女性生殖道局部黏膜免疫微环境①

常凯凯 综述 姚晓英 李大金 审校 (复旦大学附属妇产科医院研究所，上海200011)

1 女性生殖道黏膜免疫系统

黏膜免疫系统(Mucosal immune system，MIS)是指分布于呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道黏膜及一些外分泌腺体的淋巴组织，是执行局部特异性免疫功能的主要场所。黏膜免疫系统在结构和功能上均不同于系统免疫系统，是机体免疫系统的重要组成部分。女性生殖道黏膜因受性激素影响及缺乏典型的集合淋巴结，是一个独特的免疫位点。黏膜表面同时存在固有和适应性免疫保护;固有免疫成分包括黏液层，上皮间紧密连接，抗微生物肽，固有免疫细胞以及各种分泌因子等［1，2］。适应性免疫应答主要由T、B淋巴细胞完成。触发的固有免疫可作为桥梁，将适应性免疫联系起来，产生病原体特异的体液/细胞免疫应答。

此外，女性生殖道黏膜免疫系统还适应特殊的生理功能，包括月经来潮、授精、着床、妊娠以及分娩，即使在这些过程中，生殖道仍需要清除有害病原体，保护生殖道黏膜不受病原体侵袭［3，4］。

2 免疫微环境

女性生殖道黏膜是一个复杂的微环境，受性激素、微生物以及局部炎症等影响。结构上，女性生殖道由上生殖道(输卵管、卵巢、子宫、宫颈内膜)和下生殖道(宫颈外膜、阴道)组成，根据覆盖在黏膜表面的上皮细胞不同而分为2种不同类型的黏膜。上生殖道覆盖着单侧柱状上皮、内膜上皮细胞，受性激素调控，利于授精和胚胎发育，表达多聚Ig受体，负责将二聚体IgA运送至腔面;下生殖道覆盖着复层鳞状上皮细胞，是遭遇病原微生物的第一层细胞［5］。

上生殖道上皮之间有紧密连接(Tight Junctions)，上皮表面覆盖着保护性黏液，上皮分泌物跨越上皮层朝顶端腔面分泌。上皮下是间质细胞以及各种免疫细胞，如T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞、NK细胞等［2］。子宫内膜还具有特征性的淋巴样聚集体(Lymphoid aggregates，LA)，它以B淋巴细胞为中心，周围是大量CD8+T细胞，再外围是巨噬细胞环。子宫内膜T淋巴细胞2/3以上是 CD8+T细胞，多表达 αβTCR，γδT细胞只占5% ～10%，并且在月经周期中相对稳定。LA在解剖和功能上均不同于小肠Peyer’s淋巴结，下生殖道以及绝经后妇女缺乏LA，说明雌孕激素调节LA的形成，然而LA的免疫功能还不清楚［1，2］。

上生殖道是相对“无菌”的环境，而女性下生殖道存在着将近30多种微生物，宫颈和阴道上皮不断暴露于各种共生菌群和病原菌，构成了下生殖道独特的生态环境［1，6］。生殖道细胞表达各种模式识别受体(Pattern recognition receptors，PRRs)，从而识别不同的病原体相关分子模式(Pathogen associated molecule patterns，PAMPs);如上皮细胞表达一系列Toll样受体(TLRs)、NOD 受体(NLRs)和 RIG-I-样受体(RLRs)等，可识别各种细菌和病毒并发挥固有免疫防御功能。另外，受病原体刺激和性激素影响，上皮分泌的抗微生物肽［如防御素、白细胞蛋白酶抑制药(Secretory leukocyte peptidase inhibitor，SLPI)、弹力素、乳铁蛋白等］，细胞因子和趋化因子也发挥免疫保护功能［1］。

生殖道黏膜上皮细胞、成纤维细胞、淋巴细胞、巨噬细胞和树突细胞以及各种因子形成了独特的黏膜免疫微环境(Mucosal immune microenvironment)。

3 性激素影响

3.1物理屏障 黏膜表面黏液、pH值、上皮细胞及紧密连接等组成一道防御微生物感染的物理屏障。黏液利用其稠厚凝胶状态可捕获有害病原体，同时也受月经状态影响。黏液中抗微生物肽(防御素、白细胞蛋白酶抑制剂、弹力素等)可在病原微生物进入上皮细胞前实行有效清除［7］。黏液pH值也影响病原微生物的传播。正常情况下宫颈黏液pH值大约为4～5，阴道酸性黏液环境可通过消除病毒表面阴性负荷来减缓HIV弥散。精液的存在可使pH值上升到8左右，HIV仍保留表面阴性负荷，导致病毒高弥散率［8］。生殖道柱状上皮之间存在紧密连接，维持物理屏障的完整性。雌激素可导致紧密连接减少，容易导致感染［2］。上皮下间质细胞还可通过分泌各种因子改变子宫上皮细胞完整性。下生殖道鳞状上皮表面虽有黏液，但缺乏上皮间紧密连接，这样的结构可允许上皮层内小分子运动，但易于上皮对病原体的转运，如HIV病毒易于接触上皮下CD4+T细胞和郎罕氏细胞［9］。

