综述：粘膜动态变化对女性生殖道内人类免疫缺陷病毒（HIV）固有免疫应答的贡献

《Viruses》：Mucosal Dynamics Contributing to Innate Immune Responses to HIV in the Human Female Genital Tract Genna E. Moldovan, Gabriel P. Faber and Marta Rodriguez-Garcia

　　

人类免疫缺陷病毒（HIV）主要通过异性接触在女性的生殖道粘膜处获得。粘膜免疫细胞位于女性生殖道（female genital tract, FGT）粘膜表面内衬上皮的邻近、内部、下方及远处。固有免疫细胞在HIV获得过程中扮演着双重角色，它们既能迅速识别并响应HIV，同时也能够在局部和淋巴结远端促进HIV感染。本文综述重点探讨了近期在人类研究中，特定固有免疫细胞（包括树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和固有淋巴样细胞）在FGT内HIV发病机制中的作用。本文回顾了FGT粘膜动态变化（包括解剖分区、月经周期调控、生殖史、绝经及生理年龄增长）如何对这些细胞进行组织调控，并导致女性一生中HIV易感性的变化。

1. 引言

本部分概述了HIV感染在女性生殖道内启动的机制及该部位免疫环境的动态特征。HIV主要通过异性传播在FGT内建立感染，其靶细胞主要是位于上皮和上皮下区域的CD4⁺T细胞。FGT粘膜的物理、化学和免疫屏障在大多数情况下可阻止感染。然而，当上皮屏障被削弱或HIV靶细胞可利用性增加时，HIV感染的风险会升高。FGT的粘膜免疫系统因生殖功能而具有独特的动态变化，受性激素调控，在月经周期、生殖和绝经期间发生显著的组织重塑，这些变化影响着对包括HIV在内的生殖道感染的易感性。

2. 固有免疫细胞分布的组织分区与对HIV的应答

本章节详细阐述了FGT不同解剖分区内固有免疫细胞（包括单核吞噬细胞、中性粒细胞和固有淋巴样细胞）的分布特点及其在HIV早期暴露时的作用。

2.1. 单核吞噬细胞群

FGT的不同解剖区室容纳了多种固有免疫细胞群，其中单核吞噬细胞（mononuclear phagocytes, MNPs）是研究较为深入的。MNPs包括树突状细胞（dendritic cells, DCs）、朗格汉斯细胞（Langerhans cells, LCs）、巨噬细胞和单核细胞来源的细胞。它们在FGT上下区以分区方式存在。具体而言，外阴皮肤的DC主要为LCs，位于角质细胞之间。阴道上皮DCs为Langerin⁺CD1a⁺DC-SIGN^-。常规CD11c⁺DCs在子宫内膜、子宫颈内和子宫颈外组织中的比例较低。不同的常规DC亚型（cDC1, cDC2, cDC3）存在于整个FGT。cDC1s在FGT中较少见，似乎在子宫内膜富集。cDC2s存在于整个FGT，并表现出激活表型。CD14⁺DCs代表一类异质性群体，包括DC3s。MNPs由于靠近上皮，是组织监视和抗原呈递的专家细胞，很可能在HIV暴露早期与之相遇。其中，CD14⁺DCs在暴露早期表现出增强的病毒捕获能力，并能快速响应HIV刺激，产生抗病毒细胞因子、趋化因子和抗菌肽（如Elafin和SLPI），因此是HIV粘膜暴露的第一道防线。

2.2. 中性粒细胞

中性粒细胞在FGT上下区也普遍存在，占免疫细胞的5-30%。它们存在于子宫颈内表面，可通过子宫颈细胞刷或阴道灌洗液回收。生殖道中性粒细胞的作用尚未被充分研究。血液和FGT中的中性粒细胞可直接响应HIV，通过释放中性粒细胞胞外陷阱（neutrophil extracellular traps, NETs）来固定并灭活HIV，阻止后续感染靶细胞，这使其成为粘膜HIV暴露时的潜在快速反应细胞。然而，中性粒细胞也可能促进组织炎症，这是HIV易感性的关键驱动因素。研究表明，在稳定状态下，阴道内中性粒细胞的存在不改变上皮完整性，但在存在细菌性阴道病时，持续激活的中性粒细胞加剧反应会导致上皮破坏，表明中性粒细胞具有保护性和有害性双重作用。

