巨噬细胞在卵巢生理和病理情况下作用的研究进展

尹小瑞，王莹东，柳铮男，谢静燕，赵树立

(1.南京医科大学附属南京医院 妇产科，江苏 南京 210006; 2.南京医科大学附属妇产医院 妇产科，江苏 南京 210000; 3.南京医科大学附属南京医院 中心实验室，江苏 南京 210006)

机体的某些免疫豁免器官，如脑、眼、角膜、卵巢、胎盘等，不受获得性免疫系统的干扰和排斥，这些组织中一些天然免疫细胞(粒细胞、单核巨噬细胞、NK细胞等)具有特殊的生理功能。作为女性生育调控中心，卵巢是机体衰老最快的器官，且天然免疫反应在卵泡发育、排卵、月经周期和着床女性生殖生理活动中起着重要作用[1]。卵巢周期是神经内分泌激素和因子引起的生理变化，排卵和着床具有类似于炎症反应的生理过程，如组织水肿和大量炎症细胞的浸润，但与病理炎症过程不同，排卵、月经等生理炎症结束后无病理结果，其中卵巢组织中定居的单核巨噬细胞在生理性炎症转归中起着决定性作用[2]。

正常卵巢组织中富含的多种细胞因子和趋化因子不仅仅在卵巢功能和排卵生理学中起重要作用，还可招募卵巢定居的多种免疫细胞发挥其重要功能。与其它组织中细胞因子的功能相比，在正常卵巢组织中发现的大多数细胞因子也与恶性肿瘤有关。趋化因子、巨噬细胞炎性蛋白(MIP)- 1α及β、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM- CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(M- CSF)、肿瘤坏死因子- α(TNF- α)、转化生长因子- β(TGF- β)、干扰素- γ(IFN- γ)和单核细胞化学引诱物蛋白1 (MCP- 1)等，在卵巢和卵巢癌组织中均具有较高水平[3]。正是这些与巨噬细胞趋化、极化和功能活性相关的细胞因子促进了巨噬细胞在生理及病理情况下发挥不同的生物学功能，从而参与疾病的整个生物学功能，如多囊卵巢综合征(PCOS)、子宫内膜异位症及妇科肿瘤等。因此，就巨噬细胞的表型、极化、细胞因子分泌和相关免疫学功能等方面，对巨噬细胞在卵巢生理和病理过程中的角色转变作一综述。

1 巨噬细胞的基本分型和功能

在不同病原体或细胞因子刺激下，单核细胞可被诱导分化为M1和M2两个巨噬细胞亚群。M1型又称经典活化的巨噬细胞，可在微生物产物(如脂多糖)或促炎性细胞因子(如干扰素- γ)的刺激下产生反应性氧中间物(ROI)、一氧化氮(NO)和释放溶酶体酶来杀伤清除病原体，还可以通过分泌CCL2等多种趋化因子和白介素(IL)- 6等促炎因子产生炎症反应，一般认为M1型巨噬细胞的过度激活与多种炎症、自身免疫和慢性疾病有关[4- 5]。M2型巨噬细胞又称替代活化的巨噬细胞，可分为4个亚型，即M2a、M2b、M2c和M2d。M2a巨噬细胞的分化是由IL- 4和IL- 13诱导，主要功能是组织修复[6]；M2b巨噬细胞被Toll样受体(TLR)或IL- 1受体激动剂的免疫复合物诱导，发挥免疫调节功能[7]；M2c巨噬细胞由糖皮质激素和TGF- β诱导，它们释放大量IL- 10和促纤维化的TGF- β，来吞噬凋亡细胞[8]；M2d巨噬细胞的极化受IL- 6和A2腺苷受体(A2R)的刺激，它们高表达IL- 10、TGF- β和血管内皮生长因子(VEGF)，低表达IL- 12、肿瘤坏死因子(TNF)和IL- 1β[8- 9]。M2巨噬细胞还可以产生抗炎和调节性细胞因子，发挥抑炎作用，参与损伤组织的修复和纤维化[10- 11]。

巨噬细胞是重要的分泌细胞，能够释放在大多数组织的正常、炎症和疾病过程中起作用的细胞因子、趋化因子及生长因子。细胞因子是一类小分子可溶性蛋白质，通过结合相应受体调节细胞的生长分化，调控免疫应答，一定条件下也参与炎症等多种疾病的发生。巨噬细胞分泌各种细胞因子，包括IL- 1、IL- 6、IL- 10、IL- 12、干扰素- α(IFN- α)、TNF- α和GM- CSF。这些细胞因子会影响卵巢功能的许多方面，包括卵泡的生长发育、排卵以及黄体的形成和功能。巨噬细胞还产生和分泌趋化因子，其中有些是白细胞募集和激活的重要介质。巨噬细胞分泌的生长因子包括表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子(IGF)、VEGF、TGF- α及TGF- β，它们均对正常卵巢功能很重要[12]。

