阴道乳杆菌主要种群异同与健康

熊海燕+何一宁+林友结

健康女性阴道和其中的微生物群落构成了一个平衡的微生态，乳杆菌是健康育龄女性阴道的主要菌群。早期认为，阴道主要的乳杆菌种为嗜酸乳杆菌（L. acidophilus）和发酵乳杆菌（L. fermentum）[1-2]。至今已报道的约有25种[3]，其中占据优势地位的主要有4种：卷曲乳杆菌（L. crispatus）、格氏乳杆菌（L. gasseri）、惰性乳杆菌（L. iners）和詹氏乳杆菌（L. jensenii）。乳杆菌的定植，对维持健康的阴道微环境，拮抗病原菌入侵具有重要作用，比如细菌性阴道炎（BV），真菌感染，性传播疾病，尿路感染，艾滋病毒（HIV）感染等，阴道乳杆菌量的减少和多样性的降低都可能与疾病相关。此外，已有研究表明，阴道乳杆菌缺乏与孕妇早产具有相关性[4]。随着不依赖于培养的分子生物学技术不断发展，尤其是基于16S rRNA的高通量测序技术，近年来对阴道微生态有了更深入的发现，期望未来通过对阴道微生物群落的检测来更准确地识别相关疾病的发生。

1 阴道微环境及其菌群

健康人体与外环境相接触的体表和腔道存在着大量的微生物，而乳杆菌可能定植的部位有：口腔、胃肠道和阴道。阴道为低氧环境，pH 3.5～4.5，以乳杆菌为主。阴道分娩的新生女婴在出生时并没有阴道微生物，但从母体获得高水平的激素，约2～3周后出现与母亲相似的阴道微生物群；而剖宫产分娩新生女婴的皮肤和口腔获得类似于其母亲皮肤微生物的群落[5]。阴道菌群组成

的变化是由女性一生中发生的激素剧烈变化所推动。在幼儿期，阴道酸碱度为中性或微碱性。随着青春期雌激素水平的上升，贮存在阴道上皮的糖原量增加，促使产乳酸菌最终占主导地位。直至更年期后又回到儿童期相似的阴道微环境[6]。阴道微生物是一个动态变化的微生态系统，它的存在和数量受雌激素的控制，主要影响因素有年龄、月经周期、性行为和种族等[7]。总之，阴道微环境控制了其中的微生物种类，相应地阴道微生物也掌控着阴道微环境。

2 乳杆菌属概述

乳杆菌属为革兰阳性菌，隶属于细菌界，厚壁菌门，芽孢杆菌纲，乳杆菌目，乳杆菌科，与类乳杆菌属和片球菌属并列。目前属内有185个种和亚种，因发酵糖产生大量乳酸而命名。常见菌种包括嗜酸乳杆菌、食品乳杆菌（L.alimentarius）、动物乳杆菌（L.animalis）、短乳杆菌（L.brevis）、干酪乳杆菌（L.casei）、链状乳杆菌（L.catenaformis）、分枝乳杆菌（L.divergens）、卷曲乳杆菌、德氏乳杆菌（L.delbrueckii）、发酵乳杆菌、格氏乳杆菌、植物乳杆菌（L.plantarm）、小乳杆菌（L.minutis）和阴道乳杆菌（L.vaginalis）。乳杆菌菌体长型和细长，有时弯曲和较短杆菌，常呈棒状球杆菌，具有圆形的顶端，可形成链状，类似链球菌，不产生芽孢，通常无鞭毛。培养特性：兼性厌氧，有时微需氧，5%CO2可促进生长，某些菌种需厌氧分离。乳酸杆菌为极端苛养菌，生长需要营养丰富的培养基；最適生长pH 5.5～6.2，但在pH 3.0～4.5仍能生长，一般不产生色素。生化特性：发酵碳水化合物，同型发酵

