子宫内膜异位症与肠道菌群失衡关系的研究进展

张海霞，冯晓玲

子宫内膜异位症（endometriosis，EMs）是具有正常生长功能的子宫内膜腺体及基质在宫腔以外的部位附着生长，临床以进行性加重的痛经、性交痛、慢性盆腔炎和不孕为主要症状，是一种妇科常见病[1]。EMs好发于25～45岁的女性，全球患病率约10%～15%，亚洲女性患病率最高[2]。目前EMs具体发病机制尚不明确，主要有子宫内膜种植学说、经血逆流学说、上皮化生学说和遗传表达差异学说等。其中最经典的是经血逆流学说，其认为月经期脱落的子宫内膜组织碎片会随着月经血逆流至输卵管、卵巢等部位，在盆腔内种植形成内膜异位病灶引起EMs[3]。有研究从基因克隆及遗传-表观遗传（Genetic-Epigenetics，G-E）理论基础上发现，EMs中的G-E细胞表达升高[4]。近年随着基因测序技术的不断完善，肠道菌群在EMs发病过程中的作用逐渐引起重视。有研究证明EMs患者的肠道菌群中α和β多样性均低于正常人，其中类杆菌、杆菌、γ-变形菌和梭状芽胞杆菌等12种菌群的丰度也存在显著差异。16S rRNA测序分析EMs患者肠道菌群，结果显示与健康人群相比EMs患者肠道菌群在属水平上杆菌、拟杆菌、梭状芽胞杆菌、球菌和γ蛋白杆菌等12属的丰度更高[5]。目前研究已证实肠道菌群在EMs发病过程中发挥重要作用，本文就肠道菌群失衡与EMs发病间关系的最新研究进展进行综述，以期为该病的治疗提供理论依据与临床治疗思路。

1 肠道菌群概述

人体肠道中存在着的数量庞大且种类多样的肠道菌群共同构成一个微生物系统，它们之间相互制约维持稳态平衡，形成一个天然屏障保护人体的正常机能及免疫调控，同时也参与肠道营养物质的代谢与吸收，为机体提供能量。人体含有约100万亿个共生菌，其中胃肠道微生物菌群主要由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和疣微菌门组成；此外，还有大量蓝藻属、螺旋体属和厌氧微生物属，如真杆菌属、双歧杆菌属、梭菌属、消化链球菌属和瘤胃球菌属等[6]。在机体免疫力低下或胃肠道感染时，肠道菌群稳态平衡被破环，生理性菌群向肠道黏膜下或其他部位转移，有益菌比例减少和致病菌数量增加引起炎症反应和胃肠道感染等。肠道菌群失衡可引起糖尿病、高血压、结肠癌、变态反应和自身免疫系统疾病等[7]。有研究发现，肠道菌群失衡患者肠道内有害菌群比例显著上升，并能释放外源性细胞毒素进入血液循环，与环氧合酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）等表达升高有明显相关性[8]。胃肠道壁、胰腺及胆囊的神经元及其支持细胞共同组成肠神经系统，美国哥伦比亚大学生物学教授迈克尔·格肖恩称之为“第二大脑”，由于大脑与肠道微生物群之间的复杂网络关系，微生物-肠-脑（microbiota-gut-brain，MGB）轴的概念被提出[9]。MGB轴是双向调节通路，包含内分泌系统、免疫系统、自主神经系统、肠道微生物代谢系统和肠神经系统等[10]。夏桂成教授在MGB轴理论基础上结合中医辨证，运用中药汤剂以补脾胃益肾调阴阳之法治疗EMs，临床疗效甚佳[11]。