2 卵巢巨噬细胞在生理周期中生物学功能

在月经周期的不同阶段，卵巢巨噬细胞对卵泡的相关过程有明显影响[13]。子宫中的巨噬细胞在月经期间具有吞噬细胞碎片和组织重塑等多种功能[14]。排卵前，巨噬细胞存在于卵巢中，并可能参与卵泡成熟和闭锁。黄体生成素(LH)激增诱发排卵后，巨噬细胞以及与排卵相关的其他免疫细胞的数量增加，表明在排卵过程中募集了免疫细胞。卵巢巨噬细胞可以清除凋亡的黄体细胞和闭锁卵泡[15]，还可以产生蛋白水解酶，如基质金属蛋白酶(MMPs)，调节组织重塑[16]。MMP- 1、2、9等存在于卵巢巨噬细胞丰富的区域，如排卵的膜细胞层，其他MMPs如MMP- 3、7、11在卵巢凋亡的区域表达升高，巨噬细胞可以被特异性招募到特定的卵巢区域，并产生MMPs，因此巨噬细胞参与了卵巢功能的调节[17]。而且，多种巨噬细胞来源的生长因子和细胞因子如成纤维细胞生长因子(bFGF)可影响卵泡的发育[18]。

通常认为黄体退化是一种炎症事件，因为黄体退化期间巨噬细胞、嗜中性粒细胞、T淋巴细胞增加[19]。在大多数哺乳动物中，黄体退化由前列腺素F2α(PGF2α)诱发，巨噬细胞分泌的TNF- α在黄体中促进PGF2α的生成，因此巨噬细胞参与黄体的退化[20- 21]。先前的研究推测卵泡破裂是由卵泡内压力增加引起的。然而，已有研究表明促性腺激素刺激引起的炎症会使卵泡壁变得脆弱，并最终破裂。炎症反应包括血管扩张、充血、水肿、胶原溶解和细胞生长，直接或间接地触发排卵过程[22]。

3 巨噬细胞与妇科肿瘤

卵巢癌是一种常见的妇科恶性肿瘤，死亡率很高[23]。研究[24]表明，巨噬细胞与卵巢癌细胞共培养诱导了卵巢癌细胞M- CSF的分泌，后者进一步促进巨噬细胞的M2型极化，M2型巨噬细胞对卵巢癌的侵袭和转移存在正向调控。巨噬细胞还可以调节子宫内膜癌细胞对雌激素的敏感性，从而促进雌激素依赖性肿瘤的生长。在一项研究[25]中，IL- 4/IL- 13诱导的CD68+CD163+巨噬细胞通过上调雌激素受体(ER- α)增强了雌二醇对子宫内膜癌细胞的促进增殖作用。浸润的CD68+CD163+巨噬细胞会上调炎症细胞因子(如IL- 17A)，从而促进子宫内膜癌细胞上双加氧酶(TET1)的表达。TET1介导的雌激素受体启动子的遗传调控导致ER- α表达升高，增加了子宫内膜癌细胞的雌激素敏感性，从而进一步通过PI3K / AKT途径刺激癌细胞的增殖。在正常宫颈组织(n=26)、宫颈上皮内瘤变(CIN)(n=59)和鳞状细胞癌(n=45)的组织学评估中，增加的CD68+CD163+巨噬细胞与HPV感染相关，并且与宫颈癌发生呈正相关[26]。

肿瘤相关巨噬细胞(TAM)与肿瘤微环境相互作用，TAM产生VEGF以刺激肿瘤相关血管的生长，TAM还可通过MMPs重塑细胞外基质环境，该环境有利于上皮-间质转化，从而导致癌转移。TAM中的氨基酸代谢通过调节精氨酸酶的活性调节T细胞活性，并产生免疫抑制代谢产物；TAM分泌的IL- 10和TGF- β可以促进调节性T细胞(Treg)的活性，从而导致免疫抑制[27]。生长分化因子15(GDF15)也称为巨噬细胞抑制性细胞因子1(MIC1)，是TGF- β超家族的一种细胞因子[28]。一项卵巢癌组(n=84)与卵巢良性疾病组(n=81)的对比研究[29]显示，血清GDF15水平卵巢癌组高于卵巢良性疾病组，且与卵巢癌患者的病理类型、FIGO临床分期、淋巴结转移及预后有关。

巨噬细胞受恶性肿瘤相关代谢的影响。癌细胞中的能量来源主要是通过糖酵解，即使在氧气存在下也是如此，这导致大量的乳酸产生，从而诱导TAM中人精氨酸酶1(ARG- 1)和VEGF的表达，并使巨噬细胞向M2型极化[30- 31]。TAM通过促进血管生成，参与肿瘤细胞侵袭和转移，有利于肿瘤的生长。此外，TAM会干扰自然杀伤T细胞的抗肿瘤活性[32]。TAM在肿瘤抑制和肿瘤进展之间显示出不同极化状态，具体取决于癌症背景。在大多数情况下，TAM表现出M2表型，通过免疫抑制并促进肿瘤侵袭来支持肿瘤生长[33- 34]。尽管巨噬细胞在炎症和宿主防御中起着经典作用，但越来越多的数据表明TAM可能影响肿瘤的生长进展、对治疗的反应和转移[35]。肿瘤中TAM浸润与许多肿瘤的不良预后有关[36]。