葡萄糖大多终产物为乳酸，异性发酵产生乳酸、二氧化碳、乙醇和（或）乙酸，不还原硝酸盐，不液化明胶，不产生吲哚或硫化氢，触酶和氧化酶均阴性[8]。

2.1 阴道乳杆菌研究历史概述

首次关于阴道微生物的研究的文章由DODERLEIN等[9]发表于1894年，当时发现的革兰阳性杆菌正是现在我们已经知道的乳杆菌属的成员，早期基于培养的研究认为，主要阴道乳杆菌为嗜酸乳杆菌和发酵乳杆菌，此后几十年里更多不同的正常或致病菌群被相继发现。随着厌氧培养技术和不需要培养的分子生物学技术的发展，至今被发现的阴道乳杆菌约有25种（表1）。近年来16S r RNA的高通量测序技术日益成熟，使得我们对阴道微生物菌群的多样性和丰度有了更深入的认识。RAVEL等[10]2011年发表的研究成果，将阴道微生物分为5个主要类型，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ型主要由卷曲乳杆菌、格式乳杆菌、惰性乳杆菌和詹氏乳杆菌占据主导，而Ⅳ型多样性程度高，具有高比例的严格厌氧菌，含有乳杆菌和或其他产乳酸的细菌。不同个体，或者同一个体不同时期的阴道微

生物种群组成和丰度都是变化的，这种变化的原因除了个体的激素水平、免疫系统和行为，还包括种族因素等[11]。

2.2 主要阴道乳杆菌异同

2.2.1 卷曲乳杆菌 卷曲乳杆菌于1953年由BRYGOO等[12]首次发现。卷曲乳杆菌为细长杆状，微弯成链排列，无鞭毛，无芽孢；可发酵甘露糖、半乳糖、葡萄糖、麦芽糖、蜜二糖、棉子糖、核糖、蔗糖、海藻糖、果糖，不液化明胶。卷曲乳杆菌是长期持续存在于阴道微环境的优势乳杆菌之一，大部分特性与其他3种主要阴道乳杆菌相似，但具有强的抗菌作用。卷曲乳杆菌能够产生大量的H2O2，有利于维持低的阴道pH值，限制病原菌定植[13]。卷曲乳杆菌基因组中含有与细菌素产生相关的基因gassericin A操纵子[14]。卷曲乳杆菌ST1株表现出对阴道上皮细胞强的蛋白依赖的黏附作用，从而抑制致病性大肠杆菌的黏附[15]。此外，卷曲乳杆菌还有益生菌性，例如卷曲乳杆菌CTV-05可用于治疗尿路感染和BV[16-18]。卷曲乳杆菌DSM20584能产生带正电荷基团的S-层蛋白，来结合负电荷重金属污染物砷[19-20]。见表2。

2.2.2 格氏乳杆菌 格氏乳杆菌由ECKHARD LAUER等[21]发现于20世纪70年代初（发表于1980年），从7株被分类为嗜酸乳杆菌中，应用DNA-DNA杂交技术，通过L-乳酸脱氢酶的电泳迁移率和细胞壁结构不同而区分为新的种。格氏乳杆菌为细长杆状，多数单个或链状排列，无鞭毛，通常可发酵葡萄糖、果糖、蔗糖、纤维二糖和水杨苷，不发酵甘露醇、戊糖、鼠李糖、肌醇和山梨糖醇，不产生吲哚、硫化氢，脂肪酶、卵磷脂酶、脲酶阴性，不液化牛奶或明胶。格氏乳杆菌的细胞壁与其他乳杆菌相比，其多肽亚基的D-丙氨酸-D-丙氨酸末端保守，因为缺少D，D-羧肽酶的作用。格氏乳杆菌具有对人黏膜特异性适应，耐受低pH环境，抗胆盐，产细菌素，能够满足很多益生菌的选择标准，它的益生菌作用包括维持阴道微环境平衡，缓解幽门螺杆菌感染和改善腹泻[22]。

2.2.3 惰性乳杆菌 惰性乳杆菌由ENEVOLD FALSEN等人[23]于1999年发现于人源样本和医学护理用品。惰性乳杆菌为杆状，常单个散在，成对或成短链状排列；分解葡萄糖生产L（+）-乳酸，不产气，一些菌株可分解麦芽糖得到乳酸；不分解L-阿拉伯糖、D-阿糖醇、环糊精、乳糖、甘露醇、松三塘、蜜二糖、支链淀粉、棉子糖、山梨醇、蔗糖、D-木糖；α-葡糖苷酶、亮氨酸芳基酰胺酶和磷酰胺酶阳性；碱性磷酸酶、精氨酸水解酶、α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶、β-葡糖苷酶、α-甘露糖苷酶、β-甘露糖苷酶、脂肪酶C4、胰蛋白酶和脲酶阴性。