2.3. 固有淋巴样细胞

固有淋巴样细胞（innate lymphoid cells, ILCs）是FGT中另一类研究不足的固有免疫细胞。ILCs在人体FGT中的分布和功能尚不清楚。研究发现，ILCs在子宫内膜比在子宫颈内和子宫颈外更为丰富。亚群分布因组织而异：ILC1s在子宫颈外更为丰富，ILC3s在子宫内膜更为丰富，而ILC2s在FGT中极少存在。功能上也存在差异，例如CD161在ILC1s和ILC3s上的表达在子宫内膜较低，而ILC脱颗粒在NKp44⁺ILC3s中增强，并主要在子宫内膜显著。重要的是，生殖道ILCs能够对HIV刺激做出非常迅速的反应，包括转录变化、脱颗粒和细胞因子（如IFNγ和IL-22）产生，表明ILCs可能在粘膜HIV暴露的初始应答中发挥作用。

3. FGT中固有免疫细胞对HIV的识别、捕获和内化机制

本章节详细介绍了介导HIV与固有免疫细胞初始相互作用的机制，主要涉及病原体识别受体（pathogen recognition receptors, PRRs）和经典HIV受体。

3.1. Toll样受体刺激诱导的固有免疫应答

DCs能感知HIV并通过分泌细胞因子、趋化因子和抗菌肽启动早期抗病毒应答。在FGT下部，LCs表达TLRs 1-8，表明其能感知HIV等病原体侵害。浆细胞样树突状细胞利用TLR7感知单链RNA病毒。单细胞测序研究发现，FGT DCs特定亚群差异表达TLRs，例如CD14 DCs富集TLR4和TLR2。该研究还发现了一群非经典单核细胞表达TLR8和RIGI受体基因DDX58。中性粒细胞表达TLR1-10（除TLR3外），并优先表达TLR8。它们通过TLR7和TLR8识别HIV，导致活性氧和NETs释放。有趣的是，生殖道中性粒细胞和血液中性粒细胞感知和响应HIV的机制存在差异：生殖道中性粒细胞主要依赖TLR8触发早期NETs释放，而血液中性粒细胞还可通过未知机制感知HIV包膜，诱导快速的细胞内钙信号和钙依赖性NETs释放。

3.2. C型凝集素受体介导的病毒捕获与反式感染

FGT中参与HIV发病机制的C型凝集素受体包括Langerin、DC-SIGN、Siglec-1和甘露糖受体。Langerin由下生殖道的LCs以及FGT各处的cDC2s亚群表达。在LCs中，Langerin通过介导HIV结合和内化进入Birbeck颗粒（一种降解病原体的结构）而发挥抗病毒作用。DC-SIGN表达于许多MNPs亚群，可与gp120结合，并介导HIV向CD4⁺T细胞的转移。Siglec-1增强细胞间接触和HIV感染的传播。甘露糖受体在巨噬细胞和DCs上表达，可发挥双重作用：通过内吞作用内化HIV以降解，或与HIV结合并将其转运至淋巴结从而促进感染扩散。HIV被CLRs结合后，可通过反式感染和顺式感染两种主要机制从DCs传播到CD4⁺T细胞。反式感染发生在感染早期，病毒颗粒附着在DC表面或储存在病毒容纳区室中，在与CD4⁺T细胞接触时导致感染。顺式感染则发生在MNPs自身被HIV感染并产生子代病毒，再通过病毒学突触传播。

3.3. 经典HIV受体及非经典机制介导的HIV进入

经典的HIV受体和辅助受体包括CD4、CCR5和CXCR4，它们介导病毒进入并启动细胞内病毒复制。尽管FGT中CCR5和CXCR4均丰富，但只有使用CCR5作为辅助受体的HIV病毒株能在粘膜组织中引发初始感染。其原因可能是多方面的，但确切机制尚不完全清楚。FGT中的大多数MNPs共表达CD4和CCR5/CXCR4，是潜在的感染靶标。中性粒细胞表达CXCR4和低水平CCR5，但通常缺乏CD4表达，因此不是病毒复制的靶细胞，但它们可通过内存作用内化HIV颗粒，这有助于触发导致NETs释放的信号通路。FGT中的ILC1s共表达CD4和CCR5，并能对HIV刺激产生响应，但ILC1s是否能在FGT中发生有效感染尚不清楚。而ILC3s不表达CD4，但对HIV刺激亦有反应，表明其对HIV的识别并非由经典HIV受体介导。

