宮頸HPV感染與陰道內(nèi)細(xì)菌微環(huán)境/免疫微環(huán)境的關(guān)系

陳思凱，史宏暉，冷金花

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院婦產(chǎn)科，北京 100730)

人乳頭瘤病毒(Human Papilloma Virus，HPV)感染是導(dǎo)致宮頸癌的高危因素，嚴(yán)重影響女性身心健康及生殖結(jié)局[1]。HPV的感染和自身清除機制與宿主免疫功能的關(guān)系目前尚未完全闡明。雖有相關(guān)研究和綜述涉及到HPV所致宮頸癌與陰道內(nèi)環(huán)境相關(guān)[2-3]，但如果能在HPV感染導(dǎo)致宮頸癌前病變甚至HPV感染之前對可能的HPV感染進(jìn)行預(yù)測，同時對HPV感染的高危人群進(jìn)行及早的干預(yù)，這對于宮頸癌的早期預(yù)防有著十分重要的意義。本文對HPV感染患者的生殖道菌群與免疫內(nèi)環(huán)境的特點進(jìn)行文獻(xiàn)綜述。

一、HPV的傳播途徑及預(yù)防

HPV是一種雙鏈DNA病毒，含有約8 000個堿基對[4]，是一種常見于女性宮頸感染的病毒。其最常見的是16型，會誘發(fā)女性宮頸癌[5]，還可以導(dǎo)致尖銳濕疣以及部分咽喉癌[2，6]；HPV可通過皮膚粘膜的微損傷導(dǎo)致鱗狀上皮基底層細(xì)胞感染[2，4]。常見的傳播途徑包括母嬰垂直傳播[7]、性傳播[8-9]以及通過破損粘膜和皮膚的接觸傳播[10]。此外，HPV還可以存在于指甲縫中造成接觸性傳播[10]，產(chǎn)后的母嬰護理也可能是HPV的傳播途徑[11]。醫(yī)源性傳播，例如經(jīng)陰道超聲探頭、結(jié)腸鏡檢查[9]，甚至陰道沖洗[12]也都是HPV潛在的傳播途徑。新生兒垂直傳播造成的HPV口咽感染是造成口腔咽喉癌的重要原因之一[10]。有研究發(fā)現(xiàn)人類白細(xì)胞抗原G(HLA-G)與多種癌癥細(xì)胞逃脫免疫監(jiān)控有關(guān)，通過HLA-G的檢測可以預(yù)測新生兒由垂直傳播所致的口腔HPV感染[7]。

現(xiàn)已上市的HPV疫苗包括2價、4價和9價，根據(jù)最新的Cochrane系統(tǒng)綜述證據(jù)表明，HPV疫苗接種可顯著降低HPV的感染率，并且相較于未接種者，目前尚無明確證據(jù)表明HPV疫苗可導(dǎo)致嚴(yán)重不良事件增加[13]。因此目前來說HPV疫苗是相對安全的。此外有研究指出，血液中的HPV含量并不能有效地反映HPV感染的嚴(yán)重程度[5]。

二、HPV與陰道菌群內(nèi)環(huán)境

陰道內(nèi)正常菌群中，乳酸桿菌(Lactobacillus)占主導(dǎo)地位[14-15]，可分泌乳酸用以維持陰道內(nèi)健康的酸性環(huán)境[12，16]，并且陰道內(nèi)菌群譜并非一成不變[17]。此外，乳酸桿菌分泌的細(xì)菌素(bacteriocins)、細(xì)菌素樣拮抗物質(zhì)(antagonistic bacteriocin-like substances)和生物表面活性劑(biosurfactants)等物質(zhì)可黏附于陰道粘膜，以抵抗病原體的入侵和破壞細(xì)菌的生物膜[8]。

