陰道微生物群和宮頸癌前病變的相關(guān)性

韓布威 劉 洋 何 慧 宮 藝 劉 寧 周麗娜 郝新穎 劉 麗

1.黑龍江中醫(yī)藥大學研究生院，黑龍江哈爾濱 150040；2.浙江大學醫(yī)學院附屬第一醫(yī)院北侖分院中醫(yī)科，浙江寧波 315000；3.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院婦科二科，黑龍江哈爾濱 150040

全世界5%的癌癥都與人乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）有關(guān)，包括宮頸癌、陰莖癌、陰道癌、外陰癌等，其中宮頸癌每年導(dǎo)致約260 000 人死亡[1]。雖然HPV 疫苗問世，但中低收入國家的免疫接種率低及全世界宮頸癌篩查并不充分，預(yù)計近幾年全世界宮頸癌負擔仍是巨大的[2]。女性生殖道有一種特殊的微生物群，以乳酸桿菌屬為優(yōu)勢菌，這種菌屬在維持女性生殖道健康中起著重要作用。生殖道微生物群失調(diào)可能會促進HPV 感染和宮頸上皮內(nèi)瘤變（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）的發(fā)生發(fā)展，并最終導(dǎo)致宮頸癌[3]。一種含有乳酸桿菌菌株的陰道栓劑在臨床試驗中顯示在治療28 d 后實現(xiàn)定植，從而清除細菌性陰道?。╞acterial vaginosis，BV）相關(guān)細菌[4]。干酪乳桿菌LH23 是一種從傳統(tǒng)發(fā)酵食品中分離出來的菌株，不僅對HPV E6/E7 癌基因的表達有抑制作用，還能夠減緩宮頸癌細胞的遷移[5]。清除HPV 和宮頸疾病是婦科益生菌使用的另一重要研究領(lǐng)域。本文就陰道微生物群失調(diào)對HPV 感染的影響及與宮頸癌前病變發(fā)生發(fā)展的關(guān)系進行綜述，以期對宮頸癌的治療和預(yù)防提供新的思路。

1 宮頸癌前期的發(fā)病機制

1.1 HPV 的持續(xù)感染

HPV 感染是常見的性傳播疾病，部分病毒亞型能特定性感染生殖道中的鱗狀上皮細胞。在與宮頸癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的13 種高危型HPV（HR-HPV）中，HPV16和18 型是最常見的亞型，導(dǎo)致了大約70%宮頸癌。雖然HR-HPV 感染較常見，但這些感染中不到10%的病例會出現(xiàn)疾病進一步發(fā)展，即一些持續(xù)感染的患者[6]。但對于持續(xù)感染的時長還難以定義。據(jù)估計，75%的宮頸鱗狀細胞癌相關(guān)的HPV 感染發(fā)生在30 歲之前，而癌癥發(fā)病率在10～20 年后達到高峰，這表明疾病進一步惡化平均需要持續(xù)感染10～20 年[7]。

1.2 宮頸轉(zhuǎn)化區(qū)（transformation zone，TZ）的脆弱性

子宮頸有一個復(fù)雜的上皮組織，包括宮頸口往外的復(fù)層鱗狀上皮，子宮頸的柱狀上皮和TZ。大多數(shù)宮頸癌發(fā)生在TZ 區(qū)，在TZ 區(qū)單層柱狀上皮可通過化生形成層狀鱗狀上皮。這一過程被認為是由宮頸儲備細胞介導(dǎo)的，這是一種位于TZ 的特殊類型的干細胞，是HPV 感染的靶細胞。一旦感染HPV，宮頸轉(zhuǎn)化區(qū)內(nèi)的儲備細胞更易發(fā)生細胞周期紊亂[8]。研究報道，宮頸未成熟上皮區(qū)域的細胞因子水平明顯高于宮頸成熟上皮區(qū)域[9]。這種免疫激活狀態(tài)可能反映了未成熟子宮頸更易發(fā)生與HPV 感染相關(guān)的宮頸癌。

1.3 免疫反應(yīng)的觸發(fā)

