梅毒螺旋體與母胎界面細胞相互作用影響妊娠結局的機制研究進展*

黃少彬， 熊 順， 劉兆平， 張曉紅， 趙飛駿，2△

（1南華大學衡陽醫學院病原生物學研究所/特殊病原體防控湖南省重點實驗室，湖南 衡陽 421001；2南華大學附屬第一醫院檢驗醫學中心/感染性疾病研究所，湖南 衡陽 421001）

梅毒是由梅毒螺旋體（Treponema pallidum， Tp）感染引起的一種慢性、性傳播疾?。?］。近十年來，梅毒在世界范圍內流行，特別是在非洲、東南亞、西歐、俄羅斯和中國，并在這些地區造成了嚴重的公共衛生問題［2-3］。梅毒發病率逐年上升，先天性梅毒（congenital syphilis， CS）發生率也一直處于較高水平［4-5］。CS是由Tp經胎盤垂直傳播感染胎兒的一種先天感染性疾病，可發生于妊娠任何階段，并可引起早產、死產、新生兒皮膚病變、骨骼和中樞神經系統異常等多種不良妊娠結局［1］。正常情況下，母體免疫環境受到母胎界面細胞和免疫因子的調節以保持促炎/抗炎動態平衡，建立母體對胎兒的免疫耐受。然而，嚴重細菌感染可誘導母體過度炎癥，導致免疫耐受穩態失衡［6］。早期梅毒患者體內以促炎免疫反應為主［7］，Tp也被證實可致多種免疫細胞功能紊亂和細胞因子表達異常［8-11］，破壞免疫耐受穩態?；趪鴥韧鈱W者對CS和母胎界面免疫學的認識，本文從CS發病特點、臨床表現和母胎免疫反應的角度出發，闡述Tp如何與母胎界面細胞群相互作用并導致不良妊娠結局的潛在機制。

1 CS發病特點與臨床表現

CS主要由Tp經胎盤傳播引起，較少情況下由胎兒在分娩期間接觸母體皮膚病變所致。所有未經治療或治療不當的梅毒孕婦所懷胎兒或所生嬰兒，無論是否有梅毒癥狀，均視為CS病例［12］。CS可發生在妊娠任何階段，但隨著妊娠的進展，CS感染風險會越來越高［1］，由CS導致的不良妊娠結局發生率約為66.5%，且多集中在妊娠早期和中期［13-14］。此外，CS發生率亦取決于孕婦的梅毒病程，一期、二期或早期梅毒孕婦后代CS發生率約40%～90%，而晚期梅毒孕婦后代CS發生率低于10%，即梅毒在母體患病的早期階段，其傳給胎兒的風險較高，而隨著梅毒進展至晚期，傳給胎兒的風險相對較低［1］。根據確診時間將CS分為早期CS和晚期CS，如表1［15-18］所示。早期CS癥狀與成人梅毒相似，出現在2歲之前，但超過半數（60%～90%）患兒出生時無癥狀，直至第3個月時才首次出現臨床癥狀，且非特異性臨床表現復雜多變，加上缺乏敏感、特異和簡便的診斷方法，使得早期CS漏診率較高［1］。早期CS的常見癥狀包括水皰、皮疹、患兒發育遲緩、肝大、全身性淋巴結腫大、發燒、神經系統障礙和骨質損害。晚期CS的癥狀則出現在2歲以后，主要是由早期CS引起的持續炎癥所致，晚期CS可導致多種后遺癥，主要累及中樞神經系統、骨骼、關節、牙齒、眼睛和皮膚［15-18］。

