微生物與子癇前期的研究進展

張體碩，王玲，王一男，周順卿，段雪峰，韓麗英

子癇前期（pre-eclampsia，PE）是全球孕產(chǎn)婦死亡的第二大原因，以嚴重高血壓和多器官損害為特征[1]，導(dǎo)致胎兒生長受限、早產(chǎn)或胎兒死亡。PE 影響了約3%～5%的妊娠婦女，并與世界范圍內(nèi)的孕產(chǎn)婦和胎兒發(fā)病率及死亡率有關(guān)[2]。PE 的病因仍然有爭議，這給疾病的預(yù)測、預(yù)防和治療帶來了不確定性。PE 的病因是多方面的，胎盤氧合失調(diào)和血管生成障礙是與PE 相關(guān)的主要原因[3]。此外，母體炎癥激活也起著作用，免疫系統(tǒng)在維持妊娠期間胎兒同種異體移植物和母體之間的平衡中起著根本作用。免疫失衡和慢性免疫激活會刺激PE 的炎癥狀態(tài)。內(nèi)皮功能障礙和炎癥的共同來源是細菌感染。孕產(chǎn)婦急性牙周疾病感染和尿路感染也增加了PE 的風險[4]。有研究挑戰(zhàn)了無菌子宮的觀點，即健康孕婦的陰道、宮腔和胎盤中存在一組獨特的微生物群[5]。微生物組是微生物群落成員的集體基因組，相關(guān)研究被稱為元基因組學[6]?，F(xiàn)綜述細菌及其衍生物在PE 發(fā)展中的機制和致病作用，并強調(diào)了一組母體微生物群的改變（菌群失調(diào)）對PE 發(fā)病機制的影響。

1 微生物與PE

腸道菌群通過不同的機制影響宿主血壓[7]，它們調(diào)節(jié)宿主與增殖，以及免疫反應(yīng)和新陳代謝有關(guān)的基因，最終可能影響血壓。腸道中微生物的種群發(fā)生變化時，可能會導(dǎo)致許多疾病，包括肥胖、心理問題、癌癥和高血壓。例如，酪氨酸被腸道細菌（保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、糞腸球菌）中的芳香-L-氨基酸脫羧酶轉(zhuǎn)化為酪胺，酪胺蓄積使兒茶酚胺家族成員去甲腎上腺素和腎上腺素大量釋放，進而導(dǎo)致外周血管收縮、心輸出量增加和高血壓[8]。來源于食物（如葡萄酒和奶酪）和腸道菌群的酪胺在循環(huán)中導(dǎo)致兒茶酚胺的合成增加，與妊娠有關(guān)的高血壓可能與此有關(guān)[9]。母體腸道微生物群還可能通過放大炎癥反應(yīng)來促進PE[10]。

短鏈脂肪酸（SCFA）主要通過腸道微生物區(qū)系發(fā)酵膳食纖維而產(chǎn)生，主要是醋酸、丁酸和丙酸。SCFA有很強的抗炎作用，產(chǎn)生SCFA 的微生物可能通過纖溶酶原激活物抑制劑1（PAI-1）或SCFA 對血管舒張的直接作用來影響宿主血壓[11]。Bardos 等[12]基于體外小鼠和腸道研究提出微生物群的改變可以通過子宮Toll 樣受體（TLR）引起異常的炎癥反應(yīng)。當這些受體被激活時，它們可以改變細胞因子環(huán)境，影響局部對促炎和抗耐受免疫細胞的反應(yīng)，還可以通過改變子宮內(nèi)膜上皮屏障的完整性影響胎盤形成。微生物群影響胚胎和子宮內(nèi)膜之間的局部相互作用，并對著床、胎盤和胚胎生長產(chǎn)生影響，最終影響妊娠及其結(jié)局。