3.2上皮细胞和间质细胞相互“对话”-crosstalk生殖道上皮细胞可直接对雌孕激素反应，也能间接对生殖道固有的细胞或迁移来的免疫细胞产生的细胞因子和生长因子产生反应。雌激素体外可促进上皮细胞增生，孕激素可抑制雌激素诱导的子宫内膜上皮增生效应及雌激素调控的基因表达［10］。雌孕激素分别通过与特异性核内蛋白受体(孕激素受体PR，雌激素受体ER)发挥功能。ER和PR在子宫多种细胞表达，如腔上皮、腺上皮、内膜间质和子宫肌层。除性激素影响外，上皮下的间质细胞也调节女性生殖道极化上皮细胞功能，所以间质细胞在上皮细胞对性激素反应中发挥重要作用。许多研究证实性激素作用于间质细胞，间质细胞释放一种或多种旁分泌因子，然后主要通过旁分泌方式修饰性激素对生殖道上皮细胞的功能［11-13］。很多研究提示上皮细胞释放TGFβ不受雌二醇影响，而雌二醇触发的TNFα释放依赖于间质细胞存在，提示旁分泌交流对于某些细胞因子的甾体激素调节是必须的，但不是对所有的细胞因子都是必须的［13］。因此上皮和间质细胞之间的信息交流以及内分泌平衡，在免疫系统对病原体的应答中很关键。

3.3免疫细胞 卵巢分泌的雌孕激素可作用于女性生殖道免疫细胞，修饰它们的免疫功能。因为所处微环境以及暴露的外环境不同，生殖道免疫细胞不同于其他黏膜部位，如生殖道树突状细胞(Dendritic cells，DCs)表达趋化因子CCR5，这与 HIV-1侵犯相关［14］。外子宫颈和转化区上皮DCs可表达IgG、FcγR和FcγR受体FcR。这些DCs细胞可通过FcR摄取免疫复合物呈递给局部淋巴结T细胞。已有研究证实孕激素可降低DCs表面成熟分子标志(I-Ab和CD80)表达，抑制促炎症细胞因子TNFα和IL-1β分泌以及促 Th1应答的IL-12分泌。对TNFα的产生呈剂量依赖性抑制［5］。孕激素还干扰上皮细胞STAT1表达来修饰DC细胞功能［15］。子宫上皮细胞由基底部向间质分泌可溶性介质，诱导局部树突细胞群体耐受表型，以低表达共刺激分子CD83、CD86及对 TLR3、TLR4刺激低敏感为特征［16］。但目前对这些可溶性介质的鉴定还不清楚，上皮细胞是否分泌某些介质直接影响免疫细胞表型仍是一个非常有趣的问题。巨噬细胞迁移至内膜组织也受雌孕激素调控。在月经来潮之前，内膜巨噬细胞数量是最多的。阴道巨噬细胞高表达HIV-1受体 CD4、CCR5、CXCR4，这些独特表型特征也与HIV-1易感有关［17］。子宫内膜NK细胞参与宿主抗感染，胚胎植入和妊娠，也不同于外周血NK细胞。子宫NK细胞产生血管原性生长因子和白血病抑制因子，与子宫内膜容受性有关，也发挥固有免疫防御功能［18］。性激素还影响适应性免疫细胞，通过影响粘附分子(Adhesion molecules，AM)和趋化因子(Chemokines)表达来调控T、B淋巴细胞迁移至生殖道［5］。许多研究证实激素类避孕药可影响生殖道免疫活性细胞，但激素修饰生殖道黏膜免疫的确切机制还不清楚。所以更多的研究需要鉴定黏膜组织感染后的抗原提呈细胞(Antigen presenting cell，APC)群体以及性激素修饰免疫细胞的机制［5，16］。

