微生物与子痫前期的研究进展

张体硕，王玲，王一男，周顺卿，段雪峰，韩丽英

子痫前期（pre-eclampsia，PE）是全球孕产妇死亡的第二大原因，以严重高血压和多器官损害为特征[1]，导致胎儿生长受限、早产或胎儿死亡。PE 影响了约3%～5%的妊娠妇女，并与世界范围内的孕产妇和胎儿发病率及死亡率有关[2]。PE 的病因仍然有争议，这给疾病的预测、预防和治疗带来了不确定性。PE 的病因是多方面的，胎盘氧合失调和血管生成障碍是与PE 相关的主要原因[3]。此外，母体炎症激活也起着作用，免疫系统在维持妊娠期间胎儿同种异体移植物和母体之间的平衡中起着根本作用。免疫失衡和慢性免疫激活会刺激PE 的炎症状态。内皮功能障碍和炎症的共同来源是细菌感染。孕产妇急性牙周疾病感染和尿路感染也增加了PE 的风险[4]。有研究挑战了无菌子宫的观点，即健康孕妇的阴道、宫腔和胎盘中存在一组独特的微生物群[5]。微生物组是微生物群落成员的集体基因组，相关研究被称为元基因组学[6]。现综述细菌及其衍生物在PE 发展中的机制和致病作用，并强调了一组母体微生物群的改变（菌群失调）对PE 发病机制的影响。

1 微生物与PE

肠道菌群通过不同的机制影响宿主血压[7]，它们调节宿主与增殖，以及免疫反应和新陈代谢有关的基因，最终可能影响血压。肠道中微生物的种群发生变化时，可能会导致许多疾病，包括肥胖、心理问题、癌症和高血压。例如，酪氨酸被肠道细菌（保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、粪肠球菌）中的芳香-L-氨基酸脱羧酶转化为酪胺，酪胺蓄积使儿茶酚胺家族成员去甲肾上腺素和肾上腺素大量释放，进而导致外周血管收缩、心输出量增加和高血压[8]。来源于食物（如葡萄酒和奶酪）和肠道菌群的酪胺在循环中导致儿茶酚胺的合成增加，与妊娠有关的高血压可能与此有关[9]。母体肠道微生物群还可能通过放大炎症反应来促进PE[10]。

短链脂肪酸（SCFA）主要通过肠道微生物区系发酵膳食纤维而产生，主要是醋酸、丁酸和丙酸。SCFA有很强的抗炎作用，产生SCFA 的微生物可能通过纤溶酶原激活物抑制剂1（PAI-1）或SCFA 对血管舒张的直接作用来影响宿主血压[11]。Bardos 等[12]基于体外小鼠和肠道研究提出微生物群的改变可以通过子宫Toll 样受体（TLR）引起异常的炎症反应。当这些受体被激活时，它们可以改变细胞因子环境，影响局部对促炎和抗耐受免疫细胞的反应，还可以通过改变子宫内膜上皮屏障的完整性影响胎盘形成。微生物群影响胚胎和子宫内膜之间的局部相互作用，并对着床、胎盘和胚胎生长产生影响，最终影响妊娠及其结局。

在PE 的小鼠模型中，激动性血管紧张素Ⅱ1 型受体自身抗体诱导产生活性氧簇、炎症因子和包括内皮素和可溶性fms 样酪氨酸激酶1（sFLT1）在内的高血压机制[13]。可溶性内皮糖蛋白和sFLT1 是从缺血性胎盘释放的抗血管生成因子。sFLT1 也称为可溶性血管内皮生长因子，与循环和局部血管内皮生长因子和胎盘生长因子结合，并抑制其对血管生成信号和血管稳态至关重要的细胞信号传导[14]。血管内皮生长因子和胎盘生长因子信号转导的抑制导致促凝蛋白的释放，并减少一氧化氮（NO）和前列环素的产生，最终导致内皮细胞功能障碍[4]。

革兰阴性菌脂多糖（LPS）通过PE 期间的TLR信号传导和细胞因子释放引起炎症激活。研究已证实TLR-4 可激活早期和晚期核因子κB（NF-κB），启动产生各种炎症介质和细胞因子的基因转录[15]。

2 PE 相关菌群

2.1 口腔菌群 口腔菌群众多，包含有700 多种细菌及其相关毒力因子，口腔菌群失调和口腔卫生不良是细菌在生物膜内堆积的主要原因，可能会发展成包括牙周炎、牙龈炎和龋齿等口腔疾病[16]。长期的细菌及其内毒素刺激致使系统性炎症，进而诱发促炎性细胞因子的释放和积累，包括C 反应蛋白和白细胞介素6（IL-6）；此外，这种炎症级联反应可以激活内皮细胞，导致内皮功能障碍[17]。

