阴道菌群与宫颈癌发生发展的研究进展

肖文媛 何俊霞 李佳琪 赵 晋

西北民族大学医学部，甘肃兰州 730030

宫颈癌是发展中国家妇女发病率和死亡率均居首位的恶性肿瘤[1]。 高危型人乳头瘤病毒（high-risk human papillomavirus，HR-HPV） 持续感染是宫颈癌发生的必要条件，HR-HPV 感染绝大多数呈现一过性感染，可被机体清除，其导致的宫颈病变会自发消退， 并且持续感染后需经过漫长的癌前病变期才会进展为宫颈癌[2]。 目前，促进持续感染的因素以及触发致癌途径的因素尚不完全清楚。 既往大量研究表明， 阴道菌群可能在人乳头瘤病毒 （human papillo mavirus，HPV）的获得和持续感染以及随后的宫颈癌发展中发挥保护性和有害性。本文就阴道菌群与细菌性阴道病、HPV 感染、宫颈上皮内瘤变、宫颈癌的关系的予以梳理。

1 阴道菌群与细菌性阴道病

通过16SrRNA 基因焦磷酸测序发现， 女性的阴道群落聚集成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和 V5 组[3]。 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ组分别以卷曲乳酸杆菌，加氏乳酸杆菌，惰性乳酸杆菌，詹氏乳酸杆菌组成为主；IV 组则相反，是一个以较高比例的专性厌氧细菌为代表的菌群，包括加德纳菌属、普雷沃菌属、阿托波菌属、巨型球菌属和纤毛菌属。Nugent 评分是一种常用于鉴别细菌性阴道病的诊断因素[4]。研究表明，Nugent 评分高度正相关的是Ⅳ组中的相关菌属，而细菌性阴道病（bacterial vaginosis，BV）是育龄妇女中最常见的阴道疾病，该疾病的特征是以乳酸杆菌为主的健康阴道微生物群被厌氧菌所取代。虽然BV 患者阴道中细菌的组成因人而异， 但是阴道加德纳菌、普雷沃氏菌、阴道阿托波菌是最常见的。

1.1 阴道加德纳菌

在90%BV 患者的阴道活检标本内，至少有50%的完整上皮表面有由融合层或斑片状层组成的特征性致密生物膜附着。阴道加德纳菌是这些生物膜中的主要细菌，它存在于80%的生物膜中且占生物膜中细菌的40%[5]。 生物膜的形成是BV 发展的关键，因为它增强了对抗生素耐受性和对宿主免疫防御的抵抗力，使BV 慢性化和或复发。 阴道加德纳菌相较于其他与BV 相关的厌氧菌，表现出较高的细胞毒性、以及对阴道黏膜细胞的强粘附性和形成致密生物膜的倾向[6]。该菌可产生阴道溶解素（vaginolysin，VLY），VLY 是胆固醇依赖性细胞溶解素家族的成员，依赖于补体调节分子CD59[7]，以种特异性方式溶解靶细胞。 除了引起靶细胞溶解外，VLY 还通过激活上皮p38 丝裂原活化蛋白激酶途径，诱导人上皮细胞产生白细胞介素（interleukins，IL）8，IL-8 是主要的中性粒细胞趋化因子，将人CD59 转染入不敏感细胞， 使其对VLY 介导的裂解反应敏感[8]。 体内阴道溶解素的细胞溶解活性被认为增加了给阴道加德纳菌营养的有效性。 阴道加德纳菌还产生唾液酸酶、脯氨酸肽酶和腐胺，它们可能在降解粘膜保护因子如粘蛋白中起作用， 并可能导致阴道上皮细胞脱落[9]。 总的来说，阴道加德纳菌通过形成生物膜、产生阴道溶解素、唾液酸酶、诱导上皮脱落，直接参与了BV 的发病机制及其相关症状和结局。

