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这篇综述聚焦巨噬细胞在女性生殖及相关疾病中的作用。巨噬细胞在生殖周期、胚胎着床、孕期发挥重要作用,其功能异常与多囊卵巢综合征(PCOS)、反复植入失败(RIF)等多种疾病相关,还探讨了针对巨噬细胞的治疗策略,为相关研究提供重要参考。
巨噬细胞概述
巨噬细胞(Macrophages)是先天免疫系统中的一类白细胞,如同勤劳的 “清道夫”,通过变形运动巡逻,吞噬消化潜在病原体、细胞碎片和异物。它在生物进化中意义重大,几乎存在于所有组织,从发育早期就开始 “站岗”,且在受伤或患病时迅速响应,参与组织修复。巨噬细胞功能多样,不仅是先天免疫的 “先锋”,还是适应性免疫的 “助力军”,能作为抗原呈递细胞促进 T 细胞的特异性防御机制,在组织稳态、发育进程中也发挥着关键作用。
组织驻留巨噬细胞
1882 年,俄罗斯动物学家埃利?梅奇尼科夫(Elie Metchnikoff)发现了巨噬细胞,他观察到有趣的细胞围绕并吞噬了插入透明海星幼虫的玫瑰刺,因其在宿主防御和细胞吞噬中的关键作用,梅奇尼科夫于 1908 年获诺贝尔生理学或医学奖。如今,巨噬细胞被视为炎症和修复的主要调节者。组织驻留巨噬细胞来源多样,可源于胚胎早期的卵黄囊、造血干细胞(HSCs)或骨髓(BM),不同组织的巨噬细胞亚型因发育起源不同,功能也各有差异 。在中枢神经系统,小胶质细胞来自胚胎卵黄囊,不依赖血液单核细胞补充;而其他组织的巨噬细胞可通过局部增殖或单核细胞浸润来补充 。不过,子宫内膜巨噬细胞的组成在生殖周期中虽有变化,但具体情况仍不明确。
极化巨噬细胞的表型和功能
巨噬细胞的表型和功能受局部环境影响,根据关键表面标志物表达和细胞因子产生,可分为促炎(M1)和抗炎 / 促修复(M2)表型。虽然 M1/M2 二分法过于简化,但为理解巨噬细胞复杂的可塑性,本文仍采用这一分类。
当受到干扰素 -γ(IFN-γ)、粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和脂多糖(LPS)等刺激时,巨噬细胞极化为 M1 表型,即经典活化巨噬细胞。M1 巨噬细胞在急性感染或肿瘤防御中发挥重要作用,能产生肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素(IL)-1、IL-6 等促炎因子,通过 Toll 样受体(TLRs)识别危险信号,激活相关通路促进炎症反应。
被 IL-4 或 IL-13 激活时,巨噬细胞极化为 M2 表型。M2 巨噬细胞有助于炎症消退和组织修复,能表达可溶性 IL-1 受体(sIL-1R)、IL-1R 拮抗剂等抗炎物质,还产生转化生长因子 β(TGF-β)等促纤维化因子,促进组织重塑和伤口愈合,诱导血管生成和淋巴管生成 。M2 巨噬细胞还可进一步分为 M2a、M2b、M2c 和 M2d 亚型,各亚型功能和激活刺激不同 。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)与 M2 巨噬细胞功能相似,在肿瘤发展中,其表型会发生变化,既促进肿瘤生长,又有一定的促炎作用,展现出复杂的特性。
巨噬细胞极化的代谢调节
巨噬细胞的极化会引发代谢程序的改变。M1 巨噬细胞主要依赖糖酵解和戊糖磷酸途径(PPP)满足能量需求,此时三羧酸循环(TCA)中断,氧化磷酸化(OXPHOS)和脂肪酸氧化(FAO)下调 。糖酵解对 M1 巨噬细胞至关重要,抑制糖酵解会影响其吞噬、活性氧(ROS)产生和促炎细胞因子分泌等功能 。TCA 循环中断导致柠檬酸、琥珀酸等代谢物积累,这些代谢物在调节巨噬细胞极性中发挥重要作用 。
相反,M2 巨噬细胞主要依靠 TCA 循环和 OXPHOS 进行葡萄糖代谢和能量生成,这为组织修复提供了充足能量 。谷氨酰胺代谢、精氨酸代谢等在 M2 巨噬细胞极化中也起着关键作用 。
巨噬细胞在女性生殖中的作用
- 生殖周期中的巨噬细胞:人类子宫内膜在月经周期中经历增殖、分化(蜕膜化)、组织分解(月经)和修复等过程。巨噬细胞在其中数量和分布不断变化,在增殖期和分泌期占比不同,月经期间数量显著增加 。巨噬细胞的定位和迁移受激素变化调控,与其他免疫细胞相互作用,维持子宫内膜健康。例如,在分泌晚期和月经早期,子宫自然杀伤(NK)细胞释放 IFN-γ 促进巨噬细胞向 M1 样激活,调节局部炎症和组织修复 。
