ICOSL/ICOS 在母胎免疫耐受中的研究进展

梅娇琪，杨晓惠，李蒙勇威，马燕琳，黄元华

（海南省人类生殖与遗传重点实验室海南医学院第一附属医院生殖医学科海南省地方病（地中海贫血）临床医学研究中心海南医学院热带转化医学教育部重点实验室海南医学院第一附属医院海口市人类遗传资源宝藏重点实验室，海南 海口571199）

在妊娠过程中，母体免疫系统不仅要识别和耐受携带父源性抗原的胎儿，还要抵御外来病原体的侵入。因此，母体通过建立免疫耐受维持两者的平衡［1］。母胎免疫耐受异常会导致早期妊娠失败以及中晚期妊娠并发症的发生，如反复妊娠丢失、先兆子痫、早产等［2］。共信号分子是表达于多种免疫细胞表面的受体，与相应的配体特异性结合将刺激或抑制信号传递到细胞内，从而调节免疫反应［3］。靶向共信号分子的免疫治疗在自身免疫性疾病、肿瘤和器官移植等领域得到了积极的研究［4］。胎儿逃逸母体免疫监视的过程与肿瘤或者移植物逃避免疫监视有相似之处［5］。因此为更好的解释母胎免疫耐受在妊娠中的作用，解决临床问题，针对共信号分子在母胎免疫中的研究逐渐受到人们的关注，但在母胎免疫中的作用仍未阐明。可诱导共刺激信号分子配体（inducible costimulatory molecule ligand，ICOSL）及 其 受 体ICOS （inducible costimulatory molecule， ICOS）是其中一种共刺激分子，通过激活介导共刺激信号活化T 细胞，诱导T 细胞分化以及细胞因子的分泌参与母胎免疫耐受的调节。本文对ICOS/ICOSL 在母胎界面的分布情况及其在母胎免疫中发挥的作用进行综述，以期为母胎免疫的研究提供新的方向。

1 共刺激与T 细胞激活

T 细胞的激活需要不同细胞之间的合作。当外来抗原接触抗原呈递细胞（antigen presenting cells，APC），细胞表面特异性多肽主要组织相容性复合物（major histocompatibility complex， MHC）特异性识别抗原，激活第一信号T 细胞受体（T cell receptor， TCR），然而TCR 信号并不能激活T 细胞，此时APC 分泌共信号分子与T 细胞表面受体相互作用从而增强TCR 诱导的信号激活T 细胞［6］。例如T 细胞上共信号分子受体CD28、CTLA-4、ICOS 在APC 表面共信号配体B7-1、B7-2、ICOSL 的协同刺激下，可调节T 细胞的增殖、分化以及细胞因子的分泌［7］。近年来，共信号分子ICOSL/ICOS 在母胎免疫调节中逐渐受到关注。在妊娠过程中，ICOSL作为一种跨膜蛋白，表达于专职性抗原呈递细胞，包括巨噬细胞、树突状细胞、B 细胞等［7］。ICOS 在反应细胞T 细胞中表达，与配体ICOSL 相互接触后，向T 细胞传递刺激信号，促进T 细胞分化为效应T 细胞、调节性T 细胞（regulatory T ，Treg），分泌Th1、Th2 细胞分子［9］，这些在母胎免疫发挥了重要作用。

2 ICOSL/ICOS 的生物学功能

ICSOL 分子是B7 家族第3 位成员，又称为B7-H2/B7RP-1/CD275/GL50，是从小鼠淋巴细胞分离一条全长cDNA 所编码的蛋白质，由281 个氨基酸组成，其中胞外区、跨膜区和胞质区分别有235、21、25 个氨基酸。ICOSL 胞外区有IgG-IgV 结构域，与B7-1、B7-2 相似，能识别并结合特异性受体。受体ICOS 是CD28 家族成员之一，由两条27 kDa 和29 kDa 多肽链通过二硫键连接形成55～60 kDa 的同源二聚体酸，最早在1999 年由Hutloff 等［10］用单抗F44 在人活化的T 细胞中发现。ICOS 受体的mRNA 开放阅读框编码一种199 个氨基酸组成的跨膜蛋白。其中胞外区、跨膜区和胞质区分别为141、23、35 个氨基酸。ICOS 的氨基酸序列与CD28和CTLA4 分别有24%和17%的同源性［11］。ICOS结构与CD28 和CTLA4 也非常相似.胞外区含有1个V 样Ig 功能区，其中的FDPPF 基序与其配体相互作用，并通过ICOS 胞质尾部中的保守序基YMFM、IProx、KKKY 触发细胞内信号反应［12］。YMFM 基序激活细胞内磷脂酰肌醇激酶（phosphoinositide 3-kinase， P13K）信号促进钙离子的流动［13］；YMFM 基 序 在ICOSL/ICOS 结 合 后，招 募PI3K 调节P85 与T 细胞表面受体酪氨酸结合使酪氨酸磷酸化，促使PI3K 将催化亚基p110 募集到细胞质并激活，生成3-磷酸磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol-3-phosphate， PI3P），PI3P 可 激 活AKT磷酸化FOXO 转录因子（可抑制生长因子的生成，促进凋亡分子表达），促进TFH 细胞的分化及IL-2、IL-17A 的释放。IProx 基序激活激活磷酸酯酶Cγ1（phospholipase Cγ1， PLCγ1）引起肌动蛋白重塑从而诱导细胞内钙离子的释放［14］，这些与T 细胞的激活密切相关。ICOSL/ICOS 对滤泡辅助性T 细胞（follicular helper cell，Tfh ）发育和功能的影响至关重要。目前，ICOSL/ICOS 特有的通路尚不明确，有研究发现，ICOSL/ICOS 可显著增强TCR 介导AKT 的激活，并在一定程度上增强MAPK 信号（ERK、JNK、P38）的激活［15，16］。

