白细胞介素33在妊娠相关疾病中的作用

曹小宛，陈黎，宋珍珍，张国英

早产是围生期常见的严重并发症，是产科产前住院最常见的原因之一，也是产科及新生儿科医生经常面对的挑战[1]。目前研究认为，早产是多病因的临床综合征，机制复杂，感染以及炎症是其主要的危险因素。早产发生的孕周越小，越有可能是感染所致[2-3]。白细胞介素（interleukin，IL）家族成员IL-33作为重要的免疫调节剂，可通过胞内以及胞外两种形式参与调节机体的免疫应答，在炎症性疾病以及变态反应性疾病中发挥重要作用[4]。多项研究表明，IL-33在正常妊娠以及多种妊娠相关疾病中扮演重要角色。现对IL-33的生物学功能及其与炎症性疾病的关系进行综述，总结其在妊娠相关疾病中的作用，为早产的预防及诊治提供新的思路。

1 IL-33概述

IL-33是新发现的一种核定位的细胞因子，属于IL-1β家族成员。2005年，Schmitz等[5]研究确定IL-33为孤儿受体ST2（suppression of tumorigenicity 2）的配体。IL-33和ST2具有不同的细胞分布，在稳态过程中，IL-33主要在上皮细胞、内皮细胞和肌细胞等细胞的胞核中高水平表达；在炎症环境下，IL-33的表达可以进一步增加，如哮喘患者的支气管上皮细胞和气道平滑肌细胞以及骨髓移植患者的肠道上皮细胞。IL-33的特异性受体ST2则选择性地表达于各种免疫细胞，包括CD4+T细胞、CD8+T细胞、肥大细胞、2型固有淋巴细胞（ILC2s）、巨噬细胞及自然杀伤（NK）细胞[6-7]，参与维持2型辅助T细胞（T helper 2 cell，Th2）的正常功能。因此，IL-33的主要靶标是组织驻留免疫细胞，如肥大细胞、ILC2和调节性T细胞（Treg）。当组织受损或受炎症刺激时，受损的屏障细胞（内皮细胞和上皮细胞）产生并分泌IL-33，IL-33起“警报素”的作用，通过与免疫细胞ST2结合从而激活该免疫细胞，使其产生并分泌多种细胞因子以及生长因子，表现为局部的和全身性的免疫反应。研究表明，IL-33作为体内免疫调节剂，在1型和2型免疫反应中具有多效活性，并参与调节性免疫反应，因而在变态反应性、纤维化、感染性和慢性炎症性疾病中发挥重要作用[8]。IL-33是“双重效应因子”，不仅可以在炎症激活后发挥免疫调节作用，细胞核内的IL-33还发挥着转录抑制因子的作用。目前也有研究认为，在稳态过程中IL-33通过其氨基（N）端核定位域（NLD）被隔离在细胞核中，发挥其核因子作用；同时，IL-33被限制在核内，限制了其核外的促炎及免疫调节作用[9]。

2 IL-33对肌细胞的作用

既往大量研究已证实，钙离子通道在子宫平滑肌收缩中起至关重要作用；此外，在其他组织中也已证实，IL-33可以单独或协同其他介质增加细胞内Ca2+的水平，并通过钙离子通道参与平滑肌的生理及病理变化[10-12]。目前尚少见有关于IL-33在子宫平滑肌中作用的研究，本文笔者所在课题组的前期预实验结果发现，IL-33在妊娠晚期子宫平滑肌细胞内稳定表达，但是其在子宫平滑肌组织中的作用尚待进一步研究。

