上QQ阅读APP看书,第一时间看更新
第七章 男性生殖免疫及其异常
免疫作为人体基本功能之一,在抵御自然界各种病原微生物如病毒、细菌及有害因子的侵袭中发挥了重要的功能,对于维持机体平衡起了关键作用。同样,作为人体的重要生理功能,免疫在人类生殖活动中亦起着不可或缺的作用,其平衡与否直接影响男性(或女性)的生殖功能,从而影响人类的生殖活动。性别的差别,决定了男、女性生殖系统结构和功能上的差异,以及生殖系统免疫(组成和功能上)的差异。这种差异和人类的生殖功能(或活动)及有关疾病密切相关。
第一节 免疫的基本概念
免疫(immunity)是机体识别和排斥抗原、借以维持机体平衡的一种功能,也是人类基本的生理功能之一。研究证实,在哺乳类和人类体内有高度发达、完善的能精细调控的免疫系统。人类借助于免疫系统,识别“自我”和“异己”,保护“自我”,排斥“异己”。此处的“异己”,包括所有的病原微生物如病毒、细菌等,也包括肿瘤细胞等有害因子,这在免疫学上统称为抗原(antigen,Ag)。免疫系统识别和排斥抗原的整个过程称为免疫应答(immune response)。免疫应答是一柄双刃剑,本质上应是保护机体,但在某些情况下同样可对机体造成损伤,比如,免疫应答引起的炎症反应以及自身免疫(免疫系统对自身组织成分产生免疫应答)导致的病理状态等。
人类免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成,机体以此行使免疫功能。
一、免疫器官
免疫器官是免疫细胞发生、分化和成熟及产生免疫应答的场所。人类的免疫器官根据功能不同分为中枢免疫器官和外周免疫器官。
(一)中枢免疫器官
中枢免疫器官又称一级淋巴器官,是淋巴细胞发生、分化和成熟的场所。人类中枢免疫器官包括胸腺和骨髓。
1.胸腺(thymus)
胸腺是T淋巴细胞分化、成熟的场所。来源骨髓的干细胞(stem cell)在胸腺特定的内环境中按既定的遗传顺序发育、分化为成熟的T淋巴细胞。
2.骨髓
骨髓是B淋巴细胞分化、成熟的场所,来源于骨髓的干细胞在骨髓微环境中,受遗传控制,发育、分化为成熟的B淋巴细胞。
(二)外周免疫器官
外周免疫器官又称二级淋巴器官,是成熟的T、B淋巴细胞定居及产生免疫应答的场所。外周免疫器官包括淋巴结、脾脏、扁桃体、阑尾、肠道集合淋巴结及黏膜相关淋巴组织(mucosal associated lymphoid tissue,MALT)。T、B淋巴细胞一旦在中枢免疫器官分化成熟后,就离开胸腺或骨髓,到达外周免疫器官定居。在外周免疫器官,T、B淋巴细胞相对集中、聚集在特定区域,所以把T淋巴细胞聚集的部位称为胸腺依赖区(T淋巴细胞是在胸腺中发育、成熟的),把B淋巴细胞聚集的部位称为非胸腺依赖区(B淋巴细胞是在骨髓中发育、成熟,与胸腺无关)。成熟的T、B淋巴细胞在外周免疫器官识别抗原,并介导对抗原的免疫应答。
(三)黏膜免疫组织
人体是包裹在皮肤和黏膜中的,借此与外界相通。正常成人皮肤表面积约1.8m 2,而黏膜表面积至少为400m 2,远远大于皮肤。人体黏膜免疫组织包括生殖道、消化道、泌尿道、呼吸道等黏膜组织,统称为黏膜相关淋巴组织(MALT)。研究证实,80%以上的感染和抗原入侵都是通过黏膜组织进入体内的。故从这个意义上讲黏膜组织是免疫系统的第一道防线,其组织和功能正常与否直接影响机体的免疫功能。因此,黏膜免疫组织及功能已成为免疫学研究的一个热点,有些学者特地把黏膜免疫组织称为黏膜免疫系统。黏膜免疫系统含有大量的T、B淋巴细胞,并产生大量的分泌型IgA(SIgA),可阻止病原微生物及抗原的入侵,故SIgA又有局部抗体之称,在局部免疫中发挥重要作用。黏膜相关淋巴组织内还含有特殊细胞——微褶细胞(microfold cell,M细胞),能捕获抗原,并将抗原转运给免疫细胞,触发黏膜免疫应答(图7-1)。
图7-1 M细胞和黏膜免疫系统
A.M细胞结构;B.黏膜相关淋巴组织
男性生殖道(包括女性生殖道)借黏膜直接和外界相通。因此,黏膜相关淋巴组织的免疫功能直接影响生殖系统的免疫状态,并影响生殖功能。
二、免疫细胞
免疫细胞(immunocytes)泛指所有参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞,包括T、B淋巴细胞、自然杀伤细胞、抗原提呈细胞、粒细胞等,其T、B淋巴细胞表面具有特异性抗原受体,能识别抗原、介导免疫应答,又称免疫活性细胞(immune competent cell,ICC),是介导免疫应答的主体细胞,而其他免疫细胞则是协同、辅助T、B淋巴细胞完成对抗原的免疫应答。
(一)T淋巴细胞
T淋巴细胞(T lymphocyte)简称T细胞,占外周血淋巴细胞总数的65%~70%,其主要功能是介导细胞免疫,也是体内重要的免疫调节细胞,能分泌多种细胞因子,发挥免疫调节功能。
T细胞在分化、成熟过程中,细胞表面可表达各种膜蛋白,如CD4分子、CD8分子、T细胞抗原受体和CD3分子等。T细胞通过T细胞抗原受体识别抗原,介导免疫应答。
1.T细胞抗原受体
T细胞抗原受体(T cell receptor,TCR)为异二聚体,由α链(45~60kDa)、β链(45~50kDa)组成,少部分T细胞表达γ链和δ链。CD3分子由εγ、εδ和ζζ(少数为ζη)六条肽链组成,TCR和CD3分子非共价结合形成TCR-CD3复合体(图7-2)。其中TCR为抗原识别亚单位,能识别、结合抗原;CD3为信号转导亚单位(signal transduing subunits),能将TCR接受的抗原刺激信号通过六条肽链转导至细胞内,促进T细胞的活化。
图7-2 TCR-CD3结构示意图
CD3分子胞浆区的长形方框代表免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM),为信号转导所必需。ζ链含有三个ITAM,对信号转导起关键作用
TCR不能直接识别天然的大分子蛋白质抗原,只能识别由抗原提呈细胞加工并由主要组织相容性抗原提呈的抗原肽(MHC-肽),这种现象在免疫学上被称为MHC约束性(MHC restriction),是T细胞识别抗原的一个重要特点,也是成熟T细胞一个重要的生物学特征。近年来发现,T细胞还能识别由CD1分子提呈的脂类抗原(CD1-脂类抗原)。
2.T细胞亚群
T细胞为异质性群体,不同群体细胞具有不同的表面标志和功能。
(1)γδT细胞和αβT细胞:
γδT细胞的TCR(TCR1)由γ链和δ链组成,外周血中仅5%~10%的T细胞表达TCR1。γδT细胞为非MHC约束的T细胞,识别由CD1分子提呈的非蛋白质(脂类)抗原。对γδT细胞的功能了解不甚清楚,现认为它主要在黏膜局部免疫中发挥作用。
αβT细胞的TCR(TCR2)由α链和β链组成,外周血中90%~95%的T细胞为αβT细胞。αβT细胞只能识别MHC提呈的抗原肽,属MHC约束的T细胞。αβT细胞的主要功能是介导细胞免疫和免疫调节。
(2)CD4 +T细胞和CD8 +T细胞:
外周血中成熟的T细胞根据其表面表达CD4分子还是CD8分子可分为CD4 +和CD8 +T细胞两大亚群。CD4 +T细胞和CD8 +T细胞均表达αβTCR(TCR2),其中CD4 +T细胞识别由MHCⅡ类分子提呈的抗原肽,受MHCⅡ类分子的约束;CD8 +T细胞识别由MHCⅠ类分子提呈的抗原肽,受MHCⅠ类分子的约束。
CD4 +T细胞在功能上主要属于辅助性T细胞(T help cell,Th细胞);CD8 +T细胞在功能上主要属于细胞毒T淋巴细胞和抑制性T淋巴细胞。
(3)Th1细胞和Th2细胞:
Th细胞根据其分泌细胞因子及功能的不同可进一步分化Th1细胞和Th2细胞。Th1细胞主要分泌IL-2、IFN-γ,介导细胞免疫;Th2细胞主要分泌IL-4、IL-5、IL-6和IL-10,介导体液免疫。Th1和Th2细胞均由Th0细胞分化而来(图7-3)。
大量研究证实,Th1和Th2细胞为一对重要的调节细胞,同时Th1细胞和Th2细胞又互为抑制细胞,Th1细胞分泌的IFN-γ可抑制Th2细胞的分化和功能,Th2细胞分泌的IL-4可抑制Th1细胞的分化和功能(图7-3)。因此,Th1细胞和Th2细胞的相互平衡与否直接影响机体的免疫功能,与疾病状态密切相关,亦和人类的生殖密切相关。
(4)细胞毒T淋巴细胞:
①细胞毒T淋巴细胞(cytotoxicity T Lymphocyte,Tc或CTL)为CD8 +T细胞,是细胞免疫应答的主要效应细胞,受抗原激活后能特异性杀伤靶细胞,在肿瘤免疫和抗病毒感染的免疫中发挥重要作用。除细胞毒效应外,Tc还可分泌各种细胞因子,发挥免疫调节作用。近年来有学者提出,类似于Th细胞,Tc亦可分为不同亚型──Tc1和Tc2,发挥免疫调节作用。②抑制性T淋巴细胞(suppressor T Lymphocyte,Ts)也是CD8 +T细胞,对免疫系统具有多方面的抑制作用,为一类负调节细胞。
图7-3 Th1、Th2细胞的分化途径及其功能
括号内表示APC(抗原提呈细胞)分别为巨噬细胞(MΦ)、树突细胞(DC)和B淋巴细胞
近年来有学者提出,不存在所谓的Ts细胞亚群,但免疫抑制现象在免疫系统和免疫应答中普遍存在。
(二)B淋巴细胞
B淋巴细胞(B lymphocyte)简称B细胞,占外周血淋巴细胞总数的20%~25%。B细胞的主要功能是介导体液免疫,受抗原刺激后,能分泌特异性抗体。近年来发现,B细胞还是重要的抗原提呈细胞,能加工、提呈抗原,同时还能分泌各种细胞因子、调节免疫应答。B细胞表达特异性抗原受体,能识别抗原,介导免疫应答。
1.B细胞抗原受体
B细胞抗原受体(B cell receptor,BCR)本质为膜表面免疫球蛋白(surfacemembrine immunoglobulin,SmIg),主要包括SmIgM、SmIgD。BCR由四条肽链组成,两条相同的重链(H链)和两条相同的轻链(L链)组成。BCR总是与Igα链(CD79a)、Igβ链(CD79b)共同表达在B细胞表面,形成BCR-Igα、Igβ复合体(图7-4)。BCR能特异性识别、结合抗原,Igα、Igβ则能将BCR接受的抗原刺激信号转导至细胞内,促进B细胞的活化。
2.B细胞亚群
B细胞也是一异质性群体,其功能、表面标志并不完全均一,一般根据CD5表达与否,将B细胞分为B1细胞和B2细胞两个亚群。
图7-4 B细胞抗原受体(BCR-lgα、lgβ)结构示意图
BCR可以是IgM或IgD。Igα胞浆区有两个免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM黑框表示,Igβ有四个ITAM,为信号转导所必需)
(1)B1细胞:
为CD5 +B细胞,主要识别非蛋白质抗原,如脂多糖。B1细胞可直接介导对非胸腺依赖抗原的免疫应答。B1细胞介导的免疫应答特点为:无体细胞突变;无亲和力成熟;产生低亲和力抗体;不产生细胞免疫及免疫记忆细胞。
(2)B2细胞:
为CD5 -B细胞,主要识别蛋白质抗原。在Th细胞的辅助下,B2细胞才能介导对胸腺依赖抗原的免疫应答。B2细胞介导的免疫应答特点为:可发生体细胞突变;有亲和力成熟;产生高亲和力抗体;可产生细胞免疫及免疫记忆细胞。
(三)自然杀伤细胞
自然杀伤细胞(natural killer cell,NK细胞)是又一种属于淋巴细胞系(lineage)的细胞群。NK细胞具有细胞毒效应,不需要抗原预先致敏,就能自发杀伤靶细胞,故被称为自然杀伤细胞。
NK细胞来源于骨髓干细胞,在骨髓或胸腺中分化、成熟。NK细胞占外周血淋巴细胞总数的5%~10%。NK细胞的主要功能是参与细胞免疫,在肿瘤免疫、抗病毒感染免疫以及在清除变异细胞中均起重要作用。