3 正常妊娠中共刺激信号ICSOL/ICOS 特征

胚胎着床是指胚胎滋养层细胞侵入母体子宫蜕膜。滋养细胞与子宫蜕膜细胞之间形成的母胎界面是产生母胎免疫耐受的关键部分［17］。共刺激分子ICOSL/ICOS 是B7/CD28 家族的配体和受体，通过调节免疫细胞如，NK 细胞、T 细胞、巨噬细胞、树突状细胞等细胞功能影响母胎免疫耐受，起到优化免疫反应的作用［18］。有研究提示在胎盘组织和免疫细胞中共刺激分子ICOSL/ICOS 的表达存在差异。在妊娠早期胎盘中，ICOSL 在绒毛滋养层细胞和合体滋养层细胞中表达，但表达水平较低，后随着滋养层细胞侵入子宫蜕膜，在绒毛外滋养层细胞及绒毛末端表达升高，提示ICOSL 表达可能与滋养细胞的侵袭能力存在相关性［19］。在蜕膜T细 胞 上，CD45RO+表 型（记 忆 性T 细 胞）较CD45RA+表型（初始T 细胞）中ICOS 的表达更高，可以调节T 淋巴细胞的免疫应答［20］。此外，就ICOSL/ICSO 对免疫细胞的调节，Th1、Th2 细胞因子的分泌在维持妊娠方面也是至关重要的。在小鼠胚胎的卵黄囊中存在ICOSL 转录，并且可能促母体T细胞分泌的细胞因子向Th2 型倾斜从而在妊娠期间发挥作用［21］。在ICOS 缺陷的小鼠模型中，Treg细胞以及效应T 细胞显著降低，导致Th1 细胞因子INF-γ、TNF-a 的产生，增强Th1 型免疫。在同种异体妊娠的小鼠模型中腹腔内注射B7h 单抗，抑制ICOSL 的表达，发现胎鼠吸收率显著增加，产仔数明 显 下 降［10］。ICOSL/ICOS 可 促 进CD4+T 和CD8+T 细胞的增殖和分化。CD4+T 细胞可进一步分化为Th 细胞（Th1、Th2、Th17）、Treg 细胞及Tfh.并且在CD4+T 增殖状态下会优先产生Th2 细胞因子从而诱导母胎免疫耐受［10］。Nagamatsu 等［22］用B7h 单抗（ICOSL 阻断剂）阻断ICOSL/ICOS 途径可抑制蜕膜T 细胞分泌Th2 细胞因子。Wang等［23］研究也发现在ICOSL/ICOS 相互作用被阻断后，CD4+T 细胞产生的Th1 细胞因子（IFN-γ）增多，Th2 细胞因子（IL-4、IL-10）减少。在树突状细胞（dendritic cell， DC）中，ICOS 的共刺激信号可通过P38-MAPK 通路促进Th2 细胞因子IL-6 的分泌以及增强DC 的吞噬抗原和抗原呈递功能从而促进T 细胞的活化［24］。另外，ICOSL/ICOS 通路可通过促进Tfh 细胞的分化从而协助激活B 细胞，促进生发中心的形成和免疫球蛋白类型的转换，B 细胞也可作为抗原呈递细胞激活T 细胞，也有研究发现B细胞分泌神经递质γ 氨基丁酸诱导单核细胞向M2型巨噬细胞极化，分泌Th2 细胞因子IL-10，抑制免疫反应有利于妊娠［25］。

