胎盘微生物所致炎症对妊娠结局的不良影响

杨宇，丁虹娟

(南京医科大学附属妇产医院 南京市妇幼保健院产科，南京 210000)

胎盘作为母体与胎儿之间联系最为重要的器官，在为胎儿提供营养的同时也起着防御微生物入侵的作用。传统观点认为，正常胎盘和子宫均是无菌的。2014年，Aagaard等[1]采集320名刚分娩的产妇的胎盘组织样本并提取DNA进行测序，率先发现了胎盘中微生物的存在。随着胎盘微生物检测技术的发展，分子生物学技术逐渐取代传统的细菌培养，多项研究证实，在健康人类和动物模型的胎盘和子宫中存在多种微生物，如大肠埃希菌、解脲支原体等[2-7]。微生物可经阴道直接上升至胎盘或通过血液途径传播至胎盘[8-10]，在一定的条件下通过激活先天性免疫机制或氧化应激机制诱导炎症反应，进而导致急性绒毛膜羊膜炎、子痫前期、妊娠期肥胖、妊娠期糖尿病、早产、胎儿生长受限甚至死产等一系列不良妊娠结局[11-14]。这些不良妊娠结局不仅对母亲和胎儿的健康造成严重危害，还给社会和家庭带来沉重的经济负担。现就胎盘微生物所致炎症对妊娠结局的不良影响进行综述。

1 胎盘微生物的来源

胎盘微生物由微生物定植于胎盘构成[15]。由于检测方法不同，非致病性微生物是否存在仍有争议[16-18]。传统方法依赖于细菌培养，即在最适合检测病原体的培养基中培养生物体，因此对共生生物体检测的敏感性较差[19]。新的检测技术独立于细菌培养，如16S核糖体RNA测序，可以在临床样本中检测到低丰度的微生物，从而揭示了微生物的多样性[20]。但有研究认为，这些被鉴定出来的细菌是试剂污染的结果[21-22]。通过16S核糖体RNA测序在胎盘样本中检测到了阴道、口腔和肠道微生物，从而间接证实了两种可能的传播途径：从阴道直接上升至胎盘和从口腔、肠道等远端部位经血液传播至胎盘[23-24]。

1.1经阴道途径 微生物从阴道直接上升至胎盘这一途径已被证实。Doyle等[3]对1 391名妇女进行队列研究发现，胎盘与阴道中的细菌群落具有一定的相似度。排除分娩方式影响，阴道与胎盘微生物群间的相似性仍存在，表明胎盘微生物并不是由于经阴道分娩污染所致。目前通过生物发光技术跟踪监测已经在哺乳动物的胎盘、胎膜、羊水中检测到了来自阴道的大肠埃希菌，从而支持微生物可以从阴道上升至胎盘这一假设[7]。此外，新生小鼠肠道的微生物组成与母体阴道微生物群的组成也十分相似[25-26]。

1.2经血液途径 除阴道直接上升途径外，微生物经血液传播至胎盘这一途径也尤为重要。有研究借助深度测序技术和聚合酶链反应技术比较同一奶牛产后当天、2 d的血液和子宫样本中的细菌菌落，发现血液和子宫含有相似的病原体，表明病原体可能通过血液传播至胎盘。为了更直观地研究血源性传播的具体过程和追踪子宫内环境，有研究将人类唾液和牙龈菌斑样本注射到妊娠小鼠的尾静脉中，结果发现胎盘中存在细菌DNA，与唾液和牙菌斑样本中确定的细菌DNA相似[6]。

此外，在人类外周血单核细胞与母乳中均发现了与肠道细菌DNA相似的细菌DNA，表明肠道细菌可能通过血液传播至乳房等远端部位[8]。Tang等[10]通过检测脐带血样本中的菌群发现其与相对应的胎盘菌群在门水平和属水平上的组成十分相似，表明胎盘可能是脐带血中菌群的潜在来源。

1.2.1来自口腔的微生物 口腔中的微生物可以通过血液途径传播至胎盘。Aagaard等[1]通过检测320个在无菌条件下获得的胎盘样本发现胎盘与口腔具有相似的微生物群，其中最丰富的菌种为大肠埃希菌、普雷沃菌和非致病性奈瑟菌。作为代表性的口腔微生物——核酸杆菌(革兰染色阴性的口腔厌氧菌)，能够结合血管内皮细胞、改变血管通透性，在胎盘植入过程中促进血液传播，进一步促进了大肠埃希菌等进入胎盘的过程[27]。

