《Nature Immunology》：Evidence for maternal autoantibodies in the pathogenesis of preterm birth
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早产与母胎耐受的破坏相关，并且仍然是全球幼儿死亡的主要原因。然而，自身反应性抗体的作用仅局限于少数与妊娠并发症相关的致病性同种抗体和自身抗体。在本研究中，研究人员利用蛋白质组-wide自身抗体谱分析技术，在孕妇血清（n = 2,719）相对于从未怀孕的对照组（
早产与母胎耐受的破坏相关，并且仍然是全球幼儿死亡的主要原因。然而，自身反应性抗体的作用仅局限于少数与妊娠并发症相关的致病性同种抗体和自身抗体。在本研究中，研究人员利用蛋白质组-wide自身抗体谱分析技术，在孕妇血清（n = 2,719）相对于从未怀孕的对照组（n = 130）中鉴定出一个共享的妊娠自身反应性特征。通过八个妊娠人群队列，研究人员通过比较早产（n = 688）和足月（n = 1,505）妊娠，定义了与早产相关的自身反应性。在该特征中，针对IL-1受体拮抗剂（IL1RA）的抗体可诱导怀孕小鼠的胚胎吸收、炎症和血管灌注不良。IL1RA定位于胎盘内皮黏附连接处，提示其在血管完整性中发挥作用。这些发现鉴定了一个足月妊娠体液免疫程序以及早产前发生的共享变化，包括抗IL1RA抗体，其可能具有直接的致病后果。
**研究背景与问题**
妊娠期间，母体免疫系统经历重编程以容忍半同种异体胎儿，但正常人类妊娠中免疫耐受建立和维持的机制仍未完全阐明。母胎免疫耐受建立或维持失败与早产相关，而早产并发症仍是全球5岁以下儿童死亡的主要原因。尽管多种母体、胎儿及环境因素已被证实与早产相关，但足月妊娠免疫生理机制及其在早产中如何被扰乱缺乏深入理解，阻碍了有效诊断和治疗手段的开发。动物研究表明某些炎症细胞因子足以诱导分娩，尤其是IL1β在非人灵长类和啮齿类动物中可快速诱导分娩，人类临产母体（包括自发性早产）中也检测到升高的炎症细胞因子，这些证据将炎症定位为连接母体免疫失调与分娩的潜在效应机制。此外，正常足月妊娠中常见抗父源HLA抗体产生，而多种致病性自身抗体和同种抗体（如抗RhD、抗甲状腺、抗人血小板抗原和抗AT1受体抗体）已被鉴定与妊娠并发症相关。这些观察提示母体体液免疫失调可能通过炎症通路促使早产发生，但目前对人类妊娠中体液免疫系统的认识仍十分有限，亟需系统性的全蛋白质组研究来描绘妊娠期母体自身反应性景观。
**研究内容与结论**
研究人员利用噬菌体免疫沉淀测序（PhIP-seq）技术，对来自三个国家八个独立队列的2,195名孕妇的3,101份血清样本及130份非妊娠对照样本进行了蛋白质组-wide自身抗体谱分析，构建了妊娠期母体自身抗体富集图谱。研究发现正常妊娠伴随一个共享的自身反应性变化程序，该程序能有效区分妊娠与非妊娠状态。通过比较早产（n = 688）和足月（n = 1,505）妊娠，研究人员定义了早产相关自身抗体特征，发现早产孕妇展现出更广泛且数量更多的自身反应性富集，该特征与早产风险显著相关（比值比1.54/标准差），且与既往早产史等临床危险因素呈独立加性效应。时间分析表明该特征在早产前19周内逐渐升高，且在更早产（<28周）和多次妊娠（≥4次）妇女中显著增强。研究进一步聚焦于抗IL-1受体拮抗剂（IL1RA）自身抗体——在所有抗细胞因子自身反应性中最为显著富集，且在PhIP-seq和免疫沉淀质谱两种方法中均被检测到。体外实验证实早产患者血清中的抗IL1RA抗体能够中和IL1RA的功能，解除其对IL1β信号的抑制。小鼠体内实验中，将抗IL1RA抗体过继转移至孕鼠可导致IL1β水平升高、胚胎吸收率增加、胎儿宫内生长受限及胎盘迷宫层红细胞灌注减少、血管收缩、免疫浸润和凋亡增加。值得注意的是，IL1RA被发现定位于人胎盘内皮细胞的黏附连接处，且早产患者血清可阻断商业抗体与胎盘组织上天然IL1RA的结合，证实了这些自身抗体可识别胎盘组织上天然构象的IL1RA蛋白。该研究确立了妊娠本身会诱导一个广泛共享的体液自身反应程序，而早产则与一个显著扩展的自身抗体特征相关，该特征靶向对胎盘功能、血管重塑和免疫调节至关重要的蛋白。该研究发表于《Nature Immunology》，其重要意义在于首次提供了妊娠期母体体液自身反应性的全蛋白质组视图，揭示了早产前存在可检测的血清学变化，为早产的早期预测和潜在干预提供了新靶点。特别是抗IL1RA自身抗体的发现提示了一个"二次打击"模型：即预先存在或感染诱导的IL-1β信号失调被抗IL1RA抗体放大，推动炎症、胎盘损伤和妊娠丢失的级联反应，为重组IL1RA（anakinra）在分层人群中预防早产的临床试验提供了理论依据。
