懷孕過程中的那些免疫事件—胎兒面的免疫調控

生殖健康雖然比不上腫瘤在醫學上的熱度，但作為人類生殖繁衍的重要一環，健康平安的孕育一個新生命關乎每個家庭的幸福甚至未來。胎兒對於母體來說作為一個半異體，稍有不慎，便會發生嚴重的免疫排斥，對胎兒來說嚴重的會發生流產，對母體可能會發生嚴重的妊娠併發症（如子癇前期），如何與母體和諧相處，既保證胎兒的健康發育，又保證母體身體的健康，這都離不開精準的免疫調控。這一專題，跟大家一起聊聊妊娠過程中的那些免疫事件。

妊娠期母親的身體生理發生顯著的變化，為了保證半異源胎兒的耐受性，同時保護母親免受病原體入侵，母親的局部和全身免疫系統發生動態變化。妊娠過程中每一個事件的執行都需要免疫系統的精確調控，如果這些免疫適應被破壞，則會導致嚴重的妊娠併發症，如，流產、早產和子癇前期。母胎免疫系統作為內分泌、代謝和微生物互作網絡的一個組成部分，它與胎兒和胎盤來源信號及時、協調地相互作用，通過縱向、多組學分析研究了解健康和病理妊娠中的免疫適應性，對影響妊娠期間免疫適應的因素進行綜合檢查，不僅可以確定健康妊娠中正常免疫狀態(藍色)，還能找到非正常妊娠結局異常免疫(橙色)的關鍵因素(圖1)。

近期，大量的轉錄組、表觀基因組、蛋白質組和細胞技術的出現，為捕獲妊娠期的多組學數據提供了強大的手段。尤其最近證實了一個相互關聯的免疫特徵的網絡，在妊娠過程中按時間順序調節。妊娠過程中，胎兒、胎盤和母體對免疫調控發揮著重要作用，本專題結合近期多篇綜述系統描述妊娠過程中的免疫調控，今天首先跟大家一起學習一下胎兒面在妊娠過程中發揮的免疫作用。

圖1

胎盤在妊娠過程中的免疫調控

受精後第7 - 8天，囊胚附著在子宮壁上，滋養細胞(最終構成胎盤的胎兒來源細胞)增殖並侵入子宮，不僅引發基質細胞分化成富含糖原的蛻膜細胞，還改造子宮環境，包括子宮螺旋動脈轉變為薄壁血管，促進母親和胎兒之間的營養和代謝物的交換。

滋養細胞的局部免疫調控 (圖2b)

在妊娠早期，滋養細胞作為關鍵的免疫細胞，它們會促進炎症環境的形成，這對子宮重塑以適應胎盤形成是必要的。懷孕大約2周後，滋養細胞侵入蛻膜並分泌細胞因子、趨化因子(C-X-C motif)、配體(CXCL)和基質金屬蛋白酶(MMPs)，這些細胞可以招募母體免疫細胞並重構蛻膜/子宮。與此同時，滋養細胞還組織白細胞的增殖，特別是蛻膜自然殺傷細胞(dNK)和蛻膜樹突細胞(dDCs)的增殖。

滋養細胞位於母胎界面，它們可以阻止胎兒受到母體毒性免疫細胞的侵害，從而保護胎兒免受早期母體免疫系統的傷害。滋養細胞上特殊的HLA分子(HLA-E，HLA- g，和HLA- c)可抑制CD8+ T細胞和NK細胞的細胞毒性。Th2極化細胞、未成熟樹突狀細胞和Treg細胞共同形成一個耐受環境。

胎兒游離物質的免疫調控 (圖2c)

胎兒和胎盤調節外周免疫系統以增強胎兒的耐受性。胎兒微嵌合、無細胞胎兒cffDNA和胎盤細胞外囊泡(EVs)進入母體循環，通過誘導胎兒特異性調節性T細胞(Treg)等機制促進系統耐受性(外泌體)，或導致異常妊娠的病理炎症(微顆粒)。

隨著胎盤的生長，胎盤釋放出各種EVs外泌體(約50-150 nm)、微泡(200 nm-2m)和凋亡細胞，這些細胞可能來自細胞滋養細胞、合胞滋養細胞和胎盤間充質幹細胞。EVs濃度隨妊娠進展呈線性增加，表明其在妊娠中可能發揮著免疫調控的作用。這些EVs作為轉運膜和胞漿內胎兒蛋白、脂質和微RNA的載體，在細胞通訊中發揮作用。最近研究認為外泌體可誘導活化的淋巴細胞凋亡、降低NK細胞毒性、分泌TGF (TGF)抑制因子和PDL-1，從而促進Treg分化，進而發揮免疫抑制功能。