人类NK细胞表达CD2、CD16(FcγRⅢ)、CD56和CD69等表面分子。近年来发现,NK细胞还表达抑制性受体(killer cell inhibitory receptor,KIR)和激活性受体(killer cell activiting receptor,KAR),通过这两类受体调节其杀伤活性。
NK细胞还能分泌IFN-γ等细胞因子,调节免疫应答。
(四)抗原提呈细胞
抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)是指一类能加工、提呈抗原的细胞,是一类功能相似的免疫细胞的统称。
APC包括树突细胞(dendritic cell,DC)、巨噬细胞(macrophage,MΦ)和B淋巴细胞。APC表面组成性表达(constitutive express)高水平的MHCⅠ类分子、MHCⅡ类分子和共刺激分子如B7-1(CD80)、B7-2(CD86)及CD40。APC能摄取蛋白质抗原,并将抗原酶解、加工成抗原肽,和细胞内的MHCⅠ类、Ⅱ类分子形成MHC-肽复合物,表达在细胞表面,提呈给T细胞识别,提供T细胞活化的第一信号;同时通过其共刺激分子提供T细胞活化的第二信号(共刺激信号),启动免疫应答。因而近年来APC被认为是启动免疫应答的关键细胞,是当前免疫学研究的一个热点。
近来发现,APC还表达非经典的MHCⅠ类分子-CD1分子,参与脂类抗原的加工、提呈,启动αδT细胞对脂类抗原的免疫应答。
(五)其他免疫细胞
其他免疫细胞主要包括单核-吞噬细胞、粒细胞、肥大细胞和红细胞、血小板等。
1.单核-吞噬细胞
单核-吞噬细胞指血液中的单核细胞(monocyte,MC)和组织中的巨噬细胞(macrophage),表达FcγR和CR1(C3b受体,CD35)等。单核-吞噬细胞具有很强的吞噬能力,能吞噬异物,杀伤和清除细菌、病毒及损伤、衰老的组织细胞,并能杀伤胞内寄生虫和肿瘤细胞。此外,巨噬细胞在抗体介导下可发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC),参与肿瘤免疫和抗病毒免疫;分泌各种细胞因子,参与免疫调节;加工、提呈抗原。
2.粒细胞
粒细胞(granulocyte)包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。中性粒细胞表达FcγR,可吞噬、杀伤病原体等异物;在抗体介导下发挥ADCC作用。嗜酸性粒细胞,主要参与抗寄生虫感染,并参与Ⅰ型超敏反应。嗜碱性粒细胞表达FcεR,主要参与Ⅰ型超敏反应。
3.肥大细胞
肥大细胞(mast cell)主要分布在黏膜或结缔组织中(血液中即嗜碱细胞),表面表达FcR,主要参与Ⅰ型超敏反应,近年来发现,肥大细胞也具有加工、提呈抗原的功能。
4.红细胞和血小板
红细胞和血小板也具有一定的免疫功能。红细胞表达CR1和FcR等,具有免疫黏附作用,促进吞噬细胞对抗原异物的吞噬,并参与清除循环免疫复合物。此外,红细胞还能分泌细胞因子,参与免疫调节。
血小板表达FcR,具有免疫黏附作用,参与清除抗原抗体免疫复合物等。
免疫细胞是免疫系统的重要组成部分,直接和抗原作用、相互协同介导免疫应答。T、B细胞作为免疫活性细胞通过TCR和BCR识别抗原,介导细胞免疫和体液免疫,是介导特异性免疫的主体细胞。其他免疫细胞在免疫应答中发挥协同作用,辅助T、B细胞完成对抗原的识别和免疫应答。
三、免疫分子
免疫分子指由免疫细胞分泌于体液中或表达在细胞表面的各种分子,包括抗体、补体、主要组织相容性抗原、分化抗原和细胞因子等,其主要功能是作为免疫效应分子或参与免疫调节。
(一)抗体
抗体(antibody,Ab)是B细胞受抗原刺激后分泌的特异性免疫效应分子,本质为球蛋白,故又称免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)。抗体分子为四聚体,由两条相同的重链(H链)和两条相同的轻链(L链)组成,每条链可分成可变区(V区)和恒定区(C区),V区识别、结合抗原,决定抗体的特异性;C区介导抗体的其他生物学、免疫学功能。进一步分析表明,L链和H链的V区各有三个部位氨基酸的变化特别大,称为超变区,在和抗原结合结构互补,又称互补决定区(complementarity-determining region,CDR)(图7-5)。CDR直接决定了抗体的特异性。
图7-5 lg结构模式图
1、2、3分别代表CDR1、CDR2和CDR3,虚线分别代表木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的裂解位点
抗体经木瓜蛋白酶裂解后,产生2个Fab段(抗原结合片段)和1个Fc段(可结合片段),在胃蛋白酶作用下,则产生1个大的F(ab) 2段。
抗体分为IgM、IgG、IgD、IgA、IgE五大类,是体液免疫的效应分子,其主要生物学功能是中和细菌毒素、激活补体、结合细胞、介导Ⅰ型超敏反应、免疫调理、免疫黏附以及ADCC等功能。IgG和IgM是最主要的感染抗体,IgE主要参与Ⅰ型超敏反应,而IgM和IgD是BCR的主要成分。IgA可通过黏膜,是黏膜免疫的重要抗体。
(二)补体
补体(complent,C)是一组具有酶活性的球蛋白,其基本成分为C1、C2、C3~C9等9种蛋白质,加上旁路因子和调节因子等,一共由30余种蛋白质组成。
正常情况下,补体以无活性的酶原形式存在于体内。通过经典或旁路途径活化后,可发挥一系列生物学功能,能溶解细胞、细菌,具有免疫调理和免疫黏附作用,并能中和及溶解病毒、介导炎症反应等。
(三)主要组织相容性抗原
主要组织相容性抗原由基因——主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)编码,也称为主要组织相容性分子或MHC分子。人类的MHC称为人白细胞抗原(human lenkocyte antigen,HLA)或HLA复合体,其编码的分子即称为HLA抗原或HLA分子,一般通称为MHC分子。MHC或HLA由Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类基因组成,其编码的分子称为MHCⅠ类分子、Ⅱ类分子及Ⅲ类分子,和免疫应答密切相关的为MHCⅠ类分子和MHCⅡ类分子。
1.分子结构
MHCⅠ类分子由α链(重链)和β链(β2微球蛋白,β2m,即轻链)组成。α链由α1、α2、α3等3个功能区组成,β链含β功能区。MHCⅡ类分子也是异二聚体,由α链(重链)和β链(轻链)组成,各含两个功能区即α1、α2和β1、β2功能区。无论MHCⅠ类分子还是MHCⅡ类分子都可分成4个区:肽结合区、Ig样区、跨膜区和胞质区(图7-6),其中肽结合区是提呈加工过抗原肽的关键区域。
图7-6 HLA复合体和HLA分子结构
A.HLA复合体;B.HLA分子结构模式图;C.HLAⅠ类分子结构(X-衍射图);D.肽结合区结构(X-衍射图)
2.表达MHC
Ⅰ类分子表达在有核细胞表面,分布广泛。MHCⅡ类分子仅表达在抗原提呈细胞(DC、MΦ和B细胞)及活化的T细胞表面。
3.功能
MHC分子的主要生物学功能体现在对不同个体的免疫应答的遗传控制上,具体表现为:
(1)诱导T细胞的分化成熟:
T细胞在胸腺中须在MHC类分子(Ⅰ类分子或Ⅱ类分子)的诱导下才能分化、成熟,最终形成多样性丰富的T细胞库(T cell repertoire),赋予个体几乎无限的识别抗原、应答抗原的能力。
(2)提呈抗原:
T细胞只能识别APC加工的MHC分子提呈的抗原肽,其中MHCⅠ类分子提呈内源性抗原肽(肿瘤抗原、病毒抗原等)给CD8 +Tc细胞识别;MHCⅡ类分子提呈外源性抗原(细菌抗原等)给CD4 +T细胞识别。MHC分子通过提呈抗原诱导个体的免疫应答。从这个角度讲MHC分子是启动免疫应答的关键分子(从细胞水平讲,这个角色则由APC承担)。
(四)分化抗原
分化抗原是表达在免疫细胞表面各类分子的统称,也称表面抗原或表面分子。分化抗原的表达往往与免疫细胞的谱系、分化、成熟和活化状态及功能有关,在免疫应答中参与抗原识别、细胞的相互作用,细胞的活化、增殖,分化和效应。
分化抗原大多是糖蛋白,往往可作为免疫细胞的表面标志,如TCR、BCR、MHC分子、CD3分子、CD8分子等。
由于分化抗原种类繁多,目前采用统一的CD命名法,将识别细胞表面同一抗原的各种单克隆抗体归为一个分化群(cluster of differentiation)简称CD,而相应的分化抗原则称为CD分子。不同的分化抗原采用不同的序号。如CD1、CD2等。目前分化抗原分为九大系列,序号从CD1至CD166。
黏附分子(adhesion molecule)是指一类能介导细胞间相互作用的细胞表面分子,本质为糖蛋白,亦属分化抗原,近年来着重研究其在肿瘤转移,创伤愈合等方面的作用。
(五)细胞因子
细胞因子(cytokine,CK)是指由免疫细胞分泌的、具有调节功能或效应作用的小分子多肽。细胞因子种类繁多,有各种分类法。一般将由淋巴细胞分泌的称为淋巴因子(lymphokine,LK),由单核细胞分泌的称为单核因子(monokine,MK)。白介素(interleukin,IL)原指由白细胞分泌的因子,现发现除白细胞外,其他细胞亦可分泌,但仍沿用原名。
重要的细胞因子有IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IFN-γ、TNF、GM-CSF和TGF-β等,上述细胞因子通过细胞因子受体介导,在免疫调节、免疫效应中发挥重要的作用。
趋化因子(chemokine)是一类对各种白细胞、单核细胞或淋巴细胞具有趋化作用的细胞因子,为分子量6~14kDa的多肽,可分为CXC、CC、C和CX3C四个亚群。
趋化因子亦通过其受体——趋化因子受体发挥作用,在免疫调节、免疫细胞增殖、分化等方面发挥重要作用。趋化因子受体CCR5、CXCR4为HIV感染的协同受体,在AIDS的发病中起重要作用。
免疫器官、免疫细胞、免疫分子构成了人体高度发达、完善的免疫系统,人类从而能识别、应答各种抗原,赋予人类在多变的、险恶的环境中的生存优势。这是免疫系统赋予人类最重要的生物学功能。
第二节 男性生殖道免疫特征
男性生殖系统由睾丸、生殖道、附性腺及外生殖器组成。睾丸是男性生殖系统的重要器官,具有产生精子和分泌雄激素两种主要功能。生殖道主要包括附睾、输精管和射精管,它们具有促进精子成熟及营养、储存和运输精子的功能。同样男性生殖道作为机体免疫系统的一部分,亦有一定的免疫功能。
一、睾丸与免疫豁免
睾丸作为重要的男性生殖器,主要功能是参与人类生殖功能,但近年来的研究表明,睾丸与免疫密切相关,生理状态下,睾丸的免疫细胞只存在于白膜、间质和管周区域,主要包括巨噬细胞,少量树突状细胞及淋巴细胞。其中,巨噬细胞炎症活性降低,合成较多的免疫抑制细胞因子(如TGF-β、IL-10),在受到刺激时,表现为免疫调节巨噬细胞的特征,适应于睾丸免疫豁免环境。睾丸内树突状细胞的功能还缺乏明确认识,但已有的研究表明,树突状细胞协同巨噬细胞和免疫调节T细胞共同营造睾丸的免疫豁免环境。睾丸中淋巴细胞主要为CD8 +和自然杀伤细胞(NK),同时睾丸局部存在一个复杂的细胞因子网络。现已证实,睾丸中Sertoli细胞在睾丸局部免疫中起着极其重要的作用。
(一)Sertoli细胞和睾丸局部免疫
1.Sertoli细胞和血-睾屏障
