阴道微生物群与HPV感染及宫颈病变的相关性*

李明珠，魏丽惠

(北京大学人民医院，北京 100044)

高危人乳头状瘤病毒(high risk human papillomavirus，HR-HPV)持续感染是宫颈癌发生的高危因素。99.7%的宫颈癌活检证实有HR-HPV的感染[1]。此外，85%～90%的HR-HPV感染可自行清除，只有少部分HR-HPV感染进展为宫颈癌前病变和癌症[2]。除了HPV，其他因素包括初次性行为年龄、多产、避孕药、吸烟以及其他性传播感染(衣原体、淋病、梅毒和疱疹)等均已被证明会增加HPV感染女性宫颈病变进展的风险[3]。近年研究显示，阴道微生物群(cervicovaginal microbiome,CVM)在HR-HPV自然史中有重要作用[4]。本文将对不同CVM状态与HPV感染及宫颈上皮内瘤变(cervical intraepithelial neoplasias,CIN)发生发展的相关性进行综述。

1 阴道乳杆菌的作用

在女性下生殖道，优势分布的乳杆菌与维持女性阴道的健康有关。乳杆菌可产生乳酸，将局部微环境酸化至pH<4.5，使宿主免受病原体入侵。此外，乳杆菌产生的代谢物可刺激宿主产生抗菌肽和抗炎细胞因子。当微生态发生失调时，乳杆菌被各种厌氧菌(如加德纳菌、阿托伯菌、普氏菌等)所取代，通常与细菌性阴道病(bacterial vaginosis，BV)有关，从而诱导机体产生促炎免疫介质和活性氧(reactive oxygen species，ROS)。ROS的氧化损伤可造成上皮细胞的基因组改变，影响细胞的增殖和凋亡。此外，细菌产物或代谢物也可直接导致细胞增殖和屏障破坏，如细菌酶可降解具有保护性的宫颈黏液层；还可能通过刺激Janus激酶(JAK)-信号转换和转录激活剂(STAT)途径以及血管生成因子影响血管生成。

月经周期中雌激素水平的变化会影响乳杆菌的分布。对于青春期前或绝经后的女性，体内雌激素水平较低时，阴道微生物群表现为乳杆菌缺乏，多种厌氧菌混合构成。外阴阴道萎缩(vulvovaginal atrophy,VVA)可降低阴道分泌物中的糖原水平，导致与健康相关的乳酸菌种类的水平降低。相比之下，在雌激素水平升高的妊娠状态，阴道微生物群更稳定，通常以优势乳杆菌为主[5]。这种现象被认为与阴道上皮中雌激素介导的糖原的产生和分泌相关，乳杆菌利用糖原分解产物作为其能量来源，即高水平的糖原促进乳杆菌的生长。事实上，纵向研究表明，阴道微生物群是一个动态的生态系统，在一些女性体内，表现为短时间内波动，而在另一些女性体内则相对稳定[6]。

2 菌群状态类型与HPV感染及宫颈病变的相关性

Ravel在2011年提出菌群类型(community state types,CST)的概念,采用16S测序方法，将阴道微生物群状态分为5种CST类型。CST Ⅰ型(卷曲乳杆菌L.crispatus)、Ⅱ型(加氏乳杆菌L.gasseri)、Ⅲ型(惰性乳杆菌L.iners)、V型(詹氏乳杆菌L.jensenⅡ)，CST Ⅳ以非乳杆菌为主[7]。CST Ⅳ型进一步细分为CST Ⅳ-a、Ⅳ-b，其中Ⅳ-a型乳杆菌比例适中，厌氧菌比例较低,以链球菌、普化菌为主，而Ⅳ-b型阿托波菌、普氏菌、Sneathia菌和加德纳菌比例较高。研究发现，较高的CST I型卷曲杆菌丰度与较低的HPV患病率和较高正常细胞检出率相关[8]。CST Ⅱ型与快速HPV清除率相关[9]。与CST I型相比，CST Ⅲ型作为一种过渡类型，也有较高的高危HPV患病率和宫颈病变发生率，CST Ⅳ-b型的HPV清除率较慢。CST-Ⅳ型与HPV感染和CIN相关[10]。

HPV病毒的存在可导致阴道微生物群的失衡。据研究,HPV感染可增加宫颈阴道菌群中细菌的多样性，降低乳杆菌百分比，改变阴道的pH值。此外，促炎细胞因子的分泌和活性氧的产生以及HPV对免疫细胞的激活都可能导致阴道菌群的改变[11]。与HPV阴性女性相比，单纯HPV感染的女性表现为阴道微生物群的多样性(含有大量加氏乳杆菌和一些BV相关的细菌,如加德纳菌等)[12]。与健康个体相比，宫颈病变女性的乳酸菌优势度下降，阴道pH值显著升高,阴道微生物群多样性显著增加。此外，研究显示，持续感染HPV16女性比一过性HPV16感染女性有更高的微生物转化率。这表明持续HPV感染并发展为CIN2+的女性阴道微环境更不稳定[13]。此外，在宫颈病变进展预测方面，年轻女性未经治疗的CIN2的CVM显示，基线时CVM以乳酸杆菌为主的女性更有可能在12个月出现疾病逆转，乳酸杆菌缺失、特定的厌氧类群(如普氏菌、加德纳菌)与CIN2持续存在和较慢转归有关。与CST I或Ⅲ型相比，基线时CST Ⅳ组女性病变逆转慢[14]。另一项研究显示，LEEP术后3个月，普氏菌显著向CST Ⅲ型(惰性乳杆菌)群落转移[15]。

