雌激素在移植免疫誘導中的研究進展*

馬 瑜 楊鵬杰 趙能君

1 內蒙古醫科大學,內蒙古呼和浩特市 010110; 2 內蒙古醫科大學附屬人民醫院胸外科; 3 內蒙古醫科大學附屬人民醫院心內科

免疫系統既能幫助機體抵御病原體的攻擊,又能防止對自身成分發生反應。免疫應答與免疫耐受之間存在奇妙的平衡關系,一旦打破這種平衡,疾病就有可能隨之而來。移植免疫耐受是在沒有慢性免疫抑制治療的情況下,對特異性非自身抗原的存在具有免疫無反應(或低反應)的狀態。通過誘導移植受者對供體產生免疫耐受,可有效降低免疫抑制藥物引起的各種副作用,逐漸成為移植免疫學研究的熱點。有研究表明,在器官移植后應用雌激素免疫抑制或誘導耐受安全有效。雌激素研究的發展,為同種異體器官移植提供了更多的可能性,也使雌激素提供了更多的臨床應用價值。

1 雌激素及受體的免疫特性

雌激素是一類具有廣泛的生物學活性的類固醇激素,多數由卵巢和胎盤分泌,肝臟、腎上腺皮質、乳房等部位也可少量分泌。雌激素主要是促進子宮內膜增殖,維持女性的第二性征發育,并調節機體代謝水平及免疫功能。體內游離的雌激素才能產生多種生物學效應,雌激素以被動擴散或特異性主動轉運的方式進入靶細胞,通過相應的雌激素受體(Estrogen receptor,ER)介導的信號轉導途徑發揮生物學效應。雌激素受體在機體各組織細胞中廣泛表達,主要集中在女性生殖系統及皮膚。ER分為一類是經典的核受體,包括ERα和ERβ,介導雌激素的基因效應通路,調控特異性靶基因的轉錄過程;另一類是膜性受體,介導快速的非基因組效應通路,包含經典核受體的膜性成分、G蛋白耦聯受體家族的GPER(GPR30),間接的調控轉錄功能[1-2]。Naaz研究顯示,敲除小鼠ERα后小鼠的脂肪明顯增加,敲除ERβ可以降低小鼠脂肪含量,表明雌激素通過雌激素受體調控脂肪移植的存活[3]。G蛋白耦聯雌二醇受體(G protein-coupled estrogen receptor,GPER,以前稱為 GPR30)是膜結合的雌激素結合蛋白,在乳腺、卵巢、胎盤、前列腺和子宮等組織中分布。近年研究發現GPER與雌激素有較高的親和力,在免疫系統方面發揮了重要作用。GPER能夠與雌激素及其相關化合物結合,介導快速非基因組效應,從而促進細胞內多條信號傳導通路的激活。

2 雌激素在移植排斥反應中的影響

移植排斥反應(Transplant rejection)指器官移植后,移植物被移植受者的免疫系統識別為“異己成分”后引發的一系列免疫學反應。免疫耐受通過對宿主系統識別同種異體抗原進行干擾,使宿主針對移植物的特異性抗原產生免疫耐受,而對正常的感染免疫和腫瘤免疫不產生影響,降低排斥反應,誘導移植物的長期存活,所以誘導受者產生針對移植物的免疫耐受,是移植術后解決排斥反應的理想方法。動物實驗和臨床研究均顯示肺移植術后慢性排斥反應的發生率與體內調節性T細胞(Regulatory T cell,Treg)水平與相關,上調Treg 的水平對維持移植后肺功能正常有促進作用[4],而雌二醇可以調控Treg水平。目前,Treg 用于預防骨髓移植術后的移植物抗宿主病及腎移植后排斥反應相關研究相繼報道,為降低移植術后排斥反應提供新思路。Klasa等[5]的研究表明,在同種異體造血細胞移植的患者出院后接受局部雌激素治療后,肛門生殖區慢性移植物抗宿主病(cGVHDgyn)的發病率明顯下降。另外,在人類流感感染的臨床前模型中,雌激素表現出強大的免疫調節效果,可使肺部獲得更合適的先天免疫反應,這種調節過程與臨床疾病發展之前促炎細胞因子和趨化因子反應的降低有關[6-7]。有研究表明,雌激素能顯著改善胰島素缺乏癥糖尿病小鼠模型中的人胰島移植,雌激素在移植后提高人胰島移植物的存活率[8]。

