陰道乳桿菌主要種群異同與健康

熊海燕+何一寧+林友結

健康女性陰道和其中的微生物群落構成了一個平衡的微生態(tài)，乳桿菌是健康育齡女性陰道的主要菌群。早期認為，陰道主要的乳桿菌種為嗜酸乳桿菌（L. acidophilus）和發(fā)酵乳桿菌（L. fermentum）[1-2]。至今已報道的約有25種[3]，其中占據(jù)優(yōu)勢地位的主要有4種：卷曲乳桿菌（L. crispatus）、格氏乳桿菌（L. gasseri）、惰性乳桿菌（L. iners）和詹氏乳桿菌（L. jensenii）。乳桿菌的定植，對維持健康的陰道微環(huán)境，拮抗病原菌入侵具有重要作用，比如細菌性陰道炎（BV），真菌感染，性傳播疾病，尿路感染，艾滋病毒（HIV）感染等，陰道乳桿菌量的減少和多樣性的降低都可能與疾病相關。此外，已有研究表明，陰道乳桿菌缺乏與孕婦早產具有相關性[4]。隨著不依賴于培養(yǎng)的分子生物學技術不斷發(fā)展，尤其是基于16S rRNA的高通量測序技術，近年來對陰道微生態(tài)有了更深入的發(fā)現(xiàn)，期望未來通過對陰道微生物群落的檢測來更準確地識別相關疾病的發(fā)生。

1 陰道微環(huán)境及其菌群

健康人體與外環(huán)境相接觸的體表和腔道存在著大量的微生物，而乳桿菌可能定植的部位有：口腔、胃腸道和陰道。陰道為低氧環(huán)境，pH 3.5～4.5，以乳桿菌為主。陰道分娩的新生女嬰在出生時并沒有陰道微生物，但從母體獲得高水平的激素，約2～3周后出現(xiàn)與母親相似的陰道微生物群；而剖宮產分娩新生女嬰的皮膚和口腔獲得類似于其母親皮膚微生物的群落[5]。陰道菌群組成

的變化是由女性一生中發(fā)生的激素劇烈變化所推動。在幼兒期，陰道酸堿度為中性或微堿性。隨著青春期雌激素水平的上升，貯存在陰道上皮的糖原量增加，促使產乳酸菌最終占主導地位。直至更年期后又回到兒童期相似的陰道微環(huán)境[6]。陰道微生物是一個動態(tài)變化的微生態(tài)系統(tǒng)，它的存在和數(shù)量受雌激素的控制，主要影響因素有年齡、月經周期、性行為和種族等[7]?？傊?，陰道微環(huán)境控制了其中的微生物種類，相應地陰道微生物也掌控著陰道微環(huán)境。

2 乳桿菌屬概述

乳桿菌屬為革蘭陽性菌，隸屬于細菌界，厚壁菌門，芽孢桿菌綱，乳桿菌目，乳桿菌科，與類乳桿菌屬和片球菌屬并列。目前屬內有185個種和亞種，因發(fā)酵糖產生大量乳酸而命名。常見菌種包括嗜酸乳桿菌、食品乳桿菌（L.alimentarius）、動物乳桿菌（L.animalis）、短乳桿菌（L.brevis）、干酪乳桿菌（L.casei）、鏈狀乳桿菌（L.catenaformis）、分枝乳桿菌（L.divergens）、卷曲乳桿菌、德氏乳桿菌（L.delbrueckii）、發(fā)酵乳桿菌、格氏乳桿菌、植物乳桿菌（L.plantarm）、小乳桿菌（L.minutis）和陰道乳桿菌（L.vaginalis）。乳桿菌菌體長型和細長，有時彎曲和較短桿菌，常呈棒狀球桿菌，具有圓形的頂端，可形成鏈狀，類似鏈球菌，不產生芽孢，通常無鞭毛。培養(yǎng)特性：兼性厭氧，有時微需氧，5%CO2可促進生長，某些菌種需厭氧分離。乳酸桿菌為極端苛養(yǎng)菌，生長需要營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基；最適生長pH 5.5～6.2，但在pH 3.0～4.5仍能生長，一般不產生色素。生化特性：發(fā)酵碳水化合物，同型發(fā)酵

