睾丸免疫豁免研究进展＊

杨孟伯，王鲜忠，张家骅^*

(重庆市牧草与草食家畜重点实验室西南大学动物科技学院，重庆 400716)

摘　要：睾丸免疫豁免对精子发生具有重要的保护作用。文章对免疫豁免这一概念和作用进行了概述，论述了睾丸巨噬细胞、树状突细胞作用和Leydig细胞分泌的雄激素在免疫豁免中的作用机制，Sertoli细胞中Fas/FasL系统在睾丸免疫豁免中的作用，并阐述了睾丸免疫豁免在临床实践中的应用，提出了下一步需要研究的问题。

关键词：免疫豁免；睾丸；Fas/FasL；Sertoli细胞 

精子发生是一个受多种因素调控的复杂生理过程，在这一过程中生精细胞表达许多表面蛋白和胞内蛋白，但是生精细胞却没有产生强烈的自身免疫反应，这一现象引起了人们的极大关注。大量的研究表明，睾丸与眼^[1­2]、胎盘^[3]、脑^[4]等器官一样存在免疫豁免现象，正是免疫豁免的存在使得生精细胞不受自身免疫反应的影响，保证了精子的正常生成。深入研究睾丸免疫豁免的机制，不仅可以进一步认识精子生成的调节机制，而且对降低器官移植排斥反应，延长移植物存活时间具有十分重要的意义。

1　免疫豁免的概述

机体某些器官通过逃避免疫系统的攻击或杀死外来的免疫细胞，防止因免疫应答引起组织损伤和功能紊乱的生理现象，称为免疫豁免。哺乳动物免疫豁免不仅包括物理屏障(如血睾屏障、血脑屏障)的作用，而且也包括Fas/FasL系统介导的淋巴细胞凋亡过程，因此，免疫豁免在维持正常的生理功能中具有重要的自我保护功能。

在具有免疫豁免特性的器官内，免疫豁免一方面通过Fas/FasL系统介导活化T 淋巴细胞凋亡，使该部位处于免疫豁免状态；另一方面，免疫豁免又阻止机体自身产生的抗原与免疫系统接触，避免引起免疫反应，维护免疫内环境的稳定。整体来讲，免疫豁免可以抵抗外界病原微生物入侵，保持机体内环境稳定，避免引起炎症反应，大多情况下对机体是有利的。但是肿瘤细胞一旦产生免疫豁免，将逃避免疫系统的监视，对机体产生极大的危害，甚至引起死亡^[5­6]。

2　睾丸免疫豁免

人们对睾丸免疫豁免的研究已有100 多年的历史，早期研究认为抗原的隔离、缺乏淋巴细胞浸润和血睾屏障的存在是免疫豁免的主要原因。但是近年来的研究发现，睾丸内Sertoli细胞独有的特性才是睾丸产生免疫豁免的主要原因。

2.1　睾丸间质在免疫豁免中的作用

睾丸间质区存在Leydig 细胞和巨噬细胞、树状突细胞、肥大细胞以及T 细胞等免疫细胞，这些细胞在睾丸免疫豁免中发挥了重要作用。

2.1.1　巨噬细胞的作用　在成年动物中，巨噬细胞是睾丸间质主要的免疫细胞。睾丸间质中的巨噬细胞分布在曲细精管管壁外层及间质血管周围，数量恒定。据报道，每4个或5个Leydig 细胞中含有一个睾丸巨噬细胞^[7]。正常小鼠睾丸巨噬细胞处于静态，并且不表达其他器官中巨噬细胞能表达的CD80 或CD86(CD80/ CD86 是CD28 的配体)，因此不能激活T 细胞，起到了免疫抑制作用；另外睾丸中Ia 阳性的巨噬细胞能吞噬消化抗原，往往能将抗原物质完全消化，从而消除或减弱其刺激作用，抑制免疫应答。通过免疫组化发现，睾丸间质中的IL­10阳性细胞即巨噬细胞，可抑制T细胞活化增殖和Th1、Th2介导的免疫应答，间接地抑制巨噬细胞的抗原递呈功能^[8]。

2.1.2　树状突细胞(DCs)的作用　T细胞的活化需要抗原递呈细胞(APC)提供活化信号，而DCs是主要的APC系之一。未成熟的DCs 低表达MHCⅡ，不表达共刺激分子(CD80，CD86，CD40)，不递呈抗原给T 细胞，不产生免疫应答^[9]。相反，成熟的DCs 可以识别非自身的病原体或同种抗原，上调共刺激分子，DCs受体(Fc 受体)结合抗原后引起胞内信号调节DCs 成熟，导致T 细胞激活，产生T 细胞免疫应答。在正常情况下，睾丸间质中DCs 以未成熟形式存在，这些未成熟的DCs 抑制T 淋巴细胞活化，以维持睾丸的免疫豁免。但在炎性病理条件下，坏死细胞将释放HSP70，促进DCs的成熟，引起免疫反应，导致睾丸的炎症，甚至引起雄性不育^[10]。

