陰道微生態(tài)在人乳頭瘤病毒導(dǎo)致宮頸癌發(fā)生機(jī)制中的研究進(jìn)展

周旭 金洋 賈榮霞 包美靜 林楊

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 1婦產(chǎn)科，吉林 長(zhǎng)春 130041；2醫(yī)學(xué)研究中心)

宮頸癌在全球范圍而言是最常見(jiàn)的女性惡性腫瘤之一，持續(xù)性人乳頭瘤病毒(HPV)感染是導(dǎo)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(guò)自身免疫力將其從體內(nèi)清除，但仍有5%～10%的女性無(wú)法清除，持續(xù)HPV感染可導(dǎo)致宮頸癌前病變及宮頸癌〔2〕。研究報(bào)道，陰道微生態(tài)變化與女性生殖道HPV感染之間存在相關(guān)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(jī)制的相關(guān)性。

1 影響陰道微生態(tài)動(dòng)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(dòng)態(tài)平衡關(guān)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(shù)量最多的菌群。Ravel 等〔5〕通過(guò)使用高通量測(cè)序技術(shù)首次發(fā)表了陰道菌群的分類(lèi)，健康女性常見(jiàn)菌群可分為5種，其中常見(jiàn)菌群結(jié)構(gòu)(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(guò)產(chǎn)生乳酸、過(guò)氧化氫(H2O2)、細(xì)菌素等機(jī)制對(duì)陰道提供保護(hù)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(xì)菌性陰道炎特征相似，被認(rèn)為與細(xì)菌性陰道炎相關(guān)〔6〕。其中卷曲乳桿菌和惰性乳桿菌最為常見(jiàn)，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(nèi)激素的變化對(duì)陰道菌群的結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(shù)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(jīng)期雌激素水平低導(dǎo)致乳酸桿菌數(shù)量下降，微生態(tài)菌群種類(lèi)增加。妊娠期女性則由于胎盤(pán)分泌雌激素導(dǎo)致乳酸桿菌增加，而產(chǎn)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(jīng)后女性激素水平下降可導(dǎo)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(gè)重要原因，白人女性與亞裔女性乳酸桿菌所占比例較高。口服含有雌激素的避孕藥對(duì)陰道菌群也有所影響，降低了細(xì)菌性陰道炎的發(fā)病率〔12〕。吸煙、性交、陰道沖洗(尤其是月經(jīng)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(guān)系

近年來(lái)，由于對(duì)陰道微生態(tài)的了解越來(lái)越充分，陰道微生態(tài)與宮頸病變之間的關(guān)系引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注，宮頸細(xì)胞學(xué)異常的女性大多有陰道菌群失調(diào)，宮頸病變發(fā)生率更高〔16，17〕。一項(xiàng)來(lái)自韓國(guó)基因組流行病學(xué)研究〔18〕通過(guò)比較9對(duì)絕經(jīng)前同卵雙胞胎之間HPV的區(qū)別發(fā)現(xiàn)：這9對(duì)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(guān)。Lee等〔18〕還提出纖毛菌屬可作為HPV陽(yáng)性婦女的微生物標(biāo)志物。在一項(xiàng)縱向研究中，Brotman等〔19〕對(duì)北美32名絕經(jīng)前的婦女進(jìn)行了16 w的研究。在收集到的930個(gè)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(yáng)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(yáng)性之間的關(guān)系，Brotman等〔19〕還發(fā)現(xiàn)以加氏乳桿菌為主導(dǎo)的CST Ⅱ可能與HPV感染的快速清除有關(guān)，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(yáng)性的女性陰道內(nèi)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(shì)菌群。但是，關(guān)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(jī)制尚不清楚。

陰道微生態(tài)不僅與HPV 感染有因果關(guān)系，與宮頸上皮內(nèi)瘤樣病變(CIN)也可能密切相關(guān)。Mitra等〔20〕通過(guò)比較169例不同級(jí)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(duì)豐度降低有關(guān)。隨著宮頸病變嚴(yán)重程度的增加，CST Ⅳ菌群比例也逐步增高。此外，與低級(jí)別病變相比，高級(jí)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(shù)明顯增加，而詹氏乳桿菌的數(shù)量較低。Oh等〔21〕通過(guò)對(duì)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(guān)，CIN患者陰道微生態(tài)多樣性增加且相對(duì)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(jí)別成正相關(guān)。對(duì)CIN患者的研究〔20，21〕均為觀察性研究，并且缺乏縱向數(shù)據(jù)，因此陰道微生態(tài)與CIN的因果關(guān)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(guān)性，仍需探討宿主，微生物群和致癌作用之間的復(fù)雜關(guān)系。