实验证明,在睾丸间质毛细血管和生精小管间,相邻的支持细胞的紧密连接形成了一天然屏障,这种复合连接结构称为血-睾屏障(blood testis barrier)。血-睾屏障的形成和存在为睾丸增添了天然有效的生理屏障,可阻挡各种病原微生物,如病毒、细菌及其他有害因子进入睾丸,并阻止抗原进入睾丸,防止免疫应答活动的产生,从而有效地保护了人类的基本功能——生殖活动。
2.Sertoli细胞和细胞因子
Sertoli细胞具有分泌功能,能分泌雄激素结合蛋白(androgen binding protein,ABP)、抑制素(inhibin)等各类蛋白质因子,详见表7-1。
表7-1 支持细胞的分泌及其报道
近年来发现,Sertoli细胞除分泌上述物质、调节、参与睾丸的生殖功能外,还分泌各种细胞因子,在睾丸局部形成细胞因子网络,调节睾丸的局部免疫功能。
(1)IL-1:
是一重要的细胞因子,具有广泛的生物学活性,能激活T细胞、B细胞和NK细胞及巨噬细胞等免疫细胞,介导炎症反应;同时,IL-1是重要的内源性致热原,并有促进伤口愈合等功能。
(2)IL-6:
也是一重要的炎症因子,能诱导T细胞分化、促进B细胞产生抗体,激活T细胞、NK细胞等。
(3)TNFα:
肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNFα),类似IL-1,具有多种生物学活性:介导炎症反应、抗肿瘤作用、、肿瘤细胞坏死等;抗细菌作用,对各种细菌均有一定的抗菌作用;促进伤口愈合等。
(4)TGF-β:
转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)是一个对免疫系统具有广泛抑制作用的细胞因子,对各类免疫细胞如T细胞、B细胞、NK细胞、巨噬细胞等具有明显的抑制作用,是免疫系统一负调节因子。
研究者发现睾丸局部感染时,Sertoli细胞分泌的IL-1、IL-6和TGF-β等含量及活性明显改变,证明了上述细胞因子在睾丸局部免疫中的作用。
3.Sertoli细胞和免疫豁免
病原微生物(细菌、病毒等)的感染或抗原的侵袭会引发免疫应答或炎症反应,而免疫应答也往往会产生炎症反应。在维护机体的同时,炎症反应亦会对邻近组织器官造成损伤,进而影响其生理功能。一般情况下,体内大部分器官或组织都能耐受这类影响,但对某些重要的关键器官而言,如眼睛、大脑、生殖器官(子宫、卵巢)等,即使轻微的损伤也会影响视力、中枢神经系统及生殖功能。因此这些组织(器官)正常情况下不同于其他组织(器官),只有少量的免疫细胞,在抗原的存在下,仅产生低水平的免疫活动及较弱的炎症反应,以保护这些关键组织(器官)免遭免疫活动或炎症反应导致的组织损伤和功能影响。免疫学上将这种特殊的免疫现象称为免疫豁免(immune privilege),将上述特定的器官如眼、大脑、睾丸等则称为免疫豁免部位(immune privileged site)。大量研究证实,睾丸的免疫豁免是由Sertoli细胞维持的。Sertoli细胞通过表达一种特殊的表面分子——Fas L来维持睾丸局部的免疫豁免。
Fas L-Fas相互作用可介导细胞凋亡(apoptosis)。Fas(CD95)又称APO-1(apoptosis first antigen),是一种广泛表达在各类组织表面的蛋白质分子,属于TNF和神经生长因子(NGF)受体家族。人的Fas基因定位于10号染色体,有9个外显子(exon)。Fas蛋白由319个氨基酸残基组成,分子量为48kDa。Fas分子胞质区有一段60~70氨基酸序列与TNFR胞质区高度同源,能介导细胞凋亡(死亡),称之为死亡结构域(death domain,DD)。Fas+的细胞与Fas L结合后,前者经Fas的死亡结构域传导凋亡(死亡)信号,导致Fas+细胞凋亡,故Fas又称作死亡分子。
Fas的配体(Fas L、CD95L)为TNF相关的Ⅱ型穿膜分子,与TNF家族成员(TNF-α、LTα、CD27L、CD30L、CD40L)有高度同源性。Fas基因位于人和小鼠1号染色体,有4个外显子。Fas L分子含279个氨基酸,分子量为31kDa,本质为糖蛋白,仅表达在有限的细胞表面,如抗原提呈细胞(APC)、活化的T细胞和免疫豁免部位的基质细胞(stromal cell)如睾丸的Sertoli细胞等细胞表面。
Fas L-Fas相互作用导致Fas+细胞的凋亡是机体免疫系统清除有害的或无用的细胞,维持自身稳定的重要机制。免疫豁免部位的基质细胞如睾丸Sertoli细胞表达大量的Fas L,当感染或抗原侵袭时,通过Fas L可介导Fas+的免疫细胞如T、B细胞、巨噬细胞等发生凋亡,清除这些炎性细胞,以减少因免疫活动或炎症反应对睾丸的损伤,保护关键组织或器官的重要的生理功能。因此,Fas L-Fas除维持机体自身稳定外,也是维持免疫豁免的重要机制。Fas-Fas L介导细胞凋亡机制详见图7-7。
图7-7 Fas-Fas L介导的细胞凋亡
DD代表死亡结构域;FADD代表Fas相关死亡结构域;DED代表死亡效应结构域
但要指出的是免疫豁免现象仅仅是睾丸的生理性保护机制之一,十分重要,但并非绝对。如自身免疫性睾丸炎的发病,可能就是以自身免疫和炎症为主要矛盾,从免疫豁免转向免疫应答。
(二)Leydig细胞与睾丸局部免疫
Leydig细胞是睾丸间质中的主要细胞,约占间质细胞的80%,其主要功能是合成雄激素。近年来发现,Leydig细胞除调节生殖外,还具有免疫调节作用。Leydig细胞能分泌IL-1、IL-6,调节睾丸局部的免疫功能。同时,实验已证实,Leydig细胞亦可表达Fas L,这很可能和睾丸局部的免疫豁免有关。此外,目前有研究表明局部高浓度的睾酮可能参与维持免疫豁免环境,Leydig细胞可能由此参与睾丸免疫豁免。Leydig细胞同Sertoli细胞一样,在维持睾丸局部的免疫豁免、调节睾丸局部的免疫功能、保护睾丸的生殖功能中均起了重要作用。
(三)雄激素与睾丸局部免疫
睾丸内睾酮浓度是血液中浓度的10倍以上,远远多于正常精子发生所需,局部高浓度的睾酮可能参与维持免疫豁免环境。目前研究已经证实雄激素在多层面发挥免疫抑制作用。睾酮可以通过调控Sertoli细胞、Leydig细胞和管周肌样细胞中免疫调节分子的表达来发挥免疫抑制功能。睾酮可使巨噬细胞TLR4(toll-like receptor 4)表达下调,从而降低巨噬细胞对TLR4配体的反应敏感性;睾酮可通过下调促炎因子转录水平,抑制IL-1、IL-6和TNF-α的表达,并使巨噬细胞和一些非免疫细胞黏附分子分泌降低。研究者发现阻断Leydig细胞产生雄激素会导致睾丸内免疫抑制物迅速被排斥,表明雄激素对于免疫抑制状态的维持具有重要作用。
睾丸作为生殖器官亦和免疫密切相关。通过其存在的免疫细胞,分泌的细胞因子及Sertoli细胞表达Fas L,在调节睾丸局部免疫功能、维持睾丸的免疫豁免起了极其重要的作用。研究者发现睾丸局部感染初期,其分泌的IL-1、TNF-α及Fas L的表达均明显增强,以增强局部的免疫豁免,保护睾丸的生殖功能。因此从这一点看,睾丸除作为男性生殖器官外,也是一个重要的免疫调节器官,在调节睾丸局部免疫功能,维持免疫豁免中起到了重要作用。
二、血-附睾屏障和黏膜屏障
附睾分头、体和尾三部分,头部由睾丸输出管组成,体、尾部由附睾管组成。附睾是精子的输送管道和储存场所,也是促进精子成熟的重要器官。此外,附睾上皮细胞间的紧密连接在维持局部适宜的环境中起重要作用,能将生殖细胞及精子与机体循环分开,从而形成了所谓的血-附睾屏障。血-附睾屏障同样构成了一天然屏障,可阻止病原微生物(细菌、病毒)或抗原侵袭睾丸,同时可阻止循环中的抗体进入生殖道管腔内,从而避免因免疫应答或炎症反应对局部造成的损伤。
附睾的免疫细胞分布于附睾的各个区域,但位于附睾头部的免疫细胞数量普遍比位于尾部的多。巨噬细胞和淋巴细胞通常位于附睾上皮及间质中。巨噬细胞是附睾中主要的免疫细胞,主要分布在间质和管周区。附睾间质中CD4 +细胞多于CD8 +细胞,而附睾上皮中CD8 +细胞占主导。由于免疫细胞在附睾中的特殊分布,附睾中精子接触免疫细胞的机会更大,对精子的影响也比较大。最新的研究表明树突状细胞是附睾上皮的主要特征。树突状细胞在上皮基底区形成一个密集网络,并延伸至上皮顶端紧密连接。这些树突状细胞表达正常的表面抗原提呈分子,在体外具有抗原提呈能力,在附睾免疫调控过程中行使重要功能。
同睾丸一样,附睾亦属黏膜相关淋巴组织(MALT)或黏膜免疫系统。附睾中存在低水平IgG,含有大量局部抗体——SIgA,能阻止病原微生物、抗原通过黏膜进入睾丸,附睾局部,保护了睾丸、附睾正常的生理功能。
应当指出血-附睾屏障比较薄弱,很多因素如输精管阻塞、附睾感染、各种创伤,均能导致此屏障破坏而引起局部免疫反应。
三、免疫细胞
男性生殖道内存在一定数量的免疫细胞,由于男性生殖道绝大部分由黏膜覆盖,故具有黏膜相关淋巴组织(MALT)或黏膜免疫系统的特征。
1.微褶细胞
生殖道黏膜存在微褶细胞(M细胞),微褶细胞腔表面缺乏整齐的刷状缘,很少或几无皱褶,代之以短而少的不规则绒毛为特征。其顶端胞质中有许多线粒体和囊泡,溶酶体很少,有较少的碱性磷酸酶和酯酶,顶端膜的膜内粒子少,缺乏厚的糖衣。M细胞的核位于基底部,基底面基膜常不连续,胞膜的顶部呈穹隆状突起,穹隆内含有一个或多个淋巴细胞。M细胞与相邻上皮细胞间有紧密连接和镶嵌连接,有时可见较宽的细胞间隙。M细胞的主要功能是摄取并转运抗原给穹隆内的淋巴细胞,触发免疫应答。
2.巨噬细胞
正常人生殖道及睾丸间质内含有大量巨噬细胞,其围绕生精小管并常与间质细胞群相连,巨噬细胞能吞噬抗原(细菌、病毒或病毒感染细胞)并加工、提呈给T、B淋巴细胞,诱发免疫应答,巨噬细胞还可分泌IL-1和TNF-α,调控间质细胞产生雄激素,参与生殖功能;同时可发挥免疫调节和免疫效应,介导炎症反应。
3.T淋巴细胞
T淋巴细胞见于健康人睾丸网的上皮、固有膜及围绕睾丸网的结缔组织基质中,但数量较少,这可能和睾丸属于免疫豁免部位有关。其中,CD8 +Tc细胞主要局限于睾丸网上皮内,CD4 +Tc细胞主要存在于围绕睾丸网的结缔组织中。输出小管、附睾管、输精管、前列腺和精囊腺内亦可见T细胞,其亚类细胞也有类似的分布。T细胞在生殖道担负免疫调节和介导细胞免疫的功能,同时还可分泌INF-γ。INF-γ可促进巨噬细胞表达MHCⅠ类、Ⅱ类分子,增强其抗原提呈功能;促进T细胞活化,增殖局部免疫功能。
4.B细胞
有报道男性生殖道和睾丸内亦存在B细胞,可分泌SIgA,加强局部的免疫防御功能。
四、免疫球蛋白
抗体是免疫应答的产物,是介导特异性体液免疫的效应分子,其中最主要的抗体是IgM和IgG,但两者一般无法进入生殖道管腔中。睾丸液和附睾液内IgG的水平相当低。生殖道管腔中存在的抗体主要是IgA,且多以二聚体SIgA(分泌型IgA)的形式存在。
1.IgA的一般特性
IgA占血清总免疫球蛋白(Ig)的10%~15%左右,是外分泌液中最主要的抗体,在乳汁、唾液、眼泪及消化道、呼吸道和生殖道的分泌液及黏膜表面大量存在。IgA以单体(monomer)形式存在,分子量为160kDa,但也有二聚体(dimers)、三聚体(trimers)和四聚体(tetramers)。在外分泌液中则主要以二聚体的形式即分泌型IgA(secretory IgA,SIgA)形式存在(少部分SIgA可以四聚体形式存在)。
2.SIgA的分子结构
SIgA由两个IgA单体:一个J链(J chain)和一个所谓的分泌成分(secretory component,SC)或分泌片(secretory piece,SP)组成(图7-8)。
