阴道和宫腔微生物对健康与疾病的影响

舒思楠，叶红，刘程程，许梦梵，金淑文，蒲桃综述 叶红审校

1.三峡大学第一临床医学院妇产科，湖北 宜昌 443000；

2.深圳市儿童医院，广东 深圳 518038

人体内的微生物与自身细胞数目相当[1]，而人类所包含的微生物数目超过人类基因数，因此微生物具有巨大的潜力来影响人类的健康与疾病。人体中几乎没有组织是绝对无菌的，体外和体内的各种微生物群对健康与疾病具有重要作用。研究表明，人体中细菌的数量级达到了1012～1014，此外，尽管数量较少，但人体中还存在许多其他微生物，例如病毒、古生菌、原生动物、真菌、噬菌体等，它们有助于人体微生物群的形成[2]。基于下一代测序(next-generation sequencing，NGS)的应用，可以从人类混合微生物群落中直接大规模提取微生物DNA和RNA序列，还可用于对无法培养的微生物组进行测序，例如16SrRNA基因、宏基因组学或元转录组学的应用，为更深入了解微生物群的功能表征及其与人类宿主的相互作用提供可能[3]。微生物群在宿主的稳态、调节整个身体的健康和疾病方面具有重要作用，在女性生殖道微生物中，阴道微生物群的不良成分与不良妊娠结局有关，而宫腔微生物群已显示与子宫内膜功能改变和不孕症结局相关[4]。本文就阴道和宫腔微生物对健康和疾病的影响进行综述。

1 阴道微生物对健康与疾病的影响

1.1 阴道微生物 在了解阴道微生物之前，首先重要的是要了解处于生理状态的阴道微生物群。在人类微生物组计划(human microbiome project，HMP)的研究中发现，正常健康志愿者中，分别在阴道口、阴道中点和后穹窿处采集了样本，乳酸杆菌在所有部位中均占主导地位。同时在第一次采样后平均219 d(标准差69 d)的另一个时间点对一部分个体进行了采样发现，样本随时间的变化低于样本间变化，表明微生物组成相对于总体而言随时间是稳定的[5]。乳酸杆菌通过产生乳酸、过氧化氢、细菌素或通过竞争性排斥其他细菌来帮助预防阴道感染，阴道微生物群产生的乳酸有助于将pH维持在3.5～4.5的较低水平[6]。通过高通量的16SrRNA基因测序研究发现育龄期妇女的阴道细菌种类组成至少有五种主要的阴道微生物群，称为社区状态类型(community status type，CST)，这些CST中有四个由乳酸杆菌主导(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)。其中CSTⅣ不含大量的乳酸杆菌，而是由兼性厌氧菌组成的多菌混合物状态[3]。不过在女性的一生中，阴道微生物群并不是一直由乳杆菌所主导。在儿童时期，厌氧菌和大肠杆菌占主导地位；青春期后，雌激素升高导致糖原的产生和积累，导致乳酸杆菌的生长和在阴道上皮的定殖，乳杆杆菌在生育年龄段中保持着主导地位；在围绝经期，由于内源性雌激素的下降，乳酸杆菌的比例再次下降，不过研究表明，围绝经期接受激素替代疗法的女性可以维持乳酸杆菌含量以及较低的阴道pH值[7]。利用16SrRNA进行的研究表明，特定的阴道细菌的相对比例在健康，无症状的女性之间有所不同[8]。阴道微生物群通常由一种或两种乳杆菌属所控制，最常见的是乳酸杆菌、内生乳杆菌、加氏乳杆菌或詹森乳杆菌[9]。但是，一部分无症状，健康的女性，尤其是黑人和西班牙裔女性，在阴道细菌环境中以乳酸杆菌以外的细菌为主导，包括普罗沃氏菌、加德纳氏菌、异养霉菌和巨球藻菌等。这提示不同种族的阴道微生物群可能存在不同特点。不过目前导致阴道细菌种族和地理差异的原因尚不清楚，但可能包括卫生习惯、使用避孕药、性行为、直肠定植或宿主遗传因素的差异[3，9-10]。

