陰道微生態(tài)與宮頸HPV感染、宮頸病變的關(guān)系

仲 君，張彭南

(復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院，上海 200011)

女性生殖道是一個(gè)重要的微生態(tài)區(qū)域，其微生態(tài)環(huán)境直接影響女性的宮頸健康。宮頸癌是最常見的女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年有將近530 000例女性罹患宮頸癌，超過265 000例女性死于宮頸癌。目前已公認(rèn)，高危型人乳頭瘤病毒(human papillomavirus，HPV)的持續(xù)感染是宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intraepithelial neoplasia，CIN)和宮頸癌發(fā)生發(fā)展的主要病因?qū)W事件。高危型HPV感染在一些女性中可導(dǎo)致癌變，而在大多數(shù)女性生殖道中可被清除，具體原因尚不清楚，可能是由于免疫反應(yīng)的個(gè)體差異，局部微生態(tài)環(huán)境也可能產(chǎn)生重要影響。本文對近年有關(guān)陰道微生態(tài)及其對宮頸病變、宮頸癌發(fā)生發(fā)展的影響的研究進(jìn)行綜述。

1 陰道微生態(tài)

陰道主要由其解剖結(jié)構(gòu)、微生態(tài)環(huán)境、局部免疫系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)組成。在維持陰道微生態(tài)平衡的因素中，雌激素、局部pH、乳桿菌以及陰道黏膜免疫系統(tǒng)起重要作用。正常情況下，乳桿菌在女性陰道菌群中占主導(dǎo)地位，它除維持陰道的酸性環(huán)境外，還可分泌大量抑菌和殺菌的代謝產(chǎn)物，如乳酸、H2O2、細(xì)菌素等，同時(shí)通過競爭排斥機(jī)制阻止病原微生物黏附于陰道上皮細(xì)胞，從而調(diào)節(jié)陰道菌群，維持陰道微環(huán)境穩(wěn)定。

在目前研究的大多數(shù)人體部位，多樣化的微生物群被認(rèn)為是健康的標(biāo)志，但在女性生殖道，健康更多地被定義為低多樣化和一種或少數(shù)幾種乳桿菌占主導(dǎo)地位[1]。Ravel首先用下一代測序(recent next generations sequencing platforms，NGS)將陰道微生態(tài)環(huán)境分為5種類型(community state type，CST)：CST I、II、III、V分別由卷曲乳桿菌、格氏乳桿菌、惰性乳桿菌、詹氏乳桿菌占主導(dǎo)，多樣性低；CST IV缺乏乳桿菌屬，以厭氧菌為主，如加德納菌、巨型球菌、纖毛菌、普氏菌等。細(xì)菌性陰道病(bacterial vaginosis，BV)是陰道微生態(tài)失調(diào)，屬于CST IV，乳桿菌屬數(shù)量下降，厭氧菌過度生長，尤其加德納菌、普氏菌、消化鏈球菌。

目前認(rèn)為，陰道微生態(tài)組成影響因素：(1)種族：研究表明，白種人和亞洲女性生殖道中乳桿菌數(shù)量比拉丁美洲和黑人女性多[1]，這可能由于基因?qū)е吗つっ庖吆痛x途徑的不同，也可能是因?yàn)樾l(wèi)生習(xí)慣差異。(2)激素：對陰道微生態(tài)的構(gòu)成和平衡均可產(chǎn)生影響。生育年齡女性的陰道微生態(tài)成分隨著月經(jīng)周期雌孕激素的變化而波動。月經(jīng)期，雌孕激素降到最低，陰道微生態(tài)呈現(xiàn)出多樣化和不穩(wěn)定；而陰道微生態(tài)在雌激素高峰時(shí)最穩(wěn)定[2]。絕經(jīng)后，雌激素水平下降，陰道萎縮，陰道微生態(tài)中乳桿菌數(shù)量大大減少，菌群多樣性增加。雌激素可促進(jìn)陰道鱗狀上皮增厚角化，使陰道上皮細(xì)胞內(nèi)糖原合成增加，α-淀粉酶將糖原分解為單糖，為乳桿菌的生長、繁殖創(chuàng)造了有利條件[3]。(3)口服避孕藥：一項(xiàng)meta分析表明，口服避孕藥可使BV患病率下降18%，復(fù)發(fā)率降低31%[4]。(4)吸煙、性生活：可使陰道微生態(tài)中卷曲乳桿菌數(shù)量下降，多樣性增加[5-6]。(5)陰道沖洗，尤其在月經(jīng)期后，可增加BV、HPV感染的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[7]。