在PE 的小鼠模型中，激動性血管緊張素Ⅱ1 型受體自身抗體誘導(dǎo)產(chǎn)生活性氧簇、炎癥因子和包括內(nèi)皮素和可溶性fms 樣酪氨酸激酶1（sFLT1）在內(nèi)的高血壓機制[13]?？扇苄詢?nèi)皮糖蛋白和sFLT1 是從缺血性胎盤釋放的抗血管生成因子。sFLT1 也稱為可溶性血管內(nèi)皮生長因子，與循環(huán)和局部血管內(nèi)皮生長因子和胎盤生長因子結(jié)合，并抑制其對血管生成信號和血管穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要的細胞信號傳導(dǎo)[14]。血管內(nèi)皮生長因子和胎盤生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的抑制導(dǎo)致促凝蛋白的釋放，并減少一氧化氮（NO）和前列環(huán)素的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致內(nèi)皮細胞功能障礙[4]。

革蘭陰性菌脂多糖（LPS）通過PE 期間的TLR信號傳導(dǎo)和細胞因子釋放引起炎癥激活。研究已證實TLR-4 可激活早期和晚期核因子κB（NF-κB），啟動產(chǎn)生各種炎癥介質(zhì)和細胞因子的基因轉(zhuǎn)錄[15]。

2 PE 相關(guān)菌群

2.1 口腔菌群 口腔菌群眾多，包含有700 多種細菌及其相關(guān)毒力因子，口腔菌群失調(diào)和口腔衛(wèi)生不良是細菌在生物膜內(nèi)堆積的主要原因，可能會發(fā)展成包括牙周炎、牙齦炎和齲齒等口腔疾病[16]。長期的細菌及其內(nèi)毒素刺激致使系統(tǒng)性炎癥，進而誘發(fā)促炎性細胞因子的釋放和積累，包括C 反應(yīng)蛋白和白細胞介素6（IL-6）；此外，這種炎癥級聯(lián)反應(yīng)可以激活內(nèi)皮細胞，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙[17]。

有研究認為牙周病增加了PE 的風險。Jaiman等[18]的一項病例對照研究發(fā)現(xiàn)PE 孕婦（93.3%）的牙周結(jié)局與血壓正常的孕婦（33.3%）相比更差，而在PE 孕婦的牙菌斑塊和胎盤血樣中檢測到的細菌間并沒有明顯的聯(lián)系（P=0.339）。Sumathy 等[19]研究發(fā)現(xiàn)在92 例牙周炎患者中，有67 例是PE 患者。在對11 項觀察性研究（包括1 118 例患有PE 的婦女）進行的薈萃分析中發(fā)現(xiàn)，與2 798 例婦女相比，孕32周前患有牙周病的婦女患PE 的風險是沒有牙齦疾病婦女的3.69 倍（OR=3.69，95%CI：2.58～5.27）。在分娩前48 h（OR=2.68，95%CI：1.39～5.18）以及分娩后5 d 內(nèi)（OR=2.22，95%CI：1.16～4.27）牙周病發(fā)生風險也會增加[20]。

在牙菌斑中分離出的常見病原體是牙齦卟啉單胞菌、福賽斯坦納菌、牙密螺旋體、伴生放線桿菌、核酸桿菌、侵蝕艾肯菌及直腸彎曲菌。Parthiban 等[21]對25 例正常血壓孕婦和25 例PE 孕婦進行產(chǎn)前牙周篩查，采集2 組患者齦下菌斑和胎盤組織樣本，檢測到牙齦卟啉單胞菌、福賽斯坦納菌、伴生放線桿菌和中間普氏菌的存在；發(fā)現(xiàn)在PE 婦女胎盤中，TLR-4 的表達與牙齦卟啉假單胞菌（r=3.176，95%CI：0.367～5.986）和中間普氏菌（r=2.886，95%CI：0.770～5.696）的豐度呈正相關(guān)，而NF-κB 的表達僅與中間普氏菌的豐度呈正相關(guān)（r=2.220，95%CI：0.051～4.388）。

有研究支持與中、重度牙周炎相關(guān)的致病菌傳播與口腔外感染和炎癥之間有聯(lián)系，認為它們是妊娠不良結(jié)局的潛在原因[16]。但是需要開展更廣泛的以PE 為主要結(jié)局的隨機對照試驗，并進行詳細的病理生理評估，以研究牙周疾病與PE 之間的合理因果關(guān)系。