不同原因导致的分娩发动的机制不同，但最终的共同途径主要发生于子宫水平，如宫颈成熟、子宫收缩[13]。维持妊娠期子宫静息状态对成功妊娠至关重要，子宫平滑肌收缩主要受细胞内Ca2+水平调节。细胞内Ca2+和钙调蛋白结合，通过细胞质中的肌球蛋白轻链激酶激活肌球蛋白轻链导致肌细胞收缩。肌球蛋白轻链与磷酸酶之间的平衡影响着子宫收缩力的强弱[14]。子宫肌细胞内的Ca2+主要有2个来源，一是细胞外液中Ca2+穿过细胞膜Ca2+通道进入细胞内，二是细胞内部Ca2+储存区（即肌浆网）中的Ca2+释放进入细胞质。子宫平滑肌细胞中最主要的Ca2+通道是L型Ca2+通道，其由跨膜孔形成的α1-亚基和几种辅助蛋白（β和α2δ）组成。在整个妊娠过程中，可以观察到α1-亚基的表达逐渐升高，但是在分娩过程中会降低，而β亚基随着分娩的发动也快速升高。研究表明，在子宫自发性收缩阶段，Ca2+内流以及跨质膜的Ca2+流出发挥着主要作用，同时，由细胞外部进入细胞内的Ca2+对肌细胞节律性收缩活动也是必需的[15]。肌浆网是一种特化的内质网，是肌细胞内最大的Ca2+库，参与调节肌肉的收缩活动。肌浆网首先通过其膜上的Ca2+-ATPase进行Ca2+的积累，此过程可以使肌浆网内的Ca2+浓度比胞质内浓度高出几千倍；肌浆网膜上同时存在着三磷酸肌醇（IP3）受体和RyR受体（钙门控通道），激活状态下，肌浆网便可以通过这2种通道向细胞质内释放Ca2+，使胞质内的Ca2+浓度升高，从而调节肌肉收缩。通过IP3的钙增加直接调节肌细胞收缩的同时，有助于增强催产素、加压素和前列腺素对子宫肌层的作用[16]。

3 IL-33与妊娠生理及相关疾病

3.1 IL-33与妊娠生理正常妊娠是一个免疫平衡的过程，母胎界面是调控免疫平衡的关键环节，母胎界面的免疫耐受失衡可引起母体对胚胎的排斥而导致多种不良妊娠结局[17]。正常妊娠状态下，孕妇胎盘中的内皮细胞、绒毛膜中的滋养层细胞、CD14+巨噬细胞以及脐带胶质组织（Wharton′s jelly）内的成纤维细胞等多种细胞均高表达IL-33。一方面，蜕膜基质细胞来源的IL-33在Th2型免疫反应中发挥重要作用，另一方面，IL-33/ST2促进母胎界面蜕膜巨噬细胞向M2极化，共同维持母胎免疫耐受[18]。因此，当病理性原因导致IL-33表达水平异常或功能障碍时，可能导致妊娠相关合并症，甚至发生不良妊娠结局。

3.2 IL-33与流产埃及一项关于复发性流产的临床研究探讨了复发性流产患者IL-33基因多态性以及血清IL-33水平与复发性流产之间的关系，该研究采集142例复发性流产患者以及123例健康孕妇的外周血，采用聚合酶链反应（PCR）检测IL-33 rs1929992基因型，酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清IL-33水平，结果显示，复发性流产患者的IL-33 rs1929992基因型水平与健康孕妇之间未见明显差异，而外周血中IL-33表达水平明显低于健康孕妇[19]。这与Yue等[20]的研究结果一致，但他们均未能解释血清IL-33水平降低导致复发性流产的具体机制。而Salker等[21]研究发现与健康孕妇相比，复发性流产孕妇的子宫内膜基质细胞中的IL-33/ST2水平降低。在早期胚胎植入阶段子宫内膜蜕膜化过程中，IL-33/ST2途径的激活诱导了一种自我限制的自体炎症反应，该反应控制着子宫内膜容受性基因的瞬时表达，允许同种异体的胚胎着床，待胚胎成功植入后，自体炎症反应停止，即在蜕膜化过程中有一个允许胚胎植入的短暂的“窗口期”。而在复发性流产中，IL-33/ST2激活水平降低使得子宫内膜蜕膜化过程中自限性炎症水平降低，从而使得“窗口期”延长，胚胎成功植入后炎症反应仍在继续，长时间紊乱的自体炎症反应，使得局部免疫细胞过度招募，导致植入的胚胎死亡。因此，他们认为成功妊娠依赖于子宫内膜基质细胞中IL-33/ST2通路的激活。此外，Sheng等[18]研究发现，复发性流产患者蜕膜巨噬细胞中的IL-33水平以及ST2分泌不足，IL-33通过IL-33/ST2途径增强Th2的作用，这可能与维持母体对胎儿的免疫耐受状态有关。母胎界面炎症微环境中，IL-33可通过IL-33/ST2途径促进免疫反应由Th1型向Th2型转换，从而控制母体的免疫应答，维持对胎儿的免疫耐受；IL-33基因型变异导致表达异常，可致使Th1型向Th2型免疫反应转换失败，母体对胎儿的免疫耐受失衡，演变为一系列母体抗胎儿排斥反应，从而导致妊娠早期甚至妊娠中期流产[22]。

