巨噬細(xì)胞在卵巢生理和病理情況下作用的研究進展

尹小瑞，王瑩東，柳錚男，謝靜燕，趙樹立

(1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 婦產(chǎn)科，江蘇 南京 210006; 2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬婦產(chǎn)醫(yī)院 婦產(chǎn)科，江蘇 南京 210000; 3.南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 中心實驗室，江蘇 南京 210006)

機體的某些免疫豁免器官，如腦、眼、角膜、卵巢、胎盤等，不受獲得性免疫系統(tǒng)的干擾和排斥，這些組織中一些天然免疫細(xì)胞(粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞等)具有特殊的生理功能。作為女性生育調(diào)控中心，卵巢是機體衰老最快的器官，且天然免疫反應(yīng)在卵泡發(fā)育、排卵、月經(jīng)周期和著床女性生殖生理活動中起著重要作用[1]。卵巢周期是神經(jīng)內(nèi)分泌激素和因子引起的生理變化，排卵和著床具有類似于炎癥反應(yīng)的生理過程，如組織水腫和大量炎癥細(xì)胞的浸潤，但與病理炎癥過程不同，排卵、月經(jīng)等生理炎癥結(jié)束后無病理結(jié)果，其中卵巢組織中定居的單核巨噬細(xì)胞在生理性炎癥轉(zhuǎn)歸中起著決定性作用[2]。

正常卵巢組織中富含的多種細(xì)胞因子和趨化因子不僅僅在卵巢功能和排卵生理學(xué)中起重要作用，還可招募卵巢定居的多種免疫細(xì)胞發(fā)揮其重要功能。與其它組織中細(xì)胞因子的功能相比，在正常卵巢組織中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)細(xì)胞因子也與惡性腫瘤有關(guān)。趨化因子、巨噬細(xì)胞炎性蛋白(MIP)- 1α及β、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM- CSF)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M- CSF)、腫瘤壞死因子- α(TNF- α)、轉(zhuǎn)化生長因子- β(TGF- β)、干擾素- γ(IFN- γ)和單核細(xì)胞化學(xué)引誘物蛋白1 (MCP- 1)等，在卵巢和卵巢癌組織中均具有較高水平[3]。正是這些與巨噬細(xì)胞趨化、極化和功能活性相關(guān)的細(xì)胞因子促進了巨噬細(xì)胞在生理及病理情況下發(fā)揮不同的生物學(xué)功能，從而參與疾病的整個生物學(xué)功能，如多囊卵巢綜合征(PCOS)、子宮內(nèi)膜異位癥及婦科腫瘤等。因此，就巨噬細(xì)胞的表型、極化、細(xì)胞因子分泌和相關(guān)免疫學(xué)功能等方面，對巨噬細(xì)胞在卵巢生理和病理過程中的角色轉(zhuǎn)變作一綜述。

1 巨噬細(xì)胞的基本分型和功能

在不同病原體或細(xì)胞因子刺激下，單核細(xì)胞可被誘導(dǎo)分化為M1和M2兩個巨噬細(xì)胞亞群。M1型又稱經(jīng)典活化的巨噬細(xì)胞，可在微生物產(chǎn)物(如脂多糖)或促炎性細(xì)胞因子(如干擾素- γ)的刺激下產(chǎn)生反應(yīng)性氧中間物(ROI)、一氧化氮(NO)和釋放溶酶體酶來殺傷清除病原體，還可以通過分泌CCL2等多種趨化因子和白介素(IL)- 6等促炎因子產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，一般認(rèn)為M1型巨噬細(xì)胞的過度激活與多種炎癥、自身免疫和慢性疾病有關(guān)[4- 5]。M2型巨噬細(xì)胞又稱替代活化的巨噬細(xì)胞，可分為4個亞型，即M2a、M2b、M2c和M2d。M2a巨噬細(xì)胞的分化是由IL- 4和IL- 13誘導(dǎo)，主要功能是組織修復(fù)[6]；M2b巨噬細(xì)胞被Toll樣受體(TLR)或IL- 1受體激動劑的免疫復(fù)合物誘導(dǎo)，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能[7]；M2c巨噬細(xì)胞由糖皮質(zhì)激素和TGF- β誘導(dǎo)，它們釋放大量IL- 10和促纖維化的TGF- β，來吞噬凋亡細(xì)胞[8]；M2d巨噬細(xì)胞的極化受IL- 6和A2腺苷受體(A2R)的刺激，它們高表達IL- 10、TGF- β和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)，低表達IL- 12、腫瘤壞死因子(TNF)和IL- 1β[8- 9]。M2巨噬細(xì)胞還可以產(chǎn)生抗炎和調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子，發(fā)揮抑炎作用，參與損傷組織的修復(fù)和纖維化[10- 11]。