2.2 腸道菌群 在妊娠過程中，孕婦的腸道微生物區(qū)系會逐漸改變。在妊娠早期，革蘭陽性厚壁菌門和革蘭陰性擬桿菌門幾乎沒有變化。然而，健康孕婦腸道微生物區(qū)系的組成在妊娠晚期有很大的改變，表現(xiàn)為細菌多樣性降低，具有抗炎作用的產(chǎn)丁酸鹽的糞桿菌的豐度降低，而與微生物失調(diào)和炎癥相關(guān)的放線菌和變形桿菌的豐度增加[22]。一項研究對67 例PE 孕婦和85 例血壓正常孕婦的糞便樣本進行分析顯示，PE 孕婦的腸道細菌多樣性降低，健康菌株和疾病相關(guān)菌株之間存在明顯的失衡。PE 孕婦有更多的機會性病原體，特別是梭桿菌和韋榮菌，而有益細菌較少，包括糞桿菌和艾克曼菌。這些失衡與血壓水平和肝、腎功能障礙的標志物有關(guān)[23]。Liu 等[24]發(fā)現(xiàn)，與妊娠晚期健康婦女相比，在患有PE 的妊娠晚期婦女中，產(chǎn)氣莢膜梭菌和毛狀大泡菌增加，而益生菌（如貓鏈球菌）減少，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。Lv 等[25]發(fā)現(xiàn)與健康孕婦對比，PE 孕婦布魯氏菌、瘤胃球菌、嗜膽菌及梭桿菌數(shù)量增加，而糞球桿菌、吉米菌、艾克曼菌、戴阿利斯特菌及甲烷短桿菌數(shù)量下降，還發(fā)現(xiàn)這些菌群與母體血壓、LPS 及IL-6 有關(guān)。

腸道微生物區(qū)系中大多數(shù)細菌相互作用和平衡，形成一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，在新陳代謝、免疫和營養(yǎng)吸收方面發(fā)揮作用[24]。腸道微生物代謝的產(chǎn)物，如甲酸鹽、硫酸氫和有毒分子（如三甲胺N-氧化物）可直接導(dǎo)致血壓升高[26]。腸道菌群失調(diào)在于厚壁菌/擬桿菌比例的升高，產(chǎn)乳酸菌的種群增加以及產(chǎn)丁酸鹽和醋酸菌的種群減少[27]。

2.3 陰道菌群 人類陰道中主要含有乳桿菌，高水平的乳桿菌能分泌乳酸，形成陰道特有的低pH 值。從妊娠早期到晚期，微生物多樣性總體下降，并轉(zhuǎn)向乳桿菌優(yōu)勢種，優(yōu)勢乳桿菌通過維持低的陰道pH值來保護自己免受細菌病原體的侵襲。大多數(shù)陰道微生物群落類型（CST）以乳桿菌為主。而足月分娩的正常孕婦保持CST 以乳桿菌類為主，妊娠期間的高雌激素水平促進乳桿菌增殖，防止逆行感染[28]。Ivankiv 等[29]發(fā)現(xiàn)PE 孕婦陰道內(nèi)德氏乳桿菌和一些乳桿菌屬數(shù)量明顯減少，但溶血性鏈球菌、金黃色葡萄球菌及β 溶血性鏈球菌數(shù)量增加。

2.4 子宮菌群 目前關(guān)于子宮菌群的報道很少。利用最新的測序技術(shù)，Moreno 等[30]檢測22 例健康的無癥狀婦女的子宮內(nèi)膜微生物群，發(fā)現(xiàn)高水平的乳桿菌屬（71.7%）。大多數(shù)研究分析了由于生殖并發(fā)癥或子宮異常而接受輔助生殖治療的婦女，因此沒有反映出健康的子宮內(nèi)膜微生物群[31]。

2.5 胎盤菌群 2014 年前學者們一直認為胎盤沒有自己的微生物群。絨毛膜羊膜炎是胎兒側(cè)胎盤的炎性感染過程，最常見的病原體是類桿菌、大腸桿菌、陰道加德納菌、人型支原體、消化鏈球菌、鏈球菌和解脲支原體[32]。這表明病原菌可以從陰道侵入羊膜和絨毛膜。然而，2014 年Aagaard 等[33]認為胎盤含有自己的健康微生物群。他們在胎盤微生物群中發(fā)現(xiàn)厚壁菌門、軟壁菌門、變形桿菌門、擬桿菌門和梭桿菌門等多個菌門。此外，據(jù)報道在患有牙周炎的PE 孕婦的胎盤中，中間型普氏桿菌和牙齦卟啉單胞菌與NF-κB 和TLR-4 水平升高有關(guān)[21]。

