阴道微生物在宫颈癌中作用机制的研究进展

苏雅婷，牛雯娟，段文杰，魏芳

女性阴道是开放性腔道，通常情况下是一个微生态环境较为平衡的体系。阴道的解剖结构、微生物群、局部的免疫系统和机体内分泌调节功能组成了一个动态平衡的微生态系统[1]，即阴道微生态。研究表明，阴道微生态是极其敏感的系统，其在受到多种因素干扰时会发生相应的变化，但在正常情况下，各种因素之间能够互相调节、彼此制约，从而维持稳定。阴道微生物是微生态研究的中心，越来越多的研究指出阴道微生物与宫颈癌的发生发展有一定的联系。目前测序技术的发展，为学者们了解阴道微生物群的组成和功能提供了新的策略，总结国内外关于阴道微生物抗癌作用的理论，有助于寻找未来个性化治疗宫颈癌的新方向。因此，现对近年阴道微生物群的抗癌作用机制及其应用于宫颈癌的前景进行综述。

1 阴道微生物群

通过对育龄期女性阴道分泌物进行16S 核糖体RNA 基因的测序研究，Ravel 等[2]将阴道微生物分成5 种菌群类型（community state type，CST）：CSTⅠ～Ⅴ。CSTⅠ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ分别是以卷曲乳酸杆菌、加氏乳酸杆菌、惰性乳酸杆菌及詹氏乳酸杆菌占优势，而CST Ⅳ则相对缺乏乳酸杆菌，其以多种绝对或兼性厌氧菌占优势，主要包括了加德纳菌、普氏菌和巨型球菌等。该分类方法在之后的研究中被普遍应用。

1.1 优势乳酸杆菌 健康妇女阴道中寄生着大量的微生物，包含乳酸杆菌为主的大批杆菌属（如棒状杆菌、双歧杆菌、类杆菌和梭形杆菌），还有肠球菌、消化链球菌、非溶血性链球菌和表皮葡萄球菌等球菌属，此外还存在加德纳菌、大肠埃希菌、支原体和假丝酵母菌等。其中，乳酸杆菌是阴道正常菌群中的优势菌，其主要功能包括抑制病原微生物、降低阴道pH、维持酸性环境和激活免疫系统以抗炎、抗肿瘤[3]。

首先，乳酸杆菌通过与阴道黏膜的上皮细胞受体结合，定植于表面形成了空间保护作用，同时能够分泌大量细胞壁肽聚糖和细胞外多聚糖，形成生物被膜来阻止病原体黏附[4]。乳酸杆菌还产生广谱抗菌因子过氧化氢、细菌毒素等刺激上皮细胞的免疫功能，杀伤入侵的病原微生物[5]。其次，乳酸杆菌产生乳酸（pH＜4.5），pH 值的降低提供了一个更适合乳酸杆菌和其他嗜酸生物生长的酸性环境[6]；乳酸还通过抑制Toll 样受体激动剂，减少促炎因子白细胞介素6（IL-6）、肿瘤坏死因子（TNF）、T 细胞激活性低分泌因子（RANTES）、IL-8 和巨噬细胞炎性蛋白3ɑ（MIP3ɑ）的产生，从而保护细胞免受炎症的刺激，这说明乳酸杆菌通过免疫调节介导乳酸对生殖道上皮细胞的抗炎状态，保护其免于人乳头瘤病毒（HPV）的感染[7]。最后，乳酸杆菌可干扰癌细胞的物质代谢，抑制致癌物形成，有效清除致癌因素来诱导肿瘤细胞的凋亡，并通过分泌磷酸化多糖、肽聚糖和胞外多糖（EPS）来抑制癌细胞的增殖[3]。

1.2 阴道菌群异常 目前研究认为，阴道微生物群的变化主要与种族、雌激素水平、口服避孕药、阴道冲洗以及吸烟、性交等有关。早在1994 年，已有专家提出阴道微生物群失调可能导致宫颈细胞学改变。近年有学者认为阴道菌群失调可能既是HPV 感染导致宫颈癌的一大诱因，又是宫颈癌进展的结果，两者相互影响，形成恶性循环[8]。目前，随着分子生物学研究的不断进行，阴道微生物群的改变影响宫颈癌发生发展的研究逐步受到关注。

