Tim-3/Gal-9信号通路参与妊娠的研究进展①

何泽现　赵富玺

(山西医科大学第一临床医学院，太原030001)



Tim-3/Gal-9信号通路参与妊娠的研究进展①

何泽现赵富玺②

(山西医科大学第一临床医学院，太原030001)

成功的妊娠依赖于母体对胎儿的免疫耐受。近年来研究证实：Tim-3/Gal-9信号通路通过抑制Th1细胞的活性、Th17细胞的分化和功能以及促进Th2细胞的功能，调节T细胞亚群平衡和诱导外周免疫耐受。Tim-3/Gal-9信号通路在母胎界面和妊娠中的功能已经在人和动物模型中有较多报道。本文将从Tim-3/Gal-9信号通路调节T细胞平衡这一生物学功能着手，阐明其在母胎免疫耐受的诱导和维持以及妊娠相关疾病中的作用和机制，并探索潜在的治疗价值。

1　Tim-3/Gal-9信号通路分子组成和表达谱

1.1Tim-3分子的结构特征McIntire等[1]发现Tim基因家族定位在小鼠11号染色体上，其之所以被命名为T细胞免疫球蛋白黏蛋白结构域相关分子(T cell immunoglobulin and mucin domain-containing molecules，Tim)家族，由于其分子结构中含有免疫球蛋白V区和黏蛋白区。目前已在人类染色体上发现了3个Tim基因，即：Tim-1、Tim-3和Tim-4，其中Tim-3位于5号染色体5q33.2[2]，由四个区段结构组成：胞内区、跨膜区、黏蛋白样区和免疫球蛋白(Ig)样区，其中与信号转导有关的是胞浆区，末端具有使酪氨酸磷酸化的结构[3]。Tim-3以两种形式存在：膜分子型(membrane anchored form of Tim-3，mTim-3)和可溶性形式(soluble form of Tim-3，sTim-3)，后者与前者相比缺失跨膜区，仅含有胞浆区、信号肽和免疫球蛋白V区[4]。

1.2Tim-3的表达谱Tim-3属于Ⅰ型跨膜蛋白，是新发现的Tim家族成员，传递负性共刺激分子。最初Tim-3被认为特异性表达于Th1细胞[2]，随着研究的深入，该分子在其他免疫细胞(Th17、Treg、NK以及CD8+TCL细胞)表面也发现有不同程度的表达，参与自身免疫性疾病、移植免疫耐受和肿瘤免疫逃逸的发生和发展[3,5,6]。Tim-3除了在效应T细胞上表达外，在先天性免疫细胞如：树突状细胞(Dendritic cell，DC)、单核巨噬细胞(Monocyte/macrophage,M/Mφ)、蜕膜基质细胞(Decidual stromal cell,DSC)和小神经胶质细胞[7]等细胞上也有表达。Tim-3是耗竭性T细胞的重要标记[8]。基于Tim-3在母胎界面微环境中的表达特征，制定针对某些病理性妊娠的免疫治疗方案具有较好前景。

1.3Tim-3的配体Tim-3的配体半乳糖凝集素-9(Galectin-9，Gal-9)，属于S型半乳糖凝集素家族成员之一[9]。其表达谱很广，在很多免疫细胞上面均有不同程度的表达，如静息CD4+T细胞、CD4+CD25+Treg细胞、肥大细胞及小鼠脾脏中CD11c+DC和CD11b+F4/80+巨噬细胞，而在CD8+T细胞、B220+B细胞上面没有检测到表达。随着T细胞的活化，Gal-9在免疫细胞上面的表达也发生动态变化，如在Th1和Th2细胞上表达下调，而在CD4+CD25+Treg上持续高表达[4]，可能参与Treg细胞介导的免疫抑制作用，这种表达分布不一致的确切机制尚不清楚。另外，凝集素家族是一系列的糖偶联蛋白，其功能是调节细胞内环境稳定和炎症反应[10]，而只有当Gal-9与Tim-3结合后才能发挥上述功能。