3 雌激素誘導移植免疫耐受的機制

雌激素激素對免疫功能的影響早已受到廣泛關注,高濃度的雌激素具有免疫抑制作用。研究顯示,雌二醇可能參與器官移植后免疫耐受。

3.1 雌激素對調節性T 細胞的影響 調節性T 細胞是免疫調控中的關鍵成員,針對T 細胞介導的免疫反應產生抑制的CD4+T 細胞的特化亞群,對T細胞受體(TCR)的刺激反應呈低活性,從而抑制輔助性CD4+T細胞及細胞毒性CD8+T細胞的增殖與激活,進而來維持自身的免疫耐受。同時也通過表達FoxP3 轉錄因子,它能顯著地抑制效應T細胞和記憶T細胞的增殖,因此可以有效控制異常抗原的免疫反應,并維持自身耐受。移植后的免疫耐受與Treg比例升高有很大的相關性,而Treg可受到雌二醇的調控。雌二醇提高調節性T細胞的增殖,從而促進免疫耐受性。現已證實,Treg在移植耐受性中起著關鍵作用。最近的一項研究發現,Treg可以抑制或延緩移植物中的T細胞的激活和擴增,以掩蓋對供體的免疫反應,從而延長移植物的長期存活[9]。有研究表明,在小鼠模型中進行Treg誘導治療可以降低供體特異性抗體水平和移植物中IgG的沉積,提示在體液免疫排斥反應治療中發揮作用[10]。許多研究都在研究在如何擴增內源性發生的Treg或使用外源性擴增的Treg來實現同種異體移植物的接受,同時避免長期免疫抑制的并發癥。

3.2 雌激素對B細胞的影響 B細胞作為抗原呈遞細胞(APC)介導慢性同種異體移植排斥反應,在APC的作用B細胞驅動T細胞介導的排斥反應。B細胞可以與同種異體和自身反應效應細胞相互作用,并且B細胞功能的改變可能夠控制效應細胞活化并促進耐受性誘導。在移植環境中,B細胞的特征會誘導機體發生同種異體移植排斥反應。1996年,Wolf等研究人員人發現B細胞缺陷小鼠會發展為加劇的持續的自身免疫性腦炎或結腸炎,確定了B細胞可以誘導耐受和抑制炎癥反應的作用。調節性B細胞(Bregs)是具有抗原特異性的免疫調節功能的一類B細胞亞群。B細胞在移植免疫中具有雙重作用:既能介導抗原抗體反應,把移植物作為攻擊對象,從而會導致移植排斥;又能通過調控炎癥反應來誘導移植耐受來延長移植物的存活,而移植耐受誘導與Breg的抑制作用有關。實現持續移植耐受性可能需要誘導B細胞耐受性對特定供體抗原。Bregs通過IL-10或(和)TGF-β以及誘導Treg上調來調控免疫耐受。Bregs還可通過細胞直接接觸方式誘導Treg的產生。此外,Bregs可通過誘導Treg和增加Treg的數量延長移植物的存活率,從而進一步誘導免疫[11-12]。雌激素還可以誘導多種調節性B細胞亞型[13]。