J链由浆细胞分泌,分子量为15kDa,连接两个IgA单体(亦参与五聚体IgM的组成);分泌成分由黏膜上皮细胞分泌,分子量为70kDa,其五个免疫球蛋白样的功能区(domain)可与IgA二聚体的Fc段结合。当分泌成分与IgA Fc段结合时,五个Ig样功能区和IgA的重链(α链)借助于二硫键结合。分泌SIgA的浆细胞主要分于黏膜表面,例如在小肠,分泌IgA的浆细胞数目高达2.5×10 10,每天人类约分泌5~15g SIgA进入黏膜分泌液。
图7-8 分泌型lgA(SlgA)结构和形成
浆细胞分泌IgA到达上皮下组织,在那里IgA与多聚免疫球蛋白分子受体(a recepter for polymeric immunoglobulin molecules)结合。多聚Ig受体表达在大多黏膜上皮表面(即消化道、呼吸道、生殖道里衬)。多聚IgA与多聚Ig受体结合后,受体-IgA复合体被介导转运穿过上皮屏障到管腔。多聚Ig受体-IgA复合体的转运包括受体介导的内吞(endocytosis)进入管腔表面的窝凹(coated pits),进入转运囊胞(vesicle),穿过上皮细胞到达腔膜表面(luminal membrane),在那里转运囊胞与浆膜(plasma membrane)融合。多聚Ig受体被酶从膜上裂解,成为分泌成分,并与多聚IgA结合释放入黏膜分泌液中。分泌成分遮盖SIgA的铰链区,保护SIgA免遭蛋白酶的裂解,使得SIgA在富含蛋白酶的黏膜环境中长时期存在。五聚体的IgM亦可借助上述途径进入黏膜分泌液中,但数量远远少于SIgA。一般认为,多聚Ig受体可识别多聚IgA和IgM的J链。
SIgA在黏膜表面担负重要的效应功能,黏膜是绝大多数病原生物和抗原入侵机体的重要部位,借助于分子的多聚体特性,SIgA可交联(cross-link)具有多个抗原决定基的大部分抗原。SIgA与细菌和病毒表面抗原结合后,可阻止其入侵黏膜细胞,从而抑制病毒、细菌的感染。SIgA和抗原的复合物易被黏膜捕获(entrapped)、清除。SIgA成为防御细菌、病毒入侵的一道重要防线,因而被誉为局部抗体(local antibodies)。SIgA也可进入乳汁,成为新生儿出生第一个月内重要的保护神。
当黏膜局部遭受感染或抗原侵袭时,M细胞就可捕获病原微生物(如细菌、病毒)或抗原并转运至含有B细胞、T细胞和巨噬细胞的基底面的口袋中(pocket)。经一系列应答过程,B细胞被活化,分化成分泌SIgA的浆细胞。这种二聚体的抗体被转运至上皮,成为SIgA被释放入管腔;在那里抵御各种病原微生物或抗原的入侵。
五、细胞因子
细胞因子作为一类重要的免疫分子,在免疫应答中发挥免疫调节、免疫效应等重要功能。大量研究证实,男性生殖道特别是睾丸中的Sertoli细胞和Leydig细胞可产生各类细胞因子,组成了一复杂的细胞因子网络,除参与生殖活动外,亦在局部起免疫调节作用。睾丸内细胞因子来源见表7-2。
表7-2 睾丸内细胞因子来源及功能特征
(一)lL-1
IL-1包括IL-1α和IL-1β,两者在结构上具有一定同源性,功能基本相似,在免疫应答中有多种作用,也是一重要的炎症介质。
睾丸中IL-1α在生殖方面的重要功能是通过作用于Leydig细胞(表达IL-1α受体)抑制类固醇激素的合成和促进精子发生。IL-1β通过作用Leydig细胞抑制类固醇激素的合成,而在感染或免疫应答中,能调节免疫应答,激活免疫细胞并介导炎症反应。实验证实,睾丸局部感染时,IL-1的活性增高,可能与IL-1调节局部免疫应答有关。
(二)lL-6
IL-6也是一重要的细胞因子及重要的抗感染的炎症介质。睾丸中的IL-6主要功能是影响精子发生,可能在生殖道感染时亦发挥免疫调节作用。
(三)转化生长因子α(TGF-α)
GF-α通过作用于Sertoli细胞和peritubular细胞,促进精子发生。
(四)TGF-β
TGF-β通过作用于Sertoli细胞和管周细胞,促进Sertoli合成蛋白多糖,抑制类固醇激素合成。
(五)肿瘤坏死因子-α(TNF-α)
TNF-α是免疫应答重要的效应分子,可介导肿瘤细胞及转化细胞坏死,因而得名。在生殖系统,TNF-α通过作用于Sertoli细胞及Leydig细胞发挥重要的调节作用。
1.TNF-α对Sertoli细胞功能的影响
TNF-α能与Sertoli细胞表面的TNF-α受体结合,抑制LH刺激的睾酮(T)的合成,同时能促进基础睾酮的合成,并抑制LH的结合能力;精母细胞通过分泌TNF-α,介导对Sertoli细胞功能的调节;TNF-α是生精过程的旁分泌调节因子。
2.TNF-α对Leydig细胞功能的影响
TNF-α抑制Leydig细胞中睾酮的生物合成,并通过作用于下丘脑-垂体-性腺轴,影响血清LH水平,从而间接影响Leydig中睾酮的生物合成。
此外,TNF-α是睾丸炎自身免疫性疾病发生的重要细胞因子。
(六)γ-干扰素
γ-干扰素(interferon-γ,IFN-γ)主要由睾丸中的T淋巴细胞、巨噬细胞分泌。IFN-γ可抑制Leydig细胞合成睾酮。
1988年,Hekman等首次用IFN-基因对小鼠生育能力的影响进行了研究,发现高浓度IFN-γ能损害睾丸组织,诱导抗精子发生,影响精子生成,导致雄性不育。另外,IFN-γ明显抑制精子运动。
在免疫方面,IFN-γ可激活巨噬细胞、NK细胞,促进巨噬细胞吞噬精子,促进巨噬细胞、B细胞表达MHCⅠ、Ⅱ类分子,增强其加工、提呈抗原的能力;诱导B细胞产生抗精子抗体,导致抗精子的自身免疫应答。
从上可以看出,睾丸中的细胞因子相互作用,构成了复杂的细胞因子网络,在介导细胞间的相互作用以及在生殖调节中发挥重要作用。
第三节 精浆免疫抑制因子
人的精浆约占射出精液体积的80%~90%,为睾丸、附睾和附性腺(包括精囊腺、前列腺和尿道球腺)的分泌物及渗出物的混合物,精浆中含有各种与受精有关的成分或因子。精浆中存在多种抗原,在男性体内由于血-睾屏障隔离了精子抗原,不引起自身免疫病,一旦屏障破坏,精子抗原进入血液可诱发自身免疫病(如睾丸炎)。精浆中还含有免疫抑制因子,抑制生殖道局部的免疫活动,保护精子不受免疫损害;并抑制女性生殖道对精子的敏感性,保护受精的正常进行。
20世纪70年代中后期生殖医学家及免疫学家注意到精浆具有免疫抑制作用,20世纪80年代起不少实验室开始对精浆免疫抑制作用及临床应用进行了研究、探索。1984年英国的James及Hargreave、1984年美国的Alexander及Anderson等发表了有关精浆免疫抑制作用的文献综述,阐明了人精浆的确存在广谱而明显的免疫作用;人精浆中存在具有免疫抑制作用的抑制因子;精浆免疫抑制因子在体内外对各种免疫细胞具有广谱的抑制作用。人精浆免疫抑制作用的研究具有巨大的实用价值,在不育、节育以及性传播疾病等方面具有实际应用价值。
一、精浆的免疫抑制作用
精浆能直接或间接抑制许多免疫细胞的功能,如T细胞、NK细胞与巨噬细胞,亦可抑制细胞因子、抗体和补体的活性。精浆对免疫细胞的抑制作用,包括抑制免疫细胞的分化、增殖、杀伤活性及吞噬功能等。
(一)人精浆对免疫细胞的抑制作用
1.对T淋巴细胞的抑制作用
T淋巴细胞是重要的免疫细胞,作为免疫活性细胞之一,主要功能是介导细胞免疫和免疫调节,其数量多少、功能正常与否直接影响免疫系统的功能,研究证实,精浆对T细胞的抑制作用是多方面的。
(1)抑制T细胞转化:
人精浆能抑制PHA诱导的T淋巴细胞转化,其淋巴细胞转化率明显降低,且与精浆剂量相关。淋巴细胞转化率是衡量机体细胞免疫的一个重要指标,细胞免疫功能低下者,其淋巴细胞转化率往往下降。
(2)对T细胞增殖的抑制作用:
体外实验发现,精浆能明显抑制T细胞的增殖,与对照组相比,其OD值(MTT法)明显降低。
(3)对Th细胞的影响:
Th细胞是重要的调节细胞,能增强免疫功能。实验发现,精浆直肠灌注小鼠,其Th细胞数量下降,提示精浆可直接抑制Th细胞。
(4)对Tc细胞的细胞毒活性的抑制作用:
1977年Lord等报道,人精浆能抑制Tc细胞对巨细胞病毒(CMV)感染的靶细胞的杀伤作用。
2.对B淋巴细胞的抑制作用
B细胞是免疫系统另一重要的免疫活性细胞,介导体液免疫,并能加工、提呈抗原、分泌细胞因子,参与免疫调节。
实验发现,正常人精浆对小鼠B细胞产生特异性抗体(溶血空斑试验)有明显抑制作用,与此同时,小鼠血清中特异性抗体的凝集效价亦明显下降。表明人精浆对B细胞的功能有明显抑制作用。
此外,人精浆对B细胞受到抗原刺激后分化为浆细胞并产生抗体的过程亦具有抑制作用。
3.对NK细胞的抑制作用
NK细胞为细胞免疫的另一重要效应细胞,在肿瘤免疫及抗病毒免疫中发挥重要作用,具细胞毒作用,能杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞。
细胞毒杀伤试验证实,人精浆在体外可抑制NK细胞对靶细胞(51Cr~K562)的杀伤能力;精浆灌注Balb/C小鼠直肠,亦可抑制小鼠的NK细胞活性。
4.对巨噬细胞的抑制作用
巨噬细胞为抗原提呈细胞之一,能加工、提呈抗原,诱导免疫应答;同时巨噬细胞作为清道夫细胞(scavanger cell)能吞噬病原生物和抗原异物。体外实验发现,人精浆能抑制小鼠巨噬细胞的吞噬百分率及吞噬指数,且与精浆浓度相关;无论是体外还是体内,人精浆均能抑制小鼠巨噬细胞的EA-花环形成率和YC-花环形成率,表明人精浆可抑制巨噬细胞表面的Fc受体(与巨噬细胞免疫调理和吞噬功能有关)和C3b受体(与巨噬细胞的免疫黏附及吞噬功能有关)的功能,且经人精浆作用后,巨噬细胞表面的伪足大大减少,提示精浆能明显抑制巨噬细胞的吞噬功能。
(二)对补体系统的抑制作用
补体是免疫系统一重要效应分子,在抗感染免疫中发挥重要作用。体外实验证实,人精浆能抑制人血清总补体活性,表现为CH50试验明显下降;同时,亦能抑制人血清中补体的溶血活性,且呈明显剂量关系。
此外,人精浆可抑制补体旁路途径的激活及B因子的裂解。
(三)对细胞因子的抑制作用
细胞因子作为免疫分子,在免疫调节、免疫效应与免疫细胞相互作用中发挥重要作用。
1.对IL-2的影响
IL-2为一重要细胞因子,主要由T细胞产生,是T细胞活化、生长必需的细胞因子,在活化T细胞、促进T细胞功能方面起关键作用。
体外实验发现,人精浆能明显抑制IL-2的分泌,即抑制人T细胞产生IL-2。
2.对IFN-γ的抑制作用
IFN-γ主要由T细胞、巨噬细胞分泌,能活化T细胞、NK细胞活性,在抗病毒感染中起重要作用,并能非特异性增强机体免疫功能。此外,IFN-γ是促进MHCⅠ类、Ⅱ类分子表达的诱导因子,从而间接促进抗原提呈细胞(DC、MΦ和B细胞)的抗原加工、提呈能力,诱导免疫应答。
实验发现,人精浆能明显抑制小鼠T细胞分泌IFN-γ的能力,且明显抑制IFN-γ的活性,间接抑制了IFN-γ的免疫调节及诱导免疫应答的能力。
3.对TNF-α的抑制作用
TNF-α是一重要免疫效应分子,可介导肿瘤细胞坏死、中毒性休克等,具有多种免疫学效应。TNF-α主要由巨噬细胞分泌。
动物实验发现,经人精浆处理后,小鼠巨噬细胞分泌的TNF-α对靶细胞的细胞毒作用明显下降,与对照组相比其细胞杀伤率明显下降,提示人精浆能明显抑制TNF-α的细胞毒活性。
(四)对MHCⅠ类分子表达的抑制作用
从细胞水平看,加工后蛋白质抗原的提呈是由抗原提呈细胞(DC、MΦ、B细胞)完成的;从分子水平看,抗原的提呈是由MHC分子(Ⅰ类或Ⅱ类)完成的。故抗原提呈细胞的重要生物学特征之一,表面组成性、高水平表达MHCⅠ类、Ⅱ类分子,MHC分子表达与否直接决定抗原提呈细胞的抗原提呈功能。
小鼠实验证实,人精浆能抑制MHCⅠ类分子在巨噬细胞的表达,即人精浆能间接抑制巨噬细胞抗原提呈功能,从而抑制了免疫应答的启动。
