腸道菌群及其代謝產(chǎn)物對復(fù)發(fā)性流產(chǎn)影響的研究進(jìn)展

袁雪嬌, 張若鵬

女性自然流產(chǎn)發(fā)生率約為15%,復(fù)發(fā)率為20%～25%[1]。自然流產(chǎn)和復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(recurrent spontaneous abortion,RSA)由于病因復(fù)雜,潛在機(jī)制仍不清楚,且缺乏針對性的治療手段,已成為女性不孕癥治療及輔助生殖領(lǐng)域亟需解決的難題之一。隨著腸道-微生物-腦軸相關(guān)理論逐漸發(fā)展完善,研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群及其代謝產(chǎn)物是代謝性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病等發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵影響因素和潛在治療靶點(diǎn)[2-4]。腸道菌群紊亂可影響多種生殖內(nèi)分泌疾病發(fā)生、發(fā)展。在妊娠過程中,母體腸道菌群組成也隨之變化,繼而導(dǎo)致妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)、多囊卵巢綜合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)等相關(guān)疾病的發(fā)生,而這些疾病均與RSA密切相關(guān)。目前已有相關(guān)研究證明腸道菌群及其代謝產(chǎn)物與RSA具有相關(guān)性[5],但作用機(jī)制尚未完全闡明。本文就腸道菌群及其代謝產(chǎn)物對RSA影響的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 RSA的定義

RSA是指與同一性伴侶連續(xù)發(fā)生≥3次孕28周前的自然流產(chǎn),在育齡期女性中發(fā)病率約為5%,嚴(yán)重影響女性的身心健康[6]。RSA的病因包括胚胎染色體異常、解剖因素、內(nèi)分泌因素、感染因素、免疫因素、環(huán)境因素等。除已知病因外,仍有約50%的患者不確定其發(fā)病原因,被稱為不明原因RSA[7]。

2 腸道菌群及其代謝產(chǎn)物的作用

一個(gè)健康成年人腸道表面積為200～400 m2,腸道中含有腸道菌群約為人體細(xì)胞總數(shù)的10倍,重量1～1.5 kg,種類多于1 000種,其所編碼的非冗余基因是人類基因組編碼基因的150多倍,故腸道菌群被視為第9大系統(tǒng)、人體的另一個(gè)“器官”,其編碼的基因被看作“人類第二基因組”[8]。革蘭陽性厚壁菌門、放線菌門、革蘭陰性擬桿菌門以及變形菌門是腸道菌群的大致分類。健康成人腸道菌群中革蘭陽性厚壁菌門和革蘭陰性擬桿菌門兩類占優(yōu)勢,占比在90%以上[9]。腸道-微生物-腦軸是指聯(lián)系大腦和腸道微生物的雙向交流網(wǎng)絡(luò),腸道微生物群通過神經(jīng)通路、內(nèi)分泌通路、免疫信號通路等途徑與中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行溝通,并對大腦產(chǎn)生作用,進(jìn)一步在人體健康和疾病中發(fā)揮著重要作用[10]。腸道菌群與機(jī)體相互依存,相互作用,健康人群的腸道菌群處于動態(tài)平衡,能夠防止病原微生物的侵襲,代謝營養(yǎng)物質(zhì),腸道菌群代謝產(chǎn)物還可調(diào)節(jié)免疫功能及神經(jīng)系統(tǒng)功能。腸道菌群動態(tài)平衡被破壞則會損害機(jī)體健康,導(dǎo)致免疫性疾病、內(nèi)分泌疾病以及多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病[11]。許多婦產(chǎn)科疾病的發(fā)生、發(fā)展與雌激素關(guān)聯(lián),腸道菌群與雌激素存在一定聯(lián)系,雌激素-腸道菌群軸的研究可能成為婦產(chǎn)科疾病診治研究的新方向[12]。郭文迪和平毅[13]認(rèn)為,腸道菌群可以改善絕經(jīng)期婦女對激素敏感性,降低激素替代治療中腫瘤發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。從妊娠早期到妊娠晚期,母體腸道菌群發(fā)生顯著變化,整體腸道菌群的豐度下降。在妊娠早期階段,腸道菌群組成與非妊娠健康婦女腸道菌群組成十分相似,即以厚壁菌門菌和擬桿菌門菌為主,還有占比較少的變形菌門菌。在妊娠晚期階段,變形菌門菌為優(yōu)勢菌群,厚壁菌門菌和擬桿菌門菌的比例明顯降低。Smid等[14]對20名孕婦的研究證實(shí),隨著孕周的增加,腸道菌群的豐度減少,而多樣性與均勻性增加。腸道菌群與食物的消化吸收、生物轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。進(jìn)食后,未能被完全消化和吸收的食物殘?jiān)M(jìn)入結(jié)腸,這些食物殘?jiān)皺C(jī)體內(nèi)的部分物質(zhì)被腸道菌群進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成腸道菌群的代謝產(chǎn)物。其主要包括短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)、氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide,TMAO)、膽汁酸、乙醇、維生素以及某些含有硫、氫、碳元素的物質(zhì)。當(dāng)機(jī)體攝入紅肉等富含膽堿和左旋肉堿的食物時(shí),在結(jié)腸中被腸道菌群分解為三甲胺(trimethylamine,TMA),TMA在肝臟黃素單加氧酶1(flavin-containing monooxygenase 1,FMO1)和黃素單加氧酶3(flavin-containing monooxygenase 3,FMO3)作用下轉(zhuǎn)化為TMAO[15]。