1.2.2来自肠道的微生物 有研究证明，来自肠道的微生物也可经血液传播至胎盘。给妊娠小鼠口服细菌，特别是肠球菌，也会导致细菌移位至羊水、胎盘和胎儿[28]。因此，肠杆菌科被确认为健康人胎盘中的优势家族。还有证据表明，胎膜和胎盘基板在细菌多样性和丰度方面有所不同[29]。上述证据表明胎盘各层可能存在独特的微生物群落。

2 胎盘微生物诱导炎症的机制

胎盘微生物在一定条件下可以诱导炎症反应，而炎症在胎盘形成和分娩过程中起关键作用，并对母体和胎盘健康以及胎儿生长发育有重要影响[30-32]。胎盘微生物诱导炎症反应的可能机制包括暴露于微生物下的滋养层细胞诱导促炎因子释放，从而在先天性免疫中发挥作用；胎盘微生物的存在可导致机体氧化应激，进而诱导炎症反应。

2.1先天性免疫机制 滋养层细胞构成胚泡外层并发育成胎盘。有研究在细胞培养过程中发现，当滋养层细胞从人类胎盘中分离出来后暴露于多种微生物，可诱导促炎因子白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6和IL-8以及抗炎因子IL-10的释放[11]。另外，有研究在胎盘感染单核细胞增多性李斯特菌的小鼠模型中发现，胎盘滋养层细胞可促进IL-12、IL-18、肿瘤坏死因子-α和γ干扰素的产生，在先天性免疫中发挥作用[12]。

炎症反应产生的前提是微生物被宿主的免疫机制所识别。Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)识别来自微生物的分子并与之结合，借此来启动包括炎症在内的免疫反应[33]。TLR信号通路以核因子κB作为中介，调控IL-1β、肿瘤坏死因子-β和其他促炎细胞因子的转录[34]。在对正常妊娠的胎盘进行免疫组织化学染色时，胎盘滋养层细胞中被证实存在TLR2和TLR4，TLR2可识别包括酵母菌、分枝杆菌和革兰阳性菌在内的多种病原体；TLR4则可以其内毒素识别革兰阴性菌[35]。

2.2氧化应激机制 妊娠期间全身炎症负担加重，部分原因是代谢需求的增加和(或)机体暴露于活性氧类而造成氧化损伤。研究发现氧化应激可导致胎膜DNA损伤，炎症激活、端粒缩短和DNA片段释放至羊水[13-14]。由于活性氧类导致机体负担过重，抗氧化防御无法阻止胎膜DNA损伤，炎症激活、端粒缩短和DNA片段释放至羊水等反应的发生，从而增加了早产的风险[36]。早产胎膜早破是这些反应的共同终点，同时极有可能是早产的起点。活性氧类和氧化损伤的作用通常涉及p38促分裂原活化的蛋白激酶通路的激活，p38促分裂原活化的蛋白激酶通路与核因子κB一样，是在胎盘和胎膜组织中诱导炎症激活的主要炎症信号通路。胎膜衰老也是由 p38促分裂原活化的蛋白激酶激活引起，也会导致炎症激活[14]。循环中氧化型低密度脂蛋白、脂肪酸和氧甾醇会随着活性氧类的升高而增加，而这些产物均可以通过激活天然免疫受体(如TLR2和TLR4)发挥促炎作用。

总之，对感染的免疫反应取决于生物体的性质和数量、宿主的免疫反应、感染的时间、位置和持续时间以及是否有其他炎症调节剂(如先前的免疫启动或病毒暴露)。因此，临床症状出现的时间和结局的严重程度可能不同[37]。胎盘细菌定植会引起胎儿或新生儿的炎症反应，这可能对婴儿产生不利影响。但是细菌在胎盘中的存在并不总是引起炎症反应，所以需要明确不同胎盘细菌对炎症反应的影响[38]。鉴于TLR4结合在炎症反应启动中的作用，革兰阴性菌可能比其他类型的细菌导致的炎症反应更严重，同时TLR4细胞表达水平也会影响炎症反应的强弱。

