肠道菌群与子宫内膜异位症致不孕关系的研究进展

2021-01-21赵丽辉李艳梅张学红

生殖医学杂志 2021年7期

赵丽辉，李艳梅，张学红

(兰州大学第一医院生殖医学专科医院，兰州 730000)

近年来，随着高通量DNA测序技术的发展，人们对肠道微生物的组成及作用有了进一步的认识。研究发现，肠道菌群及其代谢产物在多种疾病如多囊卵巢综合征、糖尿病、肥胖等的发生发展过程中发挥重要作用；在肿瘤研究领域，也发现肠道菌群扮演着重要的角色，已有针对肠道菌群进行的增强小鼠抗肿瘤能力的研究[1-2]。子宫内膜异位症因其与肠道的比邻关系以及类似恶性肿瘤侵袭、复发的特性，越来越多的研究表明其与肠道菌群的功能稳态有着密切的联系。同时，子宫内膜异位症还是一种常见的女性不孕的原因。本文拟就目前研究所示肠道菌群与子宫内膜异位症之间的相互作用以及肠道菌群与子宫内膜异位症性不孕之间的关系进行综述。

一、人体正常肠道菌群的组成及其功能

人体肠道内定植着约1014个细菌，约为人体细胞数量的10倍。庞大的细菌体系不仅能合成多种人体生长发育必须的维生素，还能将饮食中的蛋白质水解成多肽和氨基酸，参与糖类代谢和蛋白质代谢，并且起到促进铁、锌、镁元素吸收的作用，对人体的生理健康起着至关重要的作用。人类肠道菌群主要分为6个菌门：厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和梭杆菌门(Fusobacteria)，其中厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌群。肠道菌群的组成受年龄、体重、性别、地域、民族、饮食等多因素影响[3-6]，肠道菌群和机体之间相互影响、相互适应。

二、肠道菌群失调与子宫内膜异位症的关系

肠道菌群不仅在食物代谢和肠道生理中发挥重要功能，其稳态失衡还可导致各种疾病的发生和发展。研究发现，肠道菌群紊乱除了引起肠内系统的炎症性肠病、肠易激综合征、结肠癌等，还可诱发肠外系统疾病如糖尿病、多发性硬化、多囊卵巢综合征等。子宫内膜异位症因具有凋亡减少、细胞因子水平升高和细胞介导异常等自身免疫性疾病特征，被认为与免疫紊乱有密切关系[7-8]；同时免疫系统与肠道菌群的相互作用在维持免疫稳态中起着基础性作用[9]。因此，许多学者就子宫内膜异位症和肠道菌群之间的关系进行了深入研究。

1.子宫内膜异位症导致肠道菌群失调：Yuan等[10]利用小鼠子宫内膜异位症模型观察了随时间进展模型小鼠肠道菌群的变化情况，发现在子宫内膜异位症造模后14 d、28 d时虽然可见腹腔明显粘连形成和典型的异位病灶，但是肠道菌群的多样性和丰度并未出现显著差异；直到造模后42 d，才发现子宫内膜异位症模型组小鼠和空白对照组小鼠肠道菌群的β多样性出现明显差异，模型组肠道菌群中厚壁菌门富集，而对照组中拟杆菌门富集。这一结果提示，疾病对肠道菌群的影响存在时间累积效应，在此过程中若能进行有效干预可能有希望阻止病理变化的进一步发展。Cao等[11]在大鼠实验中也发现子宫内膜异位症造模成功后体内厚壁菌门/拟杆菌门比值升高，意味着子宫内膜异位症导致肠道菌群失调。这一结果在对灵长类恒河猴的研究中也得到证实[5]；不仅如此，同患子宫内膜异位症的猴，老年猴体内乳酸杆菌的数量呈现下降趋势，革兰氏阴性需氧菌和兼性厌氧菌数量增加[5]。然而，动物与人不能同一而论。Ata等[12]对3/4期子宫内膜异位症妇女内源性微生物研究的结果显示，虽然3/4期子宫内膜异位症妇女肠道微生物群总体组成与健康妇女相似，但在属水平上还是出现了差异，表现为子宫内膜异位症妇女更倾向于以志贺菌/大肠杆菌为粪便微生物中的优势菌群。由此可见，无论是动物还是人体研究，都观察到子宫内膜异位症所导致的肠道菌群构成的改变，这或许为后期子宫内膜异位症的病理改变提供基础数据。值得注意的是，Ata等[12]的研究仅纳入14名子宫内膜异位症妇女作为研究对象，其结果的代表性有待后期进一步扩大样本量的研究来证实。