众所周知，HPV 感染是宫颈癌的潜在病因。尽管HPV 持续性感染在宫颈癌发病机制中起着重要作用，但研究表明，阴道菌群异常变化等其他因素可能也与宫颈癌有极大的关联。有学者认为，阴道菌群失调会损害上皮细胞，使HPV 进入基底上皮细胞，从而延长了病毒寿命，促进感染和炎症，导致癌症的发生[9]。Lin 等[10]通过乳酸杆菌、HPV 和宫颈癌之间的关系也证实了这一点。

阴道菌群异常可能是由以下原因造成的：①性传播感染（sexually transmitted infection，STI），如滴虫性阴道炎（trichomonas vaginalis，TV）。②异常阴道菌群定植，如肺炎链球菌、流感嗜血杆菌和李斯特菌。③正常阴道菌群过度生长，如外阴阴道假丝酵母菌病（vulvovaginal candidiasis，VVC）和细菌性阴道病（bacterial vaginosis，BV）。研究认为TV 与HPV 感染和宫颈上皮内瘤变（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）有关，推测TV 可能是宫颈癌的潜在患病因素[11]，然而VVC 与宫颈癌之间尚无明显的因果联系[12]。但目前涉及TV、VVC 与宫颈癌关系的研究较少，有待日后大样本多中心研究进一步论述。

BV 具体表现为各种乳酸杆菌减少，而普雷沃菌属、加德纳菌等其他菌属大量繁殖。BV 的临床特征主要是阴道分泌物增多，呈灰白色，稀薄均匀样，发出鱼腥臭味，是育龄期女性中最常见的阴道感染性疾病，与子宫内膜炎、妊娠期绒毛膜羊膜炎、盆腔炎性疾病、人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染，以及妇科肿瘤疾病有关[8]。有研究证实BV 与HPV 的感染呈正相关[13]，即BV 可能有助于HPV 持续感染并逐步进展为宫颈癌。关于BV导致宫颈癌的作用机制的理论，目前有几种不同的说法：Mao 等[14]主张可能是BV 引起普雷沃菌属的过度繁殖，产生抑制白细胞趋化作用的丁二酸，核因子κB（NF-κB）在细胞因子和长期炎症的共同刺激下，持续的异常激活，最终导致肿瘤的发生。而有学者认为是BV 的代谢产物升高了阴道pH 值，并损伤宫颈上皮细胞，使其发育不良，不成熟的化生鳞状上皮对各种病原体的刺激愈加敏感，最终发展为宫颈上皮内瘤变[15]；并且BV 相关的厌氧菌过度生长可增强HPV 的表达，导致宫颈病变的进展[16]。

但也有研究不赞成以上观点，也就是说BV 与宫颈癌间是否存在相关性仍具有争议，这可能是因为目前缺少两者关系的纵向动态研究，未来应关注于BV 和HPV 感染到宫颈上皮内瘤变及宫颈癌的发生和预后等整个过程的研究，从而进一步指导临床治疗及用药。另一方面，这也可能与BV 的诊断方法差异有关。革兰染色涂片的Nugent 评分被认为是诊断BV 的金标准，然而部分BV 感染患者并无临床症状，故Nugent 评分可能并不适用于所有女性[8]。

目前，国内外越来越多的学者研究阴道菌群异常与HPV 感染及宫颈癌产生、进展的关系，由于这方面仍存在很多的不确定性，今后需要进行大样本量前瞻性研究，以明确宫颈阴道菌群的变化及其与宫颈癌之间的关系。

