巨噬細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.南京醫科大學附屬南京醫院 婦產科，江蘇 南京 210006; 2.南京醫科大學附屬婦產醫院 婦產科，江蘇 南京 210000; 3.南京醫科大學附屬南京醫院 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的干擾和排斥，這些組織中一些天然免疫細胞(粒細胞、單核巨噬細胞、NK細胞等)具有特殊的生理功能。作為女性生育調控中心，卵巢是機體衰老最快的器官，且天然免疫反應在卵泡發育、排卵、月經周期和著床女性生殖生理活動中起著重要作用[1]。卵巢周期是神經內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的生理過程，如組織水腫和大量炎癥細胞的浸潤，但與病理炎癥過程不同，排卵、月經等生理炎癥結束后無病理結果，其中卵巢組織中定居的單核巨噬細胞在生理性炎癥轉歸中起著決定性作用[2]。

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

1 巨噬細胞的基本分型和功能

在不同病原體或細胞因子刺激下，單核細胞可被誘導分化為M1和M2兩個巨噬細胞亞群。M1型又稱經典活化的巨噬細胞，可在微生物產物(如脂多糖)或促炎性細胞因子(如干擾素- γ)的刺激下產生反應性氧中間物(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等促炎因子產生炎癥反應，一般認為M1型巨噬細胞的過度激活與多種炎癥、自身免疫和慢性疾病有關[4- 5]。M2型巨噬細胞又稱替代活化的巨噬細胞，可分為4個亞型，即M2a、M2b、M2c和M2d。M2a巨噬細胞的分化是由IL- 4和IL- 13誘導，主要功能是組織修復[6]；M2b巨噬細胞被Toll樣受體(TLR)或IL- 1受體激動劑的免疫復合物誘導，發揮免疫調節功能[7]；M2c巨噬細胞由糖皮質激素和TGF- β誘導，它們釋放大量IL- 10和促纖維化的TGF- β，來吞噬凋亡細胞[8]；M2d巨噬細胞的極化受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巨噬細胞還可以產生抗炎和調節性細胞因子，發揮抑炎作用，參與損傷組織的修復和纖維化[10- 11]。

巨噬細胞是重要的分泌細胞，能夠釋放在大多數組織的正常、炎癥和疾病過程中起作用的細胞因子、趨化因子及生長因子。細胞因子是一類小分子可溶性蛋白質，通過結合相應受體調節細胞的生長分化，調控免疫應答，一定條件下也參與炎癥等多種疾病的發生。巨噬細胞分泌各種細胞因子，包括IL- 1、IL- 6、IL- 10、IL- 12、干擾素- α(IFN- α)、TNF- α和GM- CSF。這些細胞因子會影響卵巢功能的許多方面，包括卵泡的生長發育、排卵以及黃體的形成和功能。巨噬細胞還產生和分泌趨化因子，其中有些是白細胞募集和激活的重要介質。巨噬細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 卵巢巨噬細胞在生理周期中生物學功能

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

通常認為黃體退化是一種炎癥事件，因為黃體退化期間巨噬細胞、嗜中性粒細胞、T淋巴細胞增加[19]。在大多數哺乳動物中，黃體退化由前列腺素F2α(PGF2α)誘發，巨噬細胞分泌的TNF- α在黃體中促進PGF2α的生成，因此巨噬細胞參與黃體的退化[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。炎癥反應包括血管擴張、充血、水腫、膠原溶解和細胞生長，直接或間接地觸發排卵過程[22]。

3 巨噬細胞與婦科腫瘤

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，巨噬細胞與卵巢癌細胞共培養誘導了卵巢癌細胞M- CSF的分泌，后者進一步促進巨噬細胞的M2型極化，M2型巨噬細胞對卵巢癌的侵襲和轉移存在正向調控。巨噬細胞還可以調節子宮內膜癌細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誘導的CD68+CD163+巨噬細胞通過上調雌激素受體(ER- α)增強了雌二醇對子宮內膜癌細胞的促進增殖作用。浸潤的CD68+CD163+巨噬細胞會上調炎癥細胞因子(如IL- 17A)，從而促進子宮內膜癌細胞上雙加氧酶(TET1)的表達。TET1介導的雌激素受體啟動子的遺傳調控導致ER- α表達升高，增加了子宮內膜癌細胞的雌激素敏感性，從而進一步通過PI3K / AKT途徑刺激癌細胞的增殖。在正常宮頸組織(n=26)、宮頸上皮內瘤變(CIN)(n=59)和鱗狀細胞癌(n=45)的組織學評估中，增加的CD68+CD163+巨噬細胞與HPV感染相關，并且與宮頸癌發生呈正相關[26]。