如前所述,人精浆亦能抑制小鼠T细胞分泌IFN-γ及IFN-γ的活性,而IFN-γ是诱导MHC分子表达的促进因子,精浆抑制MHCⅠ类分子的表达很可能与IFN-γ的抑制有关。
二、精浆免疫抑制因子特性
研究证明,人精浆中存在一系列的免疫抑制物质——免疫抑制因子,对免疫系统有广泛的抑制作用,精浆中的免疫抑制因子种类繁多,且某些因子在精浆中不与大分子物质发生可逆性的结合,以致很难进行纯化与理化性质分析。通过对正常生育者和输精管切除者精浆的研究发现两者的免疫抑制作用无明显差别,所以认为精浆中的免疫抑制因子主要来自前列腺、精囊等附属性腺。现认为精浆中的免疫抑制物质包括锌复合物、多肽、某些蛋白质和一些蛋白酶和蛋白酶抑制剂等。上述物质在精浆中均有较高的浓度。
(一)锌复合物
高浓度锌和肽、蛋白质的结合物可以抑制丝裂原诱导的淋巴细胞转化,巨噬细胞黏附、移动和吞噬活性、多型核白细胞活动等。经亲和层析纯化所得的精浆免疫抑制因子分析证实,某些抑制作用是由含锌组分所致。
(二)多胺(精胺、精脒)
Byrd(1977)等发现,低浓度的精胺或精脒以及它们的反应物能抑制由PHA、ConA、PWM等多种丝裂原诱导的淋巴细胞转化及淋巴细胞增殖,并可抑制致敏Tc对靶细胞的杀伤活性。
(三)妊娠相关蛋白A
精浆中存在一种在生物化学、免疫学及免疫抑制特性上和妊娠相关蛋白A类似的蛋白质,其分子量为720kDa,该物质能明显抑制丝裂原诱导的淋巴细胞转化。这一现象提示,某些共同或相关的基因产物,通过抑制功能以保护正常发育的胎儿和精子。
(四)转谷氨酰胺酶和子宫球蛋白
转谷氨酰胺酶和子宫球蛋白均来自前列腺。动物模型证实,两者参与了对精子抗原的抑制作用,且高浓度转谷氨酰胺酶与机体免疫缺陷有关。
(五)94kDa的Fc受体结合蛋白
Witkin提出,精浆中含有分子量为94kDa的Fc受体结合蛋白,具耐热特性(100℃加热10分钟活性不变),推测其来于前列腺。该蛋白能影响抗体介导的杀伤作用和巨噬细胞的吞噬活性。Fc是抗体发挥生物学活性、免疫活性的功能性区域,实验证实94kDa的Fc受体结合蛋白能特异结合到抗体的Fc段而抑制抗体的活性。另外,94kDa的Fc受体结合蛋白可抑制抗体与精子结合,因而很可能是调节女性生殖道免疫应答、保护精子免遭破坏的保护性因子。
(六)传递蛋白
传递蛋白可抑制补体活性,当精子离开附睾尾部时,传递蛋白能黏附到精子表面,降低或遮盖精子的抗原性。
(七)前列腺素(prostaglandin,PG)
精浆中含有高浓度的前列腺素。Lieb等于1985年证实,PGE 2为一免疫抑制剂。精浆中含大量PGE 2,能抑制丝裂原诱导的淋巴细胞转化,并对细胞免疫和体液免疫均有抑制作用。
(八)前列腺小体
前列腺小体(prostasome)为细胞器大小的颗粒,直径200nm,来源于前列腺。电镜下可见膜为主板层,内部电子致密。由于体积较大,分子量较大,检测时易于从精浆中分离,前列腺小体能抑制巨噬细胞的摄取、吞噬功能。
(九)酸性磷酸酶
酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP),在人精浆中活性极高,长期以来人们对如此高活性的ACP存在于精浆中的生理意义一直不解。1989年Mukhopadhyay报道人精浆ACP可抑制中性粒细胞及NK细胞活性,引起了人们的注意,随后研究证实,精浆ACP可抑制巨噬细胞、NK细胞活性、抑制淋巴细胞转化、抑制补体活性、抑制MHCⅡ类分子的表达;抑制巨噬细胞分泌TNF-α;抑制T细胞产生IL-2、IFN-γ;B细胞产生特异性抗体等。精浆ACP具有强烈而广泛的免疫抑制效应,很可能是精浆免疫抑制因子的主要成分之一。
综上所述,精浆中存在多种具有免疫抑制作用的因子,其分子量大小不一。理化性质各异、成分复杂。他们具有广谱的免疫抑制作用。有些因子对某些免疫成分、细胞、功能具有抑制作用,有些则不然,彼此之间可能具有协同作用。但正如多数研究者所认为的那样,人类精浆的免疫抑制作用不能简单地认为仅仅是由某一特定物质/因子引起的,而是一种现象,它是由多种物质所产生的,并有待进一步研究、证实。
三、精浆免疫抑制因子的作用机制
精浆中的免疫抑制因子的抑制作用是多方面的,它们对免疫系统各组分均有抑制作用,如T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞、巨噬细胞及抗体、补体及细胞因子的产生、MHC分子的表达均有抑制作用。由于其抑制效应是由众多因子所产生,其机制也极其复杂,至今未能阐明。其可能机制包括:①遮蔽精子表面的抗原:精浆免疫抑制因子通过结合或黏附在精子表面,遮蔽精子表面的抗原决定簇,以降低或影响精子抗原性,抑制生殖道局部对精子的免疫应答,保护受精卵免受母体排斥。②改变精子抗原性:精浆成分及精浆免疫抑制因子可改变精子的抗原性,可能通过某些蛋白酶的作用,或是精浆抑制因子作用于精子,引起精子表面抗原发生构象变化,从而改变精子的抗原性,影响了免疫活性细胞对精子(表面抗原)的识别,如精浆中的谷酰胺转移酶可与精子表面β2微球蛋白(β2m)或β2m类似物相互作用,谷酰胺转移酶可催化精浆内的多胺,如精胺或其衍生物间的交联等。③直接抑制免疫系统:精浆免疫抑制因子可直接作用于免疫细胞、免疫分子(如抗体和补体)的生物学功能,抑制其对自身抗原或同种异体抗原的识别和处理能力,从而影响上述细胞的分化、增殖。
精浆免疫抑制作用是广谱的,表现在免疫系统的不同组分及免疫应答的各个阶段:①抑制巨噬细胞对抗原的加工、提呈能力及对免疫应答的触发:前已所述,抗原的加工、提呈是诱导免疫应答的关键。巨噬细胞作为专职APC之一,其主要功能就是加工、提呈抗原,精浆免疫抑制因子可抑制巨噬细胞的吞噬活性,从而抑制巨噬细胞对抗原的加工、提呈能力,无法有效启动免疫系统对抗原的免疫应答;同时,精浆免疫抑制因子亦抑制了巨噬细胞对抗原的吞噬、清除。②抑制抗原提呈分子——MHC分子的表达:抗原提呈细胞加工产生的抗原肽必须与MHC分子结合才能提呈给T淋巴细胞识别、启动免疫应答;因此,组成性高表达MHC分子是专职抗原提呈细胞的重要生物学特性,和其抗原提呈功能密切相关。实验证实,精浆免疫抑制因子可抑制巨噬细胞表达MHCⅠ类分子,从而抑制了其加工、提呈能力。③干扰T淋巴细胞对抗原的识别:T淋巴细胞是免疫系统最重要的细胞,为免疫活性细胞之一,其主要功能是介导细胞免疫及免疫调节,T细胞识别抗原后可活化、增殖,产生免疫效应;精浆免疫抑制因子可以遮蔽T细胞抗原受体(TCR)或丝裂原受体,影响T细胞对抗原的识别、活化,抑制T细胞对丝裂原的增殖反应。④抑制免疫细胞的杀伤活性:细胞毒T淋巴细胞(Tc)和NK细胞、吞噬细胞是细胞免疫(应答)的重要效应细胞,直接介导细胞免疫;其中Tc能特异性杀伤靶细胞(如肿瘤细胞、病毒感染细胞),NK细胞则不需要抗原刺激可直接杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞,是肿瘤免疫和抗病毒感染的重要效应细胞;精浆免疫抑制因子可抑制Tc和NK细胞的杀伤活性,可能和其干扰Tc对抗原的识别、影响NK细胞的活性有关。⑤抑制抗体的产生及抗体的活性:抗体是体液免疫的效应分子,具有多种免疫学功能。实验发现,精浆免疫抑制因子可抑制B细胞产生抗体,干扰B细胞对抗原的识别,进而抑制了抗体的产生。同时精浆免疫抑制因子可黏附或结合到抗体分子表面与抗体的Fc段结合,改变或影响抗体构象,抑制抗体的生物学活性。⑥抑制补体的活性:补体在免疫中起重要作用,精浆免疫抑制因子可抑制补体的活性——溶解靶细胞的能力,并发现精浆免疫抑制因子可降解补体成分,如C1和C3。⑦抑制细胞因子的产生:细胞因子在免疫应答中发挥免疫调节和效应功能,实验证实,精浆免疫抑制因子可抑制细胞因子的产生,如IL-1、IL-2、TNF-α 和IFN-γ等;同时精浆免疫抑制因子可抑制细胞因子受体的表达,进一步抑制了细胞因子活性的发挥。
四、精浆免疫抑制因子的生理和病理
精浆在人类的生殖活动中有重要的生理意义,主要是参与受精过程。例如,精浆作为一种运送精子的介质;精浆中的一些重要成分如酶、果糖、脂类、蛋白质、有机物及无机离子等有助于精子穿越宫颈黏液,参与精子获能;为精子运动提供营养物质;参与精液的凝固、液化等。但近年来的研究提示,人们对精浆在生殖运动中的重要性的了解远远不够,精浆的重要功能很可能是人类生殖活动的基础。
(一)精浆免疫抑制因子的生理意义
精子作为一种自身抗原(隐蔽抗原)正常情况下与自身免疫系统处于隔绝状态,置于多重免疫和生理因素的保护下,其中精浆免疫抑制因子(包括精浆本身)起了重要作用。精浆免疫抑制因子通过结合或黏附到精子表面,削弱遮蔽或修饰精子的抗原性,阻止免疫系统对精子产生免疫应答,从而防止精子在男性生殖道遭到免疫识别、攻击;同时,由于精浆免疫抑制因子的作用,抑制了生殖道局部的免疫系统:免疫细胞、抗体、补体和细胞因子的活性,进一步保护了精子在男性生殖道的存活,完成生殖功能。
与此同时,在性交过程中,伴随着射精,精浆免疫抑制因子大量进入女性生殖道,通过起生理性的抑制作用,进一步保护精子在女性生殖道内的正常存活、运行、受精以及受精卵和胚胎在体内的正常发育。
同样若男性精浆中免疫抑制因子缺乏或存在量和活性的异常(降低),致使男性生殖道局部的免疫功能异常——病理性亢进(相对正常情况下的生理性的低应答状态而言),则可导致免疫系统对精子产生免疫应答,生成抗精子抗体以致有可能引起免疫不育;同样,女性亦可对精子(对女性而言,精子是一同种异体抗原)产生过敏反应,也会产生抗精子抗体。临床上某些原因不明的不育患者,其精浆中免疫抑制因子的质或量的缺陷,可能是导致某些免疫不育的真正原因,上海交通大学医学院上海免疫研究所生殖免疫室在研究中发现,某些免疫不育患者,其精浆免疫抑制因子的含量明显低于正常人。
另一方面,如人为降低或干扰精浆免疫抑制因子的生理性保护作用,有可能找到一条新的避孕途径。
如上所述,精浆免疫抑制因子在人类生殖活动中起到了重要的生理性的保护作用,保证了人类生殖活动的正常进行。
(二)精浆免疫抑制作用的病理意义
如同机体的免疫功能一样,精浆免疫抑制因子的存在及作用也是一柄双刃剑,既有保护作用,亦可对机体造成损伤。由于精浆免疫抑制因子对生殖道局部的免疫系统(免疫细胞、抗体、补体和细胞因子等)具有广谱而明显的抑制作用,因而在发挥生理性的保护作用的同时,也抑制了男性生殖道局部的免疫功能,使之抗病能力有所下降,易于遭受生殖道病原微生物如淋病奈瑟菌、梅毒螺旋体的侵袭,可促进性病的传播,同样,一些与性传播疾病有关的病毒,如HIV、疱疹病毒及巨细胞病毒均能长期存在于男性生殖道内,成为潜在的危险,近年来引起人们尤为注意的是精浆中的免疫抑制因子可能与AIDS的发病有关。研究发现HIV可以存在于人附睾的CD4 +Th细胞中而逃避免疫攻击,存在于精液或血液中的HIV感染人体以后是否致病,还受精浆免疫抑制因子的影响。AIDS的易感性与机体免疫状况密切相关,当机体免疫功能正常时,可抑制HIV的增殖与复制,反之机体易遭受HIV的侵袭。精浆免疫抑制因子所导致的免疫抑制状态有利于HIV的感染、激发潜伏的HIV的侵袭。在动物实验中模拟同性恋方式,在小鼠直肠灌注精浆免疫抑制因子,可明显抑制NK细胞和Tc的杀伤活性,而这两类细胞是抗病毒感染最重要的效应细胞。
正常情况下精浆成分(包括精浆免疫抑制因子)不易透过女性泌尿生殖道的管壁而被吸收。但是如果女性泌尿生殖道以外的部分与精浆过多接触可引起全身性的反应,特别是该处已有外伤,精浆(包括免疫抑制因子)就很容易进入血液循环。同性恋者由于肛交而损伤直肠黏膜,HIV与精浆免疫抑制因子同时经受损的直肠黏膜进入机体,可加速AIDS的发病和发展。一项令人信服的数据表明,同性恋男性AIDS的发病率高达71%,而异性性交妇女为1%,当然有关精浆免疫抑制因子与HIV感染和AIDS的发病的相关性,还有待临床和动物实验进一步研究证实。