另一方面，微顆粒是在生理氧化應激條件下形成的一種溫和的促炎物質，可能抵消外泌體在胎盤環境中的免疫抑制作用。病理妊娠如早產和先兆子癇會影響EVs濃度和生物活性。迄今為止，定量和定性評估納米級EVs的技術在解析度和靈敏度方面的缺陷一直是理解其各種形式生物發生和活性的障礙，然而，一些新技術，如聯合差動超離解、透射電子顯微鏡和納米顆粒跟蹤分析已經出現，允許分離，檢查形貌，分析大小分布和濃度。

凋亡的滋養細胞也是釋放到母體游離cffDNA的重要來源。隨著胎盤的增大和凋亡滋養細胞數量的增加，cffDNA的血漿濃度呈指數增長。與成人cfDNA相比，cffDNA是低甲基化的，因此是toll樣受體(TLR)-9的激動劑，TLR -9通常對低甲基化的細菌和病毒DNA有反應。在懷孕的小鼠中，有證據表明注射低甲基化DNA會導致TLR-9激動並導致分娩，而阻斷TLR-9的激活可阻止這些小鼠早產。雖然cffDNA的免疫調節作用在人類未被證明，但這些發現表明，cffDNA可能參與TLR依賴的母體適應性免疫，母親的免疫適應與臨產的發生有關， cffDNA水平達到峰值時發生足月分娩，或其他紊亂如早產。

除了非細胞的胎兒物質進入母體循環之外，少量完整的胎兒細胞的轉移（胎兒微嵌合）也有助於母體免疫調節。這些細胞起源於一系列不同的胎兒組織，包括造血、祖細胞和組織特異性細胞類型，它們的頻率隨著妊娠周期的增加而增加，而且它們可能具有免疫活性。早在人類、非人靈長類和小鼠的妊娠中期，就可以在母親的血液和組織中檢測到胎兒細胞。這些細胞隨著胎齡的增加而增加，在分娩時達到高峰，在產後急劇下降。

儘管人們對胎兒嵌合細胞的存在已達成共識，但對其在妊娠期間的功能知之甚少，部分原因是缺乏公認的分離這些極其罕見的胎兒細胞的方法。然而，這些胎兒嵌合細胞在母體外周的積累與母體對胎兒免疫耐受的增強是一致的，例如，對胎兒父體來源的抗原，母體特異性的全身增加Treg細胞。因此，從生物學上講，胎兒細胞是促成妊娠足月所必需的生殖環境的一部分。

胎兒游離物質可能是母體免疫調控的重要物質，可以誘導外周Treg細胞的分化和增殖。Somerset等人描述了外周Treg的軌跡，他們通過對非孕婦和每三個月孕婦的樣本進行橫斷面分析，量化了人類妊娠過程中外周Treg (CD4+CD25+)的水平。他們發現，在未懷孕的前三個月，Treg增加了1.5倍，在妊娠中期達到2.5倍的峰值，在妊娠晚期略微下降到2倍。自那以後，至少有14項不同的研究證實了在人類懷孕期間Tregs的增加。這些妊娠誘導的Treg的功能已經在小鼠模型中得到了很好的研究，例如,一組數據表明表明,CD4 + CD25 + 敲除的Treg細胞會使懷孕小鼠妊娠失敗，且具有100%的外顯率。在人類中，Tregs水平較低的女性可能更容易自然流產或早產。這些研究認為妊娠期保持適當的Treg水平是必要的，這是妊娠免疫時鐘的重要組成部分。

分娩時胎兒-胎盤的免疫調控(圖2d)

妊娠37至40周時，胎兒-胎盤單元的免疫功能進一步發展，並觸發炎症促進分娩。證據表明，胎兒成熟觸發母體免疫系統向促炎狀態轉變。例如，由成熟的胎兒肺組織產生的表面活性蛋白A是TLR-4激動劑，環氧合酶(COX)-2活性的刺激因子，前列腺素(PG)E2的產物。生長中的胎兒對羊膜和肌層的機械拉伸也可能誘發促炎信號，從而促成分娩。在非人靈長類動物中，羊膜腔內球囊膨脹會增加母體血漿白介素-1 (IL)-1，腫瘤壞死因子(TNF)，IL-8和IL-6，促進子宮收縮。眾所周知，這些細胞促炎因子TNF和IL-1蛋白和前列腺素的產物與小鼠和人類的分娩密切相關。

胎兒-胎盤單位的免疫表型從耐受性轉變到促炎性，這個過程與其他免疫、發育和環境同步並協同工作，並引發母體和胎兒來源的促炎免疫細胞向子宮肌層、母體宮頸和胎兒絨毛膜聚集。這些信號導致的最終的結果是分娩的共同途徑：胎膜破裂、宮頸成熟和子宮收縮。

圖2：胚胎、胎兒和滋養細胞對妊娠期間免疫調控的貢獻。

參考文獻

1. Peterson LS, Stelzer IA, Tsai AS, Ghaemi MS, Han X, Ando K, et al. Multiomic immune clockworks of pregnancy. Semin Immunopathol. 2020.