巨噬細(xì)胞是重要的分泌細(xì)胞，能夠釋放在大多數(shù)組織的正常、炎癥和疾病過程中起作用的細(xì)胞因子、趨化因子及生長因子。細(xì)胞因子是一類小分子可溶性蛋白質(zhì)，通過結(jié)合相應(yīng)受體調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長分化，調(diào)控免疫應(yīng)答，一定條件下也參與炎癥等多種疾病的發(fā)生。巨噬細(xì)胞分泌各種細(xì)胞因子，包括IL- 1、IL- 6、IL- 10、IL- 12、干擾素- α(IFN- α)、TNF- α和GM- CSF。這些細(xì)胞因子會影響卵巢功能的許多方面，包括卵泡的生長發(fā)育、排卵以及黃體的形成和功能。巨噬細(xì)胞還產(chǎn)生和分泌趨化因子，其中有些是白細(xì)胞募集和激活的重要介質(zhì)。巨噬細(xì)胞分泌的生長因子包括表皮生長因子(EGF)、胰島素樣生長因子(IGF)、VEGF、TGF- α及TGF- β，它們均對正常卵巢功能很重要[12]。

2 卵巢巨噬細(xì)胞在生理周期中生物學(xué)功能

在月經(jīng)周期的不同階段，卵巢巨噬細(xì)胞對卵泡的相關(guān)過程有明顯影響[13]。子宮中的巨噬細(xì)胞在月經(jīng)期間具有吞噬細(xì)胞碎片和組織重塑等多種功能[14]。排卵前，巨噬細(xì)胞存在于卵巢中，并可能參與卵泡成熟和閉鎖。黃體生成素(LH)激增誘發(fā)排卵后，巨噬細(xì)胞以及與排卵相關(guān)的其他免疫細(xì)胞的數(shù)量增加，表明在排卵過程中募集了免疫細(xì)胞。卵巢巨噬細(xì)胞可以清除凋亡的黃體細(xì)胞和閉鎖卵泡[15]，還可以產(chǎn)生蛋白水解酶，如基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)，調(diào)節(jié)組織重塑[16]。MMP- 1、2、9等存在于卵巢巨噬細(xì)胞豐富的區(qū)域，如排卵的膜細(xì)胞層，其他MMPs如MMP- 3、7、11在卵巢凋亡的區(qū)域表達升高，巨噬細(xì)胞可以被特異性招募到特定的卵巢區(qū)域，并產(chǎn)生MMPs，因此巨噬細(xì)胞參與了卵巢功能的調(diào)節(jié)[17]。而且，多種巨噬細(xì)胞來源的生長因子和細(xì)胞因子如成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)可影響卵泡的發(fā)育[18]。

通常認(rèn)為黃體退化是一種炎癥事件，因為黃體退化期間巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞增加[19]。在大多數(shù)哺乳動物中，黃體退化由前列腺素F2α(PGF2α)誘發(fā)，巨噬細(xì)胞分泌的TNF- α在黃體中促進PGF2α的生成，因此巨噬細(xì)胞參與黃體的退化[20- 21]。先前的研究推測卵泡破裂是由卵泡內(nèi)壓力增加引起的。然而，已有研究表明促性腺激素刺激引起的炎癥會使卵泡壁變得脆弱，并最終破裂。炎癥反應(yīng)包括血管擴張、充血、水腫、膠原溶解和細(xì)胞生長，直接或間接地觸發(fā)排卵過程[22]。

3 巨噬細(xì)胞與婦科腫瘤

卵巢癌是一種常見的婦科惡性腫瘤，死亡率很高[23]。研究[24]表明，巨噬細(xì)胞與卵巢癌細(xì)胞共培養(yǎng)誘導(dǎo)了卵巢癌細(xì)胞M- CSF的分泌，后者進一步促進巨噬細(xì)胞的M2型極化，M2型巨噬細(xì)胞對卵巢癌的侵襲和轉(zhuǎn)移存在正向調(diào)控。巨噬細(xì)胞還可以調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞對雌激素的敏感性，從而促進雌激素依賴性腫瘤的生長。在一項研究[25]中，IL- 4/IL- 13誘導(dǎo)的CD68+CD163+巨噬細(xì)胞通過上調(diào)雌激素受體(ER- α)增強了雌二醇對子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的促進增殖作用。浸潤的CD68+CD163+巨噬細(xì)胞會上調(diào)炎癥細(xì)胞因子(如IL- 17A)，從而促進子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞上雙加氧酶(TET1)的表達。TET1介導(dǎo)的雌激素受體啟動子的遺傳調(diào)控導(dǎo)致ER- α表達升高，增加了子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的雌激素敏感性，從而進一步通過PI3K / AKT途徑刺激癌細(xì)胞的增殖。在正常宮頸組織(n=26)、宮頸上皮內(nèi)瘤變(CIN)(n=59)和鱗狀細(xì)胞癌(n=45)的組織學(xué)評估中，增加的CD68+CD163+巨噬細(xì)胞與HPV感染相關(guān)，并且與宮頸癌發(fā)生呈正相關(guān)[26]。