- 胚胎植入中的巨噬细胞:胚胎植入和分娩是促炎过程,而胎儿发育后期则以抗炎环境为主。巨噬细胞在胚胎植入中至关重要,与树突状细胞共同调节免疫反应、血管生成和组织重塑 。促炎细胞因子如集落刺激因子 - 1(CSF-1)、IL-6 等对胚胎植入和蜕膜化不可或缺,巨噬细胞还可促进子宫内膜上皮细胞表面蛋白糖基化,利于胚胎附着 。
- 孕期的巨噬细胞:成功妊娠需要独特的免疫状态,巨噬细胞在母胎界面(MFI)大量存在,与 NK 细胞密切合作维持免疫稳态 。在蜕膜化过程中,巨噬细胞表型发生变化,在不同孕期阶段发挥不同作用 。然而,蜕膜巨噬细胞功能异常可能导致不良妊娠结局,如早产、自然流产等 。
巨噬细胞与女性生殖疾病
- 多囊卵巢综合征(PCOS):PCOS 是常见的内分泌代谢疾病,以卵巢囊肿、慢性无排卵、高雄激素血症和不孕为特征,常伴有脂质和葡萄糖代谢异常 。患者外周血和卵巢中 M1 巨噬细胞增多,M1:M2 比值升高,炎症因子水平上升;子宫内膜中 CD163+ M2 巨噬细胞数量增加,但 TNF 水平也升高,可能影响子宫内膜功能,导致生育问题,不过具体机制仍待探索 。
- 反复植入失败(RIF)/ 复发性自然流产(RSA):RIF 指优质胚胎多次体外受精后仍无法植入,患者蜕膜巨噬细胞中 miR-153-3p 表达增加,抑制滋养层细胞增殖和迁移 。RSA 患者蜕膜巨噬细胞向 M1 极化,miR-103 等微小 RNA(miRNA)表达异常,导致免疫微环境失衡,影响胚胎着床和妊娠维持,具体机制尚未明确 。
- 阿什曼综合征(AS):AS 表现为宫腔粘连伴纤维化,导致月经量少、不孕和反复流产 。患者子宫内膜中 CSF-1 水平降低,M2 巨噬细胞数量减少 。间充质干细胞(MSCs)及其衍生的细胞外囊泡等可调节巨噬细胞功能,促进子宫内膜再生,为治疗 AS 提供了新方向 。
- 子宫内膜异位症:子宫内膜异位症是雌激素依赖的炎症性疾病,巨噬细胞在其发病中起重要作用 。患者体内巨噬细胞数量增加,清除能力下降,且极化失衡,M1 巨噬细胞在在位内膜增多,促进炎症;M2 巨噬细胞在异位病灶增多,促进病变进展 。此外,巨噬细胞还可能参与子宫内膜异位症相关疼痛的发生 。
- 早产(PTB):PTB 是新生儿发病和死亡的主要原因,感染和炎症是重要风险因素 。患者蜕膜中 M1 巨噬细胞数量增加,Notch 通路激活促进 M2 向 M1 转化,引发炎症反应,导致早产 。调节巨噬细胞极化,如激活 PPARγ 或输注 M2 极化巨噬细胞,可预防早产 。
巨噬细胞治疗炎症性疾病和癌症
巨噬细胞治疗是新兴研究领域,在再生医学和免疫治疗中展现出潜力 。在炎症性疾病方面,维生素 D、roburic acid 等可调节巨噬细胞极化,改善疾病症状 。间充质干细胞衍生的细胞外囊泡(MSC-EVs)能促进 M2 巨噬细胞极化,减轻炎症反应 。不过,巨噬细胞治疗在临床转化中面临挑战,如人体组织中巨噬细胞激活状态复杂,难以预测治疗效果,且存在靶向递送和维持功能表型等问题 。
在癌症免疫治疗中,嵌合抗原受体巨噬细胞(CAR-MФs)可攻击造血和实体肿瘤,目前相关临床试验正在进行或计划中,但仍需进一步研究确定治疗窗口和方案 。
基于药物递送系统(DDS)的巨噬细胞靶向治疗
随着纳米技术发展,DDS 可将治疗药物精准递送至疾病部位,减少副作用 。脂质体、胶束、聚合物纳米颗粒(NPs)等可用于靶向巨噬细胞,调节其极化 。例如,磷脂酰丝氨酸脂质体可诱导巨噬细胞 M1 向 M2 极化,叶酸修饰的脂质体可缓解类风湿关节炎(RA)症状 。不过,DDS 在生殖疾病治疗中的应用仍处于早期阶段,需要更多研究验证其有效性和安全性 。
结论
成功的生殖依赖于炎症反应的精细调节,巨噬细胞在其中扮演着重要角色 。其表型和功能受子宫内膜微环境影响,异常的巨噬细胞可能导致女性生殖障碍 。尽管针对巨噬细胞的治疗策略面临挑战,但通过调节巨噬细胞极化、利用 DDS 等手段,在临床前模型中已取得一定成果,有望为生殖疾病及其他疾病的治疗带来新突破 。未来,深入研究巨噬细胞与其他免疫细胞的相互作用,将为开发新型治疗方法提供更多思路 。