2.1.3　Leydig 细胞分泌的雄激素作用　Head等首次提出了性腺内固醇激素水平与睾丸免疫豁免有直接关系。在睾丸移植试验中，用雌激素预处理大鼠，抑制睾丸Leydig细胞产生睾酮，移植物迅速发生排斥；未用雌激素处理，移植物不排斥，表明睾丸内高浓度睾酮对免疫豁免具有重要的调节作用。在体外条件下，用睾酮孵育单核细胞、巨噬细胞，IL­1、IL­6、TNF­α等炎症分子和黏附分子表达受到抑制，IL­10等抗炎因子表达增加^[11]。睾酮可能通过非基因组途径间接调节Sertoli细胞、Leydig 细胞、管周细胞致炎因子和抗炎因子的表达而发挥免疫豁免作用，但其详细机制还需进一步研究。

2.2　Sertoli细胞Fas/FasL系统在免疫豁免中的作用

2.2.1　Fas/FasL系统及其在睾丸的表达　Fas又称Apo­1或CD95^[12­13]，是肿瘤坏死因子(TNF)受体家族的成员，属Ⅰ类膜蛋白，由胞浆区、跨膜区和胞外区三部分组成。Fas广泛存在于各种组织和器官，如胸腺、肝脏、心脏、肾脏。FasL作为Fas的天然配体，属于TNF 家族的成员，是一种Ⅱ型穿膜蛋白，主要表达于激活的免疫细胞(B细胞、T细胞、NK细胞)，在睾丸、胎盘、眼前房基底细胞、某些神经细胞、以及许多肿瘤(如黑色素瘤、肺癌， 直肠癌、肝癌、骨髓瘤)也有高水平的FasL 的表达。

认识Fas/FasL系统在睾丸的表达和定位，有助于进一步研究Fas/FasL系统对睾丸免疫豁免和精子发生的作用。Suda通过Northern blot分析，发现成年小鼠睾丸Sertoli细胞能表达大量FasL，但没有检测出Fas。Lee和Francavilla证实FasL主要表达于Sertoli细胞，而Fas主要表达在Sertoli 细胞、Leydig细胞和单个退化的生精细胞，Kashtan和Ferguson也证实睾丸FasL主要表达于Sertoli细胞。大多数人认为睾丸的3种主要细胞(生精细胞、Sertoli细胞及Leydig细胞)在睾丸整个发育过程中均可表达Fas mRNA和蛋白，而FasL主要表达于Sertoli细胞。

但DAlessio证实在青春期前后和性成熟的大鼠和小鼠睾丸Sertoli 细胞并不表达FasL mRNA，分化的生精细胞高表达FasL mRNA，但只有成熟的精子细胞才表达FasL蛋白。Alessio D认为这样的表达方式有助于精子在雄性生殖道中逃避自身免疫反应，参与构成精子抵御雌性生殖道中淋巴细胞的自身防御机制。关于FasL在Sertoli 细胞表达的差异，Alessio D认为这主要是由于试验技术差异和探针特异性造成的^[14]。Alessio D认为大多学者通过组织原位杂交进行FasL mRNA的检测，受检测灵敏度的限制，检测不到精母细胞所表达的FasL mRNA；而他是将生精细胞进行分离纯化后再用Northern blot进行检测，由于Northern blot的检测灵敏度高于组织原位杂交，所以能检测到精母细胞中表达的FasL mRNA。

2.2.2　Fas/FasL系统诱导免疫豁免的作用机制　Fas/FasL系统诱主要通过Sertoli 细胞分泌FasL，从而诱导Fas阳性的T淋巴细胞凋亡起到免疫豁免的作用^[15­16]。在这一过程中，间质活化的T 淋巴细胞通过血睾屏障进入曲细精管，通过细胞膜上的Fas与Sertoli细胞分泌的FasL结合，形成能传递信号的三聚体。具有活性的三聚体通过Fas与Fas死亡结构域相关蛋白(Fasassociating protein with death domain，FADD)C末端的死亡结构(death domain，DD)形成二聚体而发挥作用。活化的FADD通过N末端的死亡效应结构域(death­effector domain，DED)与caspase­8结合形成死亡诱导复合体(death­inducing signaling complex，DISC)，并激活caspase­8，而活化的caspase­8可通过线粒体非依赖性途径和线粒体依赖性途径活化caspase­3，进一步引起T淋巴细胞凋亡。