有研究认为牙周病增加了PE 的风险。Jaiman等[18]的一项病例对照研究发现PE 孕妇（93.3%）的牙周结局与血压正常的孕妇（33.3%）相比更差，而在PE 孕妇的牙菌斑块和胎盘血样中检测到的细菌间并没有明显的联系（P=0.339）。Sumathy 等[19]研究发现在92 例牙周炎患者中，有67 例是PE 患者。在对11 项观察性研究（包括1 118 例患有PE 的妇女）进行的荟萃分析中发现，与2 798 例妇女相比，孕32周前患有牙周病的妇女患PE 的风险是没有牙龈疾病妇女的3.69 倍（OR=3.69，95%CI：2.58～5.27）。在分娩前48 h（OR=2.68，95%CI：1.39～5.18）以及分娩后5 d 内（OR=2.22，95%CI：1.16～4.27）牙周病发生风险也会增加[20]。

在牙菌斑中分离出的常见病原体是牙龈卟啉单胞菌、福赛斯坦纳菌、牙密螺旋体、伴生放线杆菌、核酸杆菌、侵蚀艾肯菌及直肠弯曲菌。Parthiban 等[21]对25 例正常血压孕妇和25 例PE 孕妇进行产前牙周筛查，采集2 组患者龈下菌斑和胎盘组织样本，检测到牙龈卟啉单胞菌、福赛斯坦纳菌、伴生放线杆菌和中间普氏菌的存在；发现在PE 妇女胎盘中，TLR-4 的表达与牙龈卟啉假单胞菌（r=3.176，95%CI：0.367～5.986）和中间普氏菌（r=2.886，95%CI：0.770～5.696）的丰度呈正相关，而NF-κB 的表达仅与中间普氏菌的丰度呈正相关（r=2.220，95%CI：0.051～4.388）。

有研究支持与中、重度牙周炎相关的致病菌传播与口腔外感染和炎症之间有联系，认为它们是妊娠不良结局的潜在原因[16]。但是需要开展更广泛的以PE 为主要结局的随机对照试验，并进行详细的病理生理评估，以研究牙周疾病与PE 之间的合理因果关系。

2.2 肠道菌群 在妊娠过程中，孕妇的肠道微生物区系会逐渐改变。在妊娠早期，革兰阳性厚壁菌门和革兰阴性拟杆菌门几乎没有变化。然而，健康孕妇肠道微生物区系的组成在妊娠晚期有很大的改变，表现为细菌多样性降低，具有抗炎作用的产丁酸盐的粪杆菌的丰度降低，而与微生物失调和炎症相关的放线菌和变形杆菌的丰度增加[22]。一项研究对67 例PE 孕妇和85 例血压正常孕妇的粪便样本进行分析显示，PE 孕妇的肠道细菌多样性降低，健康菌株和疾病相关菌株之间存在明显的失衡。PE 孕妇有更多的机会性病原体，特别是梭杆菌和韦荣菌，而有益细菌较少，包括粪杆菌和艾克曼菌。这些失衡与血压水平和肝、肾功能障碍的标志物有关[23]。Liu 等[24]发现，与妊娠晚期健康妇女相比，在患有PE 的妊娠晚期妇女中，产气荚膜梭菌和毛状大泡菌增加，而益生菌（如猫链球菌）减少，差异均有统计学意义（P＜0.05）。Lv 等[25]发现与健康孕妇对比，PE 孕妇布鲁氏菌、瘤胃球菌、嗜胆菌及梭杆菌数量增加，而粪球杆菌、吉米菌、艾克曼菌、戴阿利斯特菌及甲烷短杆菌数量下降，还发现这些菌群与母体血压、LPS 及IL-6 有关。

肠道微生物区系中大多数细菌相互作用和平衡，形成一个稳定的系统，在新陈代谢、免疫和营养吸收方面发挥作用[24]。肠道微生物代谢的产物，如甲酸盐、硫酸氢和有毒分子（如三甲胺N-氧化物）可直接导致血压升高[26]。肠道菌群失调在于厚壁菌/拟杆菌比例的升高，产乳酸菌的种群增加以及产丁酸盐和醋酸菌的种群减少[27]。

2.3 阴道菌群 人类阴道中主要含有乳杆菌，高水平的乳杆菌能分泌乳酸，形成阴道特有的低pH 值。从妊娠早期到晚期，微生物多样性总体下降，并转向乳杆菌优势种，优势乳杆菌通过维持低的阴道pH值来保护自己免受细菌病原体的侵袭。大多数阴道微生物群落类型（CST）以乳杆菌为主。而足月分娩的正常孕妇保持CST 以乳杆菌类为主，妊娠期间的高雌激素水平促进乳杆菌增殖，防止逆行感染[28]。Ivankiv 等[29]发现PE 孕妇阴道内德氏乳杆菌和一些乳杆菌属数量明显减少，但溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌及β 溶血性链球菌数量增加。