2　Tim-3/Gal-9信号通路对T细胞亚群平衡调节作用

胚胎植入对母体子宫内膜的调节作用表现在：一方面，在母胎界面局部微环境和全身免疫环境都随之发生相应的改变：从胚胎和子宫内膜着床前期的准备开始，首先子宫内膜在孕酮直接或间接作用下，局部免疫细胞的成分发生变化，CD3+T细胞由45%下降到10%，其免疫细胞以CD56+CD16-NK细胞占主导。另一方面，发育良好的胚胎调节内膜生物活性物质产生并调节着床过程，使子宫内膜进一步做好接受胚泡植入的准备。在这个过程中母胎界面是胚胎和母体之间相互识别、相互交流的重要场所，主要涉及非免疫细胞和免疫效应细胞，其中非免疫细胞包括滋养层细胞、子宫蜕膜细胞和蜕膜基质细胞；免疫效应细胞主要有NK细胞(大颗粒淋巴细胞)、巨噬细胞、T 淋巴细胞和颗粒细胞,主要为前三种细胞。研究揭示：母胎界面的各种细胞之间相互作用，在调节滋养细胞浸润、胎盘植入和形成及母胎耐受中发挥重要作用。鉴于Tim-3主要表达在淋巴细胞、巨噬细胞等细胞上，而Gal-9广泛表达于APC(包括专职APC和非专职APC)，因此，Tim-3/Gal-9信号通路在调控母胎界面各细胞和细胞因子之间的平衡和诱导免疫耐受过程中发挥重要作用。

2.1Tim-3/Gal-9信号通路调控蜕膜基质细胞和Th1/Th2平衡蜕膜是母体免疫系统直接接触胎儿抗原、产生免疫反应的部位，DSC是蜕膜中的主要细胞类型，其在胚胎植入和胎盘形成中发挥关键作用[11]。在孕早期，为了适应滋养层的侵入，蜕膜要发生一系列的动态变化，DSC对于妊娠作用除了传统的代谢和支持外，还能诱导母体对胎儿抗原耐受和避免过度炎症反应发生。母体DSC通过上调Th2型细胞因子或阻断Th1型细胞因子来避免脂多糖诱导流产发生[12]，提示DSC在维持妊娠中起一定作用。有报道，既往有自然流产史的早孕妇女其蜕膜的炎症反应增强。Wang等[13]研究表明，在流产患者的DSC上Tim-3表达低下，说明Tim-3参与妊娠的维持。另外，Tim-3保护DSC免受TLR诱导的凋亡，Tim-3通过抑制NF-κB的活化，抑制DCS产生INF-γ、TNF-α等促炎因子。Tim-3促进DCS细胞分泌Th2型细胞因子，使母胎表面免疫细胞向Th2偏移，有利于免疫耐受的形成。体外阻断Tim-3，脂多糖刺激后形成的炎症反应增强，使DSC的抑炎作用减弱，则说明Tim-3在成功妊娠中有重要作用，调节Th1/Th2之间的平衡向Th2偏移。因此，Tim-3/Gal-9信号通路可能是DSC调控母胎免疫耐受的重要作用机制，仍需更深入研究。

2.2Tim-3/Gal-9信号通路调控胎盘滋养细胞和Th1/Th2平衡母胎界面主要由绒毛外滋养细胞和母体蜕膜界面组成，滋养层细胞侵入子宫内膜、调节胚胎植入；侵蚀母体血管，有助于建立子宫胎盘循环，为胎盘单位供应血液、营养，进行气体交换和清除代谢产物；滋养层细胞还分泌多种细胞因子，维持Th1/Th2平衡[14]。Wang等[15]研究发现胚胎滋养细胞能促进蜕膜免疫细胞的产生，将CD8+T细胞与滋养细胞共培养后，增加蜕膜和外周血中Tim-3+PD-1+CD8+T细胞的比例，减少Tim-3-PD-1-CD8+T细胞的比例，说明胚胎滋养细胞携带母源抗原，上调Tim-3和PD-1在CD8+T细胞上的表达，使蜕膜中CD8+T细胞上Tim-3和PD-1共同表达水平上升；体外阻断Tim-3或者PD-1减少蜕膜CD8+T细胞产生IL-4和IL-10，增加IFN-γ产生，从而破坏了Th1/Th2之间的平衡，影响母胎耐受的形成。