3.4固有免疫 固有免疫比适应性免疫能做出更快速的抗感染反应，如表面防御、分泌细胞因子、补体活化和吞噬，女性下生殖道存在更多的固有免疫保护。天然抗微生物肽(NAPs)和模式识别受体(PRRs)介导固有免疫。NAPs从上皮中释放，可穿破多种病原微生物胞膜。上皮细胞还表达TLR、MD-2和MHC类分子，识别广泛微生物并且通过NF-κB依赖及非依赖途径产生胞内信号，诱导趋化因子和细胞因子表达，如 TNFα、G-CSF、GM-CSF、IL-6、IL-8等，招募免疫细胞，激活宿主一系列免疫应答［2，3］。

人 β-防御素(Human β-denfensins，HBDs)1-4以及α-防御素(人防御素5，即HD5)在子宫内膜上皮表达，均具独特瞬时表达特征。白细胞和上皮细胞是防御素的主要来源。HD1、HD3、HD5和 HBD2在分泌期高表达，而HBD4则主要在增生期表达。防御素的不同表达模式，目前还没有功能性定论，可能与防御素家族成员抗微生物活性不同有关［3］。

SLPI和弹力素在阴道和宫颈中表达，具有抗天然微生物作用，它们抗蛋白酶和抗炎症活性也参与防止过度炎症和妊娠中组织重塑［3］。子宫上皮细胞组成性分泌SLPI，雌激素可增强SLPI的分泌效应。所以性激素通过调控上皮细胞分泌或表达的促炎性介质来调节生殖道固有免疫［2］。

雌激素直接介导生殖道上皮细胞产生抗微生物肽，也可以间接通过间质细胞分泌的生长因子来调节上皮因子的分泌［2］。宫颈-阴道分泌物中的趋化因子和抗微生物肽(SLPI、HBD2、HNP1-3和乳铁蛋白等)在月经期间有显著变化，这些都提示性激素调控生殖道免疫功能。

3.5信息交流-细胞因子和趋化因子 从免疫学角度看，下生殖道暴露于外部环境和共生菌群(Commensal microflora)，因此下生殖道上皮在共生菌群和病原菌的影响下组成性分化。除了形成物理屏障，上皮细胞也能通过产生一系列趋化因子和细胞因子对外界危险信号反应，从而传递信号至黏膜下细胞和组织［4］。趋化因子和细胞因子是化学信息物质，维持正常内环境稳定。性激素一方面通过胞内核受体引出基因组效应来发挥作用。另一方面通过上皮下间质细胞分泌可溶性细胞因子或趋化因子影响上皮细胞和免疫细胞迁移、成熟。子宫上皮细胞和滋养细胞趋化因子受体在月经周期中呈现变化，这些受体的分布以及调节提示它们参与胚胎植入和抗感染［2］。

细胞因子和趋化因子的分泌使得生殖道不同细胞之间快速交流。这些分子引发潜在固有免疫应答，从而创造出对有害病原体不利的生存环境。许多趋化因子还参与活化抗微生物，直接干扰病原微生物［1］。所以细胞因子和趋化因子是固有和适应性免疫应答的调控子，有助于维持微环境稳定。

3.6适应性免疫 适应性免疫是病原体特异性免疫应答。女性生殖道多种细胞都能提呈抗原，包括经典的抗原提呈细胞(巨噬细胞、树突状细胞和郎罕氏细胞)以及宫颈和子宫内膜上皮细胞。适应性免疫包含Th1型(细胞)、Th2型(体液)、Treg调节型和 Th17型免疫应答［1］。

Th1型细胞免疫参与胞内病原体破坏。女性生殖道CD8+T细胞多于CD4+T细胞。CD8+T细胞通过表面MHCⅠ类分子，利用穿孔素和颗粒酶介导病原体感染细胞凋亡。CD4+T细胞分泌高水平IFNγ，介导细胞毒性T细胞效应及直接阻断病毒复制［19］。

体液免疫是以抗体产生为特征的，抗体自由结合细胞相关抗原，抑制病原体进入或者中和病原体生物活性。结合的抗体可进一步通过后续巨噬细胞吞噬或者补体系统介导病原体清除。CD4+T细胞辅助B细胞成熟为抗体分泌细胞，在体液免疫应答中发挥重要作用。生殖道主要抗体类型是IgG，这与胃肠道黏膜表面IgA为主要类型不同。分泌期子宫淋巴样聚集体的发生提示这个时期抑制细胞免疫，此时排卵和胚胎植入最易发生［19］。

人子宫上皮多聚体免疫球蛋白受体(pIgR)，负责将IgA从组织转运至腔面，水平也随月经周期发生变化。上皮细胞还有新生儿受体FcRn，作为细胞内转运受体发挥功能，介导IgG跨细胞穿越腺上皮，使IgG在生殖道黏膜分泌物中富集。因此IgG通过FcRn介导的转运发挥局部免疫监视和宿主抵抗性传播疾病的作用［20］。IgA、IgG和pIgR都受性激素影响。

