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免疫细胞在黄体发育及退化过程中的作用

2022-12-29赵久华郑舒婷林凤屏王正朝

中国医学科学院学报 2022年3期
关键词:牛黄黄体体细胞

赵久华,郑舒婷,林凤屏,王正朝

1福建师范大学生命科学学院 福建省发育与神经生物学重点实验室,福州 350007 2皖西卫生职业学院,安徽六安 237005

1968年,Lobel等[1]首先发现在牛黄体中存在白细胞,随后研究还发现诱导淋巴细胞减少可以导致黄体功能障碍[2-4]。目前,越来越多的证据表明多种类型的免疫细胞存在于黄体中,如T细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和树突状细胞等,参与黄体功能的调节,且在黄体的整个生命周期中发挥着重要作用[1-4]。

在哺乳动物黄体中,不仅存在不同类型的黄体细胞,而且还存在着不同类型的T细胞,这些T细胞均来源于骨髓造血干细胞[5-6]。在胸腺中,造血祖细胞通过分裂生成未成熟的胸腺细胞,成熟的胸腺细胞被释放到外周组织。另外,胸腺功能是维持小鼠卵巢正常功能所必需的,先天性的或后天切除的无胸腺动物是不孕的且卵巢功能异常[6]。先天性免疫系统细胞起源于骨髓干细胞,如巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和树突状细胞。这些细胞进入卵巢后,参与卵巢排卵和黄体功能的调节过程[7-9]。Kizuka等[10]用小鼠骨髓移植模型演示了绿色荧光蛋白(green fluorescrent protein,GFP)标记的骨髓细胞被转移到黄体中的过程,这些GFP+细胞是巨噬细胞,表明巨噬细胞是在黄体成形过程中从骨髓被转移到卵巢的。脾脏是卵巢的另一种免疫细胞储存库,Swirski等[11]发现脾脏是单核细胞储存和快速分布部位,机体可以利用脾脏单核细胞调节炎症。另外,Oakley等[12]发现卵巢中的白细胞数量与脾脏中的白细胞数量呈反比关系。脾切除的大鼠卵巢中白细胞的浸润明显减少,表明脾脏可以作为卵巢白细胞的直接储库。此外,在切除脾的假孕兔子中,白细胞数量和孕酮浓度显著降低。

由此可见,免疫细胞在黄体形成及其功能调节中具有非常重要的作用。因此,在本实验室先前关于哺乳动物卵巢黄体发育及其功能调节的工作基础上[13-17],本文综述了不同类型的免疫细胞在哺乳动物黄体功能维持及其退化过程中的作用,旨在进一步了解黄体生物学功能,为临床操控黄体功能提供重要的参考。

免疫细胞在黄体发育过程中的作用

在哺乳动物黄体中,T淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞、多形核白细胞和树突状细胞是研究相对较多的免疫细胞。因此,我们分别概述这些免疫细胞在黄体发育及其功能维持中的作用。

T淋巴细胞在牛黄体中,T淋巴细胞的类型和CD4+/CD8+T细胞的数量从早期黄体阶段到晚期黄体阶段均没有发生明显变化,而且Poole等[18]发现牛黄体中T淋巴细胞的比例为:25% CD4+T细胞、45% CD8+T细胞和30% γδ+T细胞。研究发现女性外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMC)可以刺激体外培养的黄体细胞产生孕酮,且中期黄体细胞主要诱导γδ+T细胞的增殖,同时白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)的表达增加[19-21]。由此可见,功能性黄体可以通过产生免疫抑制性细胞因子IL-10对黄体中T淋巴细胞的增殖发挥免疫抑制作用。孕酮可以诱导小鼠γδ+T细胞合成IL-10和其他的Th2相关因子[21],表明在功能性黄体中,黄体细胞和淋巴细胞之间可以通过孕酮相互影响。另外,黄体细胞虽然可以调节T淋巴细胞的增殖,但这些细胞没有核孕酮受体,只表达膜孕酮受体。因此,孕酮对T淋巴细胞的作用表现为快速且特异性方式。