3 陰道微生態(tài)與宮頸病變的潛在機(jī)制

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

作為陰道微生態(tài)中的優(yōu)勢(shì)菌群，陰道乳酸桿菌通過(guò)分解陰道上皮細(xì)胞的糖原產(chǎn)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(zhǎng)〔23，24〕，而且為宮頸和陰道的細(xì)胞代謝提供了適宜環(huán)境〔25〕。Clarke等〔26〕通過(guò)對(duì)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(zhuǎn)化病毒的HPV E5蛋白對(duì)低pH環(huán)境較敏感有關(guān)〔27〕。乳酸桿菌不僅可通過(guò)產(chǎn)生較低的pH來(lái)維持陰道的平衡，乳酸桿菌自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)也對(duì)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(guò)抑制組蛋白去乙酰酶(HDAC)的活性從而上調(diào)DNA表面組蛋白乙酰化來(lái)促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)基因進(jìn)行表觀調(diào)節(jié)。 D-型乳酸對(duì)組蛋白的去乙?；?、DNA 的修復(fù)能力更強(qiáng)，因此保護(hù)陰道穩(wěn)定性的作用更強(qiáng)。D-型乳酸可控制細(xì)胞外基質(zhì)金屬蛋白酶誘導(dǎo)劑(EMMPRIN)水平從而來(lái)調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-8，避免細(xì)胞外基質(zhì)的分解，并預(yù)防細(xì)菌通過(guò)子宮頸遷移進(jìn)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(chǎn)生L-型和D-型乳酸，惰性乳桿菌只產(chǎn)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(guān)〔19，20〕。由于與CSTs Ⅲ和Ⅳ菌群中左旋乳酸比例較高有關(guān)，導(dǎo)致MMP-8被激活，破壞了宮頸細(xì)胞的完整性，從而促進(jìn)HPV進(jìn)入基底細(xì)胞并進(jìn)行病毒的繁殖〔30〕。而CSTs Ⅰ能更好地維持陰道穩(wěn)態(tài)〔31〕，因?yàn)榫砬鷹U菌產(chǎn)生L-型乳酸最多且對(duì)其他菌群有較好的抵抗力，導(dǎo)致其pH值較低，感染細(xì)菌、單純皰疹病毒(HSV)、人類(lèi)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(guò)產(chǎn)生H2O2維持陰道微生態(tài)的平衡，促使具有過(guò)氧化物酶活性的蛋白抑制劑與過(guò)氧化物結(jié)合，或是直接通過(guò)激發(fā)過(guò)氧化物作用而抑制另 一種細(xì)菌的生長(zhǎng)，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(xì)菌性陰道炎發(fā)生的概率更高。由于惰性乳桿菌無(wú)法產(chǎn)生H2O2，這也許是HPV陽(yáng)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(chǎn)生細(xì)菌素、類(lèi)細(xì)菌素及生物表面活性劑等具有保護(hù)性的物質(zhì)，這些物質(zhì)由生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化而來(lái)，可殺死與細(xì)菌密切相關(guān)的物種和生物表面活性劑，從而抑制病原體的生長(zhǎng)〔36〕。有研究表明，卷曲桿菌可以產(chǎn)生一種黏附因子(LEA)，該化合物可干擾菌毛介導(dǎo)的病原體黏附生殖器黏膜和腸黏膜，從而來(lái)阻止陰道加德納菌的附著〔37〕。乳酸桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素和生物表面活性劑還可減少病毒的浸潤(rùn)，但其中的機(jī)制及與HPV的相關(guān)性仍需要進(jìn)一步探索。