細(xì)菌性陰道病(Bacterial Vaginosis，BV)是女性最常見的陰道相關(guān)疾病，對于女性造成身心嚴(yán)重困擾[18]，其發(fā)病原因是由于陰道內(nèi)正常菌群譜的紊亂或外來致病細(xì)菌的侵襲，主要特點是乳酸桿菌比例的下降，伴隨著陰道內(nèi)pH值的上升[12]。陰道內(nèi)其他細(xì)菌包括加德納菌(Gardnerella)、普氏菌屬(Prevotella)、梭菌(Clostridiales)、類桿菌(Bacteroides)、陰道奇異菌屬(Atopobiumvagina)等[8，19-20]。BV還與多種性傳播疾病(STD)有關(guān)，包括衣原體、淋病奈瑟氏菌、人類單純皰疹病毒(HSV)和人類獲得性免疫缺陷病毒(HIV)[21]。BV可改變陰道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)，減少乳酸桿菌的比例，從而破壞陰道內(nèi)的弱酸性環(huán)境，陰道內(nèi)pH值的上升與HPV感染和低度鱗狀上皮內(nèi)瘤變(LSIL)有很強的相關(guān)性[12]，通過對BV的診斷可在一定程度上預(yù)測HPV的感染風(fēng)險[22]。在一定程度上，性行為活躍和經(jīng)常有不潔性行為人群的BV與HPV感染相互促進(jìn)[23]。一項Meta分析顯示BV與HPV感染有關(guān)[21]；在BV患者中，高危型HPV(High-risk HPV，Hr-HPV)感染者宮頸上皮內(nèi)瘤變(CIN)的發(fā)生率比低危型(Low-risk HPV，Lr-HPV)感染者的發(fā)生率更高，但BV患者與健康人的CIN發(fā)病率未發(fā)現(xiàn)顯著差異[24]。也有研究顯示BV可降低HPV自然消除的速率[3]，而以加氏乳桿菌(Lactobacillusgasseri)主導(dǎo)的陰道內(nèi)菌群較其他種類乳酸桿菌有著更快的HPV清除速率[8]。

BV的感染可由多種因素共同影響，包括基因、人種、吸煙、病毒感染或激素水平等[1]。BV患者陰道內(nèi)普氏菌屬(Prevotella)和類桿菌(Bacteroides)產(chǎn)生的神經(jīng)氨酸酶可破壞宮頸上皮細(xì)胞的包膜，其造成的微損傷可使HPV入侵至宮頸組織內(nèi)[19]。BV可改變宮頸組織內(nèi)HPV宿主細(xì)胞的免疫平衡，并可調(diào)節(jié)IL-1β和IL-10的水平[15，21]。與BV有關(guān)的細(xì)菌可誘導(dǎo)組織產(chǎn)生固有免疫相關(guān)的細(xì)胞因子，包括IL-6、IL-8、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)、干擾素γ誘導(dǎo)蛋白-10(IP-10)、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白1β(MIP-1β)、生長相關(guān)原癌基因α(Gro-α)等[25]。BV也可增加病毒感染的可能，例如HIV和HSV，在BV患者中，分泌性白細(xì)胞蛋白酶抑制因子(secretory leukocyte protease inhibitor，SLPI)的水平明顯下降[21]；而在已經(jīng)治愈的BV患者宮頸涂片中，宮頸粘膜上皮中SLPI水平和CD8+T細(xì)胞數(shù)量均有上升[26]。對于細(xì)胞免疫屏障，BV的有效治療與CD4+T細(xì)胞數(shù)量的降低有關(guān)[27]，并且IL-1β和腫瘤壞死因子α(TNF-α)水平也都顯著上升[26]。

衣原體感染也可能是HPV感染的危險因素，其機制可能與破壞宮頸粘膜屏障、干擾HPV清除、破壞染色體穩(wěn)定性和炎癥相關(guān)反應(yīng)有關(guān)[25]。

綜上，BV可通過破壞陰道內(nèi)免疫微環(huán)境，從而影響相關(guān)免疫因子的釋放，對于HPV或其他病毒的感染有促進(jìn)作用?，F(xiàn)階段對于BV引發(fā)的免疫失衡與HIV感染的關(guān)系研究較多[1，27]，但與HPV感染的研究相對較少，有待更多的研究者借鑒其方法進(jìn)行更進(jìn)一步的研究。