单核细胞和巨噬细胞单核细胞起源于骨髓干细胞,通过血液循环转移到特定组织,并根据组织微环境的情况分化为巨噬细胞,从而参与多种生理过程。在人、牛和猪的早期黄体中,巨噬细胞的数量显著增多。Turner等[22]发现巨噬细胞在维持黄体血管完整性过程中具有非常重要的作用,巨噬细胞渐进性消除与卵巢出血有关,从而导致黄体内皮细胞耗竭和红细胞增多。Care等[23]发现由于妊娠黄体微血管网的破坏,引起巨噬细胞耗竭,血浆孕酮下降,导致胚胎植入停滞。另外,与颗粒细胞共同培养的外周血巨噬细胞具有促黄体形成作用。人单核细胞与黄体细胞共培养可增加白细胞介素-8(interleukin-8,IL-8)的释放,而单核细胞有IL-8受体,所以黄体细胞条件性培养基可以通过IL-8刺激单核细胞的迁移[24]。黄体细胞与单核细胞之间的相互作用有助于黄体早期趋化因子释放和白细胞募集的增加[25]。可见,巨噬细胞在维持卵巢血管完整性中起着非常重要的作用。

多形核白细胞在一些物种黄体中发现了多形核白细胞(polymorphonuclear leukocytes,PMN),如中性粒细胞和嗜酸性粒细胞[24-27]。人血循环白细胞的60%是中性粒细胞,在急性炎症反应初期的非特异性阶段起重要作用。在牛黄体早期阶段,中性粒细胞数量和IL-8浓度相当高,人黄体中中性粒细胞数量也相当高,且大鼠妊娠黄体早期阶段,中性粒细胞数量同样很高。早期黄体的形成可以诱导PMN迁移,且IL-8可以刺激黄体内皮细胞毛细管样结构的形成[26]。重要的是,IL-8可以有效地刺激黄体细胞产生孕酮,这与血管内皮生长因子(vascular epithelial growth factor,VEGF)和纤维细胞生长因子2(fibroblast growth factor 2,FGF2)的体外作用一样[26-27]。可见,IL-8和中性粒细胞可以刺激黄体的形成与发育。PMN和IL-8在体内和体外均可以诱导血管的增生,表明PMN和IL-8不仅在组织炎症诱导和伤口愈合中起作用,而且在黄体血管增生调节中起作用[27]。在小鼠子宫内膜微血管中检测到了表达VEGF的中性粒细胞,且在中性粒细胞耗竭的小鼠中,内皮细胞的增殖显著降低[26]。Miyamoto等[27]发现VEGF对人中性粒白细胞具有趋化性作用,且可以被VEGF抗体的中和作用所阻断。另外,FGF2也可以增加大鼠中性粒细胞的募集。在黄体发育过程中,检测到了高表达的VEGF和FGF2[29],表明IL-8、VEGF和FGF2作为PMN募集的刺激因子,在黄体早期阶段发挥着协同作用。

嗜酸性粒细胞通常参与由寄生虫感染、哮喘和过敏性疾病引起的免疫应答,在人、牛和绵羊排卵后不久嗜酸性粒细胞就会渗透进入黄体,通过内皮细胞表达的P选择蛋白被募集到正在发育的黄体中[34]。在人黄体发育早期阶段,黄体细胞表达嗜酸性粒细胞趋化因子RANTES(regulated upon activation normal T cell expressed and secreted factor,受激活调节正常T细胞表达和分泌因子),表明它们在血管增生和类固醇激素合成中的重要调控作用[34]。另外,地塞米松可以诱导嗜酸性粒细胞数量减少,并导致孕酮浓度变低。

树突状细胞树突状细胞(dendritic cell,DC)是先天性免疫和适应性免疫所必需的细胞,可以引发T细胞特异性抗原呈递[30]。越来越多的证据表明DC参与了抗原免疫反应和抗原免疫耐受的诱导[30-31]。例如,在胚胎第4.5天,短暂消融DC将导致胚胎完全被吸收,表明DC在胎儿免疫耐受中起至关重要的作用。尽管牛黄体中是否存在DC尚未得到证实,但在小鼠卵巢中存在DC,且在黄体形成过程中不断累积[31]。另外,条件性消除DC可以阻断人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,hCG)诱导的排卵,干扰淋巴管的发育,并显著抑制孕酮分泌[32]。由此可见,在黄体发育过程中,DC主要位于新形成的早期阶段黄体,并参与孕酮合成和淋巴管生成的过程。

