母胎界面的组成及其免疫学特征
受精卵形成后,逐渐发育成囊胚,与此同时子宫内膜蜕膜化。受精卵抵达宫腔后,经定位、黏附、穿透过程着床于子宫蜕膜。着床后的囊胚滋养细胞开始分化,形成绒毛的初始结构并逐渐形成胎盘,胎盘与蜕膜相接部位即母胎界面,母胎界面是母胎免疫耐受形成的部位。目前认为,母胎界面免疫耐受是母、胎双方相互作用的结果:来自胎儿一方的滋养细胞表达胚胎抗原并分泌细胞因子,以逃避母体免疫系统攻击;母体蜕膜形成以固有免疫为主的调节机制,以利于胚胎存活。
(一)胎盘
绒毛膜绒毛(chorionic villus)是人类胎盘的基本结构单位,其组成:①绒毛干,由带血管的间质构成;②基底膜,被覆于绒毛干;③细胞滋养层细胞(cytotrophoblast cell),胎盘绒毛的主要构成细胞,是具有分化潜能的上皮来源的细胞,也是母胎界面唯一与母体免疫系统直接接触的胎儿细胞。
1.滋养细胞 晚期囊胚着床后,细胞滋养细胞分化、增殖为两层细胞,外层为合体滋养细胞,内层为细胞滋养层细胞。后者沿绒毛和绒毛外两个方向分化,最终形成生物学特性明显不同的以下两类细胞。
(1)绒毛细胞滋养层细胞(villous cytotrophoblast,VCT):可融合为多核的合体滋养层细胞(syncytiotrophoblast cell,STB),覆盖于漂浮绒毛表面,形成母胎间物质交换的屏障,并承担胎盘主要内分泌功能(分泌HCG、HPL、leptin、SP、INSL4等)。
(2)绒毛外滋养细胞(extravillous trophoblast):可从固定绒毛的顶端入侵至子宫蜕膜深部,聚集形成孤岛,并取代子宫螺旋动脉血管内皮细胞和表达黏附分子,完成血管重铸,其侵袭过程类似于肿瘤细胞。若滋养细胞侵袭不足,则螺旋动脉可保留其收缩功能,导致自然流产。另外,妊娠高血压综合征、胎儿宫内发育迟缓等均伴随滋养细胞对螺旋动脉壁侵袭不足或缺如。
2.滋养细胞具有重要的免疫功能
(1)表达HLA-G抗原:滋养细胞不表达HLA-A、HLA-B抗原,但高表达非经典HLA-G抗原,并分泌可溶性HLA-G进入母血。HLA-G可在母胎界面发挥如下作用:①与CD8结合,通过启动Fas/FasL途径而诱导CD8+T细胞凋亡,并可抑制CD4+T细胞增殖,协助清除绒毛间隙中的母体T细胞;②HLA-G可与NK细胞表面某些抑制型受体(如KIR2DL4、ILT2、ILT4等)结合,但不与激活型受体(如CD160)结合,从而抑制母体NK细胞对滋养细胞的杀伤效应。
(2)分泌抑制性蛋白:滋养细胞可表达FasL,与T细胞表面Fas结合而导致邻近蜕膜T细胞凋亡;而合体滋养细胞表达IDO(吲哚胺2,3-双氧合酶),可分解母胎界面的色氨酸,从而抑制局部T细胞增殖;另外滋养细胞可表达补体调节蛋白MCP、DAF等,阻断补体对滋养细胞的攻击。
(3)分泌细胞因子:滋养细胞可分泌多种细胞因子(IL-4、IL-12等)和趋化因子(CCL3、CCL2、CXCL12、CXCL16等),促进滋养细胞自身增殖、分化,并调节母胎界面局部的免疫耐受微环境,感染状态下则可趋化、激活母体中性粒细胞,参与局部炎症反应和免疫应答。
(二)蜕膜(https://www.daowen.com)
受精后,子宫内膜在黄体持续分泌的孕酮作用下发生蜕膜化,表现为内膜腺体增大、弯曲,腺上皮细胞内及腺腔中含大量糖原,血管充血,结缔组织细胞肥大,形成子宫蜕膜。晚期囊胚着床后,根据蜕膜与囊胚的位置关系,蜕膜可分为3部分:底蜕膜(basal deciduas)、包蜕膜(capsular deciduas)、真蜕膜(true decidua)。人早孕期子宫蜕膜的细胞组成相当复杂而特殊,不仅含大量蜕膜基质细胞,且富含骨髓来源细胞(如巨噬细胞、T细胞和特殊类型NK细胞等),形成母胎界面独特的内分泌-免疫微环境。
