子宮內(nèi)膜及腸道微生物在子宮內(nèi)膜癌發(fā)病中的作用

馬杏，黃吾男，劉文文，李玲，劉暢

子宮內(nèi)膜癌（endometrioid carcinoma，EC）是婦科三大惡性腫瘤之一。在美國和一些歐洲國家，EC 發(fā)病率已超越卵巢癌，成為婦科生殖系統(tǒng)惡性腫瘤之首[1]。1983 年Bokhman 將EC 分為Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型EC 通常起源于子宮內(nèi)膜增生，表達雌孕激素受體，聚合酶ε（polymerase-epsilon，POLE）突變和微衛(wèi)星不穩(wěn)定是其常見突變，Ⅱ型EC 在萎縮的子宮內(nèi)膜環(huán)境中發(fā)展，與雌孕激素受體關系不大，組織學上分化較差，可見頻繁P53 突變，P16 和HER2/neu 過表達。

目前，EC 發(fā)病原因仍不明確，在環(huán)境觸發(fā)和基因表達之間，微生物群是一個新發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)因子。研究表明，多種細菌病毒參與癌癥的發(fā)生發(fā)展，如幽門螺桿菌、肝炎病毒、高危型人乳頭瘤病毒分別與胃癌、肝癌、宮頸癌發(fā)生有關[2-4]?？紤]到EC 的炎癥狀態(tài)，子宮內(nèi)膜和腸道微生物在EC 的發(fā)生中也可能是一個極其重要的因素。

1 子宮內(nèi)膜微生物與EC

1.1 子宮內(nèi)膜微生物健康育齡婦女生殖道中的大多數(shù)細菌居住在陰道和宮頸中。由多種厭氧菌和需氧菌構成的陰道菌群是陰道微生態(tài)的核心，月經(jīng)周期開始后，需氧菌和兼性厭氧菌的活菌數(shù)會不斷減少，而專性厭氧菌基本保持不變[5]。隨著年齡增加，陰道的酸性環(huán)境被逐漸破壞，陰道的自然防御功能下降。正常情況下，陰道和宮頸中微生物多樣性低，以乳桿菌為主，在子宮內(nèi)膜中可能不含或者只有很少的微生物量；但在患病狀態(tài)下，子宮內(nèi)膜微生物比陰道和宮頸微生物表現(xiàn)出更高的多樣性[6]。

2015 年，Mitchell 等[7]比較陰道和子宮內(nèi)膜微生物發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜中仍以乳桿菌屬豐度最高，其次分別是加德納菌屬和普雷沃菌屬。2017 年Chen 等[8]研究證實，女性生殖系統(tǒng)中存在不同的細菌群落，從陰道到卵巢其在不斷變化，其中假單胞菌屬、不動桿菌屬和漫游球菌屬（Vagococcus）在子宮內(nèi)膜中豐度最高。Wei 等[9]從50 例女性生殖系統(tǒng)5 個不同部位（陰道下1/3、陰道后穹窿、宮頸黏液、子宮內(nèi)膜和腹膜液）采集樣本，進行16S rRNA 基因擴增測序，根據(jù)樣本中鑒定的優(yōu)勢菌屬將女性生殖道微生物分為7 種類型：Ⅰ型以鏈球菌屬為主，Ⅱ型以乳桿菌屬為主，Ⅲ型以加德納菌屬為主，Ⅳ型為普雷沃菌屬和奇異菌屬等的混合，Ⅴ型以韋榮球菌屬為主，Ⅵ型為假單胞菌屬和不動桿菌屬等，Ⅶ型為叢毛單胞菌（Comamonas）。總體而言，沿著生殖道，微生物分布發(fā)生了連續(xù)的變化，陰道和宮頸大部分以Ⅱ型為主，而子宮內(nèi)膜中微生物則表現(xiàn)出較高的多樣性，以Ⅳ型和Ⅴ型多見。Winters 等[10]對25 例因子宮肌瘤或子宮內(nèi)膜增生而行全子宮切除術的婦女的子宮內(nèi)膜樣本進行了微生物測序，發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜中最豐富的菌屬為不動桿菌屬、假單胞菌屬、叢毛單胞菌屬和梭狀芽孢桿菌屬。