**关键技术方法**
研究人员主要运用了以下关键方法：（1）噬菌体免疫沉淀测序（PhIP-seq），利用人类蛋白质组-wide噬菌体展示文库对来自八个妊娠队列（包括美国加州、旧金山、波士顿、英国伦敦和意大利帕维亚的横断面、纵向及人群为基础的研究设计）的3,101份母体血清进行自身抗体谱分析；（2）基于 trapped ion mobility time-of-flight 质谱（TIMS-TOF MS）的胎盘蛋白提取物免疫沉淀（IP–MS），对来自队列II的早产和足月样本进行天然构象蛋白靶点的正交验证；（3）基于 Luminex 平台的血清理化检测用于在独立队列中验证抗IL1RA抗体流行率；（4）IL1β报告细胞系（HEK-Blue IL-1β）功能中和实验评估患者血清抗体的功能性；（5）小鼠体内过继转移模型，在IL1β诱导的炎症背景下评估抗IL1RA抗体的致病效应；（6）人胎盘组织的间接免疫荧光和共聚焦显微镜成像，确定IL1RA的亚细胞定位。
**研究结果**
**妊娠期母体自身抗体富集图谱**
通过PhIP-seq对来自八个队列的3,101份妊娠血清样本和130份非妊娠对照进行分析，研究人员建立了严格质控的妊娠期母体自身抗体反应性全蛋白质组图谱。基于FET队列（队列VI）中相对于个体孕前基线的变化，鉴定出3,096个妊娠特异性肽段（来自2,244个蛋白），利用这些特征训练的logistic回归分类器在区分妊娠与非妊娠样本时平均曲线下面积（AUC）达0.93（95% CI 0.91–0.96，P = 5.3 × 10?232）。该特征再现了已知的组织相容性分子、妊娠相关蛋白和精子抗原的应答，并鉴定了此前未知的妊娠相关自身反应性靶点，表明正常妊娠伴随一个复杂但高度共享的自身反应性重塑程序。
**早产自身抗体特征**
通过设定严格的肽段筛选标准（z-score ≥3，至少4例早产者共享且不超过1例健康足月者富集），研究人员鉴定出9,209个早产特异性肽段（来自3,594个蛋白）和1,278个足月特异性肽段（来自868个蛋白）。早产个体的早产特征自身反应性数量显著高于足月个体，且在八个队列中一致。该特征在早产前19周内逐渐增强，严重早产（<28周）和多次妊娠者中显著更高。Logistic回归分析显示，自身抗体信号每增加一个标准差，早产比值比为1.54（95% CI 1.28–1.85），与既往早产史（OR 5.28）和子痫前期（OR 4.52）呈独立加性效应——同时具有高风险因素的个体OR达8.36（95% CI 2.97–23.52）。
**利用胎盘IP–MS验证早产特异性自身抗体特征**
利用队列II的随机血清亚组（13例足月、25例早产）对胎盘蛋白提取物进行免疫沉淀和TIMSTOF质谱分析，鉴定出343个早产相关蛋白，其中65%（n = 224）与PhIP-seq结果交叉验证。无监督UMAP分析显示早产和足月样本形成两个明显分离的聚类，层次聚类也清晰区分两种妊娠结局，独立验证了PhIP-seq发现的可靠性。
**早产预测模型评估**
基于463个肽段特征训练的logistic回归模型，在完全独立于训练集的验证样本（n = 466）中预测早产的AUC为0.76（95% CI 0.710–0.808，P = 2.8 × 10?2?）。模型在孕早期采集的样本中仍有预测能力（AUC 0.71），在初产妇中表现最佳（AUC 0.72），预测自发性早产亚型时AUC达0.85（95% CI 0.82–0.89）。预测风险评分呈单调严重度梯度，极早产（<28周）的AUC为0.83（95% CI 0.73–0.91），表明PhIP-seq捕获了早产前存在的异质性妊娠体液免疫状态。