2.4 子宫菌群 目前关于子宫菌群的报道很少。利用最新的测序技术，Moreno 等[30]检测22 例健康的无症状妇女的子宫内膜微生物群，发现高水平的乳杆菌属（71.7%）。大多数研究分析了由于生殖并发症或子宫异常而接受辅助生殖治疗的妇女，因此没有反映出健康的子宫内膜微生物群[31]。

2.5 胎盘菌群 2014 年前学者们一直认为胎盘没有自己的微生物群。绒毛膜羊膜炎是胎儿侧胎盘的炎性感染过程，最常见的病原体是类杆菌、大肠杆菌、阴道加德纳菌、人型支原体、消化链球菌、链球菌和解脲支原体[32]。这表明病原菌可以从阴道侵入羊膜和绒毛膜。然而，2014 年Aagaard 等[33]认为胎盘含有自己的健康微生物群。他们在胎盘微生物群中发现厚壁菌门、软壁菌门、变形杆菌门、拟杆菌门和梭杆菌门等多个菌门。此外，据报道在患有牙周炎的PE 孕妇的胎盘中，中间型普氏杆菌和牙龈卟啉单胞菌与NF-κB 和TLR-4 水平升高有关[21]。

一项研究对PE 孕妇和血压正常孕妇的胎盘组织进行筛查发现，PE 孕妇胎盘样本中可鉴定出各种共生和致病细菌（李斯特菌、沙门菌和大肠杆菌）[34]。Nizyaeva 等[35]分析20 例PE 孕妇和12 例正常孕妇，结果显示45%的PE 孕妇出现慢性绒毛炎，而对照组仅为8%（P＜0.05）。所有胎盘均进行培养，PE 组有25%的胎盘出现病理性微生物生长（包括无乳链球菌或B 族球菌和白色葡萄球菌），而对照组胎盘全部培养阴性。因此，微生物可能参与炎症反应，并支持微生物相互作用在PE 病原学途径中的作用。

2.6 羊水菌群 微生物侵入羊膜腔与不良妊娠结局有关。在一项回顾性队列调查中，DiGiulio 等[36]发现，相比没有羊膜腔微生物浸润的PE 孕妇，羊膜腔有微生物浸润的PE 孕妇羊水IL-6 的平均水平较高（P=0.002），6 例有微生物侵袭的孕妇中有3 例纤毛菌属呈阳性。研究发现PE 孕妇的微生物侵袭率较低，尽管微生物对PE 孕妇羊水环境的侵袭已被证实，但仍需要更多的研究来阐明微生物影响宫内生理的途径[37]。

2.7 其他 幽门螺杆菌（Hp）感染可能通过诱导促炎状态参与PE 的发病。细胞毒素相关基因A（CagA）抗原是其高毒力菌株的指标。Di Simone 等[38]发现Hp 感染与子宫动脉多普勒测速异常的PE 孕妇有关，提示Hp 感染在损害胎盘发育和增加PE 发生风险中起作用。一篇纳入8 项研究的荟萃分析表明Hp 感染（尤其是Cag A 阳性）的孕妇，与正常孕妇相比，更易发生PE[39]。

众多研究都支持益生菌能够降低或者预防PE的发生风险。一项挪威母亲和儿童的前瞻性队列研究显示，高摄入含嗜酸乳杆菌LA-5、乳酸乳杆菌Bb12 和鼠李糖乳杆菌GG（＞200 mL/d）的益生菌乳制品可降低初产妇PE 和严重PE 的风险[40]。

3 结语与展望

PE 的病因是多因素的，但感染及其相关炎症在PE 的发生发展中起着重要作用，且微生物相互作用在PE 的病因通路中起作用。目前尚未完全了解不同微生物群与PE 风险之间的关系。尽管研究有限，但有证据表明患有PE 孕妇的肠道、口腔、胎盘和阴道中存在与炎症和高血压有关的菌群失调。进一步描述孕妇微生物群的特征，并确定各种促进妊娠前和妊娠期微生物谱变化的因素，可能会阐明改善妊娠结局的先兆和产前战略，从而改善新生儿和婴儿的健康。不同益生菌对孕妇肠道菌群的调节，将有助于阐明益生菌干预是否能成为维持满意血压水平和预防或减少对后代有害影响的有效策略。PE 是全球的主要公共卫生问题，进一步研究其病理病因，为预防及治疗PE 是至关重要的。