2 陰道微生態(tài)與HPV感染、宮頸病變的關(guān)系

近來研究表明，陰道微生態(tài)在預(yù)防HPV感染、加速HPV清除中起到了關(guān)鍵作用，其內(nèi)在平衡的破壞與HPV感染可相互促進(jìn)[8]。一項(xiàng)meta分析表明，陰道微生態(tài)與HPV感染、CIN的發(fā)生發(fā)展有著密切聯(lián)系，BV、沙眼衣原體、解脲支原體感染可增加HPV感染幾率，而外陰陰道假絲酵母菌病可降低HPV感染幾率，乳桿菌不會增加HPV感染幾率，滴蟲性陰道炎與HPV感染無關(guān)；BV亦可增加CIN發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[9]。BV是生育年齡女性最常見的陰道炎，研究表明，BV不僅可增加HPV感染風(fēng)險(xiǎn)，也與CIN的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[10]。BV可使陰道內(nèi)黏蛋白降解酶含量增加，破壞局部黏膜屏障，促進(jìn)病毒黏附、侵襲甚至整合至宿主基因組，從而增加HPV感染的易感性；厭氧菌可產(chǎn)生氨和致癌性亞硝酸鹽，導(dǎo)致宮頸上皮發(fā)生異常變化，如宮頸上皮細(xì)胞移位、脫落等。沙眼衣原體可將HPV感染風(fēng)險(xiǎn)增加3.16倍，它感染生殖道后進(jìn)入生殖道黏膜，造成機(jī)械損傷和炎癥反應(yīng)；在生殖道黏膜上皮細(xì)胞內(nèi)破壞宮頸和陰道局部的免疫屏障，有利于HPV感染進(jìn)一步進(jìn)展為CIN、甚至宮頸癌[11]。研究發(fā)現(xiàn)，沙眼衣原體在宮頸炎癥過程中可誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloprotein-9,MMP-9)與伴有kazal域的富含半胱氨酸的逆轉(zhuǎn)誘導(dǎo)蛋白(reversion-inducing cysteine-rich protein with kazal motifs,RECK)失衡，此失衡在HPV相關(guān)宮頸癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用；沙眼衣原體的感染也可通過增加自由基的產(chǎn)生和降低宿主的細(xì)胞免疫應(yīng)答來降低宿主清除HPV感染的能力，從而導(dǎo)致HPV的持續(xù)感染；沙眼衣原體和HPV的協(xié)同感染可使宮頸高級別鱗狀上皮內(nèi)病變的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加3.288倍[12]。解脲支原體可使HPV感染風(fēng)險(xiǎn)增加1.35倍，在病毒的持續(xù)感染中發(fā)揮重要作用，它與HPV可共同促進(jìn)癌前病變的發(fā)生[13]。HPV感染使局部乳桿菌減少，破壞局部免疫微環(huán)境中的生物屏障，加劇陰道微環(huán)境的破壞，促進(jìn)HPV在生殖道的異常黏附，導(dǎo)致陰道微生態(tài)失衡，破壞局部免疫，增加異常菌群的黏附、侵襲與繁殖。在陰道環(huán)境中形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致HPV感染的進(jìn)一步發(fā)展，誘發(fā)宮頸病變。