同樣，Lu 等[11]的研究發(fā)現(xiàn)在門水平上，子宮內(nèi)膜微生物主要由變形菌門、放線菌門、厚壁菌門和擬桿菌門組成，具體到菌屬，子宮內(nèi)膜中假支桿菌屬（Pseudoramibacter）、紅細菌屬（Rhodococcus）、福格斯氏菌屬（Vogesella）、嗜膽菌屬（Bilophila）、巨單胞菌屬（Megamonas）、葉狀桿菌屬（Phyllobacterium）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、類桿菌屬（Bacteroides）和雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）的豐度較高。由此可見，乳桿菌屬并不是子宮內(nèi)膜的優(yōu)勢菌屬，而子宮內(nèi)膜多種菌屬定居的傳播途徑可能是陰道宮頸細菌上行或腸道微生物及其他部位微生物的血源性傳播，甚至醫(yī)源性操作所致。隨著測序技術的進步，研究人員雖然在子宮內(nèi)膜中分離出多種富集菌群，但目前關于子宮內(nèi)膜微生物的組成尚無統(tǒng)一意見，需要完善更多的實驗去分析。

1.2 子宮內(nèi)膜微生物與炎癥及ECEC 組織中微生物測序結果與子宮內(nèi)膜良性病變的差異明顯。在2016 年，Walther-António 等[12]對EC 樣本進行測序發(fā)現(xiàn)，厚壁菌門、螺旋體門、放線菌門、擬桿菌門和變形桿菌門細菌豐度在EC 組織中增高，具體到菌屬，以糞厭氧棒桿菌屬（Anaerostipes）、小類桿菌屬（Dialister）、嗜胨菌屬（Peptoniphilus）、瘤胃球菌屬（Ruminococcus）、安柔特菌屬（Anaerotruncus）、密螺旋體（Treponema）和奇異菌屬（Atopobium）等為主。此外還觀察到卟啉單胞菌屬（Porphyromonas）結合陰道高pH 值（＞4.5）可作為診斷EC 的比較有價值的生物標志物，行受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，ROC 曲線）分析，卟啉單胞菌屬ROC 曲線下面積為0.847，敏感度為80%，特異度80%，但在陰道pH 值＞4.5，同時聯(lián)合檢測奇異菌屬時，其ROC 曲線下面積為0.918，敏感度可提高到100%，但特異度會降低為60%[12]。Walsh 等[13]在EC 患者中鑒定出17 種富集菌屬，認為絕經(jīng)、肥胖或陰道高pH 值的EC 患者的內(nèi)膜微生物多樣性增加。而Lu 等[11]觀察到與之相反的結果，與良性子宮病變患者相比，EC 患者的宮腔微生物多樣性降低，導致部分少數(shù)菌屬的過度生長，子宮內(nèi)膜抵抗外界感染能力降低。為了研究不同婦科腫瘤中細菌和病毒的差異，Gonzalez-Bosquet 等[14]對高級別漿液性卵巢癌和子宮內(nèi)膜樣癌進行了微生物差異分析，發(fā)現(xiàn)兩者有93 種微生物差異表達。

EC 與健康子宮微環(huán)境不同，不管是富集菌屬還是局部多樣性降低導致的少數(shù)菌屬的過度生長，都會導致慢性炎癥的產(chǎn)生，而慢性炎癥促進血管生成、細胞增殖和自由基產(chǎn)生，有利于腫瘤發(fā)生和發(fā)展。Caselli等[15]采用人子宮內(nèi)膜腺癌細胞HEC1A 研究了奇異菌屬和卟啉單胞菌屬對子宮內(nèi)膜細胞促炎細胞因子表達的影響，結果表明，把兩者與人子宮內(nèi)膜腺癌細胞共同培養(yǎng)24 h，足以誘導促炎細胞因子產(chǎn)生，以白細胞介素1α（interleukin-1α，IL-1α）、IL-1β、IL-17α和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）為主。同時也發(fā)現(xiàn)，奇異菌屬和卟啉單胞菌屬可以改變其他蛋白的轉錄，包括CC 趨化因子配體8（CC chemokine ligand 8，CCL8）、CXC 趨化因子配體2（CXC-chemokine ligand 2，CXCL2）、IL-22 和IL-9。IL-1α 和IL-1β 在包括EC 在內(nèi)的多種腫瘤中過表達，促進細胞增殖、黏附、侵襲和血管生成[16]。由TNF-α 誘導的CCL8 和CXCL2 可在EC 中促進腫瘤侵襲[17-18]。IL-22 通過產(chǎn)生CCL2 誘導子宮內(nèi)膜細胞增殖[10]。有研究發(fā)現(xiàn)，EC 中IL-9 表達水平與預后相關，IL-9 表達水平越高EC 預后越好（P=0.002 7）[19]。