2.3Tim-3/Gal-9信号通路调控蜕膜巨噬细胞和Th1/Th2平衡CD14+蜕膜巨噬细胞(Decidual macrophage，DM)是人子宫蜕膜中主要的专职APC，正常妊娠过程中，尽管DM参与母胎耐受的形成，但确切机制尚未阐明。Tim-3作为一种负性调节分子，参与调节巨噬细胞的活性[2,16]。阻断Tim-3信号通路可能抑制子宫蜕膜巨噬细胞的噬菌潜能，导致凋亡小体在子宫胎盘表面集聚，从而诱导局部免疫反应[17]，这表明Tim-3抑制蜕膜巨噬细胞的功能。另外，近期有研究发现，Tim-3通过IgV区的FG环识别凋亡细胞，这对于噬菌细胞清除凋亡细胞很重要[18]。这项研究表明，在体内和体外阻断Tim-3信号通路，将减弱DM提呈凋亡细胞相关抗原的作用，从而加重母胎表面的炎症反应，导致母胎免疫耐受失衡，然而其确切机理仍不清楚。在自身免疫性疾病演变过程中，巨噬细胞上Tim-3的表达呈动态变化，其与巨噬细胞分化有关，组织中的巨噬细胞或者募集的单核细胞分化成两种不同细胞亚型：M1和M2型巨噬细胞[19]。M1型巨噬细胞主要功能为促炎和参与组织损伤，而M2型巨噬细胞在削弱炎症反应中占主要作用；M1型巨噬细胞分泌IL-12参与Th1的分化，M2型巨噬细胞分泌IL-4参与Th2的分化[19]。Tim-3/Gal-9信号通路可能调控DM的分化和活性，从而介导母胎免疫耐受的形成。

2.4Tim-3/Gal-9信号通路调控母胎界面Th1/Th2/Th17/Treg免疫平衡在母胎界面免疫反应发生过程中，T淋巴细胞是最主要的特异性免疫细胞，目前越来越多学者认为：母胎免疫耐受和妊娠的维持与Th1/Th2/Th17/Treg免疫平衡密切相关[20]，然而其具体机制尚未阐明。那么Tim-3/Gal-9信号通路和Th1/Th2/Th17/Treg之间的免疫平衡与母胎免疫耐受之间的关系如何？大量研究表明：在母胎界面微环境中，Th2型细胞占优势，Th2型免疫细胞转换是维持正常妊娠所必需的，反之，Th1型免疫转换将导致妊娠失败[21,22]。Tim-3与其配体Gal-9结合后，通过介导白介素诱导T细胞激酶(ITK)途径促使Tim-3胞内尾端结构发生磷酸化[23]，使钙离子内流，诱导细胞调亡，发挥负向调节Th1介导的细胞免疫应答功能。已有研究表明，在正常早孕期妇女外周血中Tim-3表达增加，其与Gal-9结合后，传递抑制信号，抑制Th1细胞，使母胎表面Th1/Th2细胞免疫反应偏向Th2[24]。Chabtini等[17]发现，阻断Tim-3将导致Th1细胞因子在母胎界面集聚，母体对胎儿产生排斥反应。上述研究表明：在妊娠过程中，Tim-3/Gal-9信号通路介导母胎界面Th1/Th2之间的平衡以维持母胎免疫耐受。目前对于Tim-3/Gal-9信号通路调控Th17/Treg之间平衡罕见报道，但有研究发现，可溶性Gal-9将使Th17细胞分化减少[25]，然而，阻断Tim-3使IL-17产生增加[26]，说明Tim-3/Gal-9信号通路调控Th17细胞的分化和功能。另外，Wang等[27]报道Tim-3分子能通过调节单核细胞IL-12/IL-23表达进而下调炎症细胞Th17的分化及其IL-17分泌，提示Tim-3对单核细胞介导的炎症反应发挥负性调控作用。在纯化的CD4+T细胞或去除单核细胞的PBMC中，阻断Tim-3后Th17细胞的比例增加，说明Tim-3/Gal-9信号通路调控Th17细胞免疫反应。另外，有研究发现Tim-3+PD-1+Foxp3+Tregs细胞参与短期移植免疫耐受[5]，但是Tim-3/Gal-9信号通路在妊娠中对Th17/Treg平衡调控尚未见相关报道，仍需更深入研究。