其他血小板是在凝血系统中起关键作用的血细胞,能够产生诱导内皮细胞迁移的化学引诱物,参与伤口愈合和组织重塑的过程。Furukawa等[33]发现位于人早期黄体中的血小板,参与黄体发育,上调孕酮合成。

虽然免疫细胞在黄体发育过程中的作用已经取得了一些进展,但其调控机制还有待进一步深入研究,如黄体免疫系统与妊娠识别和妊娠建立之间的关系尚不清楚。值得关注的是,目前的资料已经表明免疫细胞不仅参与了黄体的形成及发育过程,而且还参与卵巢黄体功能的调节。

免疫细胞在黄体退化过程中的作用

子宫来源的或者外源的前列腺素F2α(prostaglandin F2α,PGF2α)启动黄体退化,并迅速减少黄体孕酮分泌。在人、牛、猪、马和小鼠等黄体退化过程中,巨噬细胞和T淋巴细胞数量显著增加,表明这两种类型的细胞在黄体退化过程中具有重要作用[35-37]。

T淋巴细胞在黄体退化过程中,发现了大量的CD4+和CD8+T细胞,表明这两种类型的T细胞在黄体退化过程中起重要作用[20]。在体外,激活的PBMC可以抑制黄体生成素(luteinizing hormone,LH)刺激黄体细胞分泌孕酮。Cannon等[38]发现PGF2α给药后分离的黄体细胞比PGF2α给药前分离的黄体细胞对T细胞增殖的刺激作用更强,外源孕酮可以抑制T细胞增殖。在反刍动物循环T淋巴细胞中,γδ+T细胞占大部分,如γδ+T细胞占牛黄体T淋巴细胞的35%。Walusimbi等[39]发现退化的黄体细胞主要诱导γδ+WCl+T细胞的增殖,而功能性黄体细胞主要诱导γδ+WCl-T细胞的增殖。另外,功能性的黄体细胞增加了表达抗炎细胞因子IL-10的γδ+T细胞比例,但降低了表达黄体退化因子IFN-γ(interferon gamma,干扰素-γ)的γδ+T细胞比例[39]。因此,功能性黄体的微环境抑制了固有T细胞活性,而退化的黄体微环境则恢复了这些T细胞活性,促进了黄体组织结构的消亡。在胚胎植入期间,调节性T细胞(CD4+CD25+Foxp3+T细胞)对免疫耐受调节至关重要[40]。牛黄体中CD4+Foxp3+T细胞比外周血中更多,但使用PGF2α后退化黄体中Foxp3+T细胞数量大大减少[18]。由此可见,Foxp3+T细胞可以调节固有T细胞的功能,防止黄体开始退化。因此,Foxp3+T细胞数量的减少直接与黄体退化有关。

巨噬细胞巨噬细胞是功能性黄体所必需的,但在黄体退化早期阶段也出现了大量的巨噬细胞[23-25]。在牛黄体退化过程中,70%的增殖细胞是CD14+巨噬细胞。在兔黄体退化过程中,X4+和D68+巨噬细胞数量显著增加。另外,炎性细胞因子(如TNF-α,IL-1b和IFN-γ)和趋化因子(如CCL2)也参与了黄体退化。这些因子可以诱导巨噬细胞和T淋巴细胞积聚在黄体中,产生炎症和免疫应答,促进黄体退化的级联反应[41-43]。因此,黄体主要通过凋亡损失细胞,发生退化,且凋亡的黄体细胞会被巨噬细胞吞噬。一般来说,巨噬细胞和T淋巴细胞可以根据外部刺激条件产生多种细胞因子,增加免疫炎症反应,并与外周固有细胞进行交流,如IL-1s、IL-2、IL-4、IL-6、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、IFN-α、IFN-γ和前列腺素[23-25]。关于巨噬细胞和T淋巴细胞与这些细胞因子之间的关系已有许多研究,如TNF-α蛋白存在于牛黄体细胞、内皮细胞和免疫细胞中,可以增加天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)活性、抑制孕酮分泌、诱导IFN-γ和Fas介导的细胞死亡[44]。另外,IFN-γ还可以抑制LH刺激黄体细胞合成孕酮,增加前列腺素的合成,诱导细胞死亡。