一項研究對PE 孕婦和血壓正常孕婦的胎盤組織進行篩查發(fā)現(xiàn)，PE 孕婦胎盤樣本中可鑒定出各種共生和致病細菌（李斯特菌、沙門菌和大腸桿菌）[34]。Nizyaeva 等[35]分析20 例PE 孕婦和12 例正常孕婦，結(jié)果顯示45%的PE 孕婦出現(xiàn)慢性絨毛炎，而對照組僅為8%（P＜0.05）。所有胎盤均進行培養(yǎng)，PE 組有25%的胎盤出現(xiàn)病理性微生物生長（包括無乳鏈球菌或B 族球菌和白色葡萄球菌），而對照組胎盤全部培養(yǎng)陰性。因此，微生物可能參與炎癥反應(yīng)，并支持微生物相互作用在PE 病原學途徑中的作用。

2.6 羊水菌群 微生物侵入羊膜腔與不良妊娠結(jié)局有關(guān)。在一項回顧性隊列調(diào)查中，DiGiulio 等[36]發(fā)現(xiàn)，相比沒有羊膜腔微生物浸潤的PE 孕婦，羊膜腔有微生物浸潤的PE 孕婦羊水IL-6 的平均水平較高（P=0.002），6 例有微生物侵襲的孕婦中有3 例纖毛菌屬呈陽性。研究發(fā)現(xiàn)PE 孕婦的微生物侵襲率較低，盡管微生物對PE 孕婦羊水環(huán)境的侵襲已被證實，但仍需要更多的研究來闡明微生物影響宮內(nèi)生理的途徑[37]。

2.7 其他 幽門螺桿菌（Hp）感染可能通過誘導(dǎo)促炎狀態(tài)參與PE 的發(fā)病。細胞毒素相關(guān)基因A（CagA）抗原是其高毒力菌株的指標。Di Simone 等[38]發(fā)現(xiàn)Hp 感染與子宮動脈多普勒測速異常的PE 孕婦有關(guān)，提示Hp 感染在損害胎盤發(fā)育和增加PE 發(fā)生風險中起作用。一篇納入8 項研究的薈萃分析表明Hp 感染（尤其是Cag A 陽性）的孕婦，與正常孕婦相比，更易發(fā)生PE[39]。

眾多研究都支持益生菌能夠降低或者預(yù)防PE的發(fā)生風險。一項挪威母親和兒童的前瞻性隊列研究顯示，高攝入含嗜酸乳桿菌LA-5、乳酸乳桿菌Bb12 和鼠李糖乳桿菌GG（＞200 mL/d）的益生菌乳制品可降低初產(chǎn)婦PE 和嚴重PE 的風險[40]。

3 結(jié)語與展望

PE 的病因是多因素的，但感染及其相關(guān)炎癥在PE 的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，且微生物相互作用在PE 的病因通路中起作用。目前尚未完全了解不同微生物群與PE 風險之間的關(guān)系。盡管研究有限，但有證據(jù)表明患有PE 孕婦的腸道、口腔、胎盤和陰道中存在與炎癥和高血壓有關(guān)的菌群失調(diào)。進一步描述孕婦微生物群的特征，并確定各種促進妊娠前和妊娠期微生物譜變化的因素，可能會闡明改善妊娠結(jié)局的先兆和產(chǎn)前戰(zhàn)略，從而改善新生兒和嬰兒的健康。不同益生菌對孕婦腸道菌群的調(diào)節(jié)，將有助于闡明益生菌干預(yù)是否能成為維持滿意血壓水平和預(yù)防或減少對后代有害影響的有效策略。PE 是全球的主要公共衛(wèi)生問題，進一步研究其病理病因，為預(yù)防及治療PE 是至關(guān)重要的。