胎盤源外泌體中miR-155對Th17/Treg免疫細胞的影響在子癇前期發病中的作用研究進展*

倪 霞,王 琴,謝 冰,何 超,陳 娟,3,解玉榮 綜述,曹衛平△ 審校

(1.鎮江市婦幼保健院產科,江蘇 鎮江 212001;2.鎮江市婦幼保健院中心實驗室,江蘇 鎮江 212001;3.上海市長寧區婦幼保健院產科,上海 200050)

子癇前期(PE)是妊娠期特有的以高血壓為主的疾病,是導致妊娠母體和胎兒死亡的主要原因之一[1-3]。PE使世界范圍內3%～6%的妊娠變得復雜化,在發展中國家的發病率可高達17%。PE一般在妊娠20周后發病,是一種以高血壓和蛋白尿為臨床特征的、進展迅速的妊娠并發癥。分娩終止是目前最好的治療方法。因此,預防是關鍵。但是對于當今的醫學知識選擇有效的預防措施是有限的,尋找該疾病的病因及發病機制至關重要。目前關于PE的發病機制尚不十分明確,隨著生殖免疫學研究的發展,發現免疫失衡參與了PE的發生發展[4-5]。近年來發現一種新的CD4+T細胞亞群輔助性T細胞17(Th17細胞),具有獨立的分化和調節機制,在自身免疫性疾病、腫瘤和感染中發揮著重要作用。調節性T細胞(Treg細胞)被證實為體內存在的一類具有免疫抑制作用的T淋巴細胞亞群,與多種免疫性疾病的發病機制密切相關,但在PE中的作用尚不明確。PE發病的兩階段假說認為胎盤來源的不良因子是導致PE發生的重要原因。胎盤外泌體是妊娠期特異性的外泌體,由各種胎盤細胞組成,包括合體滋養細胞、細胞滋養細胞、絨毛外滋養細胞及胎盤血管內皮細胞等釋放的微型囊泡[6-7]。胎盤來源的外泌體內含miRNA參與生物信息的調控,可能參與了PE的病理進程。miRNA-155(miR-155)是一類最早發現的RNA,也是一類和免疫有關系的miRNA[8],可通過對免疫細胞分化和信號轉導調控適應性免疫和固有免疫。有研究發現,miR-155在多種疾病中均參與Th17/Treg細胞失衡[9]。細胞因子信號傳導抑制因子(SOCS1)被報道是 CD4+T細胞中miR-155唯一的直接靶標,具有調節 T 細胞分化的生物學功能[10-11]。本文對胎盤源外泌體中的miR-155通過抑制SOCS1,調控JAK/STAT 通路來影響Th17/Treg細胞的平衡,以及母胎免疫耐受與PE發病機制的最新研究進展進行綜述。

1 PE兩階段假說

關于PE的發病機制至今仍不十分清楚,是目前國內外產科領域研究的熱點及難點問題。目前學術界比較接受的PE發病兩階段假說[12]就是在正常妊娠期,適當的胎盤植入至關重要,絨毛外滋養層細胞入侵子宮蛻膜和肌層,導致螺旋動脈重構,使母體有足夠的血液提供給胎盤絨毛間隙,進而維持胎兒的生長。PE的發病與第一階段滋養細胞入侵不足,導致子宮螺旋動脈重構障礙,子宮螺旋動脈管腔變窄,胎盤新生血管形成障礙,使得胎盤淺著床、影響合體滋養層的發育,最終使胎盤形成不足有關;第二階段為胎盤的灌注不足,使得氧化應激增加,胎盤缺血缺氧引起滋養細胞的凋亡與壞死增加,胎盤來源的有害因子釋放到妊娠母體的血液循環中,從而誘發了妊娠母體的系統性炎癥反應、血管內皮損傷及免疫耐受失衡,最終導致PE(圖1)。

注:TNF-α為腫瘤壞死因子α;IFN-γ為γ干擾素。

2 PE發病時母體免疫系統變化

最近有學者提出了PE發病的三階段理論[5],認為:第一階段為胚胎著床期(孕3～8周),妊娠母體對同種異體胚胎存在著免疫排斥,母體出現對胚胎父源基因的免疫耐受不良,對PE兩階段理論有了新的內容和補充[6]。新的理論認為,PE的發生不僅僅是內皮功能障礙,而脈管炎癥是引起PE臨床表現的主要原因,PE時母體發生炎癥反應,促進內皮細胞產生趨化因子和黏附因子,激活炎性細胞因子如白細胞介素-17(IL-17)的釋放,這進一步加重了炎癥反應,過度的炎癥反應參與了內皮功能障礙的發生發展[13]。因此,妊娠母體系統性炎癥反應是PE發生的主導因素。