增生期子宫雌激素占主导地位，导致排卵，调节性T细胞扩增。授精时期，生殖道免疫系统为着床和妊娠而调整至最佳状态。另外生殖道γδT细胞比较丰富，在母胎界面分泌TGFβ有助于母亲抑制胎儿免疫反应;黏膜γδT细胞在感染发生时通过分泌IFN来促进Th1型免疫反应［21］。Treg细胞分化的Th17亚群可调节中性粒细胞迁移至生殖道，两者都有利于清除淋病奈瑟菌、沙眼衣原体感染;Th17细胞还参与晚期流产［19］。

抗原刺激过程中，Th1、Th2、Treg和 Th17适应性免疫应答可由性激素调控的细胞因子环境介导。而妊娠过程中，机体如何诱导病原体特异性保护和记忆的机制还需要进一步研究。

4 共生菌群

4.1共生菌群与免疫修饰 在缺乏致病病原体存在条件下，肠道共生菌群对于触发免疫反应非常重要［22］。同肠道类似，女性下生殖道寄居多种共生菌群，生殖道两大免疫系统之间以及共生菌群和宿主上皮细胞之间相互作用，对于下生殖道健康维护非常重要。生育期妇女阴道主要常驻共生菌群是乳酸杆菌，随着卵巢功能行使，雌激素水平增加时，阴道上皮变厚且富含糖原，乳酸杆菌降解糖原，产生乳酸，负责维持阴道正常低pH值;乳酸杆菌还可产生H2O2发挥防御功能。细菌性阴道病患者阴道菌群产生相对低的乳酸，同时产生多种免疫调节性物质，如脂多糖类(LPS)，脂磷壁酸(LTA)和肽聚糖(PGN)等［23］。雌激素、糖原、乳酸杆菌都参与月经期变化。

很多研究证实乳酸杆菌能诱导NF-κB通路，极化T细胞向Treg细胞分化，这对于健康个体的免疫耐受十分重要。免疫系统中T、B细胞也可以修饰生殖道微生物菌群［24，25］。微生物产物可以通过TLRs和NLRs等触发免疫反应或通过影响促炎性细胞因子产生，进一步影响免疫细胞归巢和吞噬来修饰免疫反应。因此鉴定黏膜表面不同类型细菌对于我们理解菌群修饰生殖道免疫反应也很关键［26］。

4.2共生菌群与免疫耐受 宿主对病原菌的反应是以快速识别联合强烈固有和适应性免疫反应为特征的，导致微生物清除同时伴有明显组织损伤。而宿主对共生菌群的反应是以免疫耐受为特征的，涉及复杂的微生物识别以及对固有、适应性免疫反应的精细调控。

黏膜上皮细胞感受由共生菌群触发的信号，转导耐受级联反应，而病原菌并不遵循共生菌群的规律，所以能打破耐受级联反应，强加它们自己的信号并传导，激起宿主强烈固有免疫应答，促炎症性免疫反应。Toll样受体上下生殖道的表达特征是不同的，这就反映了共生菌群在下生殖道的免疫耐受以及在上生殖道的不耐受［6］。宿主怎样区别共生菌群和病原菌从而引发合适免疫反应，这个问题尚未得到解决。这种区别能力可能来自于共生菌群的PAMPs经历了生化修饰，使得对PRRs秘密隐藏;或共生菌群表达专一效应器有效活化诱导耐受信号;或病原菌除了遗传上可被PRRs感知外，还可以产生一种特殊水平的应激，通过宿主的危险信号感知［27］。因此研究上皮细胞和共生菌群之间交互对话机制以及耐受信号将很有意义。

5 总结

这篇综述展示了生殖道复杂的免疫保护网络。阴道和宫颈阴道部位藏有许多共生菌群，这些部位因为靠近直肠而容易导致继发性感染，虽然持续暴露于微生物，但感染却相对较少发生，提示了生殖道病原体可被有效的抑制和清除。对女性生殖道上皮黏液屏障，免疫细胞以及可溶性分子的分析提示了多重保护水平的存在，来降低潜在病原体的感染风险，维持正常生理功能。系统免疫和局部黏膜免疫都对生殖道提供保护。在性激素的影响下，生长因子和共生菌群、固有免疫和适应性免疫系统中免疫细胞相互作用和协调，从而保护女性生殖道抵御病原微生物侵袭。

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