周旭 金洋 賈榮霞 包美靜 林楊

(吉林大學第二醫(yī)院 1婦產科，吉林 長春 130041；2醫(yī)學研究中心)

宮頸癌在全球范圍而言是最常見的女性惡性腫瘤之一，持續(xù)性人乳頭瘤病毒(HPV)感染是導致宮頸癌的主要病因。HPV屬于乳頭瘤病毒科，是一組雙鏈DNA病毒〔1〕。大部分感染HPV的女性可通過自身免疫力將其從體內清除，但仍有5%～10%的女性無法清除，持續(xù)HPV感染可導致宮頸癌前病變及宮頸癌〔2〕。研究報道，陰道微生態(tài)變化與女性生殖道HPV感染之間存在相關性〔3〕，本研究探討陰道微生態(tài)多樣性改變與HPV感染造成的宮頸癌發(fā)生機制的相關性。

1 影響陰道微生態(tài)動態(tài)變化的因素

健康女性陰道菌群與環(huán)境、宿主之間是共生共存、互相制約的動態(tài)平衡關系〔4〕。健康女性的陰道菌群中可包含50 多種微生物，乳酸桿菌是最重要、數量最多的菌群。Ravel 等〔5〕通過使用高通量測序技術首次發(fā)表了陰道菌群的分類，健康女性常見菌群可分為5種，其中常見菌群結構(CST)Ⅰ(卷曲乳桿菌)、Ⅱ(加氏乳桿菌)、Ⅲ(惰性乳桿菌)、Ⅳ(詹氏乳桿菌)的組成以乳酸桿菌為主，通過產生乳酸、過氧化氫(H2O2)、細菌素等機制對陰道提供保護作用。CSTⅣ中則由較多的厭氧菌組成，乳酸桿菌屬較少，陰道pH通常>4.5，與細菌性陰道炎特征相似，被認為與細菌性陰道炎相關〔6〕。其中卷曲乳桿菌和惰性乳桿菌最為常見，加氏乳桿菌和詹氏乳桿菌次之〔7〕。

女性陰道微生態(tài)的組成可受到多種因素影響。研究表明〔8〕，女性體內激素的變化對陰道菌群的結構與穩(wěn)定有重要影響。剛出生的嬰兒由于母體雌激素的作用導致大量乳酸桿菌定植，3～4 w后隨著雌激素的撤退，乳酸桿菌的比例也顯著下降，厭氧菌與腸道菌群的比例明顯增加，這種現(xiàn)象一直持續(xù)到青春期，初潮前雌激素與孕激素的分泌使乳酸桿菌數量再次增加〔9〕。在育齡期女性中，陰道微生態(tài)的變化受女性雌孕激素的周期性分泌影響，月經期雌激素水平低導致乳酸桿菌數量下降，微生態(tài)菌群種類增加。妊娠期女性則由于胎盤分泌雌激素導致乳酸桿菌增加，而產后女性隨著雌激素水平下降增加了陰道微生態(tài)多樣性〔10〕。絕經后女性激素水平下降可導致陰道萎縮與乳酸桿菌的減少〔11〕。

種族也是造成陰道微生態(tài)差異的一個重要原因，白人女性與亞裔女性乳酸桿菌所占比例較高?？诜写萍に氐谋茉兴帉﹃幍谰阂灿兴绊?，降低了細菌性陰道炎的發(fā)病率〔12〕。吸煙、性交、陰道沖洗(尤其是月經后陰道沖洗)都可增加陰道微生態(tài)的多樣性，降低乳酸桿菌的比例〔13～15〕。