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)與腫瘤微環(huán)境相互作用，TAM產(chǎn)生VEGF以刺激腫瘤相關(guān)血管的生長，TAM還可通過MMPs重塑細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境，該環(huán)境有利于上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致癌轉(zhuǎn)移。TAM中的氨基酸代謝通過調(diào)節(jié)精氨酸酶的活性調(diào)節(jié)T細(xì)胞活性，并產(chǎn)生免疫抑制代謝產(chǎn)物；TAM分泌的IL- 10和TGF- β可以促進調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的活性，從而導(dǎo)致免疫抑制[27]。生長分化因子15(GDF15)也稱為巨噬細(xì)胞抑制性細(xì)胞因子1(MIC1)，是TGF- β超家族的一種細(xì)胞因子[28]。一項卵巢癌組(n=84)與卵巢良性疾病組(n=81)的對比研究[29]顯示，血清GDF15水平卵巢癌組高于卵巢良性疾病組，且與卵巢癌患者的病理類型、FIGO臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及預(yù)后有關(guān)。

巨噬細(xì)胞受惡性腫瘤相關(guān)代謝的影響。癌細(xì)胞中的能量來源主要是通過糖酵解，即使在氧氣存在下也是如此，這導(dǎo)致大量的乳酸產(chǎn)生，從而誘導(dǎo)TAM中人精氨酸酶1(ARG- 1)和VEGF的表達，并使巨噬細(xì)胞向M2型極化[30- 31]。TAM通過促進血管生成，參與腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移，有利于腫瘤的生長。此外，TAM會干擾自然殺傷T細(xì)胞的抗腫瘤活性[32]。TAM在腫瘤抑制和腫瘤進展之間顯示出不同極化狀態(tài)，具體取決于癌癥背景。在大多數(shù)情況下，TAM表現(xiàn)出M2表型，通過免疫抑制并促進腫瘤侵襲來支持腫瘤生長[33- 34]。盡管巨噬細(xì)胞在炎癥和宿主防御中起著經(jīng)典作用，但越來越多的數(shù)據(jù)表明TAM可能影響腫瘤的生長進展、對治療的反應(yīng)和轉(zhuǎn)移[35]。腫瘤中TAM浸潤與許多腫瘤的不良預(yù)后有關(guān)[36]。

4 巨噬細(xì)胞與PCOS

PCOS是以長期無排卵和高雄激素為特征的內(nèi)分泌綜合征，是育齡婦女中最常見的內(nèi)分泌病，對患者的生殖和心理都有很大影響[37]。PCOS患病率可達8%～13%[38]。PCOS患者的慢性炎癥標(biāo)志物升高，并與體質(zhì)量指數(shù)(BMI)及高雄激素血癥呈正相關(guān)，而且巨噬細(xì)胞是卵巢中最多的白細(xì)胞[39- 40]。在一項用5α- 二氫睪酮(DHT)雄激素化的大鼠PCOS模型中，DHT與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)，大鼠成熟卵泡的顆粒細(xì)胞表現(xiàn)出早期和晚期凋亡，這些都說明巨噬細(xì)胞在顆粒細(xì)胞凋亡中發(fā)揮作用[41]。此外，多囊化卵巢巨噬細(xì)胞分泌物增加了對照卵巢中的TUNEL反應(yīng)，甚至增加了多囊卵巢的TUNEL反應(yīng)，這些都說明巨噬細(xì)胞可誘導(dǎo)多囊卵巢的凋亡[42]。多項研究強調(diào)肥胖影響卵巢儲備，引起不育等，這可能與卵巢巨噬細(xì)胞浸潤增加有關(guān)[43]。有證據(jù)表明巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞及其產(chǎn)物參與了PCOS等女性生殖系統(tǒng)疾病。PCOS患者的巨噬細(xì)胞對激活刺激的反應(yīng)減弱[44]。