3.3 雌二醇對樹突細胞的影響 樹突狀細胞(Dendritic cel,DC)是機體中具有特異性功能的專職抗原提呈細胞,對啟動先天性和適應性免疫、提高免疫耐受方面發揮重要作用。DC不僅作為免疫應答的啟動者,也參與了免疫調控的相關的細胞因子的分泌過程。器官移植排斥反應的免疫機理,是由DC向T細胞呈遞移植物抗原,促使T細胞活化、增殖,從而對移植宿主產生免疫攻擊,從而對移植排斥反應。DC是機體最主要的抗原提呈細胞,分為成熟樹突細胞(mature dendritic cell,mDC)和不成熟樹突細胞(immature dendriticcells,imDC)。由于它們處于不同的發育階段,所以具有免疫耐受和免疫應答雙重作用 。有學者認為成熟樹突細胞參與誘導免疫應答反應,mDC表面可明顯地表達主要組織相容性復合體(Major histocom patibility,MHC)分子、共刺激分子、黏附分子,在移植排斥反應中發揮重要作用。imDC誘導胸腺中的Treg細胞,能引起機體免疫耐受。已有研究顯示,在腎移植中同時輸注imDC,較未組對比移植物的存活時間明顯延長[14]。imDC可以誘發T淋巴細胞失能,誘導Treg介導的免疫耐受,使Th2型免疫應答發生偏移,從而降低急性排斥反應。雌二醇對DC的成熟和免疫功能起負性調節作用。雌二醇可降低骨髓來源的DC胞表面MHC-Ⅱ類分子、CD80及CD86表達,促使DC發育不成熟,導致分子的表達下調,T細胞凋亡或失能,同時可誘導產生Treg,共同參與對移植物的免疫耐受。研究表明,DCs能抑制小鼠皮膚移植物抗宿主病同種異基因移植皮膚排斥反應[15]。

3.4 免疫抑制分子HLA-G參與免疫耐受 Geraghty在1987年首先克隆了位于6號染色體短臂的一類免疫耐受分子HLA-G(Human leukocyte antigen-G,HLA-G),它是人體中一種非經典的主要組織相容性復合體(Major histocompatibility complex,MHC)的Ⅰ類分子,是一種重要的免疫耐受分子,可引起免疫逃逸或免疫能力下降。正常妊娠是研究同種異體移植的天然成功模型,HLA-G在母胎界面的表達對胚胎的免疫耐受及胚胎正常發育有著重要作用。在心臟、腎臟和肝臟移植病人研究中,HLA-G在移植物和病人血漿中的表達與移植物的生存率呈顯著的相關性[16]。另外,HLA-G還可以誘導一種新型的Treg和經典的CD25+FOXp3+Treg。

3.5 雌激素對miRNA影響 MicroRNA(miRNA)是一類非編碼單鏈RNA小分子,參與調控轉錄后和翻譯水平上基因的負性表達。通過與靶mRNA 的3’非編碼區(3’UTR)結合,誘導其降解或抑制mRNA的翻譯,以此調控靶基因的表達。一個miRNA可以調控多個基因的表達調節網絡,也可以由幾個miRNA的結合對特定基因進行精細的調控表達。目前已有研究顯示,microRNA 參與了雌激素相關疾病(乳腺癌、子宮內膜癌等)的調控[17]。另外,miRNA在調控免疫耐受和自身免疫中發揮了重要作用。一些研究表明,在T細胞成熟過程中,miRNA進行動態的調控[18]。在與抗原呈遞細胞呈遞同源抗原相互作用時,CD4+細胞可以分化成多種效應子集。特異性CD4+T細胞亞群能產生活化巨噬細胞,細胞毒性T細胞和自然殺傷細胞(Th1),刺激B細胞和炎癥(Th2)的細胞因子,抑制免疫反應(Treg),增強免疫耐受。血液中sHLA-G 在誘導和維持母胎耐受中發揮了重要作用。目前已有大量文獻證明高表達HLA-G與免疫耐受相關。相關研究也證實了HLA-G的表達由miRNA控制,miRNA靶向HLA-G mRNA的3’UTR,從而下調其表達[19]。

4 結語與展望

急慢性排斥反應是影響移植物宿主長期生存的重要影響因素,貫穿了整個免疫排斥的全過程,移植技術的發展與進步依賴于有效免疫抑制藥物的使用。但是,自從移植手術開始后,免疫抑制的問題就一直存在,包括降低移植排斥反應、藥物毒性、感染和惡性腫瘤等。雌激素對免疫系統的調節發揮了重要作用,其在誘導器官移植免疫耐受中意義深遠。雌激素能否誘導長期穩定的免疫耐受方面仍需深入研究及探討,希望能為器官移植免疫排斥反應提供新療法,以最大限度地降低傳統排斥反應的相關風險。