表1 先天性梅毒的分期及臨床癥狀Table 1.Stages and clinical symptoms of congenital syphilis （CS）

2 Tp感染介導不良妊娠結局的機制

2.1 Tp穿過胎盤屏障導致CS 母胎界面主要由母源性蛻膜和胎源性胎盤構成，胎盤主要由合體滋養層細胞（syncytiotrophoblasts， STBs）、細胞滋養層細胞（cytotrophoblasts， CTBs）和絨毛外滋養層細胞（extravillous trophoblasts， EVTs）構成，這3種細胞共同形成胎盤絨毛結構，也是分隔母體和胎兒的主要屏障［19］。有研究證實，Tp可黏附定植于胎盤，并能在動物/人胎盤組織及羊水中檢測到Tp［20-21］；Fitzgerald等［22］通過體外實驗證實活Tp能破壞并穿過完整羊膜。以上研究提示Tp可以通過侵犯胎盤、胎膜、生殖道（圖1［19，23］）等方式穿過胎盤屏障。此外，Tp感染介導的胎盤炎癥和損傷可引發母體過度免疫和炎癥，最終導致不良妊娠結局。梅毒孕婦胎盤外觀蒼白、腫大和積水，鏡下絨毛血管周圍分布大量細胞壞死碎片，胎盤血管腔內見大量胎兒單核細胞，絨毛增生伴多形核細胞、淋巴細胞、單核細胞和霍夫鮑爾細胞（Hofbauer cells， HBCs）浸潤，有慢性絨毛炎跡象［16］。另外，妊娠期梅毒引發的高達50%胎兒死亡可能歸因于胎盤本身的炎癥反應，使用抗生素治療妊娠期梅毒導致炎癥反應的增強也與早產和胎盤功能不全有關［23］。

Figure 1.Vertical transmission of Treponema pallidum （Tp） infecting the fetus and leading to adverse pregnancy outcomes.The Tp may infect the fetus through various mechanisms， including direct translocation across the placenta or amniotic membranes， as well as through sexual contact.Additionally， Tp can cause placental inflammation and injury， which can trigger maternal hyper-immunity and inflammation.This disruption of maternal immune tolerance to the fetus can ultimately leading to adverse pregnancy outcomes.圖1 梅毒螺旋體垂直傳播感染胎兒并導致不良妊娠結局

2.2 Tp感染影響母胎界面細胞群功能和組成的動態變化 母胎界面細胞群和細胞因子的組成處于動態變化之中，以維持不同妊娠時期抗炎與促炎的動態平衡。妊娠早期，母體會建立促炎免疫環境，表現為蛻膜免疫細胞聚集和促炎因子積累，有利于胚胎植入和胎盤形成［6］。妊娠中期，母體依賴母胎界面Th2細胞、蛻膜巨噬細胞（decidual macrophages，DM）、蛻膜自然殺傷（natural killer， NK）細胞、Treg細胞和滋養層細胞的調控建立抗炎環免疫境，以促進胎兒耐受和正常生長［6］。相反，Tp已被證實可致多種免疫細胞功能紊亂和細胞因子表達異常［8-11］，破壞免疫耐受穩態，這可能導致不良妊娠結局。其機制總結為6個方面，如圖2所示。

Figure 2.Disruption of maternal immune homeostasis by Treponema pallidum （Tp）.The Tp may lead to dysfunction of immune cells at the maternal-fetal interface and trophoblasts， as well as abnormal expression of pro-inflammatory cytokines， shifting the maternal immune environment towards a pro-inflammatory state.The involved mechanisms include inducing overactivation of maternal Th1 immune responses， inhibiting decidual NK cell activity， stimulating the differentiation of decidual macrophages and Hofbauer cells into M1 type， disrupting the dynamic balance of Th17/Treg in peripheral blood and the decidua，and causing functional abnormalities in trophoblasts.圖2 梅毒螺旋體感染介導母胎界面抗炎穩態失衡

2.2.1 Tp感染破壞Th1/Th2動態平衡 母胎免疫耐受是一種Th1/Th2動態平衡下Th2免疫占主導的現象，而感染導致的妊娠丟失則是Th1/Th2細胞失衡［24］。早期梅毒患者體內以Th1型免疫反應占主導，其血清中可檢測到大量促炎因子如白細胞介素2（interleukin-2， IL-2）、IL-12、干擾素γ（interferon-γ，IFN-γ）及腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）［7，25］；研究表明，導致母胎排斥反應的Th1型細胞因子，如IFN-γ和TNF-α會對妊娠造成威脅。另一方面，Th2型細胞因子，如IL-4、IL-5和IL-10則可以抑制Th1反應，增強母體對胎兒的耐受［26］。因此，早期梅毒感染引起的Th1型免疫反應可能打破妊娠中期建立的抗炎穩態，免疫系統的過度激活可介導胎盤屏障的損傷并導致不良妊娠結局，這也可以解釋為何一期和二期梅毒孕婦的胎兒CS發生率高于晚期梅毒孕婦。