4 异常妊娠中共刺激特征

4.1 ICOSL/ICOS 与复发性流产

复发性流产是母胎界面中免疫耐受失衡导致的最常见并发症之一［26］。有研究表明，共信号分子可以作为诊断复发性流产的生物指标。随着胎儿在妊娠期间的不断发育，母体免疫系统也在不断地发生适应［27］。共信号分子在正常与疾病条件下表达水平不同可能导致母体免疫系统适应失败从而引起异常妊娠。魏嘉等［28］发现在复发性流产患者蜕膜组织中ICOS 受体的mRNA 表达水平较人工流产妇女的显著增高，流式细胞术检测发现ICOS+CD3+T、ICOS+CD4+T 淋巴细胞亚群也是明显高于对照组。因此， ICOS 共刺激信号的表达异常增多，可能引起T 细胞的异常活化从而导致细胞因子表达失衡，与复发性流产相关。另外，Luan［29］等发现在复发性流产患者蜕膜组织中CD4+CXCR5+PD-1+ICOS+Tfh 细胞也是明显高于早孕期人工流产妇女，CD4+CXCR5+PD-1+ICOS+Tfh 细胞作为Tfh 细胞中的亚群，可通过促进B 细胞的生成增强免疫反应，导致母体对胎儿的免疫排斥。

4.2 ICOSL/ICOS 与子痫前期

子痫前期（pre-eclampsia， PE）是妊娠期特有的疾病，免疫系统的异常激活以及氧化应激是在病因学发展的起着重要作用［30］。Treg 细胞是CD4+T细胞分化的一种免疫抑制细胞，表面表达多种标记分子来调节Treg 的活化。ICOS 标记的Treg 细胞与免疫抑制相关的分子IL-10、TGF-β 以及大量凋亡相关的因子Fas-FasL、颗粒酶B 密切相关，可使得ICOS 标记的Treg 具有更强的免疫抑制功能［31］。喻晴等［32］采用流式细胞术分析PE 患者和同期正常晚期妊娠妇女外周血中ICOS 分子标记的Treg 细胞，发现在PE 患者中表达水平显著低于正常妊娠妇女，提示ICOS 标记Treg 细胞的下降可能造成免疫抑制功能减弱，与母胎免疫失衡从而导致PE 发生有关。另外，ICOS 的表达与胎盘标志性因子吲哚 胺2.3-双 加 氧 酶（indoleamine 2， 3-dioxygenase，IDO）产生有关，IDO 有清除自由基和抑制T 细胞的活化［33］。在同种异体妊娠小鼠模型中，B7 单抗处理的小鼠胎盘组织中IDO 的表达明显下调，这可能引起氧化应激以及T 细胞活化异常，导致免疫反应增强，杀伤胎盘滋养细胞，滋养细胞侵袭能力减弱，与PE 的 发 生 有 关［34］。在 基 因 层 面，ICOS基 因 与PE易 感 性 有 关。Pendeloski 等［35］通 过 纳 入 130 名PE患者和261 名对照妇女进行病例对照研究，分析发现PE 患者ICOS 基因型（TTvsTCvsCC），基因型TT 出现频率（41.9%）明显低于对照组（59.3%），但因样本量少，ICOS 基因多态性的生物学意义在仍不明确，还需要再多的研究加以论证。

5 小结与展望

ICOSL/ICOS 作为共刺激信号分子，通过促进T 细胞分泌Th2 细胞因子有利于母胎免疫耐受。ICOSL/ICOS 的表达异常会引起T 细胞过度活化及分化异常造成免疫失衡，导致病理妊娠。在母胎界面中，Th1 型免疫反应与Th2 型免疫反应处于一个动态平衡中，不同的妊娠阶段，所占优势的免疫反应也是不一样的。因此认为调节母胎免疫耐受中共刺激信号分子ICOSL/ICOS 也应处于一个动态平衡中。无论是ICOSL 的抑制或异常激活，都打破了母胎免疫平衡，对于妊娠都是不利的。

近年来研究发现共信号分子在母胎免疫调节中具有重要的意义。共信号分子通过在母胎界面中的差异性表达以及调节免疫细胞的生物学功能，来参与母胎免疫耐受的发生与发展。并且在免疫调节过程中，经典的共信号分子配体CD80/CD86与受体CD28/CTLA-4 之间存相互竞争和抑制关系，ICSOL/ICOS 与共信号分子是否也存在的相互关系研究不明确。ICOSL/ICOS 作为共信号分子中的一种共刺激信号分子，在母胎免疫中的研究大部分围绕于对T 细胞的调节、对细胞因子分泌的影响来诱导母胎免疫耐受，对母胎界面中其他免疫细胞的调节研究较少，且机制不明确。在自身免疫性疾病及肿瘤治疗中，ICOS 作为活化T 细胞上表达的免疫检查点，其靶向的分子治疗药物已进入临床试验阶段并取得良好的效果。但在生殖免疫，针对共信号分子靶向药物治疗在治疗妊娠并发症方面研究报道较少，一方面考虑孕妇这一特殊群体，另一方面也是反映了目前研究还不够明确。因此，需要更多的研究去探索ICOSL/ICOS 在母胎免疫中的作用，为共信号分子在母胎免疫的研究提供新思路从而更好的解决临床问题。

作者贡献度说明：

梅娇琪：提出研究方向、研究选题、论文撰写；黄元华、马燕琳： 论文审核；李蒙勇威：进行文献搜集与整理；杨晓惠：论文修改。

所有作者声明不存在利益冲突关系。