研究表明，陰道微生物多樣性增加和乳桿菌屬減少與HPV的感染和持續(xù)感染、CIN、宮頸癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。Lee等[8]研究單卵雙胎女性，HPV陽性與HPV陰性姐妹相比，陰道微生態(tài)呈現(xiàn)更高的多樣性，乳桿菌數(shù)量顯著降低，并且提出纖毛菌屬是HPV感染的一個(gè)微生物學(xué)標(biāo)志。Brotman等[14]研究發(fā)現(xiàn)，陰道微生態(tài)呈CST III、IV的女性最容易感染HPV，概率分別為71%、72%；而格氏乳桿菌占主導(dǎo)的CST II在急性HPV感染中最快清除HPV感染狀態(tài)，認(rèn)為格氏乳桿菌可能是維持宮頸健康的潛在的治療性菌群。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，陰道微生態(tài)中增加的菌群多樣性、纖毛菌數(shù)量增加、梭桿菌屬數(shù)量增加與宮頸病變的嚴(yán)重程度有關(guān)[15]。梭桿菌屬數(shù)量增加、白介素-4(interleukin-4，IL-4)和轉(zhuǎn)化生長因子-1β(transforming growth factor-1β，TGF-1β)增加可能與局部的免疫抑制有關(guān)，有利于HPV的免疫逃逸和病變的進(jìn)展。一項(xiàng)薈萃分析表明[16]，與卷曲乳桿菌屬占主導(dǎo)地位的陰道微生態(tài)環(huán)境相比，陰道微生態(tài)環(huán)境由非乳桿菌屬或者惰性乳桿菌屬占主導(dǎo)地位的女性HPV感染風(fēng)險(xiǎn)可增加3～5倍，而高危HPV感染和宮頸癌前病變、宮頸癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)可增加2～3倍。

陰道微生態(tài)也可直接影響宮頸病變和宮頸癌的發(fā)生與發(fā)展。研究表明，無論有無HPV感染，陰道微環(huán)境的紊亂可增加CIN的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，尤其是陰道H2O2濃度、清潔度、葡萄糖醛酸酶、唾液酸苷酶的異常在CIN的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，且它們之間存在相互作用；而且CIN的病變級別越高，陰道內(nèi)H2O2濃度、pH值、清潔度、葡萄糖醛酸酶、唾液酸苷酶的異常率亦增加[17]。唾液酸苷酶與加德納菌感染有關(guān)，研究表明，唾液酸苷酶3(Neuraminidase 3，NEU3)在腫瘤細(xì)胞中的高表達(dá)可減少腫瘤細(xì)胞的凋亡，相反，減少的NEU3可誘導(dǎo)凋亡，表明NEU3在腫瘤細(xì)胞的生存中發(fā)揮了重要作用[18]，這提示陰道唾液酸苷酶可能有助于宮頸癌的診斷甚至成為治療靶點(diǎn)。葡萄糖醛酸酶被認(rèn)為與大腸桿菌感染有關(guān)，它可通過破壞黏膜屏障從而增加機(jī)體對HPV的易感性。研究表明，陰道pH>4.5時(shí)，CIN2、CIN3發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)顯著增加[19]。研究發(fā)現(xiàn)，無論是否合并HPV感染，隨著宮頸病變級別增加，陰道微生態(tài)呈現(xiàn)出更多的菌群多樣性，乳桿菌數(shù)量亦降低，即更多的呈現(xiàn)為CST IV類；CST IV在正常女性中只占約10%，而低級別鱗狀上皮內(nèi)病變(low-grade squamous intraepithelial lesions，LSIL)組、高級別鱗狀上皮內(nèi)病變(high-grade squamous intraepithelial lesions，HSIL)組、浸潤性癌組中CST IV檢出率分別增加2倍、3倍、4倍；HSIL組與LSIL組相比，陰道微生態(tài)呈現(xiàn)出更多的纖毛菌、四聯(lián)厭氧球菌和厭氧消化鏈球菌，而詹氏乳桿菌數(shù)量降低的特點(diǎn)[20]。一項(xiàng)橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，陰道微生態(tài)中陰道阿托普菌、加德納菌和惰性乳桿菌占主導(dǎo)地位而卷曲乳桿菌數(shù)量減少者，CIN的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)更高，且與HPV感染有協(xié)同作用[21]。一項(xiàng)納入了87例CIN2級保守治療的年輕非孕女性的前瞻性隊(duì)列研究，通過2年的隨訪發(fā)現(xiàn)，陰道微生態(tài)中乳桿菌屬占主導(dǎo)地位的女性患者更容易出現(xiàn)宮頸病變的消退，而乳桿菌屬缺乏，厭氧菌如巨球型菌屬、普氏菌、加德納菌存在的陰道微生態(tài)環(huán)境與CIN2級的持續(xù)和病變消退緩慢有關(guān)[22],并且提出，陰道微生態(tài)成分可成為一個(gè)預(yù)測疾病結(jié)局和進(jìn)行疾病隨訪的生物學(xué)標(biāo)志，也可成為疾病預(yù)防和治療的靶點(diǎn)。