2 阴道微生物群抑制宫颈癌的作用机制

2.1 作为益生菌抑制宫颈癌 益生菌是指含有一定数目活性微生物的产品，定植在宿主身体的某些部位来发挥作用，保护宿主健康。益生菌如干酪乳酸杆菌、植物乳酸杆菌、鼠李糖乳酸杆菌和嗜酸乳酸杆菌通过激活自然杀伤（NK）细胞和促进树突状细胞的成熟发挥其抵抗作用[17]。国内有研究证实，在使用重组人干扰素α2b 阴道泡腾胶囊的同时，加用乳酸杆菌活菌胶囊进行辅佐治疗，能够明显改善患者阴道微生物群，使其重建防御机制，有助于HPV 的清除[18]。Riaz 等[19]研究发现，乳酸杆菌菌株具有明显的益生菌特性，其通过上调凋亡基因BAX、BAD、caspase-3、caspase-8 和caspase-9 的表达以及下调BCl-2 基因的表达，对宫颈癌HeLa 细胞具有一定的抗癌作用。在一项随机对照试验中，Palma 等[20]将117 例HPV感染和（或）宫颈细胞学异常的患者分为药物治疗短期应用组和长期应用组2 组，分别给予3 个月和6 个月的阴道内乳酸杆菌制剂，进行了14 个月的随访，发现长期应用组比短期应用组更易减少宫颈细胞学异常情况，长期使用组的HPV 清除率较高，阴道炎复发率较低，该研究表明使用益生菌制剂有望更好地恢复阴道微生态系统。此外，最近的一项研究发现益生菌通过清除自由基抑制宫颈癌，顺铂和益生菌合用可能是治疗宫颈癌的更好方法[21]。

2.2 分泌细胞毒性化合物 乳酸杆菌抗肿瘤作用可能是由于其对癌细胞的细胞毒性和凋亡作用。有研究表明，干酪乳酸杆菌和副干酪乳酸杆菌对宫颈癌细胞有细胞毒性作用[19]。在Wang 等[22]的研究中，人宫颈癌细胞（Caski）暴露于不同浓度的乳酸杆菌上清液（LS）中，结果发现，LS 对Caski 细胞的增殖有剂量依赖性抑制作用，且与pH 值无关。研究证实，即使在中性培养基中，LS 在20%～40%浓度范围内仍具有较高的细胞毒性。同时该研究还观察到不同浓度LS 对Caski 细胞的影响，表现出细胞收缩、断裂、破碎等形态学变化，证实了LS 的细胞毒性作用。这可能是因为LS 含有化合物细菌素，其被称为抗菌肽，通过破坏细胞膜合成，最终导致细胞死亡。此外，从正常阴道菌群中分离的产气乳酸杆菌菌株（G10 和H15）产生的胞外多糖能够抑制HeLa 细胞的增殖。

2.3 调节细胞周期抑制癌细胞迁移 抑制细胞周期和癌细胞迁移可能是细菌抵抗宫颈癌的机制。研究发现卷曲乳酸杆菌、詹氏乳酸杆菌和加氏乳酸杆菌的上清液通过调节E6 和E7 致癌基因以及与细胞周期相关的基因来抑制宫颈癌细胞的生长[22]。研究证明干酪乳酸杆菌提取物与化疗药物合用可诱导宫颈癌细胞S 期细胞周期停滞[23]。另有研究将活化的乳酸杆菌作用于宫颈癌HeLa 和U14 细胞后显著抑制了癌细胞的迁移能力；在荷瘤小鼠腹腔注射活化乳酸杆菌后，肿瘤质量和体积均减小（P＜0.01），并检测到E-钙黏蛋白表达升高，该蛋白可维持细胞间黏附，并保持上皮组织极性和结构完整性，这可能是乳酸杆菌阻止宫颈癌细胞迁移的相关机制[24]。另外，对铜绿假单胞菌甘露糖较为敏感的一种凝血素（PA-MSHA）可以抑制HeLa 细胞进入G2/M 期，最终抑制细胞侵袭和转移，推测PA-MSHA 是通过增加E-钙黏蛋白的表达和减少波形蛋白的表达来降低宫颈癌细胞的侵袭力[24]。