2.2.2 Tp抑制蛻膜NK細胞活性 蛻膜NK細胞約占母胎界面免疫細胞的70%，蛻膜NK細胞數量減少、激活狀態和表型的改變都會導致不良妊娠結局［27］。研究表明，梅毒孕婦外周血NK細胞數量低于正常人［28-29］。Jensen等［8］觀察到梅毒患者血清中存在一種免疫抑制因子，可抑制NK細胞活性。Cruz等［30］觀察到大多數二期梅毒患者外周血IFN-γ（CD56bright）和細胞毒性（CD56dimCD16bright）NK細胞亞群減少，并且明顯出現另一高度非典型（CD56negtiveCD16bright）NK細胞群，這與Mavilio等［31］在未經治療的HIV患者中觀察到的（CD56negtiveCD16bright）NK細胞增加情況類似，NK細胞這一亞群不僅細胞毒性低，且產生IFN-γ和其他細胞因子的能力受損，提示Tp可以抑制NK細胞的增殖和激活。盡管外周血NK細胞與蛻膜NK細胞具有不同轉錄譜，但主流觀點認為蛻膜NK細胞很大可能是由外周NK細胞分化而來［32］，外周血NK細胞活性受到抑制，很大程度也會影響蛻膜NK細胞的數目和活性。

2.2.3 Tp影響DM極化 維持正常妊娠的DM主要是M2型，DM向M1型極化產生的促炎環境則易引發妊娠丟失［33］。研究表明，Tp可誘導單核細胞向M1巨噬細胞極化，同時通過Toll樣受體2（Toll-like receptors 2， TLR2）和核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3， NLRP3）刺激巨噬細胞產生大量促炎因子，包括IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-12［9，34］，但Tp能否直接誘導M2型DM極化為M1型尚不得知。Tp菌體蛋白在引發促炎反應中也發揮了重要作用。Tp外膜蛋白Tp92能通過識別單核巨噬細胞表面CD14/TLR2誘導IL-8的分泌，同時該蛋白通過胱天蛋白酶1前體蛋白（pro-caspase-1）和受體相互作用蛋白激酶1（receptor-interacting protein kinase 1， RIPK1）/caspase-8/caspase-3途徑誘導人單核細胞發生焦亡和凋亡，降低固有免疫應答系統清除Tp的能力［35-36］。TpF1可誘導巨噬細胞活化，促進IL-1β釋放［37］。Tp0768可刺激巨噬細胞分泌IL-1β、IL-6和IL-8［38］。Tp0136可通過蛋白酶激活受體1（protease-activated receptor 1， PAR1）促進血小板活化和聚集，并增加血小板中P選擇素的表達［39］。免疫細胞中，單核細胞與血小板釋放的P-選擇素親和力最高，血小板-單核細胞聚集體的形成可促進單核細胞釋放促炎細胞因子，包括TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12和IL-8［40］，人胎盤組織免疫染色顯示，母體螺旋動脈中的血小板附著于血管壁和侵襲至血管壁的EVTs表面［41］，提示Tp可能通過介導母體血管中的血小板活化和聚集促進胎盤單核細胞浸潤。此外，Tp一些脂蛋白可誘導小鼠巨噬細胞合成TNF-α，具有激活和誘導細胞凋亡的潛能。細胞凋亡與機體對病原體的免疫應答有關，包括一些導致先天性感染的病原體［13］，但完整的機制仍有爭議，就目前研究表明，與CS有關的細胞凋亡還沒有被探索過。

2.2.4 Tp破壞Th17/Treg動態平衡 母體外周血和蛻膜Th17/Treg的平衡同樣對正常妊娠的維持至關重要［42］。研究表明，梅毒孕婦和普通梅毒患者外周血Th17細胞數量與IL-17水平顯著增加［10-11］。早期梅毒患者體內可檢測到持續高水平的IL-6［7］；Bettelli等［43］發現，IL-6可與轉化生長因子β1（transforming growth factor-β1， TGF-β1）結合，并誘導原始T細胞分化為Th17細胞，同時抑制TGF-β1誘導的Treg細胞分化，IL-6水平升高破壞Th17/Treg平衡，從而導致Th17細胞的增加。另有研究顯示，梅毒孕婦外周血Treg細胞水平低于正常孕婦，并可以此作為妊娠期梅毒的標志性參考指標［11］，同樣，神經梅毒患者中樞神經系統的損傷也與局部Treg細胞減少導致宿主免疫反應失控有關［44］。鑒于Treg細胞在調節免疫介導的組織損傷中的重要作用，Tp可能通過破壞母體循環或母胎界面Th17/Treg平衡，導致母胎界面由抗炎狀態轉化為促炎狀態，破壞免疫耐受。