2.1Th17細胞對PE發病的影響 屬于CD4+T細胞亞群的Th17細胞,通過分泌IL-17、IL-17F和IL-22等標志性細胞因子在自身免疫性疾病及感染的免疫反應中發揮重要作用。IL-17A是Th17最重要的效應因子,通過刺激上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞等釋放多種細胞因子,從而誘導體內局部的炎癥反應,孤獨核受體RORγt為Th17所特有的轉錄因子。有研究發現,IL-17可能參與了胚胎著床及滋養細胞浸潤過程,該研究前期發現,PE患者外周血中Th17細胞及其細胞因子IL-17和RORγt明顯高于正常妊娠[14],但是發生這種現象的機制還不明確。

2.2PE發病中Treg細胞的作用 Treg為表達轉錄因子 Foxp3的一群CD4+T細胞,能夠分泌IL-4、IL-35、IL-10和轉化生長因子-β(TGF-β)等抗炎細胞因子,在阻止體內多種過度免疫應答反應中發揮作用。動物實驗發現,孕鼠的蛻膜組織聚集了大量的Treg 細胞,滋養層細胞的入侵和螺旋動脈重構與Treg 細胞功能密切相關[15]。然而,Treg 細胞在人類妊娠期誘導免疫耐受中的機制到目前為止尚不明確。

Th17 和Treg 細胞來源于同一細胞系,均為 CD4+T 細胞的亞型,Th17細胞過表達引起的系統性炎癥反應及血管內皮損傷參與了PE的病理進程。在人類正常妊娠過程中,蛻膜組織和外周血中Treg 細胞數量增加,有利于妊娠的維持。而流產和PE患者蛻膜組織和外周血中Treg 細胞數量明顯降低。動物實驗發現,將Treg細胞過繼轉輸到有流產傾向的小鼠體內,可以改變其免疫不耐受的現象,妊娠得以維持。這些研究結果表明,Th17細胞/Treg細胞參與了PE患者母胎界面的免疫反應[16]。

3 外泌體在PE發病中的作用

3.1外泌體基本概念、形成和功能 外泌體是直徑30～150 nm的由細胞內分泌到細胞外的納米級別的細胞外囊泡,其具有磷脂雙分子層結構,內含多種細胞特異的脂質、核酸及蛋白質等,主要參與細胞間通訊、免疫調節及細胞信號通路調節等過程[17-19]。外泌體的形成過程較為復雜,與微粒和凋亡小體形成時的細胞膜直接起泡作用不同,其是通過一系列復雜的細胞內分泌機制,由胞內體衍生出的多囊泡體(MVBs)。MVBs有2個去處:一部分MVBs 將與溶酶體發生融合;另一部分與細胞膜進行融合后將其內包含的外泌體釋放至細胞外環境中(圖2)。

圖2 外泌體的形成和功能[15]

3.2胎盤外泌體與免疫細胞平衡的關系 胎盤外泌體是指妊娠期特異的外泌體,由各種胎盤細胞分泌,包括合體滋養細胞、細胞滋養細胞、絨毛外滋養細胞及胎盤血管內皮細胞等釋放的微型囊泡,其中被覆于胎盤絨毛表面的合體滋養細胞是胎盤外泌體的主要產生者[20]。胎盤外泌體除了具備一般外泌體的特性外,還特異性表達胎盤堿性磷酸酶(ALPP或PLAP),這個酶是一種膜結合的糖基化的堿性磷酸酶,熱穩定性較高,主要分布在胎盤,PLAP常用來區分其他細胞來源的外泌體[21-22]。外泌體是膜結合的囊泡,富含內體蛋白標記物(如CD9、CD81和CD63)。CD63主要表達于合體滋養細胞、絨毛血管內皮的胞漿及胞膜中。有研究發現,細胞間可通過外泌體進行轉錄因子的傳遞,從而達到細胞交流的目的[23]。有研究報道胎盤來源外泌體可以促進微環境中Th17細胞分化[24],而Th17細胞分泌的IL-17在慢性炎癥方面發揮作用。正常妊娠時,母體免疫狀態向Treg細胞漂移,但PE患者向Th17細胞漂移,Th17/Treg細胞免疫失衡參與了PE的病理進程(圖3)。