精浆免疫抑制因子亦和生殖道肿瘤的发生有关。由于女性生殖道多次接触精浆(包括精浆免疫抑制因子),导致局部免疫功能受抑,抗肿瘤能力下降,故易患子宫颈癌,而男性则易患前列腺癌。
第四节 男性不育与免疫
男性不育是当前医学研究的一个热点,导致男性不育的因素很多,其中免疫与男性不育密切相关。大量研究证实,在男性不育患者中,有相当一部分患者是和免疫相关,即由免疫导致的免疫不育。在免疫不育中,起主要作用的是精子抗原和抗精子抗体。
一、人精子抗原
人精子作为大分子同种异体抗原,在其表面头、尾部及各处存在各种抗原,成分复杂。精子抗原的研究是生殖免疫、生殖生理、免疫不育以及免疫避孕研究的重要领域。精子作为一大分子的同种异体抗原,结构复杂、种类繁多,至今有100多种。精子抗原可分为表面抗原、核抗原、胞质抗原等;精子特异性抗原、精子非特异性抗原,生育相关的精子抗原及生育非相关的精子抗原等。但至今未发现与不育有关的特异性精子抗原,由于精子抗原结构复杂性,功能上的不确定性,加之缺乏有效的分离、纯化手段,精子抗原的研究进展缓慢,现将有关精子抗原作一简述。
(一)FA-1
FA-1(fertilization antigen-1)是一种精子膜抗原,主要位于顶体后区及精子中部与尾部。FA-1单体分子量为23kDa,存在种间交叉反应,用FA-1免疫动物,血清中可出现抗FA-1抗体。明显抑制生育力。抗FA-1单抗或多抗可抑制鼠的体外受精的人精子的穿卵能力,并可抑制哺乳类动物受精,但不引起精子凝集及制动。动物实验证实,FA-1可诱导体液免疫和细胞免疫,由此损伤精子及胚胎。另外发现,抗FA-1抗体可抑制人精子与去透明带的卵的融合,并可抑制人精子的顶体反应及精子获能。研究发现,抗精子抗体阳性的不育妇女宫颈黏液及血清中存在IgG及IgA类抗FA-1抗体,阳性率达50%~80%。
(二)FA-2
FA-2(fertilization antigen-2)为精子膜抗原,位于精子顶体区域,也可同时出现在赤道区。FA-2分子量为95kDa,哺乳类动物间有广泛交叉反应。抗FA-2抗体可抑制人精子穿卵,亦可明显抑制精子获能及顶体反应。FA-2其确切作用有待进一步研究证实。
(三)LDH-C4
LDH-C4为乳酸脱氢酶同工酶,分子量140kDa,由4个亚单位组成,种间有交叉反应,LDH-C4主要位于精子胞质、线粒体、尾中段及成熟精子的胞质膜上,参与生物氧化供能。抗LDH-C4抗体能与精子结合,引起精子凝集。抗LDH-C4抗体影响生育的机制可能与其使受精失败及植入前胚胎质量较差有关。但亦有学者认为,LDH-C4作为胞质内抗原,在免疫不育中作用不大。
(四)SP-10
SP-10(sperm protein-10)位于成熟精子顶体内,分布于顶体外膜内面及顶体内膜外面。人SP-10分子量为18~34kDa,主要多肽抗原分子量为29kDa,个体间无差异。人SP-10与其他灵长类(狒狒、猕猴)及猪精子的SP-10有交叉反应,人SP-10具有多态性。抗SP-10单抗可抑制精子穿卵,目前尚不清楚SP-10在免疫不育中的作用。
(五)PH-20
PH-20位于精子胞质膜上,抗体反应后出现于顶体内膜上。豚鼠PH-20的分子量为64kDa,人与豚鼠间有交叉反应。PH-20参与精卵结合。在体外,抗PH-20抗体可抑制豚鼠精子与透明带结合。用PH-20免疫动物或用抗PH-20血清注射均可导致不育。但免疫不育患者血清中似乎不存在抗PH-20抗体。
(六)RAS
RAS(rabbit sperm membrane auto antigens)位于成熟精子顶体后部,为一非酶性的凝集素样蛋白。RAS分子量为14~18kDa,易形成聚合物,存在有限的种族间交叉反应。RAS通过与透明带的糖基结合,起到凝集素样作用,促进精子与卵子结合。抗RAS单抗或多抗在体内外均可抑制受精,抑制人精子穿卵能力。目前尚不清楚免疫不育患者血清中是否存在抗RAS抗体。
(七)MSA-63
MSA-63(mouse sperm antigen-63)位于获能精子的顶体,顶体反应后脱落。MSA-63分子量为200~300kDa,根据其pI不同可分为五组。不同种间的MSA-63存在广泛交叉反应,MSA-63具有多态性。抗MSA-63单抗或抗血清可抑制鼠的体外受精及人的精子穿透透明带的仓鼠卵试验。免疫不育患者血清中尚未发现抗MSA-63抗体。
(八)CS-1
CS-1(cleavage signal-1)位于精子膜上,分子量约为14~18kDa,种间有广泛交叉反应,推测认为CS-1由精子带入卵子,作为卵裂的初始信号,或作为激活精子所必需的离子通道,促进初始卵裂。免疫不育患者血清中存在抗CS-1抗体。
(九)STX-10
STX-10(sperm/trophoblsat cross-reacting antigen)位于人精子顶体内,天然状态下以聚合物形式存在,亚单位为分子量75kDa的糖蛋白。抗STX-10单抗可明显抑制人精子的穿卵能力。STX-10可能在受精及胚胎发育中起重要作用。
(十)PH-30
PH-30为精子膜抗原,本质为糖蛋白,位于成熟精子头的后部,分子量约为75kDa。抗PH-30多抗并不抑制精卵结合,但能显著抑制两者膜的融合。
(十一)CPK
CPK(creatine phpsphokinase)位于精子内,分子量80kDa,参与精子成熟,不育男性精子CPK活性明显高于生育男性。
(十二)MPP
MPP(membrane phosphotyrosin protein)分子量约为94kDa。其单抗能显著抑制人精子接触并穿透仓鼠卵的透明带。
(十三)GA-1
GA-1(germ cell antigen-1)系精子膜蛋白,哺乳动物间有交叉反应,抗GA-1抗体不抑制精卵互相作用,顶体反应及精子运动,但能影响受精后的胚胎发育。
(十四)M-29
M-29(mouse-29 antigen)位于精子赤道部,亚单位分子量为60kDa,抗M-29单抗在体内外均可抑制受精,其作用部位可能在卵浆膜,与精卵融合有关。
(十五)C-my protein
C-my protein位于顶体区,分子量62~64kDa,其单抗能抑制人精子穿卵能力和鼠的体外受精,抑制精子运动。
另外还有甘露糖-配基受体(mannose-ligand receptor)等精子抗原。上述精子抗原,它们在生殖活动中各担负相应功能,且与不育、不孕或多或少关联。因此寻找抗生育作用确切的特异性精子抗原,成为这领域的重要课题。精子抗原的研究,将对受精机制的阐明,对避孕和不育的研究起着关键的决定性的作用,有待进一步研究、探索。
二、抗精子抗体产生
正常生理情况下,精子对男性自身而言,为一隐蔽抗原,与免疫系统处于隔绝状态,加上在各种生理性保护机制作用下,自身免疫系统不会对精子产生免疫应答,两者相安无事。但在某些病理情况,破坏了上述平衡与保护机制,男性可对自身精子产生自身抗体——抗精子抗体。
而对女性而言,精子则为一种同种异体抗原,性交过程中,女性多次反复接受精子的刺激,但在生理性保护机制作用下,女性免疫系统亦不会对同种异体抗原——精子发生免疫应答。同样,在某些病理情况下,女性亦可产生抗精子抗体。
(一)男性抗精子抗体的产生
生理屏障的破坏正常情况下,精子位于生殖管腔中,在生殖道黏膜、血-睾屏障等保护下,精子无法穿过生殖道黏膜、管腔壁进入血液。当由化学、物理或感染造成上述生理屏障的损伤、破坏,均可导致精子这一隐蔽的自身抗原突破生理屏障,进入血液,触发抗自身的免疫应答,产生抗精子抗体。临床上常见的病因有:输精管结扎术、输精管吻合术、输精管、生殖道损伤、睾丸损伤、隐睾症、生殖道感染及精索静脉曲张等,上述原因皆会造成精子(抗原)进入血液,引发免疫应答。临床统计发现,隐睾症患者中的66%为抗精子抗体阳性,精索损伤者37.5%~58%抗精子抗体阳性,输精管结扎后抗精子抗体的阳性率更高达50%~58%。
此外,感染导致的抗精子抗体的产生感染所引起的不育越来越受到人们的重视,其中有相当一部分感染所致的不育患者可出现抗精子抗体。研究发现,某些细菌表面和人精子存在共同抗原,由此产生交叉反应,导致抗精子抗体的产生。研究发现,溶脲脲原体(男性生殖道常见感染菌)、铜绿假单胞菌、大肠埃希菌和肺炎球菌与人精子有交叉抗原,是上述细菌感染产生抗精子抗体的一个重要原因。
精浆免疫抑制因子的异常精浆免疫抑制因子具有封闭精子抗原及抑制生殖道局部免疫反应的作用,起到对精子及生殖活动的生理性保护作用。而精浆免疫抑制因子质或量的改变或异常,均可破坏这种平衡,上海交通大学医学院(原上海第二医科大学)上海市免疫研究所生殖免疫室在以往的工作中发现,免疫不育患者(抗精子抗体阳性)精浆免疫抑制因子的含量明显低于正常人。
生殖道局部免疫功能的异常正常情况下,生殖道局部特别是睾丸处于免疫豁免状态,仅维持低水平的免疫活动,这对保证正常的生殖活动而言是一种极其重要的保护机制。在某些病理情况下如感染,上述免疫豁免机制遭到破坏,大量免疫细胞入侵,免疫功能病理性亢进,诱发对精子的自身应答,导致抗精子抗体的产生。已有学者研究证实,生殖道局部感染时,T淋巴细胞数目明显增加,且巨噬细胞吞噬活性大大增强,加强对精子抗原的吞噬、加工、提呈,诱发抗精子抗体的产生。
异常的性活动同性恋者因肛交往往引起直肠黏膜机械性损伤,促使精子进入血液,诱发抗精子的免疫应答。同时,精浆免疫抑制因子随精子进入血液,抑制同性恋性伙伴的免疫功能,进一步诱发抗精子抗体的产生。
(二)女性抗精子抗体的产生
在女性,对于阴道黏膜完整者,一般不产生抗精子抗体。阴道黏膜损伤与抗精子抗体的形成有关。阴道黏膜上皮损伤,精子可通过损伤处进入女性体内,诱发抗精子的免疫应答。同样,精浆免疫抑制因子亦随精子经阴道破损处进入女性体内,抑制免疫功能,加剧抗精子抗体的产生。临床研究发现,性生活粗暴者往往易损伤女性阴道黏膜,易诱发抗精子抗体;子宫颈糜烂者,因局部炎症,损伤黏膜,亦易产生抗精子抗体。此外,阴道细菌感染者也易产生抗精子抗体。
(三)抗精子抗体对生殖的影响及作用原理
抗精子抗体与免疫不育密切相关,已被大量临床及实验室研究所证实。抗精子抗体可结合在精子不同部位(图7-9),其对生殖的影响是多方面的,其总的后果是影响精子功能,干扰受精。
图7-9 精子与抗精子抗体
tt:尾部末端;PP:主端;mp:中端;pac:顶体后端;ac:顶体
1.影响精子活力及抑制精子穿透宫颈黏液抗精子抗体结合精子,导致精子凝集,致使精子活力下降,运动受阻,并降低精子的存活率。同时,精子被抗精子抗体结合后,其穿透宫颈黏液的能力明显受抑。因此抗精子抗体可通过降低精子活力、存活率及抑制精子穿越宫颈黏液而减少受孕机会。研究发现,IgA类抗精子抗体可明显阻碍精子穿越宫颈黏液而降低生育力,而IgG类抗精子抗体与精子凝集、精子制动的关系较为密切。
2.抑制精子获能、顶体反应及受孕 抗精子抗体结合精子后,抑制精子的获能、顶体反应,并减少获能后的顶体反应率。在获能和顶体反应时,抗精子抗体从空间结构及生物学上干扰受精过程。
3.影响精子酶的活力、抑制透明带和放射冠的分散作用 精子在女性生殖道内获能后可产生顶体反应并释放顶体内容物,包括:①顶体蛋白酶(acrosin):能促进精子穿过透明带及精卵结合。②精子透明质酸酶:能使卵丘(放射冠)分散。体外实验证明,抗精子抗体能抑制田鼠和兔精子对透明带和放射冠的分散作用。
4.封闭顶体膜上的抗原位点 抗精子抗体可以抑制精子对透明带的附着,并抑制其穿透卵泡液或卵丘间质,干扰受精过程。
5.影响精子与卵子的结合 抗精子抗体能封闭顶体后区的ConA受体位点,阻断ConA受体的暴露,干扰ConA受体与卵膜结合,抑制精卵结合。此外,抗精子抗体可降低受精卵的存活。