3.3 IL-33与子痫前期子痫前期发病机制的研究中，Eda Gökdemir等[23]发现子痫前期患者血清IL-33水平较健康孕妇明显降低。而石书明等[24]发现子痫前期患者胎盘中IL-33表达低于健康孕妇。由此可见，IL-33表达异常与子痫前期有关。

Chen等[25]研究表明，子痫前期患者以及子痫前期体外模型胎盘中IL-33的表达显著降低；他们还发现敲除人滋养细胞系以及妊娠早期绒毛外植体IL-33后，滋养层细胞增殖、迁移和侵袭能力明显下降，同时，在IL-33敲除组中，基质金属蛋白酶（MMP）活性明显下降，因此，认为滋养层细胞侵袭能力降低可能是IL-33表达下降致使MMP-2/9的活性降低以及基质金属蛋白酶组织抑制剂1/2（TIMP1/2）的表达升高所致。MMP是细胞外基质中促进滋养细胞侵袭和迁移的关键调控因子，MMP-2和MMP-9是MMP在胎盘组织中表达的主要类型。TIMP可抑制MMP活性，其在滋养层细胞中的表达与正常胚胎着床以及胎盘形成有关。总之，子痫前期孕妇的滋养细胞功能障碍与IL-33水平降低有关，而滋养细胞功能障碍可导致胎盘功能不全，从而造成子痫前期。

3.4 IL-33与早产早产是一种复杂的临床综合征，具体的机制尚不明确，其主要原因有羊膜腔内感染、子宫过度扩张、孕酮撤退和蜕膜活化。感染是目前公认的早产的重要原因，约25%的早产是由于感染所致，促炎细胞因子产生的增加与妊娠晚期子宫活化以及最终的分娩紧密相关，而抗炎细胞因子参与维持妊娠子宫的静止期。感染或者炎症破坏全身或者母胎界面的稳态，最终都可能导致不良妊娠结局。IL-33在早产的发生发展中也发挥着重要的作用，Valeff等[26]在脂多糖（LPS）诱导的小鼠子宫早产模型中发现，与正常妊娠小鼠相比，早产模型中蜕膜细胞表达IL-33增加，与此同时，蜕膜中B细胞上的ST2表达上调，IL-33通过ST2触发蜕膜B细胞产生抗炎分子，从而恢复免疫稳态，阻止早产的发生。若IL-33分泌不足或炎症反应较严重超出IL-33恢复能力，即导致早产的发生。B细胞是人绒毛膜蜕膜以及小鼠子宫中孕激素诱导的阻断因子1（progesterone-induced blocking factor 1，PIBF1）主要的来源[27]。2017年Huang等[28]发现炎症过程中，蜕膜中IL-33增加，IL-33作用于蜕膜B细胞从而刺激B细胞产生PIBF1，而B细胞来源的PIBF1发挥着孕激素效应，通过诱导IL-10等抗炎因子产生，从而抑制全身或局部的炎症反应，恢复免疫炎症平衡，使得妊娠得以继续。而IL-33基因敲除小鼠在妊娠晚期蜕膜B细胞表达的PIBF1明显减少，经研究该类小鼠更易发生早产，因而他们认为IL-33在早产中发挥保护作用。

4 结语

妊娠过程是母体对同种异体的胎儿的免疫耐受过程，需要固有免疫和适应性免疫的协作才能维持妊娠至足月。各种病理性原因均可能导致母体对胎儿耐受性的崩溃，并在分娩的诱导中发挥作用，随后可能导致分娩的发动、早产的发生。IL-33是IL-1β家族的新成员，是参与调节分娩发动的重要炎症因子。IL-33及其受体ST2与正常妊娠以及多种妊娠相关疾病密切相关，IL-33表达异常或功能障碍与早产等妊娠相关疾病发生有关，但是其在此类疾病中的研究尚未深入。因此，研究IL-33在子宫平滑肌细胞中钙水平以及子宫平滑肌细胞收缩的作用，这有利于更加深入地探讨早产等妊娠相关疾病的发生机制，为这些妊娠相关疾病的早发现、早治疗提供新的思路。