1.2 阴道微生物与相关疾病

1.2.1 细菌性阴道病 细菌性阴道病(bacterial vaginosis，BV)是由厌氧菌过度生长而产生的阴道综合征，厌氧菌主要是阴道异种杆菌、阴道加德纳菌和人支原体等构成。厌氧菌会对乳酸杆菌有不利影响，使pH升高。而且BV与产科并发症(早期、晚期流产和早产)相关，其机制可能是细菌感染之间的相互作用或阴道微生物群组成的改变[8]。VODSTRCI等[11]对52名澳大利亚年轻女性进行的一项纵向研究发现，在具有性行为的女性中更容易发现加德纳菌(P＜0.05)，可见性活动是BV的重要危险因素，而且性行为增加了有或没有BV的女性的阴道微生物进化的多样性，增加了其潜在致病性。而且目前的治疗方法复发率高(6～12个月内＞50%复发)，可能的机制包括性伴侣或内源性来源的再感染、生物膜的形成以及未能与理想的乳酸杆菌属细菌重新定殖有关[12]。相关证据表明，性活动在BV的获得和复发中均起关键作用[13]。PLUMMER等[13]通过对BV的双方配偶的治疗研究对阴道和阴茎微生物群的影响发现，有BV病史的女性中，在接受双重伴侣治疗后与常规伴侣发生无保护性行为的女性中，BV复发的发生率较低。但也有认为对男性性伴侣进行抗生素治疗并不能成功降低BV复发的风险，不过仍需更多前瞻性研究。而针对厌氧菌感染的BV，CHENOLL等[14]通过补充益生菌鼠李糖乳酸杆菌BPL005在培养的子宫内膜组织中发现，补充益生菌可以产生有机酸和降低pH值，且可以使纯乳酸杆菌定植水平恢复，其可能通过增加抗炎分子的水平来降低非乳酸杆菌微生物群产生的促炎细胞因子水平并维持子宫内膜上皮细胞的炎症稳态的潜在作用。但现有方法未能提供简单且有效的方法来增强乳杆菌的优势性[10]。基于药物的治疗失败率很高，及可能出现抗生素耐药性，并且复发性非常普遍，利用阴道微生物群开发活体生物治疗制剂以调节微生物群、益生菌等治疗将需进一步研究。所以针对女性阴道微生物异常引起的疾病的治疗是未来一个重要的研究方向。

1.2.2 外阴念珠菌病 外阴念珠菌病(vulvovaginal candidiasis，VVC)是由条件致病念珠菌引起感染的疾病，VVC常见病菌包括白色念珠菌、光滑念珠菌、热带念珠菌、副念珠菌和克鲁斯念珠菌等，VVC是继BV之后第二大最常见的阴道炎，据估计，有10%～15%的无症状妇女被念珠菌定植，70%～75%的妇女一生中会经历VVC发作，每年影响约数百万妇女。VVC好发因素包括怀孕、激素替代治疗、糖尿病、免疫抑制剂、抗生素、糖皮质激素的使用和遗传易感性等，因此易造成机会性念珠菌从普通到致病性的平衡失调，而其致病性是由许多毒力因子介导的，包括黏附、生物膜形成、细胞外水解酶产生、菌丝形成和表型转换等[15]。

据报道，不同国家的VVC发病率差异很大(23%～49%，平均39%)，而在VVC之后的复发性阴道念珠菌病(recurrent vulvovaginal candidiasis，RVVC)的发病率(14%～28%，平均23%)也是如此，可以说VVC和RVVC都是常见病，并且除造成临床症状外，RVVC还带来巨大的心理和费用成本，更容易遭受抑郁症，对生活的总体满意度较低。同时RVVC还会干扰情绪和正常的性关系[16]。GHADDAR等[17]通过对黎巴嫩258名在妊娠35～37周孕妇研究发现，白色念珠菌引起的VVC与妊娠糖尿病(gestational diabetes mellitus，GDM)患者显著相关(P＜0.05)，克鲁斯梭菌或光滑念珠菌在与早产和妊娠并发症有相关性(P＜0.05)。患有GDM的孕妇易患VVC是由于血糖升高会增加阴道内真菌的黏附和生长，使阴道上皮细胞易于与白色念珠菌结合。此外，血糖为10～11 mmol/L可能削弱宿主的防御机制，高血糖会降低中性粒细胞的无目的迁移并削弱其趋化和吞噬能力，从而提高GDM患者对VVC的敏感性[18]。因此有必要对VVC及RVVC进行更多的干预措施，以减轻女性的负担。