1.蜕膜免疫细胞(decidual immune cell,DIC)胚胎着床后的早孕期,母体内大量免疫细胞迁移至子宫蜕膜,参与维持母胎免疫耐受和抗感染免疫。蜕膜免疫细胞主要包括NK细胞(约占70%)、T细胞(约占15%)、巨噬细胞(约占15%)和少量DC(1%),它们具有如下特点:①特殊的功能亚群,即CD56bright/CD16-NK细胞、γδT细胞、M2细胞(主要产生抑炎细胞因子);②母胎界面出现Th2细胞偏移;③通过旁分泌某些细胞因子,调控滋养细胞生长、分化和迁移并维持妊娠。
(1)蜕膜NK细胞:90%~95%外周血NK细胞表型为CD56dimCD16+,以杀伤功能为主。蜕膜CD56bright/CD16-NK细胞可由外周血募集而来,也可由子宫母胎界面产生IL-22的未成熟NK前体细胞(CD34-CD117+CD94-)发育而来。CD56bright/CD16-NK细胞是蜕膜免疫细胞的主要组分,主要通过分泌细胞因子而发挥免疫调节功能。
(2)蜕膜T细胞:①蜕膜T细胞主要为γδT细胞,约占蜕膜免疫细胞的15%,参与维持母-胎免疫耐受和孕期抗感染免疫;②围着床期子宫内膜局部出现Th2细胞偏移,有利于着床和维持妊娠;③妊娠期母体外周血、蜕膜及胎儿脐带血Treg扩增,参与母-胎免疫耐受形成;④人外周血与母胎界面均存在Th17细胞,在母胎界面发挥调节作用。
(3)蜕膜单核/巨噬细胞:母胎界面滋养细胞和蜕膜基质细胞可分别分泌CXCL16、CCL2,共同从外周血募集单核/巨噬细胞。巨噬细胞参与胚胎植入、胎盘发育及宫颈成熟等妊娠过程。蜕膜巨噬细胞主要为M2表型(高表达RANK、CD206、CD209及CD11c)。滋养细胞及蜕膜基质细胞产生的RANKL可下调蜕膜巨噬细胞表面CD80、CD86表达及IL-12、IL-23分泌,但上调IL-10分泌,从而参与母胎免疫耐受形成。
2.母胎界面非免疫细胞
(1)蜕膜基质细胞(decidual stromal cell,DSC):约占蜕膜细胞总数的75%,由子宫内膜基质细胞分化而来,参与蜕膜的营养供应并形成内分泌微环境。此外,蜕膜基质细胞具有免疫细胞的某些特性,例如:①表达特定黏附分子、白细胞分化抗原(CD10、CD13)、共刺激分子(CD80、CD86),可能在蜕膜局部将胚胎抗原提呈给蜕膜T细胞,介导母-胎间免疫应答或耐受;②蜕膜基质细胞产生CCL2,可上调蜕膜免疫细胞分泌IL-4和IL-10,下调IFN-γ和TNFα分泌,参与维持母胎界面Th2型免疫优势。
(2)胚胎来源的滋养细胞:起源于上皮细胞,是母胎界面胚胎来源的唯一细胞组分。作为唯一与母体蜕膜及其免疫细胞直接接触的胚胎细胞,在母-胎耐受中起着至关重要的作用:①滋养层细胞不表达经典MHCⅠ、MHCⅡ类分子,可逃逸母体对胎儿(半异体移植物)的排斥反应;②绒毛外细胞滋养层细胞表面表达非经典MHCⅠ类抗原(HLA-G和HLA-C),可抑制蜕膜NK细胞的攻击,并参与诱导母体对父源组织抗原的免疫耐受。
另外,滋养细胞可分泌多种细胞因子和趋化因子,形成有利于正常妊娠所必需的母胎界面免疫耐受微环境。例如:①分泌CXCL12,募集蜕膜NK细胞,并呈剂量依赖性地抑制外周NK细胞穿孔素表达与杀伤活性;②分泌CXCL16,募集蜕膜单核/巨噬细胞和T细胞,诱导M2转化,促进蜕膜γδT细胞增殖,下调γδT细胞GrB表达;③分泌TSLP,促进蜕膜DC分泌高水平IL-10、CCL17,诱导Th2细胞偏移及Treg扩增。
综上所述,早孕期母胎界面存在特殊的细胞类型(蜕膜基质细胞、特征性的蜕膜免疫细胞、滋养细胞等),并形成细胞-细胞因子-细胞外基质-局部性激素相互作用、相互调节的复杂网络,从而精密调控母体免疫状态和胚胎生长发育,直至分娩完成。