3 不同阴道炎与HPV感染及宫颈病变的相关性

BV的特征为乳杆菌的过度消耗，以及过度生长的各种专性厌氧菌。研究发现，BV与HPV感染风险增加和清除率降低相关[16]。一项哥斯达黎加HPV疫苗临床试验显示[4]，加德纳菌具有抑制免疫力特性，为HR-HPV感染进展的主要标记物，细菌多样性与CIN2+的进展显著相关。阿托波菌同样与CIN的发生有关。此外，Sneathia作为梭菌门的一员，是宫颈病变过程中富集的病原微生物，随着宫颈病变级别的增加而增加，其特异性可能成为HPV持续和宫颈病变进展的元基因组标记，但该项研究主要针对西班牙裔女性[17]。生物膜作为一种自我产生的细胞外聚合基质包裹的微生物菌落，是BV的一个典型特征，在HPV感染患者中形成更为频繁[18]。

需氧性阴道炎(aerobic vaginitis,AV)，又称溶解性阴道炎(desquamative inflammatory vaginitis,DIV)，与HPV感染的相关性报道不多。研究显示，AV的检出率在低级别鳞状上皮内病变(low grade squamous intraepithelial lesion,LSIL)组明显高于正常组，但与HPV感染无明显相关[19]。中、重度AV(而非BV)与宫颈细胞学异常的风险增加相关，但与HPV感染无关，无论是否中、重度AV，CIN2+的检出率均无统计学差异[20]。多数研究认为，外阴阴道假丝酵母菌病(vulvovaginal candidiasis,VVC)与HPV感染无显著相关性，尚未发现VVC阳性女性发生宫颈癌的风险增加。无论HPV阳性或阴性，VVC感染并未增加宫颈病变风险[21]。滴虫性阴道炎(trichomonas vaginitis,TV)与HPV感染是否相关存在争议。有研究认为，TV与HPV感染无关[22]。也有研究发现，TV阳性与TV阴性女性相比，前者HPV感染风险增加[23]。合并TV感染可增加HPV16女性中CIN 2～3的风险[24]。关于支原体(ureaplasma urealyticum,UU)和衣原体(chlamydia trachomatic,CT)感染，研究认为HPV阳性比HPV阴性女性更容易感染CT，并且与CIN的风险明显相关[25]。同样，UU在HPV阳性组的检出率(6.5%)显著高于HPV阴性组(1.2%)[26]，CT和UU与HPV感染可能具有协同作用。

4 益生菌治疗与HPV感染及宫颈病变的相关性

微生物群的组成可以影响肿瘤治疗的疗效和毒性作用，以及肿瘤治疗后的生活质量。特异性益生菌已被用于一些癌症的动物模型治疗，有报道称其可减少肿瘤增殖和调节炎症反应。通过益生菌或微生物群移植来调节微生物组，同样可能有助于提高对癌症治疗的反应性和生活质量[27]。同样，应用益生菌可抑制病原体，促进阴道微生物群的健康状态。一项针对18～45岁BV女性人群的随机、双盲、安慰剂对照试验显示，常规阴道应用甲硝唑治疗后5天后随机使用乳杆菌及安慰剂11周(第一周连续4天，每日1次，第二周以后，每周2次)，随访至第24周，乳杆菌组的BV复发率明显低于安慰剂组[28]。

有关益生菌与HPV体外试验显示，HPV16阳性的SiHa宫颈癌细胞与双歧杆菌共培养时，可抑制HPV E6和E7 mRNA的生成。CST Ⅰ型(卷曲乳杆菌)与Ⅱ型(加氏乳杆菌)对HPV18阳性的HeLa细胞也具有细胞毒性作用，但是对正常宫颈细胞无相应作用[29]。研究显示，HPV阳性的LSIL女性患者，与未治疗组相比，口服益生菌组可明显改善细胞异常，但两组在清除HPV方面无显著差异[30]。另外一项针对BV或HPV感染并伴有细胞学异常女性的研究显示，同时使用甲硝唑和益生菌治疗，长期益生菌治疗组(6个月)可改善细胞学异常，并且与短期益生菌治疗(3个月)相比，HPV清除率增加[31]。HPV与宫颈癌发展相关，益生菌可能用于预防宫颈病变及宫颈癌的发生，但仍需进一步大规模临床试验证实。随着粪便菌群移植的有效性得到公认，阴道菌群移植(vaginal microbiota transplantation,VMT)也是未来益生菌治疗的一个有趣的研究领域。

宫颈阴道微生物是一个动态的微生物网络，能调节宿主的免疫反应，影响HPV感染和CIN的发展。特定阴道微生物群可能作为宫颈病变的生物标记物。使用益生菌或VMT对微生物群的调控可能是未来诱导HPV清除、CIN逆转和阻止向宫颈癌进展的有前景的选择。