妊娠期糖尿病陰道微生態(tài)與不良圍產(chǎn)結(jié)局的研究進展

喬益夢,范倩倩,張小妹綜述,何榮霞審校

0 引 言

腸道菌群可通過與miRNA相互作用從而誘發(fā)糖尿病[1],且研究發(fā)現(xiàn)抗生素降血糖的機制可能與其導(dǎo)致腸道變形桿菌豐度增加相關(guān)[2]。而血糖變化與陰道菌群研究甚少,女性生殖道中各種微生物群的比例高達人類總細(xì)菌負(fù)荷的9%[3]。陰道微生物群、宿主內(nèi)分泌系統(tǒng)、陰道解剖和局部黏膜免疫共同構(gòu)成了陰道微生物區(qū)系,陰道微生物群與環(huán)境、宿主之間相互作用,維持陰道微生物區(qū)系的平衡,保障女性生殖健康。相對平衡的陰道微生態(tài)系統(tǒng)對維護女性健康有積極作用,而菌群比例的不平衡可能導(dǎo)致感染或生殖并發(fā)癥的易感性[4]。妊娠期是陰道各種感染易發(fā)時期,主要是由于生理激素的改變使得陰道內(nèi)微生物的構(gòu)成及比例、陰道 pH 發(fā)生改變[5-6];其次妊娠期間免疫抑制的存在使機體免疫力下降,一些條件致病菌機會感染的可能性增加,使得陰道微生態(tài)處于脆弱的平衡狀態(tài)[7]。此外,高血糖也可抑制白細(xì)胞的吞噬能力,機體表現(xiàn)為抵抗力下降,從而易受病原體的感染[8];血糖尿糖的增加亦可增加陰道上皮細(xì)胞內(nèi)糖原含量,易致以乳酸桿菌為優(yōu)勢菌的陰道內(nèi)菌群發(fā)生變化,表現(xiàn)為陰道優(yōu)勢菌群由革蘭陽性桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓＞旱萚9]。眾所周知,妊娠期的陰道感染與各種不良妊娠結(jié)局如早產(chǎn)、胎膜早破、絨毛膜羊膜炎等密切相關(guān),而GDM發(fā)病率的逐年上升及其臨床難以控制的高血糖狀態(tài)更易誘發(fā)或加重妊娠期的陰道感染,從而導(dǎo)致一系列不良圍產(chǎn)結(jié)局。

1 女性陰道微生態(tài)概述

1.1 健康女性陰道微生態(tài)正常的陰道微生物區(qū)系是一個不斷變化的環(huán)境,受到各種生理和環(huán)境因素的影響。乳桿菌在維持健康的陰道微環(huán)境中起著核心作用,通過在陰道上皮的競爭黏附機制及產(chǎn)生乳酸、H2O2、細(xì)菌素等抗菌化合物來防止其他可能對宿主造成潛在致病的微生物群的建立或過度發(fā)展。異常陰道菌群失調(diào)可涉及微生物多樣性或豐度的改變,尤其是乳桿菌屬,或某些促進炎癥的厭氧細(xì)菌[10]。Ravel等[11]分析了來自4個種族的無癥狀育齡婦女的陰道微生物區(qū)系,并將其分為5種群落狀態(tài)類型(CST),其中CST I、CST II、CST III和CST V分別由不同種類的乳桿菌L.crispatus(卷曲乳桿菌)、L.gasseri(加氏乳桿菌)、L.iners(惰性乳桿菌)和L.jensenii(詹式乳桿菌)主導(dǎo),占陰道群落的73%;余下27%的群落(CST IV)則代表了更多樣化的分布,其乳桿菌豐度較低。后續(xù)的研究將其進一步分為兩個亞型,由乳桿菌和一些厭氧菌共存主導(dǎo)的CST IV-A和以Gardnerella(加德納菌)、Atopobium(阿托波氏菌)、Prevotea(普雷沃氏菌)和其他細(xì)菌主導(dǎo)的CST IV-B[12]。

1.2妊娠期女性微生態(tài)妊娠期是女性進入生殖階段的自然生理過程,不同身體部位的微生物群落的結(jié)構(gòu)、組成和豐富性同時發(fā)生變化[13]。其中陰道菌群仍以乳桿菌為優(yōu)勢菌,但多數(shù)孕婦乳桿菌功能不足使得妊娠期婦女處于微生態(tài)失調(diào)狀態(tài),生殖道感染發(fā)生率較高[14]。