4. 性激素和月经周期对FGT固有免疫细胞的调控

FGT在女性一生中持续暴露于波动的内源性性激素水平下。在生育年龄，性激素控制着子宫内膜重塑，这包括对免疫细胞群的控制，导致特定免疫细胞在月经周期不同时间点的存在或功能发生变化。在子宫内膜，总免疫细胞在分泌晚期和月经期增加，但下生殖道的免疫细胞频率未观察到周期性激素效应。性激素对免疫细胞功能有深远影响，可直接或通过组织环境间接发挥作用。研究发现，用17β-雌二醇预处理子宫内膜DCs可降低其HIV刺激后Elafin和SLPI的分泌，但不影响CCL5。类似研究表明，E2会减弱DC对病毒的固有免疫应答。目前大部分研究使用血液来源细胞进行，而FGT来源的MNPs本身已暴露于性激素，其异质性和对体外激素刺激的反应可能不同，这代表了该领域的一个重要知识缺口。中性粒细胞在月经期被募集到子宫内膜参与组织重塑。通路分析表明，在分泌期，子宫颈阴道腔表面的中性粒细胞募集和积累途径增强。灵长类动物研究也发现月经周期中中性粒细胞群的变化。子宫内膜ILCs也受月经周期影响。一项研究描述了月经期间CD127^-ILC3s的增加，而CD127⁺ILC3s在月经后更丰富。这些激素变化如何影响固有免疫细胞对HIV的反应尚不清楚。

5. 绝经与年龄增长对FGT中HIV易感性的影响

绝经后和年龄增长导致FGT发生显著变化。流行病学分析显示，围绝经期和绝经后女性感染HIV的风险比值比增加，这表明需要更好地理解影响绝经后FGT固有免疫功能的获得机制。一项子宫颈外植体研究发现，与绝经前组织相比，绝经后子宫颈外植体对HIV的易感性更高，这归因于绝经后外植体中的早期炎症信号。另有研究显示，绝经后女性子宫颈灌洗液的抗HIV活性显著降低，且具有体外抗HIV活性的分泌因子水平降低，表明绝经后女性下生殖道的保护机制减弱。此外，炎症标记物也随年龄增长而增加。在DC功能方面，来自年长女性的子宫内膜DCs表现出更强的T细胞增殖能力、更强的CD103在CD8⁺T细胞上的诱导表达以及细胞因子产生增加，表明其活性增强和促炎特征。阴道灌洗液的蛋白质组学分析也检测到与年龄相关的髓系细胞迁移和吞噬作用通路增强。绝经和年龄增长对中性粒细胞分布、功能和反应的影响研究较少。研究显示，来自绝经后女性血液和FGT的中性粒细胞对HIV的NET形成受损，但中性粒细胞在FGT中的数量并未改变，表明年龄增长导致中性粒细胞抗病毒功能失调。有趣的是，虽然血液和生殖道中性粒细胞的NET释放都失调，但导致这种损伤的分子机制不同。另一项研究表明，用短链脂肪酸孵育绝经前和绝经后女性的血液中性粒细胞，会降低并延迟中性粒细胞的抗HIV反应，尤其是在绝经后女性的中性粒细胞中。关于ILCs，年龄增长会改变FGT中ILC的百分比和亚群分布。研究表明，随着年龄增长，子宫颈外的总ILCs减少，而子宫内膜中ILC1s减少，ILC3s增加。这些研究总体表明，绝经和年龄增长导致固有免疫应答失调、炎症和激活增加，使绝经后女性成为通过性传播感染HIV的高危人群。

6. 生殖史对固有免疫细胞分布、功能和HIV易感性的影响

近期研究表明，女性在妊娠晚期和围产期感染HIV的风险比非孕期高3-4倍，但导致此期间易感性增加的粘膜事件仍不清楚。妊娠可诱导免疫细胞群发生长期变化，包括子宫内膜的局部细胞群。研究发现，子宫中特定巨噬细胞亚群在妊娠后存在并持续存在，改善了后续妊娠结局。人体子宫内膜中CD127⁺ILCs的分布和表型与女性上次妊娠的时间相关，近期妊娠与较低的CD127⁺ILCs存在和较高的CD161表达相关。CD127^-ILC3s也被报道在分娩后增加。关于特定固有免疫细胞亚群在人类妊娠、产后、长期生殖免疫重塑期间的动态变化和功能，以及它们在HIV获得中的作用，目前知之甚少。

7. 结论

FGT的粘膜免疫系统对于成功生殖和预防感染至关重要。在生育年龄，性激素的月度波动极大地改变了FGT以优化妊娠条件。妊娠后，免疫细胞群被改变并产生长期影响。绝经后，由于主要生殖功能不再需要，FGT的免疫系统会进一步改变，但抗感染保护仍需维持。这些与生殖相关的动态变化改变了执行组织重塑任务和提供对包括HIV在内的生殖道病原体第一道防御的固有免疫细胞的组成和功能。树突状细胞、中性粒细胞和固有淋巴样细胞在稳定状态下具有多种功能，并参与粘膜保护和HIV暴露的初始应答。理解固有免疫细胞在FGT动态变化背景下的行为，将有助于我们理解针对HIV的第一道防线，并为女性一生制定个性化的预防策略。