中性粒细胞中性粒细胞是最早被募集到炎症部位的细胞,从而提供细胞因子和蛋白水解酶。在PGF2α诱导牛黄体退化过程中,中性粒细胞被迅速募集到黄体中,这个过程大约5 min[45-46]。同样,PGF2α给药后中性粒细胞迅速在马黄体中积累。为了产生这种快速反应,PGF2α直接刺激P选择蛋白表达,并通过P选择蛋白增强中性粒细胞黏附在黄体内皮细胞中[45-46]。急性炎症的特征在于中性粒细胞在几分钟内迅速渗透并且持续出现T淋巴细胞和巨噬细胞迁移。中性粒细胞可产生多种炎性细胞因子来募集T淋巴细胞和巨噬细胞,如IL-8,TNF-α和IFN-γ[41-43]。PGF2α使用后6~24 h的牛黄体中,发现了大量的T淋巴细胞和巨噬细胞,这些免疫细胞被认为是黄体组织快速消亡所必需的[45-46]。由此可见,PGF2α诱导的黄体退化与急性炎症反应有关,伴随着急性迁移的中性粒细胞,这些细胞招募其他免疫细胞到正在退化的黄体中。CD18抗体预处理不仅可以显著抑制PGF2α诱导的中性粒细胞积累,而且还可以显著抑制血清孕酮浓度的降低[23-25]。N-甲酰基-甲硫氨酰-L-亮氨酰苯丙氨酸(N-formyl-methionyl-leucyl-phenylalanine,fMLP)激活大鼠中性粒细胞后,与黄体细胞共同孵育,可以显著减少LH刺激黄体细胞积累cAMP和分泌孕酮,这取决于中性粒细胞的数量[41-43]。然而,Talbott等[47-49]利用IL-8和PMA激活中性粒细胞,然后再与牛黄体细胞共培养,并没有减少孕酮分泌。因此,渗入牛黄体中的中性粒细胞可能是黄体功能性退化的启动因子,而不是诱导因子。

目前的资料已经表明免疫细胞除了参与黄体发育的过程外,还直接参与黄体退化的过程,但这些不同类型的免疫细胞在黄体退化过程中作用方式及其分子调控尚有待进一步研究。

总结与展望

在哺乳动物,黄体的生理功能是合成并分泌大量的孕酮,在胚胎的命运中起着至关重要的作用。在卵巢排卵之后,黄体细胞分泌各种趋化因子和细胞因子,募集免疫细胞到正在发育的黄体中,如中性粒细胞、巨噬细胞、T细胞和树突状细胞。在黄体早期发育阶段,这些免疫细胞通过释放IL-8、PGE2、VEGF和FGF2,增加孕酮分泌。这些招募的免疫细胞和黄体细胞释放的细胞因子可以刺激血管增生和淋巴管生成。另外,子宫PGF2α是黄体退化的起始信号,募集各种免疫细胞进入黄体,如巨噬细胞、T淋巴细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞。PGF2α可以促进各种炎性细胞因子(TNF-α,IL-1和IFN-γ)和趋化因子(如CCL2和IL-8)的产生,这些因子可以募集巨噬细胞、中性粒细胞和T淋巴细胞进入黄体,并通过炎症和免疫反应增强黄体退化的级联反应。此外,抑制血管增生和诱导血管收缩可以诱发炎症免疫反应,导致孕酮分泌减少、细胞凋亡与细胞吞噬。进一步研究黄体血管病学和免疫学的功能调控机制,将有助于丰富我们对生殖生理学与卵巢生物学的认识。

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