能后，發現外周血中Th17細胞數量下降，氧化應激反應及AT1-AA反應均受到抑制，并且子宮灌注壓下降[15]。Cornelius等[34]從子宮灌注壓不足的PE大鼠模型體內分離出Th17細胞，將這群細胞過繼轉輸給正常妊娠的大鼠，結果顯示接受過繼轉輸的妊娠大鼠平均動脈壓、AT1-AA、IL-6以及氧化應激反應顯著增加，胎兒子宮生長受限。以上研究結果提示Th17細胞亞群在PE的發生中起重要作用。

正常妊娠狀態下，蛻膜組織中的Treg細胞通過抑制CD4+和CD8+T細胞分泌細胞因子，降低NK細胞的細胞毒性，抑制DCs的功能和成熟，從而保護胎兒免受母體免疫系統的攻擊[35-39]；其中CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞在妊娠過程中通過多種途徑發揮抑制功能，包括消耗IL-2和CTLA-4，直接殺傷T細胞或APCs，產生TGF-β、IL-10、IL-35和半乳糖凝集素-1等免疫抑制性細胞因子[40,41]。PE患者外周血中Treg細胞數量明顯少于正常妊娠女性[42,43]。Boij等[44]研究結果顯示，與健康的妊娠女性相比，在PE患者外周血的Treg細胞群中表達CCR4+Treg細胞比例卻有所增加，進一步研究表明蛻膜組織會分泌趨化因子CCL17，從而使外周表達其受體CC趨化因子受體4型(C-C chemokine receptor type 4，CCR4)的Treg細胞被募集至子宮蛻膜處。CCR4+Treg細胞在蛻膜組織中聚集會導致外周血中CCR4+Treg細胞數量的減少；而PE患者CCR4+Treg細胞在蛻膜組織的聚集過程受到阻礙，與PE患者蛻膜組織中Treg細胞數量減少相一致，表明PE患者蛻膜組織中Treg聚集障礙可能是影響PE患者母胎交界處免疫微環境穩態的重要原因。

3 Th17與Treg細胞亞群在PE中的分子調控機制

3.1Notch信號通路調控Th17與Treg細胞平衡的機制 Notch信號通路廣泛存在于脊椎動物和非脊椎動物，在進化上高度保守，通過相鄰細胞之間的相互作用調節細胞、組織、器官的分化和發育。哺乳動物有4種Notch受體(Notch1～4)和5種Notch配體(Delta-like 1、3、4，Jagged1和Jagged2)[45，46]。研究表明，與正常妊娠婦女相比，PE患者單核細胞表面Notch受體的表達增加，Notch配體Delta樣配體4(Delta-like ligand 4，DLL4)的mRNA表達量顯著增加，而Jagged-1和Jagged-2的mRNA水平明顯下降。同時，IL-17 mRNA水平與DLL4 mRNA水平呈正相關，而Foxp3 mRNA水平與Jagged-2 mRNA水平呈正相關，上述數據提示Notch信號通路可能通過調節Th17和Treg細胞之間的平衡在PE的發生發展中發揮作用[30,47]。

3.2凋亡蛋白調控Th17與Treg細胞平衡的機制 凋亡是機體維持自身穩定狀態的一種重要免疫調節機制，人類凋亡蛋白家族可分為抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。Bcl-2為抗凋亡蛋白，而Bax、Bak、Bad等則是促凋亡蛋白。Darmochwal-Kolarz等[48]研究發現，與健康妊娠女性相比，PE患者在妊娠后3個月中其外周血CD4+CD25+FoxP3+Treg細胞數量減少，其表面Bax蛋白的平均熒光強度顯著升高，而 Treg細胞表面Bcl-2蛋白表達量顯著降低，推測PE患者體內Treg細胞功能缺陷，凋亡顯著增強，從而導致Treg細胞比率降低，Th17與Treg細胞亞群的平衡狀態被打破，最終導致PE的發生。

3.3基因單核苷酸多態性(Single nucleotide polymorphisms，SNP)調控Th17與Treg細胞平衡的機制 Treg細胞通過調節Th1/Th2平衡，分泌抑制性細胞因子(TGF-β、IL-10、IL-35)和表達抑制性受體[CTLA-4、淋巴細胞活化基因3(Lymphocyte-activation gene 3，LAG3)]等機制，保護胎兒不受母體免疫攻擊。近年來研究發現Treg細胞的特異性轉錄因子Foxp3基因的SNP會影響母體PE的易感程度。Norouzian等[49]發現rs2232365、rs3761548和rs3761547這3個Foxp3 SNPs在健康的妊娠女性、輕度和重度PE妊娠女性中其基因型或等位序列無明顯差異，而rs4824747在健康妊娠組與PE患者組間存在顯著的基因型差異。