3 腸道菌群及其代謝產(chǎn)物與RSA的相關(guān)性

3.1腸道菌群與RSA的相關(guān)性 有研究對70例RSA患者腸道通透性的檢查發(fā)現(xiàn),RSA組患者腸道通透性異常率以及外周血中脂多糖水平明顯高于對照組[16]。研究證實(shí),RSA患者子宮內(nèi)膜NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3炎癥小體的表達(dá)與外周血中脂多糖水平密切相關(guān),進(jìn)一步提示RSA與腸道狀態(tài)之間存在必然聯(lián)系。夏美艷等[5]的研究對比了RSA組與正常人群組的腸道菌群,認(rèn)為RSA與腸道菌群具有相關(guān)性。研究證實(shí),兩組間酵母菌、腸球菌、腸桿菌、乳桿菌及雙歧桿菌數(shù)量差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),RSA與酵母菌、腸球菌、腸桿菌數(shù)量呈正相關(guān),與乳桿菌、雙歧桿菌數(shù)量呈負(fù)相關(guān)。Jin等[17]研究用基因測序微生物組分析法對比40例[20例免疫抗體(ACA、ANA、GP)陽性,20例免疫抗體陰性]不明原因RSA患者的腸道菌群組成。結(jié)果顯示,擬桿菌屬在免疫抗體陽性不明原因RSA患者組中豐度最高,提示擬桿菌可能與RSA有關(guān)。同時(shí),免疫抗體陽性不明原因RSA患者組的菌群豐度、多樣性以及系統(tǒng)發(fā)育多樣性均遠(yuǎn)超免疫抗體陰性不明原因RSA患者組。Liu等[18]的研究結(jié)果顯示,不明原因RSA患者腸道菌群的厚壁菌門菌和變形菌門菌多于對照組,但腸道菌群多樣性低于對照組。其中不明原因RSA患者的條件致病菌較對照組增多,而在健康機(jī)體腸道菌群占優(yōu)勢地位的菌群較對照組明顯減少。不明原因RSA患者組Th1/Th17細(xì)胞因子水平與部分腸道菌群代謝物顯著相關(guān)。Qian等[19]認(rèn)為,腸道菌群與Treg和Th17免疫平衡密切相關(guān),而CD4+T淋巴細(xì)胞可以通過平衡Treg/Th17細(xì)胞的分化為胚胎提供良好的母胎免疫界面,當(dāng)Treg/Th17細(xì)胞平衡被打破時(shí),腸道菌群及其代謝物可干擾正常母胎免疫耐受的建立。子宮內(nèi)膜容受性和胚泡著床與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致炎癥反應(yīng)發(fā)生,對胚泡著床過程產(chǎn)生不利影響,進(jìn)一步導(dǎo)致流產(chǎn)[20]。因此,腸道菌群的改變與女性生殖疾病有密切關(guān)聯(lián),腸道菌群動態(tài)平衡被打破是RSA的重要因素,但仍需深入研究腸道菌群在RSA發(fā)生、發(fā)展中的相關(guān)作用機(jī)制,為女性不孕疾病的干預(yù)和治療提供新的思路。