6.影响胚胎的发育 有可能是因为早期胚胎在其发育过程中可暂时获得各种抗原,其中某些抗原与精子蛋白和畸胎瘤有交叉免疫反应性,因此在抗精子抗体阳性的妇女中可见到流产或胚胎吸收。
7.抗精子抗体的免疫学效应 抗精子抗体与精子结合形成抗原抗体复合物,可介导一系列免疫学效应,影响生殖。
(1)激活补体:IgG类、IgM类抗精子抗体与精子结合后,可通过经典途径激活补体;凝集的IgA类抗精子抗体可通过旁路途径激活补体。活化的补体可溶解精子,介导抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(ADCC),激活巨噬细胞、NK细胞等效应细胞杀伤精子。
(2)形成抗原抗体免疫复合物:抗精子抗体与精子结合后形成抗原抗体免疫复合物(immune complex,IC),其中中等大小、可溶性的IC可沉积在特定部位造成组织损伤,如在免疫性睾丸病患者的生精小管中往往有IC的沉积。
从上可以看出,抗精子抗体对精子及生殖的影响是多方面的。三类抗精子抗体中,IgA类抗精子抗体的主要作用是抑制精子的穿透力;IgG类抗精子抗体的主要作用是活化补体、活化免疫细胞,介导ADCC、杀伤精子、引起组织损伤;IgM类抗精子抗体除同IgG抗精子抗体有相同的影响外,还能抑制精子获能、顶体反应,影响精子穿透透明带,抑制精卵结合。
(四)抗精子抗体的测定
抗精子抗体在免疫不育中的意义日益受到人们重视,某些免疫不育不孕的临床研究提供一个有效的实验室指标。抗精子抗体检测方法有精子凝集试验(sperm agglutination test)、混合凝集试验(mixed agglutination reaction)、精子制动试验(sperm immobilization test)、间接免疫荧光试验、放射免疫分析法(radioimmunoassay,RIA)、免疫珠结合试验(immunobead binding test,IBT)和酶联免疫分析法(enzymelinked immunosorbent assy,ELISA)等。目前以后两种方法最为常用,且市场有成套试剂盒供应,结果可靠,易于推广,现就这两种方法作一介绍。
1.免疫珠结合试验(IBT)
检测抗精子抗体本方法采用抗IgA的单克隆抗体作为精子表面探针,然后用包有抗鼠Ig的免疫珠测定单抗,以判断样品中有无抗精子抗体。免疫珠结合试验既可检测结合与人精液中的抗精子抗体,也可检测血清、子宫颈黏液中的抗精子抗体(图7-10)。
当标本与人精子在37℃孵育60分钟后,标本中抗精子抗体和人精子(Ag)结合形成抗原抗体免疫复合物(精子-抗精子抗体);而后加入包有抗IgA或IgM单抗的免疫珠,再次反应,最终形成精子-抗精子抗体-免疫珠三联复合体,在相差显微镜下观察结果。
图7-10 免疫珠(lBT)法检测抗精子抗体原理示意图
ASA:抗精子抗体
该方法操作简便,结果可靠,是目前广泛应用的一种抗精子抗体的检测方法。
2.酶联免疫吸附试验(ELISA)
检测抗精子抗体本法主要用于体液标本(血清、精浆、子宫颈黏液)中抗精子抗体的检测(图7-11),但需提取精子表面抗原。一般采用粗提法得到人精子表面抗原。首先将精子表面抗原包被(吸附)在固相载体上(为聚氯乙烯或聚苯乙烯制成,可以是96孔、40孔或条状板条)。检测时将100μl待测标本(血清1∶100稀释,精浆、子宫颈黏液1∶3稀释)加入到包有精子表面抗原的固相载体板或条的小孔中,37℃孵育60分钟。标本中的抗精子抗体和固相载体上的精子表面抗原形成抗原抗体复合物,洗涤后加入酶标记的抗免疫球蛋白抗体(酶标记的二抗)再于37℃、反应60分钟,在固相载体上形成精子表面抗原-抗精子抗体-酶标二抗的免疫复合物,最后加入底物。上述免疫复合物中的酶就可催化无色的底物生成有色反应,在酶标阅读检测上A490nm处比色。根据颜色(A值)的有无判断标本中有无抗精子抗体的存在,且其含量和颜色的深浅在一定范围内成正比,故本法既可定性又可定量检测标本中的抗精子抗体。
图7-11 ELlSA-间接法检测抗精子抗体流程示意图
本法操作简单,可靠,特异性强,灵敏度高。甚至不需要仪器,可用目测法直接观察结果。深受基层单位欢迎,是目前应用最为广泛的一种检测方法。ELISA法可同时检测IgG、IgA、IgM等三类抗精子抗体,为临床免疫不育研究,诊断、治疗提供了更为可靠、有用的实验室数据。
抗精子抗体存在于血清、精浆、子宫颈黏液等体液中,亦存在于精子表面(与精子表面抗原结合),目前主要检测体液中的抗精子抗体。人抗精子抗体主要有三个亚类:IgG、IgA和IgM。首先出现的是IgM类抗精子抗体,随后转为IgG类抗精子抗体,且可长期存在。血清中的以IgG(或IgM)类抗精子抗体为主。局部体液(如精浆、子宫颈黏液)中以IgA为主,且更具意义,故精浆、子宫颈黏液中抗精子抗体的存在比血清更有临床意义。但精浆、子宫颈黏液阳性率明显低于血清。大量研究表明,免疫不育夫妇抗精子抗体的阳性率为5%~25%(国外10%~30%),其中精浆阳性率为10%~15%,血清为8%~13%。其中不育男性血清阳性率IgA为18.9%、IgG为12.6%;精子表面阳性率IgA为13.4%、IgG为15.0%;不育妇女子宫颈黏液IgA为1.8%、IgG为8.8%。
目前抗精子抗体检测的临床意义主要是:①某些免疫不育患者的辅助诊断指标;②临床疗效考核指标,如避孕套疗法、精子洗涤法、免疫抑制剂治疗等,见效者往往伴有抗精子抗体转阴或滴度下降;③病情监测;④预后判断。抗精子抗体滴度高度、持续时间长往往和疗效差、预后不佳密切相关。需要指出的是,正常生育男性亦有2%的抗精子抗体阳性率,部分正常女性亦可出现抗精子抗体,这在分析结果时一定要注意,加以区别。需要提醒的是,抗精子抗体并非一特异、绝对的指标,而是一相对的辅助的参考指标,这点还需广大临床医师及科研人员注意。
十余年来,男性生殖系统内细胞因子及其对生殖功能的影响已引起广泛关注。细胞因子是一种免疫活性小分子多肽,是睾丸内各种不同细胞间繁杂的局部调节和信号转导的重要因素,它以自分泌、旁分泌或内分泌形式直接或间接影响精子的发生和功能。细胞因子与生殖系统的关系是相互的,即生殖系内的各种细胞不仅可以自行产生细胞因子亦可调节细胞因子的分泌,如果细胞因子产生失调,就可能对生殖功能造成一定程度的损害,从而导致免疫性不育。
在正常条件下,生殖系统内的免疫细胞、间质细胞、支持细胞及精原细胞等分泌IL-1、IL-2、IL-10、IL-11、EGF等作为细胞内信号,能够调节生殖细胞的生长与分化,对生殖系的神经内分泌、睾丸功能乃至精子发生有重要的调节作用。同时也维持,调节着睾丸局部的微环境。睾丸内、外分泌功能的多因素调节依赖于促性腺激素的调控及不同类型细胞间的信息交流,在生殖系统内细胞因子与激素实现相互调节。例如人精浆中含有TNF-α、ILs、TGF及其可溶性受体,在体外实验中可调节甾体合成、精子发生及精子功能。精浆中大量的TGF-β可为精子提供免疫庇护,但不利的是如此高浓度的TGF-β可能抑制精液留存器官的免疫应答。生育和不育男性精浆中IL-10、IL-12、PGE和sIL-6R的检测结果显示,只有IL-10在有生殖道感染的精液异常患者中显著降低。在生殖道感染及炎症(如慢性前列腺炎)时,巨噬细胞等分泌IL-1、IL-2、IL-6和TNF-α增加,可通过多个层面影响男性生育功能。细胞因子还可直接损害精子功能。已有研究证明,TNF-α可导致小鼠睾丸重量减轻,精子细胞表层脱落。TNF-α主要由单核-吞噬细胞产生,是重要的炎症介质。在体内外可通过抑制细胞蛋白转运中的生物合成实现对新生细胞的细胞毒作用,对精子活动能力的损害较强。在不育症患者精浆中TNF-α含量与精子密度及活动率间呈负相关。此外,IL-1和TNF-α能激发人精子活性氧的产生,导致精子膜脂质穿孔,从而使精子功能受损。而有些不育症患者可能由顶体反应缺陷所致,因为感染时男性生殖道内活化的淋巴细胞和巨噬细胞产生TNF-α对精子顶体反应有不利影响。细胞因子与生殖功能之间关系的研究目前多数处于动物实验阶段,如果能从理论上阐明细胞因子和人类生育的关系,可为男性不育症的机制探索提供依据和方法。
第五节 女性生殖与免疫
女性生殖道是一个与体外相通的开放系统,因此,为避免病原微生物的感染,必须要求局部有强大的免疫保护功能。然而,性交活动又可视作为一个反复注入同种异体抗原(精子)的过程,同样“十月怀胎”过程中亦是一个不断接受异体抗原刺激的过程。人在漫长的进化过程中,已成为高级生物,为了整个人类种的繁衍,女性生殖道(器官)已进化形成一独特的保护机制,能识别、排斥各种抗原而不排斥精子及胎儿,以保证整个生殖活动的进行。同时,女性生殖系统受神经内分泌的控制,具有明显的周期性变化,这也可引起局部免疫功能的周期性变化,故研究女性生殖道局部的免疫功能已成为生殖免疫领域的主要领域之一。
一、女性生殖道免疫特征
同男性生殖道一样,女性生殖道局部免疫系统也属于黏膜免疫系统。其特点是生殖道黏膜表面含有大量SIgA,发挥局部免疫防御作用;此外,含少量T、B淋巴细胞、巨噬细胞等免疫细胞,维持生理水平的免疫活动,保护女性生殖道免遭病原微生物等抗原的侵袭。
(一)阴道的免疫特点
阴道直接和外界相通,易受病原微生物感染及异物(抗原)侵袭。阴道分泌液及黏膜表面富含IgG和SIgA,主要功能是介导抗病原微生物的免疫。亦可产生抗精子抗体,使精子凝集或制动,影响生育。
(二)子宫颈的免疫特点
子宫颈表面和宫颈黏液中含大量IgG、IgM和IgA(以SIgA为主)。排卵期免疫球蛋白的含量下降,有利精子穿过黏液。
(三)子宫的免疫特点
研究发现,女性子宫内存在IgG、IgA和IgM,并有补体C 3存在。子宫内亦可出现抗精子抗体,抑制受精作用。另外发现子宫内有子宫球蛋白和谷氨酰胺转移酶,可与微球蛋白交联,掩盖精子及胚胎细胞表面的移植抗原,使母体T细胞无法识别胚胎,从而保证了胚胎的正常发育。
(四)输卵管的免疫特点
输卵管液中有IgG、IgA和少量IgM。全身免疫及生殖道局部免疫对输卵管中抗体水平影响较少。
(五)免疫细胞的特点
女性生殖道内含有各类免疫细胞,如T、B淋巴细胞、NK细胞、巨噬细胞等。其中T淋巴细胞存在不同亚类,如Tc、Th1和Th2细胞等,在维持局部免疫功能中起重要作用,亦参与人类的生殖活动。正常生育妇女生殖道中Th1细胞低于Th2,保证了妊娠的正常进行,而某些习惯性流产妇女,Th1细胞远远大于Th2细胞,不利于妊娠的进行。
(六)细胞因子的特点
女性生殖道存在大量细胞因子,彼此相互作用、相互协调,维持局部生理平衡,保护生殖活动的进行,其中IL-1可促进卵泡生成、增殖和成熟;IFN-γ和TGF-β可促进滋养层细胞分化;TNF-α促进排卵;CSF-1可促进滋养层细胞分裂。
(七)免疫豁免现象
一般认为,同男性睾丸一样,女性生殖道也是一免疫豁免区,一般不产生明显或强烈的免疫活动,以保护受精、胚胎成熟等整个生殖活动。反之,则会影响生殖功能,如巨噬细胞活性过高会增强对精子的吞噬、破坏;补体一旦活化后则可对精子产生细胞毒作用;抗精子抗体存在可使精子凝集,阻碍精子穿过宫颈黏液,并干扰精子获能等。而免疫豁免的存在,为生殖功能提供了一种生理性的保护机制。
二、精子在女性生殖道免遭攻击的机制