腫瘤相關巨噬細胞(TAM)與腫瘤微環境相互作用，TAM產生VEGF以刺激腫瘤相關血管的生長，TAM還可通過MMPs重塑細胞外基質環境，該環境有利于上皮-間質轉化，從而導致癌轉移。TAM中的氨基酸代謝通過調節精氨酸酶的活性調節T細胞活性，并產生免疫抑制代謝產物；TAM分泌的IL- 10和TGF- β可以促進調節性T細胞(Treg)的活性，從而導致免疫抑制[27]。生長分化因子15(GDF15)也稱為巨噬細胞抑制性細胞因子1(MIC1)，是TGF- β超家族的一種細胞因子[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、淋巴結轉移及預后有關。

巨噬細胞受惡性腫瘤相關代謝的影響。癌細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，這導致大量的乳酸產生，從而誘導TAM中人精氨酸酶1(ARG- 1)和VEGF的表達，并使巨噬細胞向M2型極化[30- 31]。TAM通過促進血管生成，參與腫瘤細胞侵襲和轉移，有利于腫瘤的生長。此外，TAM會干擾自然殺傷T細胞的抗腫瘤活性[32]。TAM在腫瘤抑制和腫瘤進展之間顯示出不同極化狀態，具體取決于癌癥背景。在大多數情況下，TAM表現出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]。盡管巨噬細胞在炎癥和宿主防御中起著經典作用，但越來越多的數據表明TAM可能影響腫瘤的生長進展、對治療的反應和轉移[35]。腫瘤中TAM浸潤與許多腫瘤的不良預后有關[36]。

4 巨噬細胞與PCOS

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

5 巨噬細胞與子宮內膜異位癥

子宮內膜異位癥指子宮內膜組織(腺體和間質)出現在子宮體以外的位置，大多數內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。子宮內膜異位癥通常引起痛經、下腹疼痛和不孕癥，卵巢子宮內膜異位囊腫破裂時可發生急腹癥，對女性的生命構成嚴重的威脅[45- 46]。子宮內膜異位癥在形態學上呈良性表現，但臨床行為上有類似于惡性腫瘤的特點，如侵襲轉移等[47]。

月經逆行的組織在先天免疫細胞和周圍神經末梢的激活及觸發子宮內膜異位癥的炎性疼痛中起著重要作用[48]。活化巨噬細胞、T細胞、B細胞和炎癥細胞因子的水平在子宮內膜異位癥中增加[49]，巨噬細胞的募集和功能改變有利于子宮內膜異位細胞的生長侵襲、新血管的生成以及神經纖維的異常產生和分布[50]。巨噬細胞、肥大細胞、嗜中性粒細胞和成熟的樹突狀細胞被月經碎片激活，隨后參與炎癥過程，而巨噬細胞是促炎性趨化性細胞因子的主要來源，也是神經血管生成的主要因素[51]。子宮內膜異位癥婦女腹膜液中IL- 4濃度升高，這可能與巨噬細胞積累有關[52]。子宮內膜異位癥的進展可以促進免疫細胞的活性，刺激炎癥反應，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)吸引巨噬細胞，而巨噬細胞又分泌神經營養蛋白3和腦源性神經營養因子，從而刺激神經發生。巨噬細胞源性胰島素樣生長因子- 1(IGF- 1)在子宮內膜異位癥中神經生長和致敏中發揮重要作用，IGF- 1受體抑制劑林西替尼可以逆轉子宮內膜異位癥的疼痛[55]。故巨噬細胞調節周圍神經損傷后神經突的再生，與神經纖維相互作用促進子宮內膜異位癥的神經炎癥和疼痛產生。異位子宮內膜間質細胞與巨噬細胞之間似乎發生相互信號傳導，這可能有助于它們的存活和腹膜腔內膜異位病灶的形成，但是確切的機制尚待闡明。Chan等[56]使用子宮內膜異位癥女性分離的自體巨噬細胞與子宮內膜間質細胞共培養發現，基質細胞的侵襲和克隆能力得到增加。巨噬細胞與異位子宮內膜間質細胞共培養還可以降低巨噬細胞的吞噬能力，并增加基質細胞的存活和增殖。

6 總 結

巨噬細胞參與許多卵巢相關的生理及病理過程，因此可以通過調控巨噬細胞的分化或各種細胞因子的分泌，來控制疾病的進展，如M1型巨噬細胞和M2型巨噬細胞在腫瘤中的作用不同，通過調控腫瘤相關的M1型巨噬細胞和M2型巨噬細胞表型轉化，阻斷腫瘤相關巨噬細胞介導的腫瘤淋巴管及血管的形成，這對抑制腫瘤細胞發展、轉移及其治療腫瘤復發具有重要意義。卵巢巨噬細胞活化的平衡調節著卵巢內的穩態和功能，現在對巨噬細胞的異質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卵巢功能的失衡仍須進一步研究。深入了解卵巢巨噬細胞的功能及其調控機制，有利于制定更好的臨床方案來治療卵巢的一些病理改變。