**早产自身抗体特征中的靶标**
通路富集分析揭示早产特征涵盖激素合成与信号传导（CSH2、CGB2、CGB7、PGF）、胎盘血管生成与组织重塑（MMP11、MMP7、LAMB3）、组织相容性与抗原加工（B2M、HLA-DPB1、HLA-DQA2、MICA、MICB、PSMB9、HLA-G）以及细胞因子调节相关通路。其中，抗IL1RA和抗IL2RB是最显著富集的抗细胞因子自身抗体，而抗IL1RA是唯一同时被PhIP-seq和IP–MS检测到的抗细胞因子反应性。
**早产亚群中的中和性抗IL1RA抗体**
通过PhIP-seq（流行率0.4%）、IP–MS（队列II中16%）、Luminex分析（队列V中6%）和队列VIII纵向样本的验证，研究人员确认抗IL1RA抗体存在于早产亚群中，且早期（<18周）出现与早产风险的关联更强（OR 6.12，P = 0.057）。表位定位显示多数早产血清靶向IL1RA第99至129位氨基酸残基之间的重叠区域（含唯一的N-连接糖基化位点N109），该表位与受体结合面相对。体外报告细胞实验证实，抗IL1RA+早产血清显著增强IL1β活性并中和IL1RA功能（Kruskal–Wallis P = 6.7 × 10??），与商用人抗IL1RA抗体的效果一致，半最大抑制浓度相对同型对照偏移六倍（IC50 3.71对比0.61）。
**抗IL1RA在体内促进胎儿灌注不良**
在孕鼠（C57BL/6）中，于胚胎期E13.5–E15.5经眶后静脉注射抗IL1RA抗体或同型对照抗体（联合或不联合IL1β），结果显示抗IL1RA处理组母体血清Il1β水平显著升高（P < 0.05），胚胎吸收率显著增加，存活胎儿中血管显现度降低和肤色苍白（灌注不良）的比例显著升高，所有非吸收胎儿的体重显著低于对照组。胎盘组织学分析显示：迷宫层红细胞灌注减少（H&E染色）、CD31?血管面积降低（血管收缩）、CD68?免疫细胞浸润增加、cleaved caspase 3阳性凋亡细胞增加。值得注意的是，胎儿灌注不良高度特异于抗IL1RA处理（IL1β剂量单独或交互作用不显著），而IL1β补充和抗IL1RA的交互作用对胚胎吸收有显著贡献（P = 0.04），支持"二次打击"模型。
**IL1RA在人胎盘中定位于内皮黏附连接**
人胎盘组织的间接免疫荧光显示，IL1RA信号与CD31阳性胎儿血管和VE-cadherin密切相关，呈现内皮细胞连接的分布模式。特异性验证实验（PhIP-seq、肽段免疫原阻断）确认了抗体的特异性。用抗IL1RA+早产患者血清预处理胎盘组织可阻断商业抗体与组织上天然IL1RA的结合，而足月血清和抗IL1RA?早产血清无此效果，直接证实了早产患者血清中存在能识别正常胎盘中组织结合型IL1RA的特异性自身抗体。
**讨论与结论**
本研究通过分析来自八个队列的超过2,000份母体血清，首次全面描绘了足月和早产妊娠中的体液自身反应性景观。总体自身反应性随孕龄和孕次增加而增加，反映了母体免疫组库的动态演变。早产相关自身抗体特征在多个地理和种族多样的队列中一致富集，且这些反应性平均在早产前12周即被检测到，提示血清学变化先于临床发病而非其后果。早产特征中的多种蛋白构成功能性意义的可能自身反应靶标，其中一部分早产妊娠携带有功能抑制性的抗IL1RA抗体，可加重IL-1β驱动的小鼠生殖缺陷并能结合人胎盘的IL1RA。抗IL1RA抗体的流行率因检测方法而异（PhIP-seq 0.4%至IP–MS 16%），反映了灵敏度、表位可及性和线性/构象表位检测的差异。IL1RA的罕见遗传缺陷（DIRA）可导致更高的早产率和宫内生长受限，Il1rn敲除小鼠也表现出产仔数减少和生长受限，与抗体诱导的IL1RA缺乏表型一致。研究结论支持一个"二次打击"模型：预先存在或感染诱导的IL-1β信号失调被抗IL1RA抗体放大，打破平衡而导向炎症、胎盘损伤和妊娠丢失。尽管需要进一步研究这些抗体的致病作用，但重组IL1RA（anakinra）在非妊娠人群中已有二十余年的安全使用记录，建议在按抗IL1RA抗体状态分层的人群中评估其预防早产的应用。更广泛而言，妊娠本身诱导了一个广泛共享的体液自身反应程序，早产则以其显著扩展的、靶向胎盘功能、血管重塑和免疫调节必需蛋白的特征而区分开来；与孕次相关的自身反应性富集提示反复妊娠可能通过胎儿、胎盘或妊娠相关抗原的暴露塑造母体体液免疫反应。这些发现暗示存在自身抗体定义的早产亚型，每种亚型可能适合血清学鉴定和靶向干预，最终可能改善早产高风险妊娠的管理并减少新生儿发病率和死亡率。