Freitas等[15]指出與非妊娠相比,健康持續(xù)妊娠婦女的陰道微生物群落的豐富度和多樣性較低,細(xì)菌載量較高,乳桿菌豐度也增高。而Yeruva等[16]也進一步分析了孕婦的乳桿菌譜,發(fā)現(xiàn)在菌群正常的孕婦中卷曲乳桿菌(100%)是最主要的乳桿菌屬,其次是惰性乳桿菌(77%)、詹氏乳桿菌(74%)和L.helveticus(瑞士乳桿菌)(60%)。這與在中國、韓國和日本孕婦中進行的研究結(jié)果一致[17-19]。此外,Yeruva等[16]還指出隨著陰道菌群向中間型和細(xì)菌性陰道病(bacterial vaginosis,BV)的轉(zhuǎn)變,卷曲乳桿菌、詹式乳桿菌和瑞士乳桿菌的數(shù)量顯著減少,而惰性乳桿菌并未發(fā)生明顯變化。多項研究結(jié)果表明,不同乳桿菌菌種產(chǎn)生乳酸的能力不同,不同乳酸異構(gòu)體對陰道微環(huán)境的保護能力不同。其中卷曲乳桿菌可同時產(chǎn)生D-乳酸和L-乳酸,詹式乳桿菌只產(chǎn)生D-乳酸,而惰性乳桿菌因缺乏編碼D-乳酸脫氫酶的基因,僅產(chǎn)生L-乳酸;且D-乳酸的保護作用強于L-乳酸[20-22]。另有研究發(fā)現(xiàn)惰性乳桿菌還可通過其形成膽固醇依賴的細(xì)胞溶素而表現(xiàn)出致病傾向[23],且該菌種經(jīng)常在非乳桿菌優(yōu)勢陰道群落中檢出[21]。這個結(jié)果在某種程度上說明卷曲乳桿菌對陰道微環(huán)境的保護作用強于詹氏乳桿菌,以卷曲乳桿菌為優(yōu)勢種的陰道群落具有更強的穩(wěn)定性,常表現(xiàn)為健康的陰道微生態(tài),而惰性乳桿菌則因其較差的保護能力以及潛在的致病傾向有可能存在一些負(fù)面影響。

2 GDM陰道微生態(tài)

2.1 GDM陰道菌群變化GDM孕婦的陰道菌群變化不僅受到妊娠的影響,高血糖、高尿糖及隨胎齡增加而增加的胰島素抵抗,也可使?jié)撛谥虏【囊赘行栽黾?致陰道菌群異常[24-25]。

王艷等[26]采用高通量測序技術(shù)對比分析了54例GDM孕婦的陰道菌群特征,發(fā)現(xiàn)其陰道菌群構(gòu)成與正常妊娠孕婦基本相似,僅在菌群分布上出現(xiàn)一定特異性。表現(xiàn)為以厭氧菌為優(yōu)勢菌的CTS IV所占比例(45%,24/54)增加,明顯高于非GDM(20%),CTS IV中又以CTS IV-A中一些常見于BV的陰道菌群為主,如加德納菌屬、氣球菌屬(Aerococcus)、棒狀桿菌屬(Corynebacterium)、大芬戈爾德菌屬(Finegoldia)、鏈球菌屬(Streptococcus)、阿托波氏菌屬、普雷沃氏菌屬、微單胞菌屬(Parvimonas)、纖毛菌屬、動彎桿菌屬(Mobiluncus)和吲哚嗜胨菌屬(Peptoniphilus),提示了GDM可能與BV具有相關(guān)性。此外王艷還通過LEfSe分析找出了GDM組的特征性菌(群)為雙歧桿菌科(Bifidobacteriaceae)、雙歧桿菌目(Bifidobacteriales)、放線菌綱(Actinobacteria)及毛螺旋菌科[26]。Cortez等[27]則在GDM女性陰道菌群中檢出了豐度明顯增加的Bacteroides(擬桿菌屬)、Veillonella(韋永氏球菌屬)、Klebsiella(克雷伯式桿菌屬)、Escherichia(埃希菌屬)、Enterococcus(腸球菌屬)、Enterobacter(腸桿菌屬)。而在丁雪[28]的研究中,GDM患者陰道代表性菌屬為普雷沃氏菌屬、巨球型菌屬、雙歧桿菌屬、大芬戈爾德菌屬、氣球菌屬。除此之外,Zhang等[8]還分析了GDM孕婦不同乳桿菌種的豐度變化,不同于正產(chǎn)妊娠組以卷曲乳桿菌(28.5%)為優(yōu)勢種,惰性乳桿菌(20.9%)和嗜酸乳桿菌(13.7%)次之的分布特征;GDM組乳桿菌豐度順序依次為嗜酸乳桿菌(28.3%)、卷曲乳桿菌(15.1%),惰性乳桿菌(12.8%),且發(fā)現(xiàn)了GDM組的獨特菌種如L.listeri(李斯特氏乳桿菌)、L.amylovorus(淀粉乳桿菌)和L.fructivorans(果糖乳桿菌)[8]。因此我們可以推測GDM患者易發(fā)生陰道感染在某種程度上與具有較強保護作用的卷曲乳桿菌減少相關(guān)。除此之外,還有一項基于18S rRNA基因測序?qū)μ悄虿≡袐D陰道真菌區(qū)系特征的研究顯示[29],健康孕婦的陰道內(nèi)存在著豐富的真菌群,而糖尿病孕婦的陰道真菌群則更為豐富和多樣,且隨空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)和糖化血紅蛋白(HbA1c)水平升高表現(xiàn)得更加明顯。由此可知,GDM患者的陰道菌群確實發(fā)生了或多或少的改變,無論是致病菌亦或是保護性的乳桿菌。不同陰道感染的致病菌種各有特征,而乳桿菌屬各類菌種的分布及保護作用也不盡相同。