乳酸桿菌還可進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)，包括特異性免疫與非特異性免疫。非特異性免疫機(jī)制中，陰道上皮細(xì)胞表面表達(dá)Toll樣受體(TLR)和Nod樣受體〔38〕，激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路從而釋放具有殺傷作用的細(xì)胞因子如防御素、腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8，引起陰道黏膜的炎癥反應(yīng)，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(dǎo) NF-κB通路，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，但并不引發(fā)炎癥反應(yīng)。乳酸桿菌抑制病原微生物引起的炎癥反應(yīng)，炎癥因子并無(wú)明顯增加，但其機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。而氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生的活性氧(ROS)可引起宿主基因組中雙鏈DNA斷裂，從而促進(jìn)HPV整合并最終形成宮頸病變，而宮頸病變也會(huì)對(duì)陰道微生態(tài)的組成產(chǎn)生影響〔41〕。特異性免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用的是細(xì)胞免疫。當(dāng)HPV感染基底細(xì)胞后，會(huì)激發(fā)起以細(xì)胞免疫為主的免疫機(jī)制對(duì)其進(jìn)行清除。所謂的細(xì)胞免疫是指機(jī)體首次感染HPV 后，受HPV 抗原的刺激，體內(nèi)的T 細(xì)胞將會(huì)增殖、分化、轉(zhuǎn)化為效應(yīng) T 細(xì)胞，當(dāng)HPV 再次感染機(jī)體時(shí)，效應(yīng)T 細(xì)胞對(duì)抗原的直接殺傷作用及效應(yīng)T細(xì)胞所釋放的細(xì)胞因子協(xié)同殺傷作用將會(huì)清除外來(lái)的病毒抗原〔42〕。其他機(jī)制也可能介導(dǎo)陰道微生態(tài)與宮頸病變之間的相關(guān)性。陰道菌群的改變可破壞生殖上皮的完整性并導(dǎo)致生殖黏膜的破裂，可能促進(jìn)病毒進(jìn)入宮頸基底上皮并進(jìn)行復(fù)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(xì)胞骨架蛋白，使上皮細(xì)胞受損和脫皮，促進(jìn)HPV感染宮頸鱗柱交界轉(zhuǎn)化區(qū)基底上皮細(xì)胞，導(dǎo)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(guān)，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(jìn)了HPV進(jìn)入基底細(xì)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(guān)，與妊娠婦女的流產(chǎn)和早產(chǎn)也有一定的聯(lián)系〔46〕。纖毛菌屬于梭菌門(mén)，可以作用于多種癌癥機(jī)制中，它可以通過(guò)激活炎癥機(jī)制和抑制免疫細(xì)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(fēng)險(xiǎn)HPV E6和E7癌基因通過(guò)與特定細(xì)胞靶點(diǎn)的相互作用，干擾細(xì)胞周期控制，促進(jìn)癌細(xì)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(xì)胞作用的過(guò)程，從而促進(jìn)宮頸癌的發(fā)生。

4 陰道微生態(tài)在預(yù)防HPV感染及宮頸病變中的作用

陰道微生態(tài)在HPV導(dǎo)致宮頸癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制中起著重要的作用。當(dāng)影響陰道微生態(tài)動(dòng)態(tài)平衡的因素存在時(shí)，陰道局部免疫力下降，優(yōu)勢(shì)乳桿菌的減少、病菌過(guò)度繁殖容易導(dǎo)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(fù)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(duì)預(yù)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(guān)，而且與詹氏乳桿菌聯(lián)合可抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，而對(duì)正常的宮頸細(xì)胞卻沒(méi)有作影響〔48〕。 Guo等〔49〕發(fā)現(xiàn)聯(lián)合乳桿菌制劑用藥，對(duì)于控制HPV 感染及宮頸病變都有一定的效果。因此，調(diào)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(yù)防宮頸癌的發(fā)生。益生菌是一類(lèi)能改善宿主微生態(tài)平衡、恢復(fù)微生物組穩(wěn)態(tài)的活性有益微生物的總稱(chēng)〔50〕。它能夠促進(jìn)乳酸桿菌的生長(zhǎng)，并且可以調(diào)節(jié)微生物群的組成，能夠發(fā)揮獨(dú)立于微生物群的免疫調(diào)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(guò)補(bǔ)充陰道菌群來(lái)預(yù)防HPV感染相關(guān)宮頸病變的治療尚處于起步階段。因此仍需要更多的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)來(lái)探討益生菌、陰道菌群與HPV之間的關(guān)系，關(guān)于益生菌通過(guò)維持陰道微生態(tài)平衡來(lái)清除HPV感染的作用機(jī)制、作用時(shí)間、藥物用量、使用方法與條件仍需進(jìn)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(dǎo)致CIN及宮頸癌的發(fā)生機(jī)制中起了重要的作用。但是仍無(wú)法判斷是隨著陰道菌群種類(lèi)增加，乳酸桿菌減少導(dǎo)致HPV易感性從而造成CIN；抑或被HPV感染的基底細(xì)胞引發(fā)炎癥反應(yīng)，改變了陰道微生態(tài)的構(gòu)成，破壞了微生態(tài)的平衡。今后的流行病學(xué)研究還應(yīng)進(jìn)一步評(píng)估陰道微生態(tài)是否可以作為預(yù)測(cè)宮頸癌發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。關(guān)于陰道菌群的組成對(duì)宮頸病變的影響仍需要進(jìn)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(jī)制，從而通過(guò)維持陰道微生態(tài)的平衡來(lái)清除HPV的感染，從而預(yù)防宮頸癌的發(fā)生。