3 胎盘微生物与不良妊娠结局

流行病学家Barker和Osmond[39]最早提出了人类成年期疾病(如糖尿病、心脏病、神经系统疾病等)的发生与妊娠过程中的多种因素(如胎儿时期的营养缺乏)有关，建立了健康与疾病发育起源假说，表明产前环境可以通过胎儿编程改变器官发育和正常生理增加成年期患病风险[40]。宫内环境暴露于各种微生物下，与各种不良妊娠结局相关，主要包括子痫前期、妊娠期糖尿病、妊娠期肥胖等，进一步支持健康与疾病发育起源假说。由胎盘微生物所致的不良妊娠结局主要包括急性绒毛膜羊膜炎、子痫前期、妊娠期糖尿病、巨大儿等。

3.1急性绒毛膜羊膜炎 急性绒毛膜羊膜炎是指发生在母体组织与胎膜(绒毛膜蜕膜间隙)或胎儿附件(绒毛膜、羊水、脐带)之间的一种宫内炎症状态[41]，同时也是胎盘病理报告中最常见的诊断，而这一诊断是羊膜内炎症的证据，而非羊膜内感染的证据[42]。从下生殖道进入宫腔的微生物首先定植于宫颈部位的蜕膜层，而后繁殖、通过绒毛膜羊膜参与羊膜腔内微生物群的建立，从而导致急性绒毛膜羊膜炎[43]。羊膜腔内感染最常见的微生物是生殖道支原体，其中以解脲支原体、阴道加德纳菌、梭菌属最为多见。

3.2子痫前期 子痫前期是妊娠期高血压疾病中严重危害母亲和胎儿健康的分类之一，在全球范围内每年造成4万多例孕产妇死亡，占所有妊娠并发症的3%～5%[44]。据相关文献报道，胎盘微生物的存在可促进抗血管生成因子(如可溶性fms样的酪氨酸激酶1)的释放，但同时也会抑制促血管生成因子(胎盘生长因子、血管内皮生长因子等)的释放，进一步导致抗血管状态生成和血管内皮功能障碍，从而导致子痫前期的临床表现[10]。

Amarasekara等[45]采用16S核糖体RNA的聚合酶链反应分析了55例子痫前期和55例正常孕妇的胎盘组织发现，有7例子痫前期患者的胎盘组织标本为聚合酶链反应阳性，而正常孕妇的胎盘标本均为阴性；在子痫前期患者的胎盘组织中检测到了与胃肠道感染、呼吸道感染、牙周炎有关的细菌。但该研究检测有微生物存在的胎盘样本较少，可能与检测方法的敏感性不同有关。随着高通量测序仪等检测技术的发展、敏感性的提高，有望获得更加精准的研究结果。

3.3妊娠期糖尿病 妊娠期糖尿病是孕产妇中较为常见的内科合并症。Zheng等[46]在研究胎盘微生物与脐带血生化参数(包括胰岛素、瘦素、胰岛素样生长因子受体1)的相关性时发现，变形杆菌在胎盘微生物区系中含量最为丰富，其与胰岛素水平呈负相关，且妊娠期糖尿病孕妇胎盘中变形杆菌的含量高于正常孕妇，拟杆菌和厚壁菌的含量低于正常孕妇。

Tang等[10]收集剖宫产分娩的8例妊娠期糖尿病和7例正常血糖(对照)孕妇的胎盘样本和脐带血样本，采用Illumina MiSeq测序系统对16S核糖体RNA基因序列特征进行测序，比较妊娠期糖尿病组与对照组胎盘微生物群结构差异，发现胎盘微生物群主要由拟杆菌、厚壁菌门、放线菌和变形杆菌组成，妊娠期糖尿病的胎盘中瘤胃球菌属、粪球菌属、副戊酸杆菌、乳酸菌含量较高，而韦永菌含量较低，提示妊娠期糖尿病的发生可能与胎盘微生物种类的多样性较高相关。而这些微生物是否与脐带血中的微生物相似仍需要进一步的研究证实。

3.4巨大儿 巨大儿是指出生体重超过4 000 g的新生儿，其不仅与3岁以下儿童肥胖的风险增加有关[47]，而且成年后发生代谢性疾病的风险也高于正常出生体重新生儿[48]。

一方面，大量研究已经证实妊娠期糖尿病是巨大儿的高危因素[49]。另一方面，关于非妊娠期糖尿病