3.2腸道菌群代謝產(chǎn)物與RSA的相關(guān)性 研究發(fā)現(xiàn),腸道菌群及其產(chǎn)生的代謝物,可以與宿主的免疫系統(tǒng)進(jìn)行相互作用。腸道菌群各菌屬不僅能通過自身調(diào)節(jié)Treg/Th17細(xì)胞的分化,還能通過自身代謝物對Treg/Th17細(xì)胞的分化平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)。脆弱類桿菌還可以通過T淋巴細(xì)胞表面的Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)途徑促進(jìn)CD4+T淋巴細(xì)胞向Treg細(xì)胞分化,同時(shí)可以抑制CD4+T淋巴細(xì)胞向Th17細(xì)胞分化[19]。Blacher等[21]認(rèn)為梭菌簇Ⅳ、ⅪⅤa還可通過SCFAs來誘導(dǎo)Treg細(xì)胞增殖,而SCFAs主要經(jīng)細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體途徑對Treg細(xì)胞的豐度和活性等產(chǎn)生影響。Cheng等[22]研究還發(fā)現(xiàn)分段絲狀菌、雙歧桿菌同樣也與Th17細(xì)胞調(diào)節(jié)密切相關(guān),但具體機(jī)制暫不清楚。腸道菌群代謝產(chǎn)物能降低腸黏膜表面吞噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)能力及自然殺傷(natural killer,NK)細(xì)胞的殺傷能力,使RSA患者蛻膜組織局部免疫功能表達(dá)存在異常,此時(shí)RSA患者血液為高凝狀態(tài),纖溶系統(tǒng)被損害[23]。腸道菌群代謝產(chǎn)物(尤其是SCFAs)與腸道的炎癥、結(jié)直腸癌、代謝性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等均密切相關(guān),尤其與糖尿病有很大關(guān)聯(lián)。一項(xiàng)研究顯示,TMAO高水平與2型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)具有顯著相關(guān)性[24]。腸道菌群代謝產(chǎn)物還是誘發(fā)高血脂的高危因素,其中TMAO被認(rèn)為是高血脂直接風(fēng)險(xiǎn)因子。研究證實(shí),通過上調(diào)膽固醇7α-羥化酶和膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體在肝臟中的表達(dá),抑制小鼠TMAO的合成,影響膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn),使膽固醇在機(jī)體內(nèi)積累[25]。還有研究認(rèn)為腸道菌群能夠促進(jìn)膽固醇的反向轉(zhuǎn)運(yùn),進(jìn)一步影響血脂水平[1]。

3.3腸道菌群代謝產(chǎn)物導(dǎo)致RSA發(fā)生的相關(guān)機(jī)制

大多數(shù)流產(chǎn)發(fā)生在包括胚泡植入、著床、子宮內(nèi)膜蛻膜化、胎盤血管重塑等重要生物學(xué)活動的早期妊娠階段[26]。妊娠早期生物學(xué)活動的核心結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是母胎界面,母胎界面免疫調(diào)控是建立免疫耐受、維持妊娠的關(guān)鍵機(jī)制。蛻膜巨噬細(xì)胞作為母胎界面的第二大類免疫細(xì)胞,在母胎界面免疫調(diào)控中發(fā)揮重要作用[27-28]。研究顯示,蛻膜巨噬細(xì)胞可以調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡,從而抑制過度炎癥反應(yīng),建立免疫耐受,促進(jìn)滋養(yǎng)層細(xì)胞侵入和螺旋動脈形成。近年來研究發(fā)現(xiàn),腸道菌群次級代謝產(chǎn)物TMAO可誘導(dǎo)M1巨噬細(xì)胞極化[29]。若蛻膜巨噬細(xì)胞表型和功能發(fā)生異常,將會導(dǎo)致早期妊娠失敗或中晚期妊娠并發(fā)癥發(fā)生,影響正常妊娠過程[30]。

4 腸道菌群對內(nèi)分泌疾病合并妊娠者發(fā)生RSA的影響

4.1腸道菌群與糖尿病 研究認(rèn)為,糖尿病合并妊娠者的腸道微生物菌群變化更為顯著。有研究證明,GDM患者腸道益生菌減少,致病菌增加,GDM患者與非GDM患者流產(chǎn)率相差2倍以上[31]。梁惠霞等[32]研究表明,乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量在GDM患者中低于正常水平,提示乳桿菌和雙歧桿菌可能對GDM的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生影響。徐廣立等[33]研究證實(shí),在RSA中,酵母菌、腸球菌、腸桿菌的數(shù)量明顯增加,乳桿菌、雙歧桿菌數(shù)量明顯減少。

4.2腸道菌群與肥胖 肥胖是導(dǎo)致腸道菌群紊亂的重要因素,肥胖癥會使腸道菌群的豐度和多樣性降低,且菌群種類變化會進(jìn)一步引起菌群代謝產(chǎn)物水平的變化。肥胖相關(guān)腸道菌群代謝產(chǎn)物中,膽堿類物質(zhì)代謝生成的TMAO是重要的一環(huán)。妊娠中晚期GDM并發(fā)癥的發(fā)生與孕婦外周血TMAO水平具有相關(guān)性[34]。Wang等[35]研究顯示,腸道菌群紊亂與肥胖發(fā)生有關(guān)聯(lián),腸道菌群紊亂產(chǎn)生的脂多糖會改變腸道滲透性,進(jìn)而引起慢性系統(tǒng)性炎癥,最終導(dǎo)致肥胖。腸道菌群可以參與調(diào)節(jié)多種抑制食欲蛋白激素,產(chǎn)生飽腹感,抑制攝食欲望,如這些激素分泌不足,則易導(dǎo)致肥胖[36]。