雖然HPV 持續(xù)感染對于宮頸癌的發(fā)生發(fā)展來說是一個顯著的風險，但并不是一個必然的致病因素，仍然對HPV 的感染、清除、持續(xù)和進展為癌前病變之間過渡狀態(tài)的促進因素知之甚少。宮頸HPV 感染會觸發(fā)免疫反應(yīng)。在炎癥刺激下，HPV 感染會激活宮頸上皮細胞的胞內(nèi)信號通路，誘導(dǎo)趨化因子和細胞因子表達，免疫細胞聚集于宮頸局部組織，進而觸發(fā)一系列免疫應(yīng)答，這些反應(yīng)對病毒清除至關(guān)重要[10]。宮頸鱗狀上皮內(nèi)病變的免疫微環(huán)境特征是缺乏上皮內(nèi)CD3+、CD4+、CD8+T 細胞浸潤，并由數(shù)量增加的CD25+FoxP3+調(diào)節(jié)性T 細胞和CD163+M2 巨噬細胞浸潤。宮頸鱗狀上皮內(nèi)病變自發(fā)好轉(zhuǎn)的特點是調(diào)節(jié)性T 細胞數(shù)量少，上皮內(nèi)CD8+T 細胞多，CD4+/CD25+T 細胞比例高。免疫治療還可增強原有的促炎免疫環(huán)境，促進病變消退[11]。還有人認為致癌的HPV 類型可以抑制宿主的先天性免疫和獲得性免疫反應(yīng)[12]。

2 陰道微生物群

2.1 陰道微生物正常菌群

在女性生殖道中棲息著與女性共生的微生物群。BV 是一種常見的陰道微生物菌群改變的疾病，會增加性傳播感染和女性生殖道其他并發(fā)癥的風險。BV 的一大特點是缺乏革蘭氏陽性桿菌，即乳酸桿菌[13]。乳酸桿菌可維持相對酸性的陰道環(huán)境并產(chǎn)生保護性蛋白作為抵御病原體的第一道防線[14]。乳酸桿菌使用兩種機制來抵御病原體，首先通過黏附在黏液上產(chǎn)生生物膜和屏障，從而競爭并防止病原體定植；其次產(chǎn)生保護性抗菌化合物，包括類似細菌素的物質(zhì)、生物表面活性劑、過氧化氫和乳酸。

Ravel 等[15]將健康女性生殖道微生物群分成了5 種不同的群落狀態(tài)類型，其中4 種是基于乳酸桿菌主導(dǎo)的：卷曲乳桿菌（L.crispatus）、惰性乳桿菌（L.iners）、格氏乳桿菌（L.gasseri）和詹氏乳桿菌（L.jensenii）。第五個通常稱為非乳酸桿菌主導(dǎo)狀態(tài)或高度多樣性狀態(tài)，這種狀態(tài)與BV 相關(guān)。在某些情況下整個月經(jīng)周期的微生物群的組成存在很大差異[15-16]。在一些女性中，乳酸桿菌占主導(dǎo)地位的狀態(tài)會在月經(jīng)期間消失，而在其他女性中，它在月經(jīng)期間又很穩(wěn)定，還有一些女性，它可能會每天發(fā)生變化[15]。還有一些其他因素，如使用抗生素、陰道沖洗、懷孕和哺乳、避孕、合并感染和最近的性交，都會導(dǎo)致乳酸菌暫時減少[16-19]，且這種短暫減少的臨床意義尚不清楚。

2.2 陰道微生物群和炎癥

Kim 等[20]對韓國女性復(fù)發(fā)性陰道炎患者陰道樣本中的微生物組分類譜進行了研究，發(fā)現(xiàn)陰道內(nèi)菌群豐富度和微生物多樣性的變化與復(fù)發(fā)性陰道炎密切相關(guān)。復(fù)發(fā)性陰道炎患者中乳酸桿菌屬的比例較健康女性低，且有婦科疾病的患者細菌類群的豐度和多樣性顯著高于無疾病患者。另一項研究顯示陰道加德納菌以及L.iners 和促炎狀態(tài)相關(guān)，而L.crispatus，L.jensenii和L.gasseri 則更多的與相對非炎癥狀態(tài)相關(guān)，另一組觀察到陰道加德納菌具有與免疫激活、凋亡、上皮完整性破壞和傷口愈合相關(guān)的蛋白質(zhì)組學特征[21]。所以，感染加德納菌的組織容易受到HPV 感染，因為HPV 通常是通過炎癥或損傷進入基底細胞。

2.3 陰道微生物群和HPV 在高分化鱗狀上皮內(nèi)病變（high-grade squamous intraepithelial lesion，HSIL）中的相互作用