惰性乳杆菌是4种主要乳杆菌中最晚被发现的，且晚于大部分已发现的阴道乳杆菌，它除了具有乳杆菌属的共性外，還有一些特性：惰性乳杆菌不能在MRS和Rogosa培养基上生长，需用血平板进行培养，这正是它一直未被发现和受忽略的主要原因。近年来研究表明，它不仅是主要阴道乳杆菌，而且可能是丰度较大者[24]。惰性乳杆菌与BV具有相关性：它能够持续生存于阴道中，包括在BV的微环境下；研究表明，惰性乳杆菌在健康女性和BV女性中具有不同的表达谱，BV中多表达了超过10%的基因组成分且与BV环境下的代谢相关[24]。惰性乳杆菌的基因组能够表达一种甘露醇依赖的溶细胞素-inerolysin（INY），类似于中间链球菌和阴道加德纳菌的溶细胞素[25]。惰性乳杆菌定植于阴道上皮细胞后，可以激活与BV相关的信号通路，导致转录因子和促炎症细胞因子表达上调[25]。惰性乳杆菌与早产具有相关性，研究发现，若惰性乳杆菌为妊娠早期时阴道微生物群的优势种，其发生早产的可能性要大于其他种的阴道乳杆菌[26]，这可能与惰性乳杆菌较弱的H2O2产生能力以及它与BV的相关性具有一定的联系。

2.2.4 詹氏乳杆菌 詹氏乳杆菌由Gasser等[27]于1970年发现于人源样本，有7株表型极似萊氏乳杆菌（L. leichmanii）的乳杆菌，但差别在于不同的乳酸脱氢酶电泳迁移率和DNA碱基GC含量。詹氏乳杆菌发酵葡萄糖产生D（-）-乳酸，能发酵纤维二糖、蔗糖、麦芽糖苦杏仁苷、七叶灵及水杨苷，部分菌株可发酵半乳糖、蜜二糖、棉子糖，不可发酵乳糖、松三糖、甘露醇、山梨醇、树胶醛糖及木糖。詹氏乳杆菌具有强的H2O2产生能力[28]。詹氏乳杆菌黏附于阴道上皮细胞的可能相关因子是碳水化合物，而格氏乳杆菌可能是是糖蛋白。

2.2.5 阴道乳杆菌与健康 乳杆菌作为阴道的正常优势菌群，对维护健康微环境，抵抗病原菌定植的“益生性”已经毋庸置疑，例如拮抗加德纳菌等BV相关菌的生长；嗜酸乳杆菌、卷曲乳杆菌、格氏乳杆菌、植物乳杆菌（L. plantarum）、鼠李糖乳杆菌（L. rhamnosus）等可以用作益生菌制剂。研究表明，乳杆菌类益生菌对BV的治疗具有明显的作用[29-30]。然而，阴道乳杆菌也有“病原性”的一面，惰性乳杆菌与BV和早产相关[26]。另外，并不是所有的女性都是以乳杆菌为阴道优势菌群，诊断为无症状的BV，不一定就是不正常，只是该个体不以乳杆菌为主要菌群[31]，比如黑人的阴道平均pH值高于白人，同时也具有更高的多样性[10，32-33]。

随着技术发展和研究的不断深入，我们已经获知大量阴道乳杆菌的信息，但仍有一些值得探讨的问题，如在Ⅰ、Ⅲ型阴道微生物中，有一些伴随主要乳杆菌出现的其他乳杆菌[10]，这些乳杆菌之间的共存关系，以及这一关系对维持阴道微环境平衡的作用机制。又比如惰性乳杆菌的“病原性”，尤其是它和早产的确证联系。另外，即使是基于16S r RNA的技术方法，阴道微环境还是存在可能的量非常小的细菌种类，同时该技术也有自身局限性。因此，还有待于进一步的研究来更好地揭示阴道微生物与健康的关系。

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（收稿日期：2016-09-23）