葡萄糖大多終產物為乳酸，異性發(fā)酵產生乳酸、二氧化碳、乙醇和（或）乙酸，不還原硝酸鹽，不液化明膠，不產生吲哚或硫化氫，觸酶和氧化酶均陰性[8]。

2.1 陰道乳桿菌研究歷史概述

首次關于陰道微生物的研究的文章由DODERLEIN等[9]發(fā)表于1894年，當時發(fā)現(xiàn)的革蘭陽性桿菌正是現(xiàn)在我們已經知道的乳桿菌屬的成員，早期基于培養(yǎng)的研究認為，主要陰道乳桿菌為嗜酸乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌，此后幾十年里更多不同的正常或致病菌群被相繼發(fā)現(xiàn)。隨著厭氧培養(yǎng)技術和不需要培養(yǎng)的分子生物學技術的發(fā)展，至今被發(fā)現(xiàn)的陰道乳桿菌約有25種（表1）。近年來16S r RNA的高通量測序技術日益成熟，使得我們對陰道微生物菌群的多樣性和豐度有了更深入的認識。RAVEL等[10]2011年發(fā)表的研究成果，將陰道微生物分為5個主要類型，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ型主要由卷曲乳桿菌、格式乳桿菌、惰性乳桿菌和詹氏乳桿菌占據(jù)主導，而Ⅳ型多樣性程度高，具有高比例的嚴格厭氧菌，含有乳桿菌和或其他產乳酸的細菌。不同個體，或者同一個體不同時期的陰道微

生物種群組成和豐度都是變化的，這種變化的原因除了個體的激素水平、免疫系統(tǒng)和行為，還包括種族因素等[11]。

2.2 主要陰道乳桿菌異同

2.2.1 卷曲乳桿菌 卷曲乳桿菌于1953年由BRYGOO等[12]首次發(fā)現(xiàn)。卷曲乳桿菌為細長桿狀，微彎成鏈排列，無鞭毛，無芽孢；可發(fā)酵甘露糖、半乳糖、葡萄糖、麥芽糖、蜜二糖、棉子糖、核糖、蔗糖、海藻糖、果糖，不液化明膠。卷曲乳桿菌是長期持續(xù)存在于陰道微環(huán)境的優(yōu)勢乳桿菌之一，大部分特性與其他3種主要陰道乳桿菌相似，但具有強的抗菌作用。卷曲乳桿菌能夠產生大量的H2O2，有利于維持低的陰道pH值，限制病原菌定植[13]。卷曲乳桿菌基因組中含有與細菌素產生相關的基因gassericin A操縱子[14]。卷曲乳桿菌ST1株表現(xiàn)出對陰道上皮細胞強的蛋白依賴的黏附作用，從而抑制致病性大腸桿菌的黏附[15]。此外，卷曲乳桿菌還有益生菌性，例如卷曲乳桿菌CTV-05可用于治療尿路感染和BV[16-18]。卷曲乳桿菌DSM20584能產生帶正電荷基團的S-層蛋白，來結合負電荷重金屬污染物砷[19-20]。見表2。

2.2.2 格氏乳桿菌 格氏乳桿菌由ECKHARD LAUER等[21]發(fā)現(xiàn)于20世紀70年代初（發(fā)表于1980年），從7株被分類為嗜酸乳桿菌中，應用DNA-DNA雜交技術，通過L-乳酸脫氫酶的電泳遷移率和細胞壁結構不同而區(qū)分為新的種。格氏乳桿菌為細長桿狀，多數(shù)單個或鏈狀排列，無鞭毛，通?？砂l(fā)酵葡萄糖、果糖、蔗糖、纖維二糖和水楊苷，不發(fā)酵甘露醇、戊糖、鼠李糖、肌醇和山梨糖醇，不產生吲哚、硫化氫，脂肪酶、卵磷脂酶、脲酶陰性，不液化牛奶或明膠。格氏乳桿菌的細胞壁與其他乳桿菌相比，其多肽亞基的D-丙氨酸-D-丙氨酸末端保守，因為缺少D，D-羧肽酶的作用。格氏乳桿菌具有對人黏膜特異性適應，耐受低pH環(huán)境，抗膽鹽，產細菌素，能夠滿足很多益生菌的選擇標準，它的益生菌作用包括維持陰道微環(huán)境平衡，緩解幽門螺桿菌感染和改善腹瀉[22]。

2.2.3 惰性乳桿菌 惰性乳桿菌由ENEVOLD FALSEN等人[23]于1999年發(fā)現(xiàn)于人源樣本和醫(yī)學護理用品。惰性乳桿菌為桿狀，常單個散在，成對或成短鏈狀排列；分解葡萄糖生產L（+）-乳酸，不產氣，一些菌株可分解麥芽糖得到乳酸；不分解L-阿拉伯糖、D-阿糖醇、環(huán)糊精、乳糖、甘露醇、松三塘、蜜二糖、支鏈淀粉、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陽性；堿性磷酸酶、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、胰蛋白酶和脲酶陰性。