2.2GDM陰道微環(huán)境變化陰道微生態(tài)除相應(yīng)的菌群變化外,也有一些反映陰道環(huán)境狀況的指標(biāo)如陰道pH、唾液酸苷酶、β-葡萄糖醛酸苷酶、白細(xì)胞酯酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶及H2O2等,這些指標(biāo)可與菌群相互作用影響女性生殖道健康,也是既往GDM臨床研究資料中研究較多的指標(biāo)。

其中,韓樂等[30]發(fā)現(xiàn)GDM孕婦陰道pH呈降低趨勢,而β-葡萄糖醛酸苷酶、白細(xì)胞酯酶陽性率、H2O2陽性率則等高于健康的孕婦組。張璐等[31]在其研究中也證實了這一現(xiàn)象。據(jù)此分析pH降低可能與GDM孕婦體內(nèi)較高水平的雌激素及血糖導(dǎo)致陰道上皮細(xì)胞內(nèi)的糖原含量上升,乳酸的含量增多相關(guān)。此外,另有Mirmonsef等[32]的研究顯示陰道微環(huán)境的變化如pH下降可影響各種乳桿菌的定植,具體可表現(xiàn)為卷曲乳桿菌和詹式乳桿菌豐度增加,而惰性乳桿菌保持不變。且在既往研究中,卷曲乳桿菌產(chǎn)生H2O2的量明顯高于其他乳桿菌[33],也就是說隨pH下降,陰道卷曲乳桿菌豐度增加,H2O2的總產(chǎn)生量也隨之增加。另有兩項類似的研究也發(fā)現(xiàn)了這種情況[30-31]。因此,在某種程度上陰道微環(huán)境成分如pH及H2O2在一定程度上可以相互影響,且這種影響可能是通過影響陰道菌群變化而實現(xiàn)的。然而在Zhang等[8]的研究中顯示GDM孕婦的陰道pH降低,陰道卷曲乳桿菌的水平呈下降趨勢,而不是上升。這與上述研究結(jié)果存在出入,可能與體外和體內(nèi)的差異以及GDM患者特定人群的影響相關(guān),更大的可能是因為現(xiàn)有的研究尚無法明確得出陰道菌群與微環(huán)境互相作用的機制以致眾說紛紜,還需進一步深入探索。

2.3血糖水平與陰道菌群失調(diào)的關(guān)系GDM現(xiàn)已成為妊娠期最常見內(nèi)分泌疾病,為盡早防范、規(guī)避其對母兒結(jié)局的不良影響,現(xiàn)臨床常用的OGTT診斷標(biāo)準(zhǔn)納入了很多輕型患者,其血糖水平僅需日常飲食控制即可,既往研究中這類患者的陰道微生物區(qū)系因陰道自身的防御功能而往往未發(fā)生明顯改變。然而Nowakowska等[34]分析了高血糖患者的血糖水平及陰道感染情況,發(fā)現(xiàn)在血糖控制極差的患者中,陰道真菌的患病率似乎隨著糖化血紅蛋白(HbA1c)的增加而略有增加。Rafat等[35]在其研究中也發(fā)現(xiàn)陰道微生物失調(diào)患者較陰道菌群正常的女性平均FPG和平均2 h血糖水平明顯更高。周芳芳等[36]同樣發(fā)現(xiàn)了陰道微生態(tài)失衡組的HbA1c和糖化血清白蛋白(GA)均顯著高于陰道微生態(tài)正常組。此外,蔡大軍[37]的研究還得出GDM孕婦FPG水平、尿糖水平與生殖道感染率呈正相關(guān)。由此而知,反映血糖各指標(biāo)水平的高低與陰道菌群變化也具有一定關(guān)系,確診GDM的孕婦之后復(fù)查的各血糖指標(biāo)也可對其陰道菌群失調(diào)起到警示作用。但由于現(xiàn)有資料大多是回顧性分析陰道微生物失調(diào)患者的血糖水平變化,而根據(jù)GDM不同血糖水平分段研究其陰道菌群特征研究相對缺乏,因此暫無法證實血糖水平與陰道菌群變化絕對相關(guān),但這也為后續(xù)的研究中起到指向作用。