2.肠道菌群失调促进子宫内膜异位症的进展：Chadchan等[13]发现子宫内膜异位症小鼠粪便中拟杆菌含量高于非子宫内膜异位症小鼠，给予甲硝唑处理后，子宫内膜异位症小鼠粪便中检测不到拟杆菌。我们知道，拟杆菌属是革兰氏阴性非芽孢形成厌氧菌，是人类和其它哺乳动物内源性微生物的一部分。结合甲硝唑处理后子宫内膜异位症小鼠体内病灶变小的现象，推测甲硝唑是通过靶向作用于拟杆菌属，导致病灶内巨噬细胞含量降低、Ki-67(增殖标志物)阳性的上皮细胞数量减少、腹膜液细胞因子肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-6和转化生长因子(TGF)-β1浓度降低，进而起到抑制内异病灶增生的作用。该研究更为重要的发现在于，当给已经接受过甲硝唑处理、内膜异位病灶体积已明显减小的小鼠(受体)灌服子宫内膜异位症小鼠的粪菌后，受体小鼠的内膜异位病灶体积明显变大。说明特定的肠道菌群可以促进子宫内膜异位病灶的发展。鉴于伦理限制，目前没有关于人体身上菌群能否致病的研究。

虽然16S rRNA基因测序技术的出现使得研究者们能够对子宫内膜异位症患者的粪菌进行分析，比较精确地找出患者与非患者之间的菌群差异，然而到目前为止，尚不能证明肠道菌群与疾病谁是因谁是果，更无法阐明其中的作用机制。更多的观点倾向于子宫内膜异位症和肠道菌群之间是双向调节。

三、肠道菌群紊乱致子宫内膜异位症性不孕的可能原因

肠道菌群与子宫内膜异位症之间存在复杂的关系。同时，子宫内膜异位症是一种常见的慢性炎症性疾病，也是导致女性不育的重要原因之一。据报道，子宫内膜异位症妇女中不孕症的患病率高达40%[14]，其中原因非常复杂。那么，肠道菌群在这个过程中起着怎样的作用呢？

1.通过TGF-β引起盆腔粘连：子宫内膜异位症导致肠道菌群失调的结果已在多种动物模型中得到证实[5，10-12]。子宫内膜异位症患者肠道菌群失调引起炎症反应，导致腹腔巨噬细胞数量增加，分泌大量TGF-β。TGF-β具有促进成纤维细胞生长的作用，TGF-β1通过对IL-6基因转录的调节可促进人成纤维细胞IL-6的产生。IL-6是巨噬细胞的激活因子，可促进子宫内膜细胞的增殖。炎症状态下，TGF-β1表现促粘附分子表达效应，可促进异位子宫内膜细胞和基质细胞间的粘附；此外，TGF-β1具有趋化巨噬细胞、成纤维细胞和中性粒细胞的作用，促进细胞外基质如纤维连接素和胶原蛋白的分泌，利于盆腔粘连形成[15]。由此推测，肠道菌群通过TGF-β1在子宫内膜异位症患者盆腔粘连的形成中起着重要作用。严重的盆腔粘连必然导致子宫内膜异位症妇女体内精卵结合障碍，进而不孕。

2.通过TNF-α致不孕：TNF-α是一种具有多种生物学作用的免疫调节因子，主要由巨噬细胞、T细胞分泌。子宫内膜异位症合并不孕症患者肠道菌群失调，引起腹腔液中TNF-α的水平显著升高[16]。正常情况下，体内TNF-α起着重要的生理调节作用，包括调节生殖内分泌、激素的合成、妊娠维持、男性精子生成及调节精子功能。高浓度TNF-α则表现出不利于生育的毒性作用：(1)可直接破坏精子的正常形态，降低精子活力，从而影响受精和着床的整个过程[16-18]；受孕过程中，精子卵子在输卵管壶腹部相遇。子宫内膜异位症妇女腹腔液中高TNF-α水平势必会经输卵管伞端影响到输卵管内的配子和受精卵，影响生育。(2)促进母体前列腺素E2的生成，干扰凝血系统，促进胎盘血栓形成；(3)高TNF-α还损伤蜕膜血管，引起血管收缩，阻碍胚胎组织的正常血液供应，导致组织坏死、流产，引起不孕[19]。