2.2.5 Tp與滋養層細胞相互作用的潛在機制 妊娠期間I型IFN水平升高與宮內生長遲緩、早產和胎兒死亡有關。梅毒患者血細胞受到Tp抗原刺激后，其培養物上清可檢測到高水平的IFN-α、IFN-β和IFN-γ，梅毒患者血清同樣也有較高水平的IFN［7］。Buchrieser等［45］證實，妊娠期間病原體感染誘導的I型IFN可激活胎盤干擾素誘導跨膜蛋白1（IFN-induced transmembrane protein 1， IFITM1）、IFITM2和IFITM3，抑制合胞素介導的STBs融合，導致胎盤形成受阻和功能低下。除了IFN的升高，滋養層細胞的遷移和侵襲受到抑制同樣可導致妊娠丟失等不良妊娠結局［46-47］。研究表明，早期梅毒患者血漿外泌體miR-146a-5p表達上調；同時，巨噬細胞在受到Tp刺激后，miR-146a-5p也是上調較為顯著的外泌體miRNA之一［48］，而M1型巨噬細胞來源的外泌體miR-146a-5p已被證實可靶向TNF受體相關因子6（TNF receptor-associated factor 6， TRAF6）抑制滋養層細胞的遷移和侵襲，這提示Tp感染期間外泌體miR-146a-5p水平的升高是導致不良妊娠結局的重要因素［47］。

2.2.6 Tp與HBCs相互作用誘導胎盤損傷 不同于DM，HBCs是胎兒來源的巨噬細胞，也是胎盤唯一的胎兒免疫細胞，具有M2型巨噬細胞的免疫調節表型，對維持胎盤抗炎穩態至關重要［49］。CS胎盤可表現為急性絨毛炎，但更多表現為慢性絨毛炎，這是一種破壞性的絨毛膜炎癥病變，主要由母體對胎兒產生免疫反應引起，特征為大量HBCs增生及浸潤，強烈的炎癥反應可導致早產或流產［16，49］。絨毛炎過程中，HBCs釋放C-X-C基序趨化因子配體9（C-X-C motif chemokine ligand 9， CXCL9）、CXCL10、CXCL11和CXCL13增加，同時與浸潤的母體免疫細胞相互作用，導致局部或全身炎癥，產生類似移植物抗宿主反應，這種情況下，HBCs被認為是造成胎盤損傷的原因之一［50］。絨毛炎的發生也存在于其他垂直傳播病原體的感染，包括弓形蟲、單核細胞增生性李斯特菌、風疹病毒和巨細胞病毒［51］。單核細胞增生性李斯特菌可感染HBCs并導致HBCs發生促炎重編程，感染的HBCs表達促炎因子，促進胎盤白細胞浸潤［52］。Rosenberg等［51］在增殖的HBCs中檢測到寨卡病毒的存在，但寨卡病毒感染并不會引起胎盤壞死或絨毛炎，表明HBCs可能充當了傳播媒介。盡管Tp一直以來都被認為是一種胞外菌，但各種實驗表明Tp入侵宿主時有過短暫的細胞內狀態，表明Tp可能主動進入細胞并“躲藏”于細胞內，并助受感染的母體免疫細胞跨過胎盤屏障將Tp傳遞給胎兒［53］。因此，Tp介導的HBCs增生浸潤及胎盤絨毛炎，可能在一定程度上促進了Tp垂直傳播，最終導致不良妊娠結局。

3 小結與展望

CS作為一種嚴重的梅毒并發癥，一直是臨床面臨的挑戰，梅毒孕婦治療不及時可導致不良妊娠結局?；谀壳皣鴥韧庋芯空邔S和母胎界面免疫調控的認識，CS的發病機制很大可能與母胎界面抗炎穩態失衡有關。Tp介導的促炎免疫反應的過度激活和母胎界面細胞功能的改變，均可能是引發不良妊娠結局的原因。由于Tp新陳代謝的特殊性［54］、Tp體外培養和基因編輯技術尚不成熟，以及缺少合適的能夠重現母胎免疫細胞串擾的體外模型，Tp與母胎界面細胞群相互作用的具體機制仍不清楚，這是未能控制CS的重要原因［55］。因此，未來研究的重心應當闡明Tp、母體和胎兒之間的免疫調控機制，建立合適的體外胎盤模型。希望將來能攻破這一難題，明確Tp與母胎界面細胞互作機制可能會對之前未知的宿主防御方式提供新見解，并為CS診斷、治療和預后評估提供參考。