3.3胎盤源外泌體miR-155在PE發病中的作用 胎盤來源的外泌體內含miRNA參與生物信息的調控,從而影響機體的生理過程[25-27]。妊娠期間,許多miRNA在胎盤組織和外周血中表達。miRNA是小的非編碼RNA,主要存在于外泌體中,并通過外泌體傳遞至靶細胞或靶器官,參與PE及其他疾病的病理生理過程。母體胎盤中細胞釋放的外泌體包含了胎盤特異的蛋白和miRNA,在分娩后迅速下降,表明妊娠期胎盤來源的miRNA可以被選擇性誘導。miR-155在人類第21號染色體上,是 B細胞非編碼集合簇的第3外顯子,是人類最早發現的小RNA 的一種,是與免疫有密切相關的一類miRNA[28]。有研究發現,miR-155在PE患者的胎盤中高表達[29],高表達的miR-155可能阻礙人滋養細胞的增殖,導致子宮螺旋動脈重構障礙,最終導致 PE 的發生[30],表明miR-155參與PE的病理進展過程。

3.4胎盤源外泌體miR-155與 Treg/Th17細胞之間的關系 外泌體的免疫調節功能與調控機制主要有外泌體直接作用于靶細胞啟動下游信號和外泌體 miRNA 介導調控2種方式[31]。從滋養層釋放的外泌體來源的miRNA進入到母體循環中,調節Th17/Treg細胞平衡,而免疫失衡是PE的發病機制之一。有研究表明,miR-155對免疫功能的調節有重要的貢獻,miR-155在多種疾病中均參與了Th17/Treg細胞失衡[32-33],能精確地調節Th17及其細胞因子IL-17A的表達,體內抑制miR-155能夠顯著降低Th17細胞的活化,從而降低Th17細胞的炎性作用。miR-155對Th17細胞和Treg細胞的分化和增生均有促進作用,在動物實驗中,敲除小鼠miR-155基因后,其體內Treg細胞的功能雖未受影響,但胸腺和外周誘導的Treg細胞數量均會下降[34-35]。而目前關于外泌體源miR-155對PE患者Th17細胞和Treg細胞的調節作用機制仍不十分清楚。

3.5miR-155-SOCS1-STAT信號通路對免疫細胞的影響及其在PE病理進程中的作用 SOCS1家族是近來發現的是一種反饋性的負性調節因子,通過阻斷細胞因子的信號傳導參與免疫的調控,是 JAK/STAT 信號通路中重要的負性調控因子,對機體的過度免疫反應有調控作用[36-38]。SOCS1被報道是CD4+T細胞中miR-155 唯一的直接靶標,具有調節T細胞分化的生物學功能[39-40]。miR-155通過直接抑制SOCS1,調控JAK/STAT通路來影響Treg細胞和Th17細胞的分化和IL-17的產生[41-43]。miR-155直接作用于其下游靶點SOCS1,使STAT3磷酸化。近年來有研究發現,SOCS1能通過調控STAT3磷酸化水平干預炎癥因子的表達,還參與了妊娠母體胎盤血管重構過程。因此,miR-155-SOCS1-STAT3信號通路在 Th17細胞的分化和 IL-17A的產生中起著重要作用(圖4)。

圖4 miR-155-SOCS1-STAT 信號通路調控Th17/Treg平衡通路圖

4 小 結

Treg/Th17免疫失衡在PE的病理進程中發揮著重要作用[44]。PE患者免疫失衡與胎盤源外泌體中的miR-155密切相關,外泌體可以將其包含的miRNA從胎盤滋養層細胞傳遞到母胎界面而發揮作用[45]。PE患者胎盤和外周血中miR-155呈異常高表達狀態[46],大量表達的miRNA是滋養組織發揮功能的重要組成部分。胎盤分泌的外泌體miR-155 可通過通訊交流的方式直接作用于其下游靶點SOCS1,使STAT3磷酸化而影響Th17/Treg的表達。因此,miR-155-SOCS1-STAT3 信號通路在Th17細胞的分化和IL-17A的產生中起著重要作用。進一步深入機制的研究對PE的早期診斷、治療及預防有著重要的指導價值。