可能的機(jī)制：(1)陰道pH、乳酸和過氧化氫：乳桿菌在HPV感染和CIN的發(fā)生發(fā)展中對人體起著重要的保護(hù)作用，它可分解宮頸和陰道上皮內(nèi)的糖原，產(chǎn)生大量乳酸，酸性環(huán)境可抑制病原微生物的生長。Clarke等[23]研究9165例絕經(jīng)前女性發(fā)現(xiàn)，陰道pH>5的女性HPV感染風(fēng)險(xiǎn)比陰道pH正常范圍(pH<4.5)女性高10%～20%，可能是由于與病毒轉(zhuǎn)化相關(guān)的HPV E5蛋白對低pH較敏感。乳酸不僅可通過降低陰道pH起保護(hù)作用，其結(jié)構(gòu)本身也可影響HPV感染和CIN的發(fā)生發(fā)展。乳酸有D-和L-兩種異構(gòu)體，前者主要由詹氏乳桿菌、卷曲乳桿菌、格氏乳桿菌產(chǎn)生，后者由陰道上皮、惰性乳桿菌和厭氧菌產(chǎn)生。CST III、IV中L-異構(gòu)體比例較高，使細(xì)胞外基質(zhì)金屬蛋白酶誘導(dǎo)因子(extracellular matrix metalloproteinase inducer，EMMPRIN)表達(dá)增加和基質(zhì)金屬蛋白酶-8(matrix metalloproteinase-8，MMP-8)的活化，導(dǎo)致宮頸完整性破壞，利于HPV侵入基層角化細(xì)胞。而在D-異構(gòu)體比例較高的卷曲乳桿菌為主的陰道微生態(tài)中，宮頸陰道黏液黏性較高，可限制病毒顆粒的侵入[24]。過氧化氫亦具有抗菌、抗病毒作用。研究發(fā)現(xiàn)，BV女性中產(chǎn)生過氧化氫的細(xì)菌數(shù)量明顯下降。與大多數(shù)乳桿菌屬不同，惰性乳桿菌不產(chǎn)生過氧化氫。以卷曲乳桿菌為主的CST I型陰道微環(huán)境中，pH最低，最不容易感染細(xì)菌性性傳播疾病、單純皰疹病毒-2(herpes simplex virus-2，HSV-2)、人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)、HPV等，并且與CIN的發(fā)生發(fā)展呈負(fù)相關(guān)[21，25]。(2)細(xì)菌素：是陰道正常菌群分泌的具有殺菌或抑菌作用的蛋白質(zhì)，可抑制病原微生物的生長，也可阻斷病毒的滲透。如生物表面活性劑可通過改變細(xì)胞表面張力，抑制生物膜的形成，從而抑制厭氧菌的黏附和生長，尤其加德納菌。卷曲乳桿菌分泌的乳桿菌上皮細(xì)胞黏附素(Lactobacillus epithelium adhesin，LEA)可抑制纖毛介導(dǎo)的加德納菌的黏附[26]。(3)黏膜上皮完整性破壞可增加病毒侵入風(fēng)險(xiǎn)。近來有學(xué)者提出陰道上皮屏障的概念,微生態(tài)失衡可導(dǎo)致陰道上皮內(nèi)細(xì)胞骨架蛋白的斷裂和細(xì)胞死亡增加，從而增加上皮細(xì)胞的死亡和脫落。這一改變有利于HPV侵入宮頸轉(zhuǎn)化區(qū)的基底細(xì)胞。唾液酸苷酶主要由普氏菌和多形桿菌分泌，可降解黏液，在BV患者中水平顯著升高。微生態(tài)失衡也可導(dǎo)致黏液分泌減少，從而降低機(jī)體對病毒的體液免疫，也增加了宮頸上皮的暴露[27]。(4)氧化應(yīng)激：氧化應(yīng)激產(chǎn)生活性氧，活性氧可導(dǎo)致宿主基因組和HPV基因組中雙鏈DNA斷裂，有利于HPV整合至宿主基因組，從而導(dǎo)致癌變的發(fā)生。HPV的整合導(dǎo)致E1、E2基因缺失，E6、E7不可調(diào)控地表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞增殖增加，凋亡減少。(5)細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)、特定的微生物群：目前尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)。陰道加德納菌常在CST IV中存在，在青春期女性陰道內(nèi)相對較豐富，青春期女性不成熟的宮頸更易感染HPV，可能與加德納菌有關(guān)。纖毛菌屬在HPV陽性、CIN、宮頸癌女性陰道中普遍存在，它與流產(chǎn)、早產(chǎn)等不良產(chǎn)科結(jié)局有關(guān)，也在腫瘤發(fā)生中起作用。研究表明，纖毛菌屬與結(jié)直腸癌發(fā)生密切相關(guān)，可激活炎癥相關(guān)通路、抑制免疫細(xì)胞毒性[28]。梭桿菌屬可產(chǎn)生黏附素(fusobacterium nucleatum adhesin A，F(xiàn)adA)，F(xiàn)adA可激活WNT信號通路，它是調(diào)控細(xì)胞生長、增殖的關(guān)鍵通路，其失去調(diào)控在結(jié)直腸癌和宮頸癌的發(fā)生發(fā)展中起到了重要作用[29]。