5 巨噬細(xì)胞與子宮內(nèi)膜異位癥

子宮內(nèi)膜異位癥指子宮內(nèi)膜組織(腺體和間質(zhì))出現(xiàn)在子宮體以外的位置，大多數(shù)內(nèi)膜異位在盆腔臟器和壁腹膜，以卵巢和宮骶韌帶最常見。它是一種常見的婦科疾病，影響了10%的育齡婦女，達25%～35%的不育婦女與異位癥有關(guān)。子宮內(nèi)膜異位癥通常引起痛經(jīng)、下腹疼痛和不孕癥，卵巢子宮內(nèi)膜異位囊腫破裂時可發(fā)生急腹癥，對女性的生命構(gòu)成嚴(yán)重的威脅[45- 46]。子宮內(nèi)膜異位癥在形態(tài)學(xué)上呈良性表現(xiàn)，但臨床行為上有類似于惡性腫瘤的特點，如侵襲轉(zhuǎn)移等[47]。

月經(jīng)逆行的組織在先天免疫細(xì)胞和周圍神經(jīng)末梢的激活及觸發(fā)子宮內(nèi)膜異位癥的炎性疼痛中起著重要作用[48]?；罨奘杉?xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞和炎癥細(xì)胞因子的水平在子宮內(nèi)膜異位癥中增加[49]，巨噬細(xì)胞的募集和功能改變有利于子宮內(nèi)膜異位細(xì)胞的生長侵襲、新血管的生成以及神經(jīng)纖維的異常產(chǎn)生和分布[50]。巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和成熟的樹突狀細(xì)胞被月經(jīng)碎片激活，隨后參與炎癥過程，而巨噬細(xì)胞是促炎性趨化性細(xì)胞因子的主要來源，也是神經(jīng)血管生成的主要因素[51]。子宮內(nèi)膜異位癥婦女腹膜液中IL- 4濃度升高，這可能與巨噬細(xì)胞積累有關(guān)[52]。子宮內(nèi)膜異位癥的進展可以促進免疫細(xì)胞的活性，刺激炎癥反應(yīng)，造成組織重塑、病變、纖維化，從而引起疼痛及不育[53]。

Greaves等[54]研究表明，神經(jīng)纖維分泌趨化因子(CCL2)和人集落刺激因子1(CSF- 1)吸引巨噬細(xì)胞，而巨噬細(xì)胞又分泌神經(jīng)營養(yǎng)蛋白3和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，從而刺激神經(jīng)發(fā)生。巨噬細(xì)胞源性胰島素樣生長因子- 1(IGF- 1)在子宮內(nèi)膜異位癥中神經(jīng)生長和致敏中發(fā)揮重要作用，IGF- 1受體抑制劑林西替尼可以逆轉(zhuǎn)子宮內(nèi)膜異位癥的疼痛[55]。故巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)周圍神經(jīng)損傷后神經(jīng)突的再生，與神經(jīng)纖維相互作用促進子宮內(nèi)膜異位癥的神經(jīng)炎癥和疼痛產(chǎn)生。異位子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞與巨噬細(xì)胞之間似乎發(fā)生相互信號傳導(dǎo)，這可能有助于它們的存活和腹膜腔內(nèi)膜異位病灶的形成，但是確切的機制尚待闡明。Chan等[56]使用子宮內(nèi)膜異位癥女性分離的自體巨噬細(xì)胞與子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)細(xì)胞的侵襲和克隆能力得到增加。巨噬細(xì)胞與異位子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)還可以降低巨噬細(xì)胞的吞噬能力，并增加基質(zhì)細(xì)胞的存活和增殖。

6 總 結(jié)

巨噬細(xì)胞參與許多卵巢相關(guān)的生理及病理過程，因此可以通過調(diào)控巨噬細(xì)胞的分化或各種細(xì)胞因子的分泌，來控制疾病的進展，如M1型巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞在腫瘤中的作用不同，通過調(diào)控腫瘤相關(guān)的M1型巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化，阻斷腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤淋巴管及血管的形成，這對抑制腫瘤細(xì)胞發(fā)展、轉(zhuǎn)移及其治療腫瘤復(fù)發(fā)具有重要意義。卵巢巨噬細(xì)胞活化的平衡調(diào)節(jié)著卵巢內(nèi)的穩(wěn)態(tài)和功能，現(xiàn)在對巨噬細(xì)胞的異質(zhì)性和可塑性的研究越來越多，如何保持這種平衡及如何恢復(fù)卵巢功能的失衡仍須進一步研究。深入了解卵巢巨噬細(xì)胞的功能及其調(diào)控機制，有利于制定更好的臨床方案來治療卵巢的一些病理改變。