三、BV與生殖道免疫屏障內(nèi)環(huán)境

如前所述，BV可改變陰道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)使細(xì)菌譜失衡，同時也可改變陰道內(nèi)免疫內(nèi)環(huán)境。生殖道上皮組成的免疫屏障對許多細(xì)胞因子都很敏感，而在BV中此屏障則會遭到破壞[20]。女性下生殖道可自身分泌一系列抗菌物質(zhì)(Anti-Microbial Peptides，AMP)用以抵抗各類病原體的上行感染[28]。惰性乳桿菌(Lactobacillusiners)、卷曲乳桿菌(Lactobacilluscrispatus)、二路普雷沃爾菌(Prevotellabivia)和陰道奇異菌屬(Atopobiumvaginae)可作為陰道內(nèi)正常菌群，也可作為BV的致病菌[20]。BV的細(xì)菌中，陰道加德納菌(G.vaginalis)、A.vaginae、Mobilunciscurtisii和Prevotellabivia可刺激宮頸內(nèi)膜、宮頸外膜及陰道粘膜細(xì)胞釋放IL-6、IL-8、G-CSF、IP-10、MIP-1β、Gro-α等，但乳桿菌屬細(xì)菌則無此效應(yīng)[15]。其中Prevotellabivia可通過脂多糖激發(fā)的Toll樣受體4(TLR4)通路使陰道上皮分泌IL-8和TNF-α；A.vaginae可增加宮頸陰道上皮IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α的分泌，并且IL-1β與BV持續(xù)感染導(dǎo)致的不利結(jié)局有關(guān)[20]。對于白細(xì)胞介素1受體拮抗因子(IL-1ra)雜合子基因的個體，IL-1ra的功能對于格蘭陰性桿菌或G.vaginalis的反應(yīng)更弱；有IL-1β和IL-8基因多態(tài)性的個體對于細(xì)胞因子的敏感性會更強，因此BV的患病率就更低[15]。另有研究報道，L.crispatus與詹氏乳桿菌(L.jensenii)共存狀態(tài)與CD3+HLADR+或CD3+CD4+CCR5+細(xì)胞的減少有關(guān)[15]。

樹突狀細(xì)胞(Dendritic Cells，DCs)作為抗原呈遞細(xì)胞的一種，在陰道內(nèi)黏膜免疫屏障中發(fā)揮著重要作用，而其中漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(plasmacytoid Dendritic Cells，pDCs)占生殖道黏膜免疫屏障中DCs的大多數(shù)。有研究表明在白色念珠菌感染的BV中，MHC-Ⅱ、CD86、CD80和CD40的表達(dá)都有下調(diào)，同時pDCs受到免疫調(diào)節(jié)從而參與BV的相關(guān)免疫應(yīng)答[29]。

目前大多數(shù)對于BV和免疫屏障關(guān)系的研究重點關(guān)注于HIV的感染，HPV相關(guān)的研究尚不充分，因此亟需更多的研究者在此領(lǐng)域更多深入研究。

四、HPV與生殖道免疫屏障內(nèi)環(huán)境

HPV表達(dá)的抗原蛋白種類及功能包括以下幾種，以常見的HPV-16為例，其DNA分子包含7種早期開放閱讀框(EORF)和2種晚期開放閱讀框(LORF)，分別表達(dá)7種E蛋白及2種L蛋白：E1和E2用以初始化病毒復(fù)制；E4用以阻止細(xì)胞分裂和破壞細(xì)胞角蛋白結(jié)構(gòu)；E5可下調(diào)I類人類白細(xì)胞抗原(HLA-I)分子的表達(dá)；E6和E7可下調(diào)宿主細(xì)胞的干擾素水平[2，30]，同時E6蛋白也可阻止單核細(xì)胞向朗格漢斯細(xì)胞分化[6]。HPV病毒殼蛋白由L1蛋白五聚體組成，并由L2蛋白相互連接；L1蛋白可作為HPV疫苗的靶抗原，通過向大腸埃希菌(E.coli)導(dǎo)入L1蛋白基因，從而提取出相應(yīng)抗原用以研制HPV疫苗[31]。