2 陰道微生態(tài)與宮頸病變的關系

近年來，由于對陰道微生態(tài)的了解越來越充分，陰道微生態(tài)與宮頸病變之間的關系引起了國內外學者廣泛關注，宮頸細胞學異常的女性大多有陰道菌群失調，宮頸病變發(fā)生率更高〔16，17〕。一項來自韓國基因組流行病學研究〔18〕通過比較9對絕經前同卵雙胞胎之間HPV的區(qū)別發(fā)現(xiàn)：這9對雙胞胎女性陰道微生態(tài)菌群組成差別很大，感染HPV的女性不僅惰性乳酸桿菌群明顯減少，而且非乳酸桿菌群多樣性明顯增加，即HPV感染與陰道微生態(tài)密切相關。Lee等〔18〕還提出纖毛菌屬可作為HPV陽性婦女的微生物標志物。在一項縱向研究中，Brotman等〔19〕對北美32名絕經前的婦女進行了16 w的研究。在收集到的930個樣本中發(fā)現(xiàn)：陰道微生態(tài)菌群中CSTs Ⅲ和CSTs Ⅳ比例較高的女性HPV陽性率最高，分別為71%和72%。除了研究陰道微生態(tài)菌群與HPV陽性之間的關系，Brotman等〔19〕還發(fā)現(xiàn)以加氏乳桿菌為主導的CST Ⅱ可能與HPV感染的快速清除有關，加氏乳桿菌可能是維持宮頸健康的潛在治療菌群。具體而言，HPV陽性的女性陰道內的厭氧菌群多樣性增加，而乳桿菌含量減少，尤其是以加氏乳桿菌或惰性乳桿菌為主的優(yōu)勢菌群。但是，關于陰道微生態(tài)與HPV感染之間的研究處于初步階段，許多機制尚不清楚。

陰道微生態(tài)不僅與HPV 感染有因果關系，與宮頸上皮內瘤樣病變(CIN)也可能密切相關。Mitra等〔20〕通過比較169例不同級別宮頸病變的患者發(fā)現(xiàn)，CIN與微生態(tài)多樣性增加和乳酸桿菌屬相對豐度降低有關。隨著宮頸病變嚴重程度的增加，CST Ⅳ菌群比例也逐步增高。此外，與低級別病變相比，高級別病變女性的纖毛菌屬、四聯(lián)厭氧球菌屬、厭氧消化道鏈球菌屬菌群數明顯增加，而詹氏乳桿菌的數量較低。Oh等〔21〕通過對照70例CIN患者與50名健康女性陰道菌群，發(fā)現(xiàn)以乳酸桿菌為主的菌群失衡可能與CIN密切相關，CIN患者陰道微生態(tài)多樣性增加且相對豐度降低。該研究還發(fā)現(xiàn)，奇異菌屬，陰道加納德菌屬及惰性乳桿菌與CIN級別成正相關。對CIN患者的研究〔20，21〕均為觀察性研究，并且缺乏縱向數據，因此陰道微生態(tài)與CIN的因果關系并不清楚。因此，要明確陰道微生態(tài)與宮頸病變之間的相關性，仍需探討宿主，微生物群和致癌作用之間的復雜關系。

3 陰道微生態(tài)與宮頸病變的潛在機制

陰道微生態(tài)由許多菌群構成，但高度多樣化的陰道菌群往往被認為是一種失調狀態(tài)。陰道菌群變化如何介導HPV導致宮頸癌的機制仍需要探討。

作為陰道微生態(tài)中的優(yōu)勢菌群，陰道乳酸桿菌通過分解陰道上皮細胞的糖原產生乳酸，參與陰道酸性環(huán)境的形成〔22〕。這種酸性環(huán)境不僅可以抑制沙眼衣原體，淋病奈瑟球菌和加德納菌等病原體的生長〔23，24〕，而且為宮頸和陰道的細胞代謝提供了適宜環(huán)境〔25〕。Clarke等〔26〕通過對育齡期女性研究發(fā)現(xiàn)：隨著陰道pH值的升高，女性HPV感染的概率也明顯升高，這也許與轉化病毒的HPV E5蛋白對低pH環(huán)境較敏感有關〔27〕。乳酸桿菌不僅可通過產生較低的pH來維持陰道的平衡，乳酸桿菌自身的化學結構也對陰道HPV感染及CIN的發(fā)展有一定的影響。乳酸桿菌分子是由左旋乳酸和右旋乳酸組成的手性化合物〔28〕。乳酸通過抑制組蛋白去乙酰酶(HDAC)的活性從而上調DNA表面組蛋白乙?；瘉泶龠M基因轉錄，從而實現(xiàn)對細胞內基因進行表觀調節(jié)。 D-型乳酸對組蛋白的去乙?；NA 的修復能力更強，因此保護陰道穩(wěn)定性的作用更強。D-型乳酸可控制細胞外基質金屬蛋白酶誘導劑(EMMPRIN)水平從而來調節(jié)基質金屬蛋白酶(MMP)-8，避免細胞外基質的分解，并預防細菌通過子宮頸遷移進入子宮，降低女性生殖道炎癥發(fā)生的概率〔29〕。卷曲乳桿菌與加氏乳桿菌均可產生L-型和D-型乳酸，惰性乳桿菌只產生L-型乳酸，這可以解釋CSTs Ⅲ和Ⅳ通常與HPV感染和宮頸病變有關〔19，20〕。由于與CSTs Ⅲ和Ⅳ菌群中左旋乳酸比例較高有關，導致MMP-8被激活，破壞了宮頸細胞的完整性，從而促進HPV進入基底細胞并進行病毒的繁殖〔30〕。而CSTs Ⅰ能更好地維持陰道穩(wěn)態(tài)〔31〕，因為卷曲桿菌產生L-型乳酸最多且對其他菌群有較好的抵抗力，導致其pH值較低，感染細菌、單純皰疹病毒(HSV)、人類免疫缺陷病毒(HIV)及HPV的可能性也較小〔32〕。