1.2 普雷沃菌

近来研究发现[10-11]，普雷沃菌丰度随着BV 的严重程度而增加，而BV 的严重程度则与乳酸杆菌的存在相反。 普雷沃菌和BV 相关细菌阴道加德纳菌之间存在共生关系： 普雷沃菌的生长伴随着净氨的产生，阴道加德纳菌的生长导致了净氨的利用，且在添加了蛋白胨的阴道合成培养基中，普雷沃菌生长得到的富含氨的上清液对阴道加德纳菌的生长有促进作用。Gilbert 等[12]通过小鼠阴道感染的细菌模型发现阴道加德纳菌可增强普雷沃菌的侵袭潜力，促进其进入子宫。 Machado 等[13]通过定量聚合酶链式反应量化阴道加德纳菌生物膜对其他BV 相关物种粘附和生长的影响， 发现阴道加德纳菌生物膜促进了普雷沃菌的生长，并促进了具核梭杆菌的生长。 普雷沃菌还可产生高浓度的脂多糖[14]， 这可能会造成有毒的阴道环境，是导致BV 发病及后续并发症的重要因素。此外，普雷沃菌还是BV 发病前第一个升高至基线以上的BV 相关菌株[15]，与其作为该疾病驱动因素的潜在作用一致。

1.3 阴道阿托波菌

宿主对BV 的反应是多因素触发的，阴道阿托波菌是其中致病因素之一，相比目前诊断BV 金标准的阴道加德纳菌的数量，Bradshaw 等[16]研究发现阴道阿托波菌的特异性存在，且其数量是阴道加德纳菌两倍以上。在同时检测出两种微生物的妇女中，复发性BV的发生率高于仅单一感染阴道加德纳菌的妇女，这表明阴道阿托波菌对BV 有显著影响。 阴道上皮细胞对阴道阿托波菌的识别和反应是阴道炎性细胞因子水平升高的来源，研究发现在BV 的体外模型中，阴道阿托波菌通过TLR2-NFkB 信号通路介导刺激刺激阴道上皮细胞的先天免疫反应，导致IL-6、IL-8 和β-防御素4 的产生，并可能有助于细菌性阴道病发生[17]。因此，阴道阿托波菌不仅成为BV 诊断的重要微生物指标，其可能也参与了BV 的发病机制。

2 阴道菌群与HPV 感染

流行病学研究表明[18]，宫颈HPV 感染与BV 相关阴道微生物群之间存在重要关联。 Brotman 等[19]通过多次的纵向取样， 评估了HPV 检测和动态微生物群之间的相关性， 发现阴道群落状态类型（community status type，CST）与 HPV 状态的改变有关：以加氏乳酸杆菌为主的阴道微生物群与可检测HPV 的清除率增加有关;乳杆菌属相对丰度较低的样本（如CST Ⅳ）或以惰性乳酸杆菌为主（CST Ⅲ）的HPV 阳性样本的相对比例最大，说明这两种状态可能代表了一种增加HPV 获得和/或持续风险的环境； 研究还发现由多种厌氧菌（包括链球菌和普雷沃氏菌）组成的CST Ⅳ-A可能与转变为HPV 阳性状态的风险增加相关。 Chao等[20]发现在HPV 阳性的女性中厌氧菌如类杆菌、不动杆菌和颊普雷沃菌的发现频率明显更高； 惰性乳杆菌、 阴道阿托波菌和阴道加德纳菌的丰度高于HPV阴性组，加氏乳杆菌丰度低于HPV 阴性组。研究还发现， 宫颈高危型HPV 持续感染与阴道微生态紊乱程度及宫颈局部调节性T 细胞免疫功能紧密相关，并可能增加宫颈癌发生风险[21]。 毕庆庆等[22]通过基因型分析和16SrRNA 测序，发现HPV 持续感染女性与HPV一过性感染女性的阴道菌群相比，不动杆菌属、普雷沃菌属、假单胞菌属和鞘氨醇单胞菌属等具有显著差异性，提示其与HPV 持续感染有关。