2 宫腔微生物对健康与疾病的影响

2.1 健康的宫腔微生物

2.1.1 妊娠期宫腔微生物 妊娠期间女性宫腔微生物并不总是与病理相关，一些微生物存在于妊娠组织中，并且具有良好的妊娠结局，并可能提供有益的功能，但妊娠期引起微生物反应的相关机制仍不清楚。妊娠期间通过多种机制提高了对微生物的免疫耐受性，包括上调抗炎介质、诱导内毒素耐受性以及可能通过调节自噬等。妊娠期对微生物的免疫耐受是指特定的微生物不会对宿主引起有害的定向免疫应答。研究发现，当妇女从本地环境移居到新国家时，包括早产在内的妊娠并发症发生率升高的报道，可能是由于面对不同的微生物环境时，这种耐受能力较不理想[19-20]。LANNON等[21]通过对足月孕妇绒毛膜羊膜和阴道中乳酸杆菌和BV相关细菌DNA测序发现，在正常妊娠期间，细菌和乳酸杆菌的微生物发生了从阴道向子宫内的转移，这些细菌可能是分娩时绒毛膜上发育的正常微生物群落的一部分。同样MORENO等[22]通过16SrRNA测序发现，早期妊娠与早期流产相比，细菌群落的丰富度和多样性较低，而乳酸杆菌的丰度较高。GOLTSMAN等[23]通过妊娠早期到分娩的10名怀孕受试者的阴道、肠道和口腔微生物组发现，从妊娠早期到分娩的总共选择了292个样本(101个阴道拭子，101个唾液和90个粪便或直肠拭子)进行shot弹枪的基因组分析表明，与大多数其他阴道群落类型不同，阴道内乳酸杆菌主导的群落的多样性随着胎龄的增加而显著增加，而且身体不同部位的微生物共享噬菌体和质粒。他们通过对妊娠期间微生物组的动态变化，强调了基因组分辨菌株分析对进一步了解人类微生物组的建立和进化的意义。

2.1.2 未孕期宫腔微生物 未孕期宫腔内有抗菌、杀菌作用。其中包括子宫单层柱状上皮细胞在月经周期的分泌阶段增殖形成腺细胞，通过紧密连接形成了强大的屏障；子宫黏膜表面和子宫内膜液含有感染控制成分，称为抗菌肽(antibacterial peptides，AMPs)，它具有抗病毒和抗真菌特性，并且还可以对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌(如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)起杀菌作用；此外，在黏膜层的子宫内膜淋巴细胞能对抗病原体的侵袭[24]。像正常的阴道微生物群一样，健康和无症状女性的宫腔微生物中通常以乳酸杆菌为主导[10]。但是，已经发现在其他健康且无症状的妇女的宫腔微生物中发现了乳酸杆菌缺乏，这表明在没有病理征象的情况下，非乳酸菌占主导地位的微生物群可以被认为是正常的[8，25]。并且MITCHELL等[25]通过58例因良性疾病行子宫切除发现，上生殖道细菌的检测与炎性免疫反应无关，且宫腔中的细菌浓度远低于阴道中的细菌浓度，但子宫中低水平的细菌存在是常见的，而不是病理性的。因此，对于宫腔微生物的认识仍不足，未孕期宫腔微生物的具体状态及其种类仍需大量的研究。

2.2 宫腔微生物与疾病

2.2.1 慢性子宫内膜炎 宫腔内子宫内膜微生物改变较明确的是慢性子宫内膜炎(chronic endometritis，CE)，CE指的是子宫内膜的持续性炎症，主要由细菌病原体引起，包括链球菌、大肠杆菌、粪球菌、支原体，其他少数病菌还有结核杆菌、病毒等。因为临床症状不典型，所以很少怀疑和诊断CE[26]。CE与不孕症、子宫内膜异位症、反复流产、反复种植失败和产科并发症相关。在CE中，微生物感染(例如革兰氏阴性菌)触发免疫反应，继而可能导致B细胞进入子宫内膜间质，从而促发多种促炎分子的异常表达。同时CE中的子宫内膜微血管内皮细胞表达了这种B细胞相关的黏附分子和趋化因子，最终引起子宫内膜容受性改变，引起不良妊娠结局[27]。

2.2.2 子宫内膜异位症 子宫内膜异位症是一种多因素疾病，主要包括遗传、炎症、血管生成、细胞因子/趋化因子表达以及影响类固醇和类固醇受体表达的内分泌改变，因此目前认为子宫内膜异位症是一种免疫反应异常的炎症性疾病[28]，主要影响育龄妇女，并伴有慢性盆腔疼痛和盆腔包块。LIN等[29]通过对79 512例生殖道感染(宫颈、阴道炎性疾病)的患者队列研究发现，子宫内膜异位的发生率高于对照组(P＜0.001)，生殖道感染是子宫内膜异位的独立危险因素，生殖道感染患者表现出子宫内膜异位症的风险大大增加。同时AKIYAMA等[30]通过前瞻性的研究子宫内膜异位症(n=30)和没有(n=39)子宫内膜异位症的女性收集宫颈黏液(间接反映宫腔微生物状态)样本发现，对宫颈黏液的NGS分析表明，不论月经周期的各个阶段，除了主要的乳酸杆菌属，子宫内膜异位组宫颈黏液中肠杆菌科和链球菌的数量明显高于对照组(P＜0.05)。但仍需要进一步的研究以阐明这些细菌在子宫内膜异位症的病理生理中的机制联系。可能的原因是子宫内膜微生物感染可能损害子宫的收缩性，促进逆行子宫内膜细胞的播种[26]，进而导致了疾病的进程。