1. 與HPV感染相關(guān)的細(xì)胞免疫：HPV的感染是通過微損傷導(dǎo)致的鱗狀上皮基底層細(xì)胞的感染，因此傳統(tǒng)的抗原呈遞細(xì)胞(Antigen-Present Cell，APC)直接接觸HPV的機會并不多，但朗格漢斯細(xì)胞(Langerhans Cells，LCs)可以直接接觸HPV病毒。HPV-16的L1蛋白可以使LCs無法進(jìn)行免疫應(yīng)答而產(chǎn)生免疫耐受[2]，且HPV會導(dǎo)致病灶內(nèi)LCs數(shù)量減少[32]，其機制可能是通過HPV感染導(dǎo)致的E鈣粘蛋白(E-Cadherin)表達(dá)紊亂從而使LCs數(shù)量下降[33]；E6蛋白也可阻止單核細(xì)胞向LCs的分化[6]。以上這些證據(jù)表明HPV可以通過干擾LCs細(xì)胞而入侵宿主的免疫系統(tǒng)。

宮頸粘膜的T細(xì)胞普遍表達(dá)α4β7分子，粘膜定居細(xì)胞黏附因子-1(mucosal addressin cell adhesion molecule，MadCAM-1)用以協(xié)助α4β7+T細(xì)胞進(jìn)入組織內(nèi)并且與CD8+T細(xì)胞緊密共存；在HPV感染粘膜的CIN2～3級病變中，CD8+T細(xì)胞的數(shù)量和MAdCAM-1的表達(dá)明顯增加，但其增加的程度仍不足以自然消除病灶[5]。在CD8+T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Cytotoxic T lymphocytes，CTLs)后，通過輔助性T細(xì)胞1(Th1)釋放炎癥因子的幫助下識別宿主細(xì)胞表達(dá)的E6和E7，從而殺死CIN中的宿主細(xì)胞[2，34]。因此特異性增強CTLs和自然殺傷T細(xì)胞(NKT)的功能來殺死HPV感染的宿主細(xì)胞，可為研制治療性HPV疫苗提供思路[34]。

2. 與HPV感染相關(guān)的固有免疫：固有免疫可通過Toll樣受體(Toll Like Receptor，TLR)識別病原體從而激活巨噬細(xì)胞或DCs，并且可同時調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫[35]。巨噬細(xì)胞是固有免疫細(xì)胞，分為M1型和M2型，分泌炎癥因子的巨噬細(xì)胞主要是M1型[36]，M1巨噬細(xì)胞可分泌IL-1β、IL-6、TNF-α、干擾素(IFN)等炎癥因子用以殺傷宿主細(xì)胞[2]，有研究表明宮頸組織內(nèi)TNF-α、IL-6、IL-10含量與組織內(nèi)的HPV載量無關(guān)，但組織內(nèi)的IFN-γ含量上升可以反映HPV的病毒載量[37]，并且IFN-γ可以誘導(dǎo)CIN向高級別發(fā)展[38]。在HPV導(dǎo)致的陰道上皮內(nèi)瘤變(VIN)中，上皮內(nèi)CD14+巨噬細(xì)胞的數(shù)量會增加，而CD14+巨噬細(xì)胞的數(shù)量越少，瘤變復(fù)發(fā)的可能性就越小，預(yù)后也就越好[39]。