精子对女性生殖道局部免疫系统来说是一种强烈的同种异体抗原,但正常情况下,女性生殖道局部的T、B淋巴细胞并不对精子抗原识别产生排斥应答,反而保护精卵结合,完成整个受精、胚胎发育等生殖活动。对精子免遭女性生殖道免疫系统攻击的机制众说纷纭,一般认为,可能存在以下机制:①生理屏障的保护作用:女性阴道属于免疫系统,完整的黏膜阻止精子进入机体、引发强烈的免疫应答,某些病理情况,如阴道黏膜损伤、破坏等,精子进入血液,引发抗精子的免疫应答,产生抗精子抗体,影响精子功能;②免疫豁免的保护作用:如前所述,女性生殖道亦属于免疫豁免区,正常情况下维持低水平的免疫活动,保护精子不受攻击、排斥;③免疫细胞的保护作用:Th1细胞介导细胞免疫,可活化Tc细胞、NK细胞、巨噬细胞等,对精子产生细胞毒作用。研究发现,正常情况下,生殖道内Th1细胞远远小于Th2细胞。Th1细胞与Th2细胞的低比值,保护了精子在正常生殖道的正常功能;NK细胞是免疫系统重要的细胞毒效应细胞,能杀伤靶细胞。研究发现,胎盘滋养层细胞表达非经典的HLA-E和HLA-G分子。NK细胞的KIR可识别、结合HLA-E和HLA-G分子,抑制其杀伤活性,故认为NK细胞在维持母胎界面平衡、正常的生殖活动中亦起重要的作用;④精浆免疫抑制因子的保护作用:男女性结合时,大量免疫抑制因子随精液一同进入女性生殖道,抑制T、B淋巴细胞活性,抑制巨噬细胞、NK细胞及补体的活性,保护精子免遭免疫攻击。
三、女性不孕与免疫
引起女性不孕的原因错综复杂,至今未能完全了解,其中相当一部分和免疫密切相关,即由免疫异常引起的不孕。以下就较为常见的抗精子抗体和子宫内膜异位症引起的免疫不孕作一简单讨论。
(一)抗精子抗体和女性不育
不少不孕女性往往可见其生殖道局部免疫异常,而抗精子抗体往往与此有关。由于女性生殖道免疫异常(包括精浆免疫抑制因子异常)导致对进入阴道的精子产生强烈的抗精子免疫应答,少数女性对精子过敏,产生过敏反应(IgE介导),结果均可导致抗精子抗体的产生。抗精子抗体作用于精子产生一系列病理过程:①干扰受精,凝集精子,影响精子活力和存活率,抑制精子穿卵能力,影响精卵结合;②激活巨噬细胞、NK细胞,吞噬、杀伤精子;③活化补体,直接损伤精子并介导ADCC破坏精子等。因此,在部分不孕妇女中,其血清或宫颈黏液中可出现抗精子抗体,包括IgG、IgA和IgM,统计表明,不孕妇女宫颈黏液中抗精子抗体的阳性率IgA为1.8%、IgG为8.8%。故临床上抗精子抗体监测可作为部分免疫不孕妇女的辅助诊断指标。
(二)子宫内膜异位症和女性不孕
子宫内膜异位症(简称内异症)是妇女的常见病,发病率为4%~17%,其中不孕率高达30%~40%,内异症病因复杂,至今未能完全阐明,但和免疫密切相关,有免疫因素参与,是一种自身免疫病。
内异症患者常伴有免疫异常,产生自身免疫。研究发现:①内异症患者外周血T、B淋巴细胞活性增高,产生抗子宫内膜抗体;②NK细胞活性降低,清除子宫内膜细胞的能力下降,促进内异症发生。③患者巨噬细胞活性增加,可大量吞噬精子,与不孕直接相关;④细胞因子异常如IL-1含量升高,IL-6、TNF活性增强,影响T、B淋巴细胞功能;⑤子宫内膜组织中可见到补体沉积。
上述免疫异常导致女性产生抗子宫内膜抗体。研究证实,抗子宫内膜抗体是内异症妇女不孕高发生率的原因之一。据报道,内异症患者血清抗子宫内膜抗体检出率为50%~80%。故抗子宫内膜抗体检测可作为内异症患者的无创伤性辅助诊断指标。
目前子宫内膜抗体检测最常用的方法是ELISA法,市场上有成套试剂盒,易于推广。
近年来研究发现,Th细胞型别与女性不孕密切相关。Th细胞根据功能分为Th1细胞和Th2细胞两个亚型,分别分泌IL-2、IFN-γ和IL-4、IL-5、IL-6、IL-10,并分别介导细胞免疫和体液免疫。Th1和Th2为体内重要的免疫调节细胞。现发现,Th2有利于妊娠,正常妊娠妇女Th2细胞远远多于Th1细胞。反之,在习惯性流产患者则以Th1细胞为主,其详细机制有待进一步研究、证实。
四、习惯性流产与免疫异常
习惯性流产发病率为0.4%~1%,一旦发生,将给患者带来沉重的思想负担和巨大的机体痛苦。长期以来临床医学家和研究人员一直在探讨其发病机制。近代生殖免疫学研究表明,习惯性流产除常见的染色体、生殖道解剖和内分泌异常外,相当一部分与免疫有关。概括起来讲,习惯性流产人群中免疫因素可分为两大类:①自身免疫病,其中35%患者与自身抗体特别是抗心磷脂抗体有关;②同种免疫病,约65%可能是患者对胎儿父系抗原呈低反应性有关。
(一)自身抗体与习惯性流产
近30年来,人们开始认识到习惯性流产与自身免疫有关,并日益受到重视,且取得了许多突破性的进展。1985年Lockshin等人提出自身抗体和习惯性流产密切相关,这一结果引起了生殖免疫学家的极大关注。近年来,已发现一些自身抗体如抗DNA抗体、抗ENA抗体、抗组蛋白抗体、狼疮抗凝物和抗心磷脂抗体有关,其中尤以抗心磷脂抗体关系最为密切。
1.狼疮抗凝物与习惯性流产
在习惯性流产患者种中,狼疮凝集物(lupus anticoagulant,LA)的阳性率报道不尽相同,差异较大,约为5%~50%,这可能和检测方法有关。正常无并发症的妊娠,LA阳性率低于5%,且均为LA的一过性增高。
免疫病理检查发现,某些LA阳性妇女的胎盘发生极差,镜下可见基底板部分呈坏死性的蜕膜血管病变。蜕膜血管内膜增厚,纤维素样坏死、急性粥样硬化,管腔内出血。但上述病理变化并非LA所特异。
2.抗心磷脂抗体与习惯性流产
目前认为,抗心磷脂抗体(anticardiolipin antibodies,ACA)与习惯性流产最为密切,阳性率约为15%。另一方面,ACA妇女约有80%的流产率,即使妊娠成功也伴有宫内发育迟缓、胎盘早剥、早产以及早期严重的妊娠期高血压疾病。现认为ACA可通过影响血液,损伤血管内皮、活化血小板和作用于其他辅助因子,使子宫蜕膜血管血栓形成,造成胎盘缺血而死亡,最后发生流产。
ACA主要为IgG类和IgM类自身抗体,检测常用方法为ELISA,市场上有试剂盒供应,便于推广。故目前认为,ACA的检测可作为习惯性流产的一个预测指标或作为一种检测高危妇女的方法。
(二)Th细胞与习惯性流产
近年来Th细胞及其分泌的细胞因子在妊娠的变化及作用受到人们的关注。正常妊娠时,Th1/Th2型细胞因子比值下降,母体免疫反应偏向Th2型,而偏离Th1型。在习惯性流产患者中Th1/Th2型细胞因子比值上升,母体免疫反应呈相反变化。胎儿对母体免疫系统而言,是一同种异体抗原,正常生理情况下,母体免疫系统对胎儿以免疫保护和营养为主,不发生免疫杀伤或排斥,即所谓的母体对胎儿的免疫耐受或母胎免疫平衡。如果一旦这种耐受或平衡遭到破坏,胎儿就可能遭到排斥、损伤。
Th1和Th2细胞是免疫系统一对重要的调节细胞,在维持、调节机体免疫功能及母胎免疫平衡中起了关键作用。Th1细胞主要分泌IL-2、IFN-γ和TNF-α等Th1型细胞因子,介导细胞免疫;Th2细胞主要分泌IL-4、IL-5、IL-6和IL-10等Th2型细胞因子,介导体液免疫。Hill等人研究证实,习惯性流产患者Th1型细胞因子浓度明显增高,Th2型细胞因子浓度明显下降。证明了Th1细胞因子对胎盘有害,不利于妊娠;Th2型细胞因子是母体对滋养细胞的正常反应,有利于妊娠;Th1型细胞因子在习惯性流产中起重要作用。Th1型细胞因子通过直接或间接激活巨噬细胞、NK细胞、细胞毒性T淋巴细胞(Tc)等多种细胞毒性细胞影响妊娠。IFN-γ能吸引巨噬细胞到胎盘部位,加强抗原提呈细胞表达MHC分子和B7分子,加强细胞毒作用,损伤滋养细胞,引发流产;阻碍胎盘着床及发育;阻断蜕膜细胞产生粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF),后者能诱导滋养层细胞分化及生长起重要作用。TNF-α能诱导滋养层细胞凋亡,促使胎盘血管血栓形成,诱发宫缩,使已着床的胚胎坏死、排出。IFN-γ能增强TNF-α对滋养层细胞的破坏,两者相加作用更明显。IL-2则能激活Tc,进一步加强细胞毒作用。
妊娠是一种Th2现象,Th2型细胞是通过Th2型细胞因子的产生来维持妊娠,而习惯性流产则相反,因Th2型细胞因子不足、Th1/Th2细胞(因子)比值升高导致发病,可见Th1、Th2型细胞因子间的平衡对妊娠至关重要。因而有学者提出,通过加入Th2型细胞因子或抗Th1型细胞因子制剂,来人为干预、调整体内Th1/Th2型细胞因子比值、纠正习惯性流产患者的免疫平衡状态,达到预防、治疗习惯性流产的目的。同样,临床上亦可通过检测患者的Th1/Th2型细胞(因子)比值作为习惯性流产的诊断、疗效考核及预后判断的辅助检测指标。
(王博涵)
参考文献
1.吴明章,曾超文,张君慧.男性生殖病理学.上海:上海科学普及出版社,1997.
2.周光炎.免疫学原理.上海:上海科学技术出版社,2000.
3.JANKLEIN,VÁCLAV HOEJI.Immunology.2nd.Oxford:Blackwell Science,1977.
4.RICHARD AB,NANCY JA,DEBORAH JA,et al.Reproductive Immunology.Oxford:Blackwell Science,1996.
5.BASTER G.Reproductive Medicine.German:Springer in German,1997.
6.LEWIS LL.The origin and functions of Natural killer cells.Clinical immunology,2000,95(1):514.
7.DONALD B,DANLEL G,HELENA S,et al.A role for CD95 ligand in preventing graftrejection.Nature,1995,377(19):630.
8.THOMAS SG,THOMAS AF.The role of FasL-induced apoptosis in immune privilege.Immunology Today,1997,18(5):240.
9.沙国柱.精子的生育相关抗原研究进展.实用男科杂志,1996,2(1):53.
10.徐晓峰,王益鑫.抗精子抗体产生的机制及其作用的研究.生殖与避孕,1997,17(1):8.
11.RAJ R.Th1-type immunity is incompatible with successful pregnancy.Immunology Today,1997,18(10):478.
12.MARIA CM,Marco P,Claudia C,et al.Natural killer cells in pregnancy:How do they avoid attacking fetal issues?The immunologist,1999,7(4):104.
13.蒋光辉,归绥琪.自然流产中Th1/Th2型细胞因子的变化调节.生殖医学杂志,2000,9(2):119.
14.HILL JA,POLGAR K,ANDERSON DJ.T-helper1-type immunity to trophblast in woman with recurrent spontaneous abortion,JAMA,1995,273(5):1933.
15.HAYNES MK,SMITH JB.Th1-like immune respones explain the immuno-pathology of recurrent spontaneous miscarriage?J Reprod Immunol,1997,35(1):65.
16.白文俊,朱积川.细胞因子与男性生育调节.中华泌尿外科杂志,2001,1(22):58-60.
17.朱伟伟,韩代书.睾丸及附睾免疫环境与男性生殖.中国组织化学与细胞化学杂志,2012,21(4):417-422.
18.史小林.人类生殖学.北京:科学出版社,2002.