2.2.3 其他妇科疾病 其他妇科疾病与微生物的相关性研究较少，在宫腔内环境下，异常微生物的定植尚不清楚与妇科疾病的影响机制。CHEN等[31]通过对95例因疾病而接受手术的女性(子宫肌瘤、子宫腺肌病、子宫内膜异位症和输卵管疾病)的阴道及宫腔微生物分析显示，在子宫内膜样品中，乳酸杆菌不再占主导地位，细菌如假单胞菌、不动杆菌、阴道球菌构成了微生物群的重要组成部分。研究还发现通过宫颈口采集的样本中细菌的分布与手术期间打开子宫所采集的样本的细菌分布高度相似。同时发现子宫肌瘤、子宫腺肌症和子宫内膜异位与道格拉斯腔中的腹膜液的微生物群组成有关。类似的LI等[2]通过中国育龄妇女的宫颈管和腹膜液中的52个样本进行了Shot弹枪测序发现，存在于女性生殖道的微生物群落在样品之间以及在患者之间是高度相关的，这些微生物从阴道转移到腹膜液中，这也表明在女性生殖道的微生物是连续性的。该研究还提供了一个框架，用于理解女性生殖道不同微生物的组成和功能与健康和疾病的关系。但是微生物与妇科疾病的相关机制仍需进一步研究。

3 女性生殖道微生物对男性微生物的影响

女性生殖道微生物（主要是阴道微生物）对男性微生物的影响仍处于起步阶段，特别是两者的关联。尤其是细菌的哪些分子过程能够触发宿主阳性反应以及宿主哪些防御因子可以抵御微生物，阴道微生物与精液质量下降和明显的不育男性微生物相互作用都需要进一步研究[4]。MÄNDAR等[32]研究精液和阴道分泌物的微生物组(性交前后)发现，伴侣之间存在细菌共享，并且伴侣会影响彼此生殖道微生物的组成，而且还发现女性中BV相关的阴道加德纳菌占优势与男性生殖道炎症显著相关。同样MÄNDAR等[33]通过对首次有性生活的男性的研究发现，首次性生活后表现为精液细菌种类增多和总浓度的增加。而VODSTRCIL等[11]通过性活动对年轻女性阴道微生物研究发现，性活动和种族影响了没有性经验的女性的阴道微生物的组成。如果乳酸杆菌是占主导地位的菌种，则随着时间的推移，女性阴道微生物会持续保持一致。性行为并没有改变微生物群落的一致性，但是增加了有或没有BV的年轻女性的阴道微生物进化的多样性，表明可能存在共生和潜在致病进化的性传播。并且首次出现性行为时的年龄以及性行为的各个方面都有明显的影响，包括频率、方式和避孕手段的使用[4]。DEPUYDT等[34]通过对573例不育夫妇的前瞻性研究发现，精液中感染人乳头瘤病毒(human papilloma virus，HPV)降低了进行宫内人工授精(intrauterine insemination，IUI)夫妇的临床妊娠率，与HPV检测阴性组相比，HPV阳性精子授精的女性的临床妊娠率少4倍。精子中HPV病毒粒子的检测与IUI阴性有关。这些都支持了女性生殖器微生物群（主要是阴道微生物）可以影响男性微生物以及影响健康的微生物。这些微生物能够通过直接作用改变精子功能，而无需活性氧和炎性细胞因子的介入，或者通过微生物直接黏附于精子或产生能够改变精子活力和/或可溶性因子来实现，诱导细胞凋亡[4]。

综上所述，女性阴道和宫腔微生物对于妊娠，妇科疾病以及产科并发症等在内的发生发展有关。但目前对女性阴道和宫腔微生物的认识还不足，比较片面。随着基因组学、转录组学、代谢组学和/或蛋白质组学等进展，以及新型测序方法的应用，有利于推进女性阴道和宫腔微生物对健康和疾病的认识，明确微生物对于生殖道疾病发展以及伴侣和后代健康的影响。未来的研究还将进一步研究宿主与生殖道微生物和特定疾病表型之间的关系，对于女性生殖道微生物群及其如何受到遗传学，免疫反应和其他环境变量影响的研究，仍需要进行进一步的研究。