除巨噬細(xì)胞以外，NKT也是固有免疫細(xì)胞的一種，對于抵抗HPV感染發(fā)揮著重要作用。有研究將NKT分為非多樣性自然殺傷T細(xì)胞(iNKT)與多樣性自然殺傷T細(xì)胞(nNKT)[38]。CD1d是一種非典型的MHC-I分子，可呈遞抗原給iNKT，從而促使iNKT分泌多種細(xì)胞因子以抵抗病毒感染與惡變，包括IFN-γ、IL-4、IL-10、和IL-13，但iNKT分泌的IFN-γ可抑制局部組織免疫力從而促進(jìn)高級別CIN的進(jìn)展[38]。TLR4在盆腔感染性疾病中發(fā)揮著重要的免疫作用[35]，血液中分泌IL-15的DCs可通過TLR4誘導(dǎo)NKT發(fā)揮細(xì)胞毒作用，完成對HPV宮頸癌細(xì)胞的殺傷[40]。近來有研究報道，CD1d和限制性CD1d NKT細(xì)胞(CD1d-restricted NKT cells)是固有免疫和適應(yīng)免疫之間的橋梁，而HPV的E5蛋白可下調(diào)CD1d的表達(dá)，從而限制NKT的功能導(dǎo)致HPV病毒逃脫免疫監(jiān)控[41]。

傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，被病毒感染的宿主細(xì)胞可分泌IFN通過阻止病毒的復(fù)制以抵抗病毒的入侵，臨近細(xì)胞可識別IFN并且增強IFN的分泌以進(jìn)一步加強對于病毒的抵抗[42]。在宮頸HPV感染組織內(nèi)，IFN-κ和IFN-β都有抵抗HPV活性的作用；在病毒抗原E6和E7刺激細(xì)胞產(chǎn)生IFN的情況下，宿主細(xì)胞分泌的IFN-κ和IFN-β可將病毒的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制抑制至原來的一半水平[4]。同時有研究發(fā)現(xiàn)HPV-16的E6和E2蛋白也會抑制IFN-κ的表達(dá)[30]。但另有研究顯示IFN-γ則會促進(jìn)CIN向高級別進(jìn)展[38]。因此，宮頸組織內(nèi)IFN的水平和HPV是相互影響的。

綜上，在宮頸局部組織的免疫環(huán)境中，HPV可抑制LCs功能，同時CTL也可殺死HPV感染的宿主細(xì)胞；巨噬細(xì)胞和NKT可分泌炎癥因子抑制病毒的復(fù)制，而HPV也可抑制NKT的功能從而逃脫免疫監(jiān)控；IFN是抵抗病毒感染和復(fù)制的重要細(xì)胞因子，但其中IFN-γ卻可促進(jìn)CIN的進(jìn)展。因此，宮頸組織免疫內(nèi)環(huán)境與HPV感染的關(guān)系還需要進(jìn)一步更深層次的研究。

五、總結(jié)

普通女性人群在有過性生活后，一半人會出現(xiàn)一過性HPV感染，而其中90%可自然消退[2]。陰道內(nèi)微環(huán)境的改變與多種因素有關(guān)，BV所導(dǎo)致的細(xì)菌譜變化可改變陰道內(nèi)環(huán)境從而改變陰道粘膜屏障，對HPV的免疫和自發(fā)清除有著重要的影響。此外，生活方式、生活環(huán)境和種族差異也可影響陰道內(nèi)免疫微環(huán)境[1]。陰道內(nèi)細(xì)胞免疫和體液免疫的變化都可能影響HPV易感性和感染后病毒的自發(fā)清除。其可能的機制是由于陰道內(nèi)菌群失調(diào)或特定的生活方式破壞陰道內(nèi)免疫微環(huán)境，造成免疫細(xì)胞功能的失調(diào)和免疫因子表達(dá)的失調(diào)，并且在這些因素之間相互促進(jìn)的作用下，導(dǎo)致了生殖道內(nèi)自身免疫屏障和局部免疫功能的破壞，降低了免疫系統(tǒng)對于病毒的免疫功能，在增加HPV易感性的同時也降低了HPV自然消除的速率，結(jié)果導(dǎo)致HPV的反復(fù)感染或持續(xù)感染從而發(fā)展成為CIN甚至宮頸癌。目前相關(guān)研究并未完全闡明HPV感染和自發(fā)清除的機制與陰道內(nèi)環(huán)境紊亂之間的相關(guān)性，因此需要更多的研究者來進(jìn)行更深層次和系統(tǒng)性的研究。