Lu 等[11]觀察到IL-6 和IL-17 的mRNA 水平與EC中微球菌（Micrococcus）的相對豐度呈正相關。IL-6是信號轉導及轉錄激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）的激活因子，IL-6在EC 中激活STAT3 信號通路，促進EC 的發(fā)生[20]、侵襲和遷移，使用STAT3 抑制劑Stattic 能顯著抑制IL-6 陽性淋巴細胞浸潤度較高的EC 細胞的遷移和侵襲[21]。IL-17 是重要的源自CD4+T 細胞的促炎性因子，研究發(fā)現(xiàn)，EC 組織中IL-17 水平顯著高于子宮內(nèi)膜增生組織，與不典型子宮內(nèi)膜增生組相比，IL-17 處理的子宮內(nèi)膜癌Ishikawa 細胞的增殖和遷移顯著增強。分子機制研究表明，IL-17 可能通過上調(diào)Ishikawa細胞雌激素受體α（estrogen receptor α，ERα）/ERβ 的比值來影響子宮內(nèi)膜癌細胞增殖與遷移[22]。

2 腸道微生物與EC

2.1 腸道微生物除了泌尿生殖道，人體共生菌中另一龐大而不可忽視的群體便是胃腸道中的微生物，人體腸道微生物多達100 萬億，與人類宿主基本上是共生關系，攜帶的微生物基因比人類細胞基因多150 倍[23]。腸道微生物可參與腸道內(nèi)飲食化合物代謝，維持腸道上皮屏障完整性，清除有毒化合物，調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應，維持體內(nèi)能量平衡和宿主免疫力[24]。腸道微生物組成可因環(huán)境因素而改變，并導致細菌與宿主關系的改變。由于女性生殖道與直腸在解剖位置上相鄰，腸道菌群紊亂可能導致生殖系統(tǒng)代謝異常，有研究表明腸道微生物與EC 的發(fā)生、治療及預后均有一定關聯(lián)[25-26]。

對健康志愿者糞便中的微生物測序發(fā)現(xiàn)，腸道微生物以擬桿菌門、厚壁菌門和變形桿菌門等革蘭陰性類桿菌為主，其中厚壁菌門和擬桿菌門占90%[27]。健康人類的腸道微生物群多樣性水平高[28]，而多樣性水平的降低可能與菌群生態(tài)失調(diào)有關。Zhao 等[29]比較絕經(jīng)前后女性的腸道微生物發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后婦女的腸道微生物多樣性低于絕經(jīng)前婦女，主要表現(xiàn)為絕經(jīng)后厚壁菌門和變形桿菌門的細菌豐度減少，而擬桿菌門和疣微菌門的細菌豐度增多，其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物（短鏈脂肪酸、次級膽汁酸和甲苯等）數(shù)量變化，導致腸道內(nèi)環(huán)境改變。肥胖人群與正常人群的腸道微生物組成也不相同，肥胖人群的腸道菌群在基因數(shù)量和豐度方面都低于健康人群，主要表現(xiàn)為擬桿菌門細菌數(shù)量顯著減少，厚壁菌門細菌數(shù)量增加[30]。具體到種屬，肥胖與奇異菌屬（Atopobium）和斯卡多維菌屬（Scardovia）的豐度呈正相關，與擬普雷沃菌屬（Alloprevotella）、奈瑟菌屬（Neisseria）、罕見小球菌屬（Subdoligranulum）和紡錘鏈桿菌屬（Fusicatenibacter）等的豐度呈負相關[31]。

2.2 腸道微生物與雌激素及EC許多研究表明，絕經(jīng)、肥胖和高雌激素水平是EC 發(fā)生的重要危險因素。然而，并不是所有具有多項高危因素的女性最終都會患EC，已知的EC 危險因素和不同的結果之間的差異可能是人類微生物干擾所致[32]，絕經(jīng)期改變或肥胖可通過減少腸道微生物多樣性、改變厚壁菌門與擬桿菌門的比值來增強菌群失調(diào)，兩者可引起全身雌激素水平升高。