2 EMs患者肠道菌群表达

胃肠道是一个复杂的生态系统，是由肠道黏膜细胞、免疫细胞及微生物菌群构成的稳态平衡的环境。肠道微生物群通过产生的促炎因子及代谢产物影响胃肠道外的疾病，这些促炎因子是胃肠道外炎症过程的主要调节因子，这些影响因素与EMs的发病机制有关。在EMs患者中，已经确定了几种肠道微生物异常，如加德纳菌、链球菌、肠球菌和大肠杆菌的含量高于健康女性，且在重度EMs患者的粪便样本中志贺菌和埃希菌比例差异显著[12]。邓颖等[13]用全自动微生物鉴定仪鉴定EMs患者的致病菌种分布特点，结果显示：肠道菌群中的大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、肠球菌的比例显著上升，且大肠埃希菌是EMs发病的主要致病菌。韦雅婧等[14]通过16S rRNA基因测序技术对肠道菌群V3-V4片段进行测序，结果显示EMs患者肠道中的厚壁菌（纲）和梭状杆菌（属种）显著减少，瘤胃球菌科的特定菌属（属）显著增多，说明EMs患者存在肠道菌群比例失衡。陈思凯[15]通过聚合酶链反应和二代测序技术（Illumina）对200例EMs患者子宫内膜样本内原核细菌的16S rRNA高变区V3-V4区域进行测定发现，EMs患者奇异菌属、厌氧球菌属、加德纳菌属和普氏菌属等菌属的表达比例明显升高。Shan等[16]对12例Ⅲ～Ⅳ期EMs患者和12例健康对照者的粪便样本的肠道微生物群进行了16S rRNA基因测序，结果显示与对照组相比EMs组肠道微生物群的α多样性较低，厚壁菌门/拟杆菌门比例较高，2组间放线菌、特内菌纲、布劳蒂亚菌、双歧杆菌、多雷亚菌和链球菌等菌群的丰度存在明显差异。以上研究证明，EMs患者肠道菌群表达比例与健康女性存在显著差异。

3 肠道菌群失衡影响EMs发病的可能机制

3.1 肠道菌群参与EMs患者的免疫系统调控EMs病理改变是具有生长功能的子宫内膜腺体和间质移位在子宫体以外的部位形成异位病灶，异位病灶受雌激素影响发生周期性增殖和出血，这些病变诱导腹膜腔内免疫系统的激活。抗性淀粉结肠发酵产生的短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）被认为参与自身免疫调节，SCFAs与其G蛋白耦联受体（G protein-coupled receptor，GPCR）结合后具有免疫调节作用，G蛋白耦联受体激酶相互作用蛋白2基因敲除引起小鼠肠道菌群改变，与野生型小鼠相比肠道损伤程度显著降低[17]。

肠道菌群中厚壁菌门、酪酸梭菌代谢可产生丁酸，双歧杆菌及拟杆菌门产生乙酸。丁酸能促进初始T细胞向调节性T细胞（regulatory T cells，Treg细胞）的分化，并直接调节T细胞的反应。乙酸、丁酸可调节树突状细胞和T细胞复合物（DC-T）的相互作用，通过组蛋白脱乙酰酶抑制剂（histone deacetylase inhibitor，HDACi）抑制核因子κB表达和诱导抑炎基因转录激活树突状细胞，从而导致Treg细胞的分化来维持免疫平衡[18]。乙酸抑制脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的人单核细胞衍生的树突状细胞的发育成熟及代谢，促进幼稚CD4+T细胞极化为可产生白细胞介素10（interleukin-10，IL-10）的Treg细胞，并增加结肠IgA的生成，提高IgA对肠道菌群的结合力，增强肠黏膜免疫屏障的保护功能[19]。

肠道菌群代谢产物及产生的内毒素使肠屏障减弱，肠道黏膜通透性增加会发生“肠漏”现象，导致各种炎症因子及毒性物质进入血液循环诱发各种抗原-抗体结合，产生免疫反应[20]。IL-37是一种天然抗炎细胞因子，其参与肠道微生物群调节和免疫反应，肠道菌群失衡使IL-37表达增加，中性粒细胞和自然杀伤细胞在结肠固有层和肠系膜淋巴结中募集，引起肠上皮屏障损伤，增加炎症反应和免疫失调[21]。辅助性T细胞17（T helper cell 17，Th17）和Treg细胞作为CD4+T细胞的重要亚群，可分泌IL-17、IL-22和IL-23等促炎因子，对维持机体正常免疫功能发挥重要作用；肠道分段丝状菌、柔嫩梭菌等参与Th17细胞的分化，促进Treg细胞的诱导、迁移和增殖等[22]。多形拟杆菌是人类肠道中数量最多的细菌之一，可在肠道黏膜细胞内通过Toll样受体（Toll-like receptor，TLR）调节单磷酸腺苷（adenosine monophosphate，AMP）的活性，影响初始T细胞的分化[23]。肠道菌群代谢物可以调节固有淋巴样细胞（innate lymphoid cells，ILC），ILC3参与调控肠道免疫、炎症和肠组织稳态，其释放的淋巴毒素α3能够促进黏膜相关IgA的释放，参与维持肠道菌群的稳态并抵抗病原菌的过度繁殖，抑制自身免疫反应[24]。肠道菌群比例失衡且致病菌数量增多时，肠黏膜上皮细胞和树突状细胞中TLR5被激活，诱导T细胞和B细胞产生免疫应答，使肠道产生免疫炎症反应[25]。

3.2 肠道菌群影响血清LPS生成参与EMs发病LPS是组成革兰阴性菌外膜的重要成分，正常存在于皮肤、口腔和胃肠道等部位，LPS水平升高会引起肠道病原菌大量生长繁殖，抑制有益菌活性。当机体免疫力下降或受到感染时，LPS在血液中的含量增加会刺激子宫内膜异位基质细胞产生大量的肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和IL-8，并使人子宫内膜异位基质细胞的有丝分裂活性增加，同时上调COX-2和PGE2的表达，促进人子宫内膜异位基质细胞的增殖和侵袭[26]。女性在月经期阴道内环境改变，肠道菌群会通过月经血逆流进入腹腔，使EMs患者腹腔液中的LPS水平明显升高，诱导腹腔内炎性因子、血管生成因子等的产生，使逆流的子宫内膜碎片在腹腔种植形成异位病灶[27]。TLR4是一种Ⅰ型跨膜蛋白，其在固有免疫中起着重要作用。体外细胞和动物实验证实，肠道微生态LPS-TLR4通路参与了多种炎症性肠道疾病，TLR4作为TLR的主要类型，是一种介导LPS应答的天然免疫受体，其能被革兰阴性菌细胞壁中的LPS受体识别，TLR4与LPS结合可诱发炎症级联反应，引起大量炎性介质的释放，导致消化道的炎症损伤。肠道菌群LPS-TLR4通路参与的炎症反应以变形杆菌为主，且肠道菌群失调患者伴外周血单核细胞TLR4和外周血炎症水平升高[28]。肠道菌群失衡时宿主肠道上皮细胞之间的紧密连接蛋白和闭合蛋白比例减少，肠黏膜通透性增加，肠道菌群代谢LPS进入血液与脂多糖结合蛋白（lipopolysaccharide binding protein，LBP）结合，激活免疫细胞表面的受体CD14，CD14协助LPS识别并激活TLR4，从而激活髓样分化因子88（MyD88）/NF-κB信号通路，促进IL-1、IL-6和TNF-α等的释放，引起体内炎症级联反应，使机体处于低炎症状态诱发EMs[29]。

3.3 肠道菌群失衡影响炎症因子和血管生成素（angiopoietin，ANG）释放肠道微生物群将体内多余的多糖分解为SCFAs，肠道SCFAs具有保护肠黏膜屏障、调节肠道微生态等功能。EMs患者机体处于低炎症状态，患者白细胞上的G蛋白耦联胆汁酸受体1（G-protein-coupled bile acid receptor 1，Gpbar1）激活后，白细胞吞噬能力减弱，并抑制LPS诱导的促炎因子，如TNF-α、IL-1α、IL-1β和IL-6等，LPS诱导的TNF-α表达下降抑制巨噬细胞炎症反应[30]；TLR4可与白细胞分化抗原14结合形成二聚体，激活下游MyD88和TIR结构域衔接蛋白信号通路，共同上调促炎因子、趋化因子和干扰素的表达并加剧肠道炎症反应[31]。

EMs患者腹腔异位病灶周围存在大量新生血管，血管的形成是异位病灶黏附、增生和反复出血的重要原因，异位内膜在腹腔内附着生长需要经过黏附-侵袭-血管生成过程。ANG在调节肠道菌群平衡和抑制炎症方面发挥重要作用，肠道中存在ANG-微生物群轴，ANG可以抗菌肽的形式调控肠道菌群，肠道微生物群失衡的小鼠缺乏ANG导致毛螺菌科菌株减少，但在结肠生成的α-变形杆菌菌株增加诱导炎症反应[32]。SCFAs能加剧四氢吡啶诱导的PD模型小鼠上调肠道炎性因子的表达，体外研究发现SCFAs能促进促炎因子的表达，并抑制组蛋白脱乙酰化酶8/9（histone deacetylase 8/9，HDAC8/9）的表达[33]。血管内皮生长因子是血管生成的主要调节因子，能促进血管内皮细胞分化、增殖及迁移，诱发肠道炎症反应。TNF-α可以增加EMs基质细胞对腹膜间皮细胞的黏附性，促进成纤维细胞增殖引起的盆腔粘连[34]。

3.4 肠道菌群参与性激素调节肠道菌群参与性激素的代谢与循坏过程，通过两者之间的关系提出一个新概念——“微生物性别组”，即性别-性激素-肠道微生物，说明性激素与肠道微生物组的相互作用。已证实雌激素和雄激素可直接影响肠道微生物组和免疫细胞。

卵巢、肾上腺和脂肪组织产生雌激素，体内产生或作为外源性摄入的雌激素可以被肠道微生物代谢。雌激素是肠道微生物的主要调节因子，能够代谢雌激素的肠道菌群基因库被称为“雌激素代谢组”[35]。EMs是一种激素依赖性疾病，高水平的雌激素与EMs发病直接相关。肠道微生物参与雌激素循环过程，形成雌激素-肠道微生物轴。肠道菌群分泌β-葡萄糖醛酸酶参与雌激素调控，β-葡萄糖醛酸酶能将雌激素从结合形式代谢为去结合形式[36]。有研究对EMs患者进行雌激素代谢分析，用液相色谱/串联质谱法定量尿雌激素、通过二代测序技术评估16S rRNA的V4区的微生物组数据，结果显示与健康人群相比，EMs患者的17β-雌二醇、16-酮-17β-雌二醇、2-羟基雌二醇和2-羟基雌酮的表达存在明显差异，且EMs患者肠道菌群与尿雌激素呈明显正相关[37]。肠道分枝杆菌属等细菌表达17β-脱氢酶，可分解睾酮为雄烯二酮，证明肠道菌群参与性激素合成代谢，研究表明血清性激素水平在无菌小鼠和SPF级小鼠间存在差异，且丝状细菌的定植会增加血清睾酮水平[38]。雄激素在小肠中以葡萄糖醛酸形式存在，盲肠部位的肠道菌群在双氢睾酮和葡萄糖醛酸睾酮的去葡萄糖醛酸过程中发挥重要作用，分泌β-葡萄糖醛酸酶的肠道菌群可增加肠道中雌激素的吸收而参与雌激素代谢循环过程[39]。

肠道微生物群是雄激素代谢循环过程中重要的调节剂。有研究测量了小鼠未结合葡萄糖醛酸化的雄激素水平，无菌小鼠的远端结肠显示出高水平的葡萄糖醛酸睾酮和5α-双氢睾酮，但游离双氢睾酮水平显著降低，提示了肠道微生物群影响肠道雄激素代谢和双氢睾酮脱葡萄糖醛酸化[40]。

4 肠道菌群诊治EMs的前景

随着基因测序技术地不断发展，肠道菌群在EMs发病过程中的重要作用逐渐被阐明，Huang等[41]研究20例EMs患者粪便样本发现，EMs患者肠道菌群与健康人群有明显的差异性，通过微生物谱分析结果显示，红球菌属为EMs患者的潜在生物标志物。临床动物实验研究中肠道菌群制剂在治疗EMs上也取得了一定的疗效，其中粪便微生物群移植（fecal microbiota transplantation，FMT）被认为是治疗菌群失衡的重要途经，FMT治疗主要是将健康供体粪便悬浮液输注到受体，以调节肠道菌群失衡而治疗EMs[42]。肠道菌群能产生正丁酸盐，正丁酸盐通过GPCR、HDAC和Rap1 GTP酶激活蛋白（Rap1GAP）抑制人子宫内膜异位细胞存活和病变生长。有研究用正丁酸盐治疗EMs模型小鼠，发现正丁酸盐可减少小鼠子宫内膜异位病变[43]，为临床治疗提供了一定思路。肠道菌群制剂用于诊治EMs具有研究前景，但其仍需要进一步探索完善。

5 总结与展望

EMs作为妇科常见的疾病，因其具有黏附、侵袭生长、易复发的特点，严重影响女性患者身心健康。目前研究表明EMs发病与肠道菌群失衡密切相关，肠道菌群参与EMs发病过程中的免疫调控、LPS生成、促炎因子和ANG释放等，是肠道菌群失衡引起EMs的可能发病机制。临床研究上肠道菌群制剂在EMs治疗中也有一定的疗效，为肠道菌群诊治EMs患者提供了研究方向和理论依据。EMs发病机制复杂多样，随着分子组学和高通量测序技术的发展，肠道菌群在EMs发病过程中的诸多作用已被证实，由于肠道菌群数目庞大、种类多样且其在人体各个系统都发挥着重要作用，目前肠道菌群参与EMs发病途径及具体发病机制尚不明确，未来有待进一步探索研究。