3 展 望

(1)如果某一種菌群在病變組織中普遍存在并且與病變的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，如纖毛菌屬，可通過檢測這類菌群識別高危人群，并可通過減少這類菌群的數(shù)量以降低疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。(2)可人為地調(diào)節(jié)陰道菌群使陰道微生態(tài)達(dá)到平衡，從而降低疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)甚至治療疾病。益生菌作為抗生素的輔助劑被成功地用于BV的治療，它可通過補(bǔ)充乳桿菌提高BV的治愈率并且預(yù)防復(fù)發(fā)。益生菌也可促進(jìn)HPV的清除。Verhoeven等[30]研究發(fā)現(xiàn)，口服干酪乳桿菌的干預(yù)組HPV清除率比空白對照組高(29% vs 19%)，且更易清除宮頸低級別病變(60% vs 31%)。一項(xiàng)前瞻性研究發(fā)現(xiàn)[31]，長期(6個(gè)月)補(bǔ)充益生菌組的HPV相關(guān)細(xì)胞學(xué)異常的清除率比短期(3個(gè)月)補(bǔ)充益生菌組高出2倍(79.4% vs 37.5%,P=0.041)，且HPV清除率顯著高于短期(3個(gè)月)補(bǔ)充益生菌組(31.2% vs 11.6%,P=0.044)。近年亦有學(xué)者提出可通過微生態(tài)移植(vaginal microbiota transplant，VMT)的方法來改善陰道微環(huán)境。這一方法最近被提出可作為患BV女性的治療方法之一，從健康女性陰道收集分泌物，經(jīng)稀釋后放入BV患者陰道后穹窿，5例患者中有4例得到長期治愈。研究表明，VMT可改變受者的陰道微生態(tài)成分，移植后的微生態(tài)中乳桿菌屬增加，而普氏菌等病原微生物減少[32]。

綜上所述，陰道微生態(tài)在女性生殖道健康中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。動態(tài)平衡的陰道微生態(tài)在HPV的感染、CIN甚至宮頸癌的發(fā)生發(fā)展中起到了保護(hù)性作用，而陰道微生態(tài)失調(diào)可與HPV感染、宮頸病變的發(fā)生發(fā)展相互促進(jìn)，從而加重病變。這不僅使我們站在更全面的角度看待CIN和宮頸癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，也提供了全新的方式方法去預(yù)防和治療HPV感染、CIN甚至宮頸癌，但仍需進(jìn)一步的研究證實(shí)。