4 巨噬细胞与PCOS

PCOS是以长期无排卵和高雄激素为特征的内分泌综合征，是育龄妇女中最常见的内分泌病，对患者的生殖和心理都有很大影响[37]。PCOS患病率可达8%～13%[38]。PCOS患者的慢性炎症标志物升高，并与体质量指数(BMI)及高雄激素血症呈正相关，而且巨噬细胞是卵巢中最多的白细胞[39- 40]。在一项用5α- 二氢睾酮(DHT)雄激素化的大鼠PCOS模型中，DHT与巨噬细胞共培养，大鼠成熟卵泡的颗粒细胞表现出早期和晚期凋亡，这些都说明巨噬细胞在颗粒细胞凋亡中发挥作用[41]。此外，多囊化卵巢巨噬细胞分泌物增加了对照卵巢中的TUNEL反应，甚至增加了多囊卵巢的TUNEL反应，这些都说明巨噬细胞可诱导多囊卵巢的凋亡[42]。多项研究强调肥胖影响卵巢储备，引起不育等，这可能与卵巢巨噬细胞浸润增加有关[43]。有证据表明巨噬细胞和NK细胞及其产物参与了PCOS等女性生殖系统疾病。PCOS患者的巨噬细胞对激活刺激的反应减弱[44]。

5 巨噬细胞与子宫内膜异位症

子宫内膜异位症指子宫内膜组织(腺体和间质)出现在子宫体以外的位置，大多数内膜异位在盆腔脏器和壁腹膜，以卵巢和宫骶韧带最常见。它是一种常见的妇科疾病，影响了10%的育龄妇女，达25%～35%的不育妇女与异位症有关。子宫内膜异位症通常引起痛经、下腹疼痛和不孕症，卵巢子宫内膜异位囊肿破裂时可发生急腹症，对女性的生命构成严重的威胁[45- 46]。子宫内膜异位症在形态学上呈良性表现，但临床行为上有类似于恶性肿瘤的特点，如侵袭转移等[47]。

月经逆行的组织在先天免疫细胞和周围神经末梢的激活及触发子宫内膜异位症的炎性疼痛中起着重要作用[48]。活化巨噬细胞、T细胞、B细胞和炎症细胞因子的水平在子宫内膜异位症中增加[49]，巨噬细胞的募集和功能改变有利于子宫内膜异位细胞的生长侵袭、新血管的生成以及神经纤维的异常产生和分布[50]。巨噬细胞、肥大细胞、嗜中性粒细胞和成熟的树突状细胞被月经碎片激活，随后参与炎症过程，而巨噬细胞是促炎性趋化性细胞因子的主要来源，也是神经血管生成的主要因素[51]。子宫内膜异位症妇女腹膜液中IL- 4浓度升高，这可能与巨噬细胞积累有关[52]。子宫内膜异位症的进展可以促进免疫细胞的活性，刺激炎症反应，造成组织重塑、病变、纤维化，从而引起疼痛及不育[53]。

Greaves等[54]研究表明，神经纤维分泌趋化因子(CCL2)和人集落刺激因子1(CSF- 1)吸引巨噬细胞，而巨噬细胞又分泌神经营养蛋白3和脑源性神经营养因子，从而刺激神经发生。巨噬细胞源性胰岛素样生长因子- 1(IGF- 1)在子宫内膜异位症中神经生长和致敏中发挥重要作用，IGF- 1受体抑制剂林西替尼可以逆转子宫内膜异位症的疼痛[55]。故巨噬细胞调节周围神经损伤后神经突的再生，与神经纤维相互作用促进子宫内膜异位症的神经炎症和疼痛产生。异位子宫内膜间质细胞与巨噬细胞之间似乎发生相互信号传导，这可能有助于它们的存活和腹膜腔内膜异位病灶的形成，但是确切的机制尚待阐明。Chan等[56]使用子宫内膜异位症女性分离的自体巨噬细胞与子宫内膜间质细胞共培养发现，基质细胞的侵袭和克隆能力得到增加。巨噬细胞与异位子宫内膜间质细胞共培养还可以降低巨噬细胞的吞噬能力，并增加基质细胞的存活和增殖。

6 总 结

巨噬细胞参与许多卵巢相关的生理及病理过程，因此可以通过调控巨噬细胞的分化或各种细胞因子的分泌，来控制疾病的进展，如M1型巨噬细胞和M2型巨噬细胞在肿瘤中的作用不同，通过调控肿瘤相关的M1型巨噬细胞和M2型巨噬细胞表型转化，阻断肿瘤相关巨噬细胞介导的肿瘤淋巴管及血管的形成，这对抑制肿瘤细胞发展、转移及其治疗肿瘤复发具有重要意义。卵巢巨噬细胞活化的平衡调节着卵巢内的稳态和功能，现在对巨噬细胞的异质性和可塑性的研究越来越多，如何保持这种平衡及如何恢复卵巢功能的失衡仍须进一步研究。深入了解卵巢巨噬细胞的功能及其调控机制，有利于制定更好的临床方案来治疗卵巢的一些病理改变。