2.2.3　Fas/FasL系统对精子生成的影响　在精子发生及成熟过程中，大约75%的生殖细胞发生调亡，这一主动的凋亡过程受多种激素、生长因子与基因的调控，其中Fas/FasL系统调控生精细胞凋亡，对精子发生有重要作用。在精子生成过程中，Sertoli细胞分泌的FasL，通过Fas/FasL系统调控生殖细胞的增殖、分化及精子产量，使生殖细胞的数量限定在正常生理范围内；另一方面，如果生精上皮中出现过多的生殖细胞而无足量的sertoli细胞时，生殖细胞可以感知这种不适当的环境，可通过增量表达Fas，活化Fas系统的自身清除机制，使睾丸中的生殖细胞维持稳定。

Fas/FasL系统缺陷对精子生成的影响，还存在争论。体外试验证明，通过反义寡核苷酸破坏FasL或抑制Fas表达时，大、小鼠生殖细胞凋亡作用受到抑制，使早期生殖细胞过量增殖。在Fas基因的第2 内含子中插入转座子构建的lpr小鼠与FasL基因点突变构建的gld小鼠一样，精子发生正常，并且可育^[17]。这些结果使人们对于Fas 系统在精子生成过程中的作用提出了置疑。关于这些结果，有三种解释：一是Fas系统并不是精子发生中生精细胞凋亡必须的。二是突变小鼠激活替代途径，在体内充当Fas系统的功能。因为gld小鼠体内不能产生具有功能的FasL蛋白，但是精子生成仍然正常，因此除了Fas/FasL系统并不是精子生成所必需的可能性外，另一种可能是体内存在替代途径，代替了Fas/FasL系统的功能。三是突变小鼠激活补救途径，恢复机体Fas系统的表达。lpr小鼠在胸腺和肝中功能性Fas mRNA和蛋白表达比正常水平减少10%，但是lpr小鼠睾丸Fas表达正常，这说明睾丸内可能存在Fas系统补救途径，使Fas的表达量与野生型一致。在这种情况下，lpr小鼠Fas基因转录的无效性可以通过Fas基因重复转录来克服。

在睾丸发生病理改变时，往往出现Fas/FasL系统表达异常^[18]。隐睾与精子成熟障碍均与Fas/FasL系统表达异常有关。在试验性小鼠隐睾模型中证明了Fas高表达促使睾丸生殖细胞凋亡，而Fas缺陷的隐睾小鼠睾丸细胞坏死与凋亡极少。男性不育症患者因精子发育停止及无精子与少精子症比较多见，凋亡作用明显增强，睾丸活检组织中Fas的表达情况与凋亡发生相一致。非梗阻性无精子症患者，睾丸Sertoli细胞、Leydig细胞及生精细胞Fas和FasL的高表达与精子生成障碍是一致的。

3　睾丸免疫豁免在临床实践中的应用

随着对睾丸免疫豁免的认识逐渐深入，越来越多的人认为将睾丸组织与移植物共同移植可以延长移植物成活时间。1995年Bellgrau将小鼠睾丸组织移植在同种异体小鼠的肾包膜下获得成功，开启了将免疫豁免用于临床器官移植的先河。随着研究的进一步深入，特别是当认识到Sertoli 细胞独特的生理性质是睾丸成为免疫豁免部位的主要原因后，将睾丸Sertoli 细胞与移植物共移植，以延长成活时间获得了成果。TakedaY用胰岛与大鼠Sertoli细胞共移植到同种糖尿病受体内，成活时间为17.5 d±9.1 d，而对照组仅为10.4 d±2.6 d。将胰岛细胞和Sertoli 细胞共移植，当Sertoli 细胞数量为5×10⁶，移植胰岛平均存活期为10 d±1 d；移植Sertoli 细胞数量增加至1×10⁷ 时，移植胰岛存活期大于50 d^[19]。当Fas/FasL系统在Sertoli细胞睾丸免疫豁免的作用和机制越来越清楚时，通过给移植物转染FasL诱导移植物免疫豁免，成为延长移植器官存活时间的重要手段。

4　展望

睾丸免疫豁免近年来受到人们的广泛关注，对保护精子发生不受免疫系统攻击具有重要作用。虽然人们大多认为睾丸免疫豁免是由于Sertoli细胞表达Fas/FasL系统引起活化T淋巴细胞凋亡发挥作用，但是其具体机制目前还存在许多争论。如睾丸Fas、FasL的精确表达与定位？Fas/FasL系统对精子发生是否必不可少？睾酮如何发挥免疫豁免作用？随着分子生物学技术的发展，这些问题将逐渐得到解决，而这些问题的解决将为延长移植器官存活时间的理论提供支撑并将给器官移植带来令人欣慰的结果。

参考文献（略）