3.肠道菌群失调致循环中雌激素水平升高：肠道菌群含有能够影响雌激素代谢的细菌，这类细菌通过分泌β-葡萄糖醛酸酶将雌激素解偶联成具有活性的游离雌激素，进而通过肠肝循环重吸收回体内，参与调节循环雌激素水平[20-21]。β-葡萄糖醛酸酶的活性受细菌种群密度及饮食影响，当肠道菌群失调或饮食中富含脂肪时，肠道内β-葡萄糖醛酸酶活性升高，体内游离雌激素增多[22]。此外，肠道菌群还能够从饮食来源合成类雌激素化合物，增强体内雌激素效应。Flores等[23]选择男性和绝经后女性(这两类人群体内雌激素是非卵巢源性)进行研究，发现研究对象尿中雌激素和大多数雌激素代谢物的水平与粪便微生物群的丰富度和α多样性密切相关(R≥0.5，P≤0.003)，说明肠道菌群与体内雌激素代谢关系密切，一旦肠道菌群失调，将会影响体内雌激素的水平。

另一方面，女性妊娠过程中，很多环节都与雌激素有关。卵泡的生长发育、子宫内膜增生、子宫内膜容受性、卵巢黄体的妊娠维持、早期胎盘灌注等都离不开机体正常的雌激素调节。子宫内膜异位症的病理改变导致肠道菌群失调，可能会通过影响雌激素的正常代谢而影响女性正常生育。

尽管如此，目前尚缺乏直接研究子宫内膜异位症所致肠道菌群失调进而导致不孕的报道。可能原因包括：目前尚且不能明确子宫内膜异位症所致的菌群失调中，究竟哪种确切的菌群改变、改变的程度是特异的，所以不能进行回补性验证；再者，生育是一个复杂的过程，难以证明某一条途径就是导致不孕的明确原因。

四、调节肠道菌群的措施

肠道菌群失调给机体带来多种不良影响，纠正紊乱的菌群以恢复其正常功能状态为多种疾病的治疗提供了又一选择。目前，研究较多的调节方法包括：

1.饮食调节：不同的膳食成分会向结肠输送不同的碳水化合物和植物营养素，引起不同的菌群改变。谷类食物的摄入可增加肠道菌群的多样性，丰富肠道菌群中的蔷薇属、双歧杆菌属和小类杆菌属[24]，这种改变与机体功能的改善相一致。无麦麸食品，如水果、蔬菜、肉、蛋、奶等，可改变肠道菌群分布[25]并调节肠道通透性，结合益生菌添加可抑制抑郁症患者体内免疫炎症级联反应，改善精神状态[26]。不易消化的碳水化合物摄入也可改变肠道菌群构成，进而引起体重减轻、降低体内炎症状态[27]。遗憾的是，饮食差异引起的菌群改变通过何种途径产生观察到的效应尚不清楚，有待今后进行深入研究。

2.补充益生菌：肠道菌群可分为共生菌、益生菌和病原菌，肠道菌群失调被认为是体内益生菌数量减少。因此，众多学者进行了外源添加益生菌的研究。Karamali等[28]在多囊卵巢综合征妇女人群中进行了一项随机、双盲对照试验，发现多囊卵巢综合征的妇女补充益生菌可显著提高血清性激素结合球蛋白和血浆总抗氧化能力(P<0.001)，显著降低总睾酮水平(P=0.03)，给机体带来益处。Vitellio等[29]发现添加长双歧杆菌和鼠李糖杆菌可缓解乳糖不耐受患者的症状；给予败血症患者预防性添加短双歧杆菌和干酪乳杆菌可有效调节肠道菌群环境，起到预防肠炎和呼吸机相关肺炎的作用[30]。其它添加益生菌获益的报道还见于对肥胖[31]、自身免疫性疾病[32]、自闭症[33]、抑郁症[26，34]、反复呼吸道感染[35]、糖尿病[36]等的研究。然而，这些研究大多数都限于现象的观察，缺乏针对具体作用机制的研究。

3.粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)：是将健康者的肠道粪便悬液移植到受者体内，较直接、快速改变肠道菌群的方法。采用健康供体粪菌移植治疗反复发作的难辨梭状芽胞杆菌感染有效率高达90%[37]。虽然此法源自东晋时期，疗效也到认可，但是可能由于粪菌移植的过程容易引起患者厌恶、不愉快，导致临床上在非肠道系统疾病的治疗中普及度不高，患者对此的接受性也不好。令人兴奋的是，口服胶囊剂型的出现使得这一问题得到解决[38]。