惰性乳桿菌是4種主要乳桿菌中最晚被發(fā)現(xiàn)的，且晚于大部分已發(fā)現(xiàn)的陰道乳桿菌，它除了具有乳桿菌屬的共性外，還有一些特性：惰性乳桿菌不能在MRS和Rogosa培養(yǎng)基上生長，需用血平板進行培養(yǎng)，這正是它一直未被發(fā)現(xiàn)和受忽略的主要原因。近年來研究表明，它不僅是主要陰道乳桿菌，而且可能是豐度較大者[24]。惰性乳桿菌與BV具有相關性：它能夠持續(xù)生存于陰道中，包括在BV的微環(huán)境下；研究表明，惰性乳桿菌在健康女性和BV女性中具有不同的表達譜，BV中多表達了超過10%的基因組成分且與BV環(huán)境下的代謝相關[24]。惰性乳桿菌的基因組能夠表達一種甘露醇依賴的溶細胞素-inerolysin（INY），類似于中間鏈球菌和陰道加德納菌的溶細胞素[25]。惰性乳桿菌定植于陰道上皮細胞后，可以激活與BV相關的信號通路，導致轉錄因子和促炎癥細胞因子表達上調[25]。惰性乳桿菌與早產具有相關性，研究發(fā)現(xiàn)，若惰性乳桿菌為妊娠早期時陰道微生物群的優(yōu)勢種，其發(fā)生早產的可能性要大于其他種的陰道乳桿菌[26]，這可能與惰性乳桿菌較弱的H2O2產生能力以及它與BV的相關性具有一定的聯(lián)系。

2.2.4 詹氏乳桿菌 詹氏乳桿菌由Gasser等[27]于1970年發(fā)現(xiàn)于人源樣本，有7株表型極似萊氏乳桿菌（L. leichmanii）的乳桿菌，但差別在于不同的乳酸脫氫酶電泳遷移率和DNA堿基GC含量。詹氏乳桿菌發(fā)酵葡萄糖產生D（-）-乳酸，能發(fā)酵纖維二糖、蔗糖、麥芽糖苦杏仁苷、七葉靈及水楊苷，部分菌株可發(fā)酵半乳糖、蜜二糖、棉子糖，不可發(fā)酵乳糖、松三糖、甘露醇、山梨醇、樹膠醛糖及木糖。詹氏乳桿菌具有強的H2O2產生能力[28]。詹氏乳桿菌黏附于陰道上皮細胞的可能相關因子是碳水化合物，而格氏乳桿菌可能是是糖蛋白。

2.2.5 陰道乳桿菌與健康 乳桿菌作為陰道的正常優(yōu)勢菌群，對維護健康微環(huán)境，抵抗病原菌定植的“益生性”已經毋庸置疑，例如拮抗加德納菌等BV相關菌的生長；嗜酸乳桿菌、卷曲乳桿菌、格氏乳桿菌、植物乳桿菌（L. plantarum）、鼠李糖乳桿菌（L. rhamnosus）等可以用作益生菌制劑。研究表明，乳桿菌類益生菌對BV的治療具有明顯的作用[29-30]。然而，陰道乳桿菌也有“病原性”的一面，惰性乳桿菌與BV和早產相關[26]。另外，并不是所有的女性都是以乳桿菌為陰道優(yōu)勢菌群，診斷為無癥狀的BV，不一定就是不正常，只是該個體不以乳桿菌為主要菌群[31]，比如黑人的陰道平均pH值高于白人，同時也具有更高的多樣性[10，32-33]。

隨著技術發(fā)展和研究的不斷深入，我們已經獲知大量陰道乳桿菌的信息，但仍有一些值得探討的問題，如在Ⅰ、Ⅲ型陰道微生物中，有一些伴隨主要乳桿菌出現(xiàn)的其他乳桿菌[10]，這些乳桿菌之間的共存關系，以及這一關系對維持陰道微環(huán)境平衡的作用機制。又比如惰性乳桿菌的“病原性”，尤其是它和早產的確證聯(lián)系。另外，即使是基于16S r RNA的技術方法，陰道微環(huán)境還是存在可能的量非常小的細菌種類，同時該技術也有自身局限性。因此，還有待于進一步的研究來更好地揭示陰道微生物與健康的關系。

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（收稿日期：2016-09-23）