4.3腸道菌群與PCOS PCOS是育齡期女性最常見內(nèi)分泌紊亂性疾病,發(fā)病率為5%～10%,其特征是月經(jīng)紊亂,促黃體激素與卵泡刺激素比值升高2倍以上,高雄激素相關(guān)癥狀及高雄激素血癥等。腸道菌群失調(diào)假說解釋了PCOS發(fā)病過程與肥胖癥或高血糖、高血脂有關(guān)。在PCOS的發(fā)生、發(fā)展過程中,腸道菌群及其代謝產(chǎn)物可能通過多種途徑參與其中,如腸道菌群種類紊亂導(dǎo)致血清睪酮水平升高,出現(xiàn)高雄激素血癥、胰島素抵抗等;腸道通透性增加,腸道脂多糖產(chǎn)生慢性系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)等[37]。

5 腸道菌群及其代謝產(chǎn)物對RSA的干預(yù)性治療

5.1飲食干預(yù)治療 機(jī)體攝入紅肉等富含膽堿和左旋肉堿的食物可被腸道菌分解成TMA,進(jìn)而產(chǎn)生大量的TMAO[38]。近年來“地中海式飲食”受到較多關(guān)注,它是一種以魚類、豆類等優(yōu)質(zhì)蛋白、蔬果以及堅(jiān)果、橄欖油為主的不飽和脂肪酸,搭配適量紅酒的飲食方案。國外一項(xiàng)研究顯示,1年“地中海式飲食”可增加人體腸道菌群多樣性,明顯緩解胰島素抵抗,減少炎癥因子[39]。通過“地中海式飲食”進(jìn)行膳食干預(yù),從而糾正腸道菌群失調(diào)可能成為RSA治療的可行方案。

5.2中醫(yī)中藥干預(yù)治療 徐廣立等[33]研究證明,經(jīng)過中藥治療后RSA患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。加用補(bǔ)腎活血湯的試驗(yàn)組酵母菌、腸球菌和腸桿菌數(shù)量明顯減少,雙歧桿菌和乳桿菌數(shù)量明顯增加。

5.3外源性腸道菌群干預(yù)治療 益生菌具有調(diào)節(jié)血脂和血壓、免疫調(diào)控、促進(jìn)消化吸收等作用。國外有學(xué)者闡述了益生菌對調(diào)節(jié)血脂的作用。從食物來源進(jìn)入腸道的益生菌(如雙歧桿菌、乳桿菌和丙酸桿菌等)會促進(jìn)SCFAs和丁酸鹽的合成,減少蛋白質(zhì)的合成,導(dǎo)致碳水化合物代謝發(fā)生變化。益生菌調(diào)節(jié)血脂功能已經(jīng)被證實(shí),但其作用機(jī)制至今尚未有定論,目前研究主要認(rèn)為益生菌可通過直接吸收膽固醇、促進(jìn)膽固醇的分解代謝等途徑調(diào)節(jié)血脂[40]。此外,乳桿菌的降血脂作用還與調(diào)控膽固醇合成限速酶3-羥基-3-甲基戊二酰CoA還原酶表達(dá)有關(guān)[41]。多項(xiàng)臨床研究證實(shí),補(bǔ)充益生菌可有效改善GDM孕婦的胰島素抵抗。Zheng等[42]的動物對照實(shí)驗(yàn)同樣證實(shí)了補(bǔ)充益生菌可明顯改善大鼠的空腹血糖水平。由此推測采用降低TMAO水平的藥物來干擾腸道菌代謝活性有一定可行性。研究證明可采用降低TMAO水平的藥物防治心血管疾病,但對RSA應(yīng)用仍缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。因此,應(yīng)用益生菌調(diào)整腸道菌群及其代謝產(chǎn)物在RSA治療中具有潛力。

6 結(jié)語

由于TMAO的致病機(jī)制(如促進(jìn)炎癥、調(diào)節(jié)免疫、誘導(dǎo)氧化應(yīng)激等)均與早期妊娠過程密切相關(guān),進(jìn)一步探索TMAO調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化,影響母胎界面免疫穩(wěn)態(tài)及女性生殖健康的作用機(jī)制具有重要意義。未來需要更多研究明確TMAO是否會破壞母胎界面免疫細(xì)胞平衡干擾早期妊娠。通過干預(yù)腸道菌群來改善子宮內(nèi)膜微環(huán)境免疫穩(wěn)態(tài),有望為臨床上預(yù)防RSA、改善妊娠結(jié)局提供重要的靶點(diǎn)以及新的治療思路。