正常情況下，女性體內(nèi)的雌激素以游離或結合于性激素結合球蛋白的形式在血液中循環(huán)，到達肝臟后經(jīng)UDP-葡萄糖醛酸轉移酶與葡萄糖醛酸結合，再通過膽汁排泄，但這種由膽汁釋放的“結合雌激素”可被腸道中具有β-葡萄糖醛酸酶（βglucuronidase，GUS）的腸道細菌解結合，再次變成游離雌激素，導致體內(nèi)發(fā)揮作用的雌激素增多[33]。而厚壁菌門/擬桿菌門比值改變會增加具有GUS 活性的細菌，它們能增高雌激素水平，并增強雌激素與受體的結合，從而促進子宮內(nèi)膜增生和EC 的發(fā)展[34]。研究表明，腸道內(nèi)有GUS 活性的細菌有利于EC 及乳腺癌等與雌激素相關的實體腫瘤的發(fā)生及進展[35-36]。有學者提出“estrobolome”概念，也稱“雌激素組”，指能代謝雌激素的腸道菌群基因的集合，有研究人員編制了一份人體腸道微生物GUS 基因圖譜，總共鑒定了3 013 個微生物編碼的GUS 蛋白，有112 個微生物GUS 基因被鑒定出來，并分為6 類，主要表達在4 個細菌門，分別為擬桿菌門、厚壁菌門、疣微菌門和變形菌門[37]，具體到菌屬是斯萊克菌屬（Slackia）和丁酸蓖麻單胞菌屬（Butyricimonas）與雌二醇水平顯著相關[38]。

除了腸道微生物失調(diào)導致具有GUS 活性的細菌豐度增加，使雌激素增多，腸道微生物誘導的肥胖也可增加雌激素水平。絕經(jīng)后肥胖婦女卵巢來源的雌激素急劇下降，但脂肪組織內(nèi)的芳香化酶可以將體內(nèi)的類固醇轉化為睪酮和雄烯二酮，其進一步轉化可變?yōu)榇贫己痛仆?，在體內(nèi)發(fā)揮作用[39-40]，從而增加循環(huán)中的雌激素含量。

事實上，EC 中除了內(nèi)膜菌群失調(diào)可引起炎癥反應，雌激素同樣可以調(diào)節(jié)炎癥，產(chǎn)生促炎因子（IL-6和TNF-α），促炎因子反過來可協(xié)同卵巢類固醇合成相關酶的表達，導致循環(huán)內(nèi)的雌激素處于高水平狀態(tài)，以此形成一個刺激環(huán)[41]，支持雌激素驅動的子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展。

3 結語與展望

子宮內(nèi)膜及腸道微生物失調(diào)會產(chǎn)生慢性炎癥，升高雌激素水平，影響子宮內(nèi)膜細胞增殖。有報道稱陰道微生態(tài)失衡與高危型人乳頭瘤病毒持續(xù)感染顯著相關，會增加宮頸高級別鱗狀上皮內(nèi)病變[42]及宮頸癌[43]的風險，但目前沒有研究報道陰道微生態(tài)失衡直接與EC 有關，需要進一步探索。內(nèi)膜及腸道微生物打破正常穩(wěn)態(tài)而呈現(xiàn)病理狀態(tài)的具體機制，以及微生物之間對營養(yǎng)的競爭、微生物與宿主的信號轉導及微生物代謝產(chǎn)物的影響等，都有待于深入研究。此外，EC 放化療過程中出現(xiàn)的胃腸道損傷是否可以從微生物出發(fā)，通過調(diào)節(jié)微生物生態(tài)或與其他藥物協(xié)同作用，減少患者用藥過程中的不適感。一些較成熟的干預措施，如對高危人群用藥物（針對生殖道和腸道的益生菌或益生元）、減肥手術、糞便微生物轉移和營養(yǎng)藥物等方法，是否可以作為預防EC的新手段有待進一步研究。研究人員已經(jīng)完成人3D子宮內(nèi)膜上皮細胞模型器[44]和人工陰道液[45]的制作，這種定量化體外微生物培養(yǎng)和精準解析的技術是認識女性生殖道微生物與疾病發(fā)生的有力工具。利用新一代測序技術，從微生物入手，可能為EC 的預防和治療提供新思路。