2.4 刺激免疫系统 在目前治疗恶性肿瘤的措施中，刺激免疫系统破坏癌细胞是一种具有前瞻性的、相对热门的方法。在肿瘤免疫调节中，树突状细胞通过识别肿瘤细胞抗原，激活淋巴结中的肿瘤特异性细胞溶解性CD8+T 细胞，活化的T 细胞转移到肿瘤区域内，从而能够识别和消除癌细胞。阴道菌群可以通过几个不同的方面影响免疫系统，具体如下：诱导T 细胞产生干扰素γ，增加免疫球蛋白A 分泌，增加NK 细胞数量，诱导吞噬细胞的活性等。有研究表明，食用含有鼠李糖乳酸杆菌和乳酸双歧杆菌的牛奶可以提高老年人NK 细胞活性。口服干酪乳酸杆菌可显著增加恶性肿瘤小鼠体内IL-12、干扰素γ 和NK细胞的生成，乳酸杆菌也可通过增加IL-12 的分泌来诱导免疫系统[25]。而热灭活植物乳酸杆菌通过产生高水平的肿瘤坏死因子α（TNF-α）和干扰素γ 刺激免疫细胞。另外，乳酸杆菌能够提高吞噬细胞的活性[26]。乳酸双歧杆菌能够影响树突状细胞的相关功能，增加肿瘤微环境中CD8+T 细胞的积聚，从而改善抗癌免疫应答[27]。因此，应用微生物群于宫颈癌的免疫治疗可能在未来成为一种新的方法。

Bermúdez-Humarán 等[28]的研究提示鼻内注射表达E7 抗原的重组乳酸乳球菌（一种乳酸菌）可同时刺激细胞免疫系统（分泌IL-2 和干扰素γ）和体液免疫系统（产生E7 抗体），并可预防HPV 相关的宫颈癌。此外，用该重组菌免疫小鼠，发现35%的小鼠肿瘤消退。该研究表明，乳酸乳球菌通过基因工程可以对HPV 相关的宫颈癌进行免疫治疗。国内已有研究证实乳酸杆菌可作为树突状细胞疫苗的免疫加强剂，辅助该疫苗来预防甚至扭转裸鼠体内宫颈癌移植瘤的生长，促进癌细胞凋亡[29]。因此，阴道细菌直接或间接地刺激免疫系统对抗癌细胞，从而在抑制肿瘤生长中发挥关键作用。

2.5 作为基因载体抵抗癌症 细菌与病毒一样，可携带修饰过的基因到癌细胞中，相比来说，细菌比病毒制剂更安全。双歧杆菌、沙门氏菌和梭菌等厌氧菌作为肿瘤靶向菌可在肿瘤坏死、缺氧区增殖，抑制肿瘤生长。大肠埃希菌和沙门氏菌是常见的细胞内质粒转移载体。青春双歧杆菌也可作为载体将内皮抑素基因导入实体瘤，通过直接抑制肿瘤生长和增强IL-2 活性发挥其抗癌作用。Da Silva 等[30]将铜绿假单胞菌外毒素与HPV16 E7 癌蛋白共价连接形成融合蛋白（TVGV-1），然后用含CpG 或GPI-0100 佐剂的TVGV-1 疫苗对荷瘤小鼠进行免疫接种，发现2 种重组疫苗均可诱导HPV 相关的肿瘤消退并提高总生存率，提示以上重组疫苗都具有很强的抗肿瘤能力。因此，阴道细菌可通过携带凋亡或生长抑制的基因片段来抑制宫颈癌细胞的生长和增殖。

3 结语与展望

阴道微生物群可能通过多种机制发挥抗癌作用，归纳总结并深入研究相关的作用机制，有助于未来应用微生物制剂于宫颈癌，为临床治疗宫颈癌提供一种新的思路。虽然过去几十年积累的知识对此有初步的了解，但分子方面的确切机制尚未完全阐明，其中作为基因载体的研究尚处于早期阶段，需进一步深入探索。为了今后能够更好地应用微生物群于宫颈癌，需要进行大样本的前瞻性研究，来明确影响阴道微生物组成和变动的因素、阴道菌群的变化与宫颈癌之间是否存在确切关系，以及如何有效地应用阴道菌群于临床治疗中。