IL-27屬于異二聚體細胞因子IL-12家族，該家族還包括IL-12、IL-23以及IL-35等成員，由APCs通過Toll樣受體信號途徑活化后產生，IL-27在Th細胞分化的初始階段起到重要調控作用，抑制Th17細胞的分化[50]。Yin等[51]研究發現PE患者胎盤組織中IL-27受體表達增加，胚胎滋養層細胞表面IL-27受體的表達明顯高于正常妊娠組；經IL-27活化后的胚胎滋養層細胞產生的IL-6顯著增多。Liu等[52]對中國漢族PE患者和健康妊娠女性的IL-27基因多態性進行研究，選取3種IL-27多態性基因型及其等位基因，分別為rs153109(5′UTR region)、rs17855750(Exon2/missense)和rs181206(Exon4/missense)；結果發現rs153109CC基因型的女性罹患PE的風險更高，而rs17855750和rs181206基因型及其等位基因與對照組相比并無差異，說明IL-27基因多態性能夠影響中國漢族女性PE的發生。

3.4程序性死亡受體-1(Programmed cell death protein-1，PD-1/CD279)/PD-L1信號通路調控Th17與Treg細胞平衡的機制 為避免過度活躍的免疫應答導致過度的炎性反應和自身免疫性疾病，機體進化出免疫檢查點機制來控制免疫反應的程度，以減少免疫應答對健康組織的損害。PD-1是重要的免疫檢查點，通過與其配體PD-L1(B7-H1/CD274)相互作用而抑制T細胞的活化及細胞因子的產生，在維持機體的外周耐受上發揮至關重要的作用。研究表明在子宮-胎盤交界處免疫耐受狀態的維持中，PD-1/PD-L1信號通路可通過兩種耐受機制抵御效應T細胞的作用:①促進Treg細胞的增殖發育，增強Treg細胞功能；②直接抑制效應T細胞的功能。動物實驗的結果表明PD-1/PD-L1信號通路封閉會導致小鼠Treg細胞比率降低而Th17細胞增多，同時胚胎吸收率增加，提示母胎耐受平衡狀態的破壞[53,54]。

Tian等[53]的研究發現，與正常妊娠女性相比，PE患者體內Treg細胞表面PD-1表達增加，Th17細胞表面PD-1表達水平下降而PD-L1水平增加，與Toldi等[21]的研究結果一致，由此推測PE患者體內Treg細胞減少的原因之一可能是Treg細胞表面PD-1分子表達增加所致。隨后該團隊在妊娠第16天時給PE大鼠模型注射PD-L1-Fc，發現其體內Th17細胞比例下降而Treg細胞數量增加，且大鼠的收縮壓下降伴尿蛋白減少；進一步研究表明PD-L1-Fc通過抑制PI3K/AKT/m-TOR信號途徑同時增強人第10號染色體缺失的磷酸酶張力蛋白同源物基因(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromo-some ten，PTEN)表達的方式扭轉PE模型大鼠體內Treg/Th17不平衡。體外研究結果進一步驗證該機制，提示PD-1/PD-L1途徑可通過“連環出擊”的方式影響著Treg/Th17細胞的平衡，首先PE患者Th17細胞表面PD-1表達下降，引起PE患者Th17細胞增加；其次PD-L1-Fc在T細胞分化過程中，選擇性促進Treg的生成而抑制Th17分化，并伴隨PI3K/AKT/m-TOR mRNA表達下降而PTEN mRNA表達升高；再次，PD-1/PD-L1信號通路封閉后，Treg細胞中的RORγt和IL-17 mRNA表達增加，而Foxp3和IL-10 mRNA表達降低，說明可以通過PD-1/PD-1L途徑促進PE患者體內Treg向Th17分化[55]。

4 結論

針對PE發生機制的研究正在世界范圍內廣泛進行，在某些領域已經取得了突破性的進展。但是仍然有很多問題尚待解決。PD-1/PD-L1途徑被認為是治療自身免疫病的理想靶點，一方面是因為PD-1激動劑能增強Treg細胞的功能，另一方面該途徑能夠同時抑制處于活化狀態的效應T細胞的功能，并抑制其進一步擴增，鑒于PD-1/PD-L1的連續加成效果，可以考慮將其作為PE的治療靶點。

雖然PE發生的確切病理生理學機制尚不清楚，但眾多研究顯示母體-胎兒交界處免疫耐受微環境中T細胞亞群之間的動態平衡與其息息相關。本文對近年來國內外有關Th17/Treg亞群的平衡在PE發生過程中的變化、作用以及相關機制的研究成果加以綜述，期待能夠為PE的基礎研究以及診斷治療提供新的方向與思路。