乳酸桿菌還可通過產生H2O2維持陰道微生態(tài)的平衡，促使具有過氧化物酶活性的蛋白抑制劑與過氧化物結合，或是直接通過激發(fā)過氧化物作用而抑制另 一種細菌的生長，具有抗菌和抗病毒的作用〔33〕。因此陰道H2O2水平較低的女性，HPV感染和細菌性陰道炎發(fā)生的概率更高。由于惰性乳桿菌無法產生H2O2，這也許是HPV陽性及CIN的女性中陰道微生態(tài)惰性桿菌所占比例較高的原因〔34，35〕。除了H2O2，乳酸桿菌還可產生細菌素、類細菌素及生物表面活性劑等具有保護性的物質，這些物質由生態(tài)系統(tǒng)進化而來，可殺死與細菌密切相關的物種和生物表面活性劑，從而抑制病原體的生長〔36〕。有研究表明，卷曲桿菌可以產生一種黏附因子(LEA)，該化合物可干擾菌毛介導的病原體黏附生殖器黏膜和腸黏膜，從而來阻止陰道加德納菌的附著〔37〕。乳酸桿菌產生的細菌素和生物表面活性劑還可減少病毒的浸潤，但其中的機制及與HPV的相關性仍需要進一步探索。

乳酸桿菌還可進行免疫調節(jié)，包括特異性免疫與非特異性免疫。非特異性免疫機制中，陰道上皮細胞表面表達Toll樣受體(TLR)和Nod樣受體〔38〕，激活細胞內信號通路從而釋放具有殺傷作用的細胞因子如防御素、腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8，引起陰道黏膜的炎癥反應，發(fā)揮清除病原微生物的作用〔39〕。而Abramov等〔40〕發(fā)現(xiàn)除卷曲乳桿菌外，嗜酸乳桿菌和詹氏乳桿菌也可誘導 NF-κB通路，調節(jié)免疫反應，但并不引發(fā)炎癥反應。乳酸桿菌抑制病原微生物引起的炎癥反應，炎癥因子并無明顯增加，但其機制仍需進一步研究。而氧化應激反應產生的活性氧(ROS)可引起宿主基因組中雙鏈DNA斷裂，從而促進HPV整合并最終形成宮頸病變，而宮頸病變也會對陰道微生態(tài)的組成產生影響〔41〕。特異性免疫反應中起關鍵作用的是細胞免疫。當HPV感染基底細胞后，會激發(fā)起以細胞免疫為主的免疫機制對其進行清除。所謂的細胞免疫是指機體首次感染HPV 后，受HPV 抗原的刺激，體內的T 細胞將會增殖、分化、轉化為效應 T 細胞，當HPV 再次感染機體時，效應T 細胞對抗原的直接殺傷作用及效應T細胞所釋放的細胞因子協(xié)同殺傷作用將會清除外來的病毒抗原〔42〕。其他機制也可能介導陰道微生態(tài)與宮頸病變之間的相關性。陰道菌群的改變可破壞生殖上皮的完整性并導致生殖黏膜的破裂，可能促進病毒進入宮頸基底上皮并進行復制〔43〕。Doorbar〔44〕發(fā)現(xiàn)加納德菌的唾液酸酶可破壞陰道上皮細胞骨架蛋白，使上皮細胞受損和脫皮，促進HPV感染宮頸鱗柱交界轉化區(qū)基底上皮細胞，導致病毒的持續(xù)感染。與年齡較大的女性相比，未成熟的宮頸更容易感染HPV，這或許與青春期女性陰道加德納菌比例較高有關，鱗狀上皮化生使宮頸具有較高的易感性，陰道加德納菌則促進了HPV進入基底細胞〔45〕。有研究發(fā)現(xiàn)纖毛菌屬與HPV感染、CIN和宮頸癌的發(fā)生有關，與妊娠婦女的流產和早產也有一定的聯(lián)系〔46〕。纖毛菌屬于梭菌門，可以作用于多種癌癥機制中，它可以通過激活炎癥機制和抑制免疫細胞毒性作用參與消化系統(tǒng)惡性腫瘤的形成。在宮頸癌的發(fā)生發(fā)展中，高風險HPV E6和E7癌基因通過與特定細胞靶點的相互作用，干擾細胞周期控制，促進癌細胞的形成〔47〕。目前尚不清楚陰道菌群是否參與了HPV與特定靶細胞作用的過程，從而促進宮頸癌的發(fā)生。