3　Tim-3/Gal-9信号通路与病理妊娠

3.1Tim-3/Gal-9信号通路与子痫前期子痫前期(Pre-eclampsia，PE)是一种妊娠期特有疾病，该发病率为2%～8%[28]，始终是导致孕产妇死亡的主要原因之一。然而，其病因不明，所以临床上对该病的预防和治疗也缺乏有效手段。研究发现，母体外周和母胎界面效应T细胞过度活化，Treg细胞减少或者功能减弱以及Th1/Th2/Th17/Treg免疫失衡与PE的发病有密切关系[20]。Miko等[29]关于早发型子痫前期的研究发现，与正常妊娠妇女相比，早发型子痫前期患者外周血中TCL细胞和CD56DimNK细胞的细胞毒性增强，Tim-3在T细胞、TCL细胞、NK细胞和CD56DimNK细胞上表达水平下降，而Gal-9+细胞比例增高，说明Gal-9/Tim-3信号通路在正常妊娠中发挥重要的免疫调节作用，改变Gal-9和Tim-3的表达使子痫前期患者体内的炎症反应增强，包括激活Th1细胞。另外，目前研究只局限于检测Tim-3和Gal-9在外周血T细胞上的表达情况，而缺乏对Treg细胞上的表达水平的检测，由于Treg细胞与上述已研究的细胞的功能有所不同，因此，Tim-3/Gal-9信号通路与PE的发病关系有待于更深入和广泛的研究。

3.2Tim-3/Gal-9信号通路与不明原因复发性流产复发性流产指20周前连续遭受3次或3次以上妊娠产物丢失，RSA的发病率在5%左右，且有逐年升高的趋势[30]。目前复发性流产的发生与解剖、遗传、内分泌、感染及自身抗体等因素有关。但仍有40%～50%复发性流产患者发病原因未明，称为不明原因复发性流产(Unexplained recurrent spontaneous abortion，URSA)。目前关于URSA发病机理的研究主要集中在母胎免疫耐受上，而Th1/Th2/Th17/Treg之间的免疫失衡备受关注[30]。有关Tim-3/Gal-9信号通路在URSA发病机制中的作用尚不明确。Li等[31]研究复发性流产患者的绒毛和蜕膜发现，与正常早孕组相比，复发性流产组中Tim-3和Gal-9表达增高，血浆中IL-4表达降低，IL-12表达增高，表明Tim-3/Gal-9的过度表达与RSA的发病机制有关，可能与调节Th1/Th2平衡有关。另外，Wu等[32]研究发现,URSA患者外周血中sTim-3与IFN-γ水平较正常早孕妇女高，sTim-3与INF-γ成正相关；URSA外周血中Gal-9与IL-4较正常早孕组降低,sTim-3 与IL-4成负相关,sTim-3使Th1/Th2 平衡偏向Th1,其机制可能为sTim-9与Gal-9结合后削弱Tim-3/Gal-9信号通路传递负性抑制信号，从而参与URSA的发病，但确切机制尚未阐明。Tim-3/Gal-9信号通路对URSA的发病起一定作用，但确切机制尚需更深入的研究。

4　问题与展望

Tim-3及其配体Gal-9对母胎免疫耐受的形成和维持具有重要的调控作用。虽然目前对Tim-3/Gal-9信号通路在母胎免疫系统中发挥负性调节作用有一定认识，但是，目前对于Tim-3/Gal-9信号通路在细胞免疫中的作用机制尚未阐明；Tim-3/Gal-9信号通路是否调控先天免疫应答；Tim-3/Gal-9信号通路是否参与其他妊娠相关疾病(如妊娠期糖尿病、早产、妊娠期肝内胆汁淤积症)；上述一系列研究尚未明确，需要我们对母胎免疫耐受的发生机制进行更深入研究，对预防母胎免疫排斥和妊娠相关疾病的发生具有重要意义。Tim-3/Gal-9信号通路调控母胎界面多种细胞的功能，有望成为诱导母胎免疫耐受的关键靶位，为临床治疗奠定理论基础。

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[收稿2016-01-12]

(编辑倪鹏)

10.3969/j.issn.1000-484X.2016.09.034

何泽现(1989年-)，女，在读硕士，主要从事生殖与免疫方面研究。

及指导教师：赵富玺(1956年-)，男，教授，博士生导师，主要从事生殖与免疫方面的研究，E-mail：dtyzfx@163.com。

R392

A

1000-484X(2016)09-1391-04

①本文为国家自然科学基金(81170621)资助。

②山西大同大学免疫学研究所，大同037009。