3 GDM陰道菌群異常與不良妊娠結(jié)局

GDM孕婦由于糖代謝功能異常,陰道微生態(tài)容易受到破壞,極易發(fā)生妊娠不良事件。以下將結(jié)合上文中GDM患者陰道中豐度增加的特征性菌(群),并將其分為BV相關(guān)菌群包括加德納菌屬、普雷沃氏菌屬、纖毛菌屬和動彎桿菌屬等,以及埃希菌屬、葡萄球菌屬與腸球菌屬等需氧型AV相關(guān)菌群分析其與早產(chǎn)、胎膜早破以及新生兒異常發(fā)育等不良妊娠事件的相關(guān)性。

Onderdonk等[38]指出BV相關(guān)致病菌可直接通過上行性感染引起上生殖道感染、絨毛膜羊膜炎、自發(fā)性胎膜早破及隨后的早產(chǎn);或部分細(xì)菌產(chǎn)生代謝產(chǎn)物破壞陰道免疫系統(tǒng),導(dǎo)致特異性病原體的上行感染;或引發(fā)一系列免疫因子介導(dǎo)的全身性炎癥而引發(fā)早產(chǎn)。其中,動彎桿菌屬、普雷沃氏菌屬及加德納菌屬與早產(chǎn)及胎膜早破密切相關(guān)[39]。陰道加德納菌能產(chǎn)生膽固醇依賴性的陰道細(xì)胞溶素,可通過與其靶細(xì)胞結(jié)合可調(diào)節(jié)補體CD59的分泌進而誘導(dǎo)細(xì)胞裂解死亡;此外加德納菌所致宮內(nèi)感染還能刺激胎兒促炎細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高,導(dǎo)致胎兒心室周圍白質(zhì)軟化,并且顯著增加支氣管肺發(fā)育不良的機率[40]。Van等[41]也在其研究中發(fā)現(xiàn)Megasphaera elsdenii(埃氏巨球型菌)和Prevotella timonensis(蒂莫普雷沃菌)可誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞成熟并增加促炎細(xì)胞因子水平,從而增加早產(chǎn)相關(guān)風(fēng)險。此外,魯錦等[42]在先兆早產(chǎn)、胎膜早破孕婦陰道分泌物中經(jīng)培養(yǎng)檢出明顯增多的陰道加德納菌。Wen等[43]也證實了纖毛菌屬、動彎桿菌屬與早產(chǎn)密切關(guān)聯(lián)。Romero等[44]更是在超過40%的早發(fā)性胎膜早破的婦女羊水中檢出微生物,最常見的就是纖毛菌和解脲脲原體。

另有與AV相關(guān)的大腸埃希菌也可從陰道經(jīng)子宮頸上行,穿過完整的胎膜進入羊膜腔,通過刺激趨化因子、細(xì)胞因子、蛋白酶和炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生,促使子宮肌層收縮,從而引發(fā)早產(chǎn)[45-46]。且Saghafi等[47]在胎膜早破的孕婦陰道分泌物標(biāo)本經(jīng)培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)最常見的病原菌為大腸埃希菌、凝固酶陰性葡萄球菌及腸球菌等。由此可見,陰道感染是導(dǎo)致不良妊娠結(jié)局的重要因素,且GDM孕婦陰道分泌物中檢出的異常菌群大多參與了早產(chǎn)及胎膜早破等不良妊娠事件的發(fā)生發(fā)展。因此,及早識別GDM、控制陰道異常菌群的轉(zhuǎn)變對減少不良妊娠事件的發(fā)生具有一定積極作用。

4 結(jié)語與展望

GDM可進一步加重陰道微生態(tài)失衡,陰道微生態(tài)失衡可誘發(fā)或加重陰道感染,從而導(dǎo)致一系列妊娠不良結(jié)局?，F(xiàn)已有較多文獻證實糖代謝異?？筛蓴_腸道菌群的菌群分布,但是否會對孕婦陰道菌群及微環(huán)境產(chǎn)生影響以及產(chǎn)生何種影響,相關(guān)實驗室資料較少且有部分爭議。目前雖然陰道感染相關(guān)檢測、治療研究較多,但妊娠期藥物治療的種種限制以及缺乏針對GDM陰道相關(guān)菌群類型的大量分析研究,導(dǎo)致臨床干預(yù)往往達不到預(yù)期的療效。鑒于糖代謝紊亂可能對陰道菌群、圍產(chǎn)結(jié)局乃至新生兒近遠(yuǎn)期健康有重要影響,為明晰GDM 陰道菌群構(gòu)成,早期識別GDM高危人群,防治GDM陰道感染及其可能帶來的一系列妊娠不良事件,仍需更加深入的探索。