3 阴道菌群与宫颈上皮内瘤变

宫颈上皮内瘤变（Cervical Intraepithelial Neoplasia，CIN） 是与子宫颈浸润癌密切相关的一组子宫颈病变，其特征是子宫颈表面细胞的异常生长并具有癌前转化的潜力。 CIN 分为 CINI、CINⅡ、CINⅢ3 级，等级越高病变越严重，高级别CIN 属于癌前病变[23-24]。陈欣等[25]将健康女性组、CINⅠ组和CINⅡ/Ⅲ组的阴道乳酸杆菌属、加德纳菌属、奇异菌属及其他菌属构成比比较，差异有统计学意义。 其中CINⅠ组乳酸杆菌属丰度低于健康女性组和CINⅡ/Ⅲ组， 加德纳菌属、奇异菌属丰度高于健康女性组和CINⅡ/Ⅲ组。 合并HPV 感染的CIN 患者阴道微生态失调较为普遍，其中以BV 感染最为常见[26]；同样有研究[27]发现、HPV阳性CIN 或宫颈癌患者BV 检出率随CINⅠ级、CINⅡ级、CINⅢ级、宫颈癌顺序呈逐渐递增趋势，且显著高于HPV 阴性宫颈正常者， 说明随着疾病严重程度增加，HPV 感染患者中BV 的水平也随之改变，BV 相关细菌在其中发挥着重要作用。 在Audirac 等[28]的研究中，发现纤毛菌属在患有CIN 妇女的子宫颈中是最丰富的物种。一项对患有和未患有CIN 的韩国女性进行的研究[29]表明，以阴道阿托波菌、阴道加德纳菌和惰性乳杆菌为主，伴有卷曲乳杆菌缺乏的宫颈微生物组成与CIN 的高风险相关且阴道阿托波菌的优势是这种风险的主要因素。 研究还显示，这种微生物模式和致癌的HPV 感染对CIN 的极高风险（OR=34.1）有协同作用， 表明菌群失调及其与致癌HPV 的结合可能是宫颈肿瘤形成的风险因素。分析其原因可能为菌群失调诱发炎症， 而炎症浸润刺激病变细胞增殖，同时诱导氧化应激物质生成， 继而促进病变细胞恶化，增加癌变风险，导致CIN 病变进展[30-31]。

4 阴道菌群与宫颈癌

体外研究表明[32]，乳杆菌属对正常宫颈细胞无毒性作用而对宫颈癌细胞产生强效抑制细胞增殖和诱导细胞死亡作用， 且这种细胞毒性与pH 和乳酸无关。另有研究在控制混杂因素后，发现HPV 阳性妇女的 BV（OR=3.90，95%CI=1.64～9.29）和炎症反应（OR=6.43，95%CI=2.92～14.15）与宫颈癌的严重程度独立相关，这表明微环境与宫颈癌的自然病程有关[33]。 无宫颈病变且HPV 阴性女性的阴道微生物群主要为卷曲和惰性乳杆菌，而宫颈癌患者的阴道微生物群主要为梭杆菌属[28]。 研究还发现在以梭杆菌属为主的阴道微生物群中，IL-4 和转化生长因子（transforming growth factor，TGF）β1蛋白 mRNA 的水平较高。 在宫颈癌微环境中，免疫抑制细胞因子TGF-1、IL-10 的存在有利于HPV 感染的持续。因此，梭杆菌感染可能在子宫颈HPV 转化细胞中形成以抗炎细胞因子[辅助型T 细胞2（helper T cell 2，Th2）细胞因子谱，如 IL-4 和 TGF-β1]为特征的免疫抑制微环境中起关键作用。 So 等[34]观察到在患有CIN 和宫颈癌的女性中，卷曲乳杆菌的耗竭以及厌氧菌（如阴道加德纳菌、厌氧菌消化球菌）的丰度增加明显更为常见，其中阴道加德纳菌是发生CIN 2 或CIN 3 及宫颈癌的高危因素。 在长期的炎症中，细胞因子和低氧刺激下，可使NF-κB 蛋白持续性异常激活而导致肿瘤的发生[35]，另一方面，厌氧菌生成大量胺类物质，长期直接作用于宫颈，可能诱导其发生癌变[9]。

5 小结和展望

综上所述，在各种危险因素的作用下，当阴道菌群中乳酸杆菌减少时，降低了阴道的免疫能力导致条件致病菌增多，其中阴道加德纳菌逐渐取代乳酸杆菌成为优势菌群，聚集其他厌氧菌，其中普雷沃氏菌为阴道加德纳菌提供营养，阴道阿托波菌引起阴道的先天免疫反应，参与了BV 的发生发展；菌群失调可能诱发炎症， 同时也使HPV 病毒的感染风险和表达增加，清除能力降低，引起宫颈细胞学变化及CIN，最终导致宫颈癌的发生[29]。 越来越多的研究证明阴道菌群在宫颈癌发生发展的过程中始终发挥着重要作用，阴道菌群在其中的机制有待进一步研究，而未来是否可通过干预和修复阴道微生态的组成来抑制宫颈癌的发展，这对宫颈癌的治疗和预防具有重要意义。