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Antibodies | 母婴间IgG抗体经胎盘转运的机制、妊娠相关障碍及新兴实验模型

Antibodies | 母婴间IgG抗体经胎盘转运的机制、妊娠相关障碍及新兴实验模型
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本文系统综述了母体IgG经胎盘转运的分子机制、影响因素及现有研究模型,揭示了妊娠并发症和生物制剂对新生儿免疫保护的影响,为优化孕期疫苗策略提供了理论依据。

 

文献概述

本文《Transplacental Antibody Transfer: Mechanisms, Pregnancy-Related Disruptions, and Emerging Experimental Models》,发表于《Antibodies》杂志,回顾并总结了母体免疫球蛋白G(IgG)经胎盘转运的生物学机制,探讨了早产、高丙种球蛋白血症、母体致病性IgG、感染、高血糖及生物制剂使用等病理生理因素对该过程的影响,并系统梳理了当前用于研究胎盘IgG转运的实验模型,包括人源化小鼠、体外细胞模型、器官类器官及计算模型。文章强调了理解胎盘抗体转运机制对优化母婴免疫策略的重要性。

背景知识

母体IgG通过胎盘转运是新生儿获得被动免疫保护的关键途径,主要依赖于新生儿Fc受体(FcRn)介导的跨细胞转运机制。该过程在妊娠晚期效率最高,使得足月新生儿IgG水平常高于母体。然而,多种妊娠相关疾病如早产、子痫前期、HIV或疟疾感染等均被报道可影响转运效率,导致新生儿抗体水平不足。此外,随着单克隆抗体等生物制剂在孕期治疗中的应用增加,其对胎盘转运的竞争效应也引发安全性关注。尽管已有多种模型如BeWo细胞、胎盘灌流和人源化小鼠用于研究IgG转运,但这些模型在模拟人类妊娠动态过程方面仍存在局限。因此,深入解析转运机制、识别影响因素并开发更贴近生理的实验系统,对于提升母婴免疫保护策略具有重要意义。

 

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研究方法与实验

本研究采用文献综述方法,系统检索并分析了关于胎盘IgG转运机制、影响因素及实验模型的相关研究。作者重点归纳了FcRn介导的IgG跨细胞转运路径,包括IgG在合体滋养层细胞中的内吞、酸性内体中与FcRn结合、跨细胞运输及在胎儿侧中性pH下释放的全过程。同时,综述整合了多项临床队列研究数据,评估不同妊娠并发症下脐带血与母体IgG比值(C/M比值)的变化。此外,文章对比了多种实验模型,包括转基因小鼠、人源化FcRn小鼠、BeWo细胞系、滋养层类器官、胎盘外植体及计算模型,评估其在机制研究中的应用价值与局限性。

关键结论与观点

  • FcRn是介导母体IgG跨胎盘转运的主要受体,其表达随孕周增加而在第三孕期达到高峰,解释了晚期妊娠抗体转运效率最高
  • IgG亚类转运效率存在差异,顺序为IgG1 > IgG3 > IgG2 ≈ IgG4,且IgG的Fc区糖基化和甲硫氨酸氧化等翻译后修饰可影响其与FcRn的结合能力
  • 高丙种球蛋白血症可导致FcRn饱和,引发IgG竞争性抑制,降低抗原特异性抗体的转运效率,影响新生儿免疫保护
  • 母体感染如HIV、疟疾和SARS-CoV-2可通过改变B细胞功能、IgG糖基化谱或引起胎盘炎症,间接或直接损害IgG转运
  • 妊娠期高血糖可通过非酶促糖基化修饰IgG,可能影响其与FcRn的亲和力,但现有证据尚不一致
  • 治疗性单克隆抗体(如抗TNFα制剂)可通过FcRn跨胎盘转运,可能影响新生儿B细胞发育和疫苗应答,需个体化管理用药时机
  • 现有实验模型各有优劣:人源化小鼠适合体内机制研究,BeWo细胞和类器官便于高通量筛选,而胎盘灌流模型更接近生理环境,但缺乏长期动态观察能力

研究意义与展望

该综述系统整合了胎盘IgG转运的多维度研究进展,强调了母体健康状态与免疫干预对新生儿被动免疫的重要影响。研究指出,优化孕期疫苗接种时机(如早孕期接种SARS-CoV-2疫苗)可提升抗体转运效率,为公共卫生策略提供依据。

未来研究需开发更精准的动态模型,如“胎盘芯片”或结合AI的多尺度计算模型,以模拟妊娠全过程的抗体转运。同时,深入探索IgG修饰与FcRn结合的结构基础,将有助于设计更高效或更安全的母体疫苗和治疗性抗体。

 

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结语

母体IgG经胎盘转运是保障新生儿早期免疫防御的核心机制,主要由FcRn受体介导。该过程在妊娠晚期最为高效,但可被早产、感染、高丙种球蛋白血症、高血糖及治疗性抗体等多种因素干扰。本文系统总结了转运的分子机制、影响因素及现有研究模型,强调了母体免疫状态与抗体特性对转运效率的关键作用。现有证据支持在妊娠中期尽早接种疫苗以最大化抗体传递,尤其是在早产风险较高的情况下。同时,生物制剂的广泛使用要求临床权衡母体治疗需求与胎儿暴露风险。未来研究应聚焦于开发更生理相关的动态模型,并深入解析IgG-FcRn相互作用的结构调控机制,以指导下一代母体疫苗和抗体药物的设计,最终提升母婴健康水平。

 

文献来源:
Qiqi Li, Zhengyuan Huang, Zainab Saeed, James A Harker, and Nishel M Shah. Transplacental Antibody Transfer: Mechanisms, Pregnancy-Related Disruptions, and Emerging Experimental Models. Antibodies.
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