陰道微生物群具有分泌細菌毒素的能力，導(dǎo)致慢性炎癥的發(fā)展，包括誘導(dǎo)細胞和DNA 損傷，為癌癥發(fā)展創(chuàng)造有利環(huán)境[22]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著宮頸腫瘤嚴重程度增加，陰道乳酸桿菌的含量在減少[23]，且BV 和宮頸HPV 感染之間存在正相關(guān)[24]。一般來說，HPV 持續(xù)感染和HSIL 的女性具有以非乳酸菌為主的微生物群和更高的細菌多樣性。HPV 和HSIL 相關(guān)性的細菌種類包括陰道加特納菌、纖毛菌屬和普雷沃氏菌屬[25]。一項研究證實，纖毛菌屬為CIN 和宮頸癌的生物標志物[26]。

對CIN 女性進行切除治療前后進行檢查發(fā)現(xiàn)，CIN 患者的陰道微生物菌群多樣性較高，促炎細胞因子和抗微生物肽（antimicrobial peptides，AMPs）濃度較高。局部手術(shù)切除CIN 可降低AMPs 水平，但不改變陰道微生物群的組成或細胞因子水平。這意味著罹患CIN 女性的生殖道天生傾向于高微生物菌群多樣性的促炎環(huán)境，這種環(huán)境不能通過手術(shù)切除或HPV 清除來糾正。未能重建富含乳酸桿菌的陰道環(huán)境也許就是為什么女性仍處于侵入性疾病復(fù)發(fā)高風險的原因[27]。盡管陰道微生物群在癌癥發(fā)展中的作用還不清楚，但它的某些作用肯定是可信的。例如，眾所周知慢性炎癥會產(chǎn)生亞硝胺，亞硝胺是已知的致癌物[28]。微生物毒素的產(chǎn)生也可導(dǎo)致細胞信號的抑制或激活。Ilhan等[29]最近證實，已知癌癥相關(guān)的代謝組學特征與宮頸炎癥、HPV 感染和局部微生物群有關(guān)。雖然短暫的炎癥可能是病毒清除的必要條件，但慢性促炎狀態(tài)會導(dǎo)致組織損傷，免疫浸潤而釋放活性氧（reactive oxygen species，ROS）和其他潛在的致癌物質(zhì)，所有這些都可能通過加速DNA 和細胞損傷來增強HPV 的致癌潛力。

氧化應(yīng)激（oxidative stress，OS）是指機體在遭受有害刺激時，ROS 和活性氮（reactive nitrogen species，RNS）的產(chǎn)生過多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡而導(dǎo)致組織損傷[30]。由于陰道微生物群是有氧環(huán)境，這意味著ROS 和RNS 的產(chǎn)生是常規(guī)的。由于其已知的毒性[31]，如不加以控制將成為致癌物質(zhì)。OS 的毒性活動包括細胞膜脂質(zhì)功能的改變，基因表達反應(yīng)的改變和細胞氧化還原平衡的擾亂。有學者假設(shè)OS 加上HR-HPV 的轉(zhuǎn)化能力會促進宮頸癌的發(fā)展，或者它可以與HPV 相互作用，激活或抑制HPV自身的分子機制[32-33]。

3 總結(jié)與展望

女性生殖道具有特定的微生物群，在維持健康和體內(nèi)平衡方面發(fā)揮著重要作用。在宮頸疾病中乳酸桿菌消耗增加，可能會對疾病的恢復(fù)產(chǎn)生不利影響[34]。陰道微生物群的組成已經(jīng)被認為是預(yù)測疾病結(jié)局有用的生物標志物。然而，大多數(shù)與HPV 相關(guān)的癌癥的微生物群研究都致力于描述細菌和細胞因子譜，而沒有證明因果關(guān)系[35]。雖然這些研究提供了有用的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，但推斷陰道微生物群、HPV 感染和宮頸疾病之間的因果關(guān)系還有待進一步驗證。未來研究應(yīng)該探索陰道微生物群在更大臨床樣本量中是如何影響疾病結(jié)果的，并探索其作為疾病微生物標志物的作用。目前缺乏從機制方面探索生殖道微生物群與HPV 感染相關(guān)的臨床前動物研究，這可能是由于難以對動物中的人類微生物組進行建模[36]。用于HPV 感染建模最常用的是永恒皮膚角化細胞細胞系，支持幾種hrHPV亞型的生命周期[37]。永恒皮膚角化細胞構(gòu)成的模型可以準確模擬HPV 感染的所有階段，是研究HPV 癌基因E6 和E7 表達的理想選擇[38]。

越來越多的證據(jù)表明，宮頸疾病中的陰道微生物群可能會影響HPV 感染的持續(xù)性和宮頸疾病的發(fā)展。更好地了解微生物群的影響可能有助于開發(fā)新的診斷或預(yù)后微生物標志物和開發(fā)新預(yù)防和治療藥物的合理靶點。