4 陰道微生態(tài)在預防HPV感染及宮頸病變中的作用

陰道微生態(tài)在HPV導致宮頸癌發(fā)生發(fā)展的機制中起著重要的作用。當影響陰道微生態(tài)動態(tài)平衡的因素存在時，陰道局部免疫力下降，優(yōu)勢乳桿菌的減少、病菌過度繁殖容易導致各種陰道炎及病毒感染。目前，異常陰道微生態(tài)的最新理念是恢復陰道的防御功能，糾正陰道微生態(tài)平衡狀態(tài)尤其是乳酸桿菌為主的陰道菌群，這也許對預防女性HPV感染及宮頸病變有一定的幫助。有研究發(fā)現(xiàn)，加氏乳桿菌與快速清除HPV感染有關，而且與詹氏乳桿菌聯(lián)合可抑制癌細胞的生長，而對正常的宮頸細胞卻沒有作影響〔48〕。 Guo等〔49〕發(fā)現(xiàn)聯(lián)合乳桿菌制劑用藥，對于控制HPV 感染及宮頸病變都有一定的效果。因此，調節(jié)陰道微生態(tài)平衡有助于清除HPV感染，減少宮頸病變從而預防宮頸癌的發(fā)生。益生菌是一類能改善宿主微生態(tài)平衡、恢復微生物組穩(wěn)態(tài)的活性有益微生物的總稱〔50〕。它能夠促進乳酸桿菌的生長，并且可以調節(jié)微生物群的組成，能夠發(fā)揮獨立于微生物群的免疫調節(jié)作用〔51〕。目前益生菌在治療HPV感染方面的研究較少，通過補充陰道菌群來預防HPV感染相關宮頸病變的治療尚處于起步階段。因此仍需要更多的數據與實驗來探討益生菌、陰道菌群與HPV之間的關系，關于益生菌通過維持陰道微生態(tài)平衡來清除HPV感染的作用機制、作用時間、藥物用量、使用方法與條件仍需進一步的研究。

持續(xù)性HPV感染是宮頸癌發(fā)生的必要條件，陰道微生態(tài)在HPV導致CIN及宮頸癌的發(fā)生機制中起了重要的作用。但是仍無法判斷是隨著陰道菌群種類增加，乳酸桿菌減少導致HPV易感性從而造成CIN；抑或被HPV感染的基底細胞引發(fā)炎癥反應，改變了陰道微生態(tài)的構成，破壞了微生態(tài)的平衡。今后的流行病學研究還應進一步評估陰道微生態(tài)是否可以作為預測宮頸癌發(fā)生的獨立危險因素。關于陰道菌群的組成對宮頸病變的影響仍需要進一步的研究，仍需要分析宿主-微生物相互作用之間的分子機制，從而通過維持陰道微生態(tài)的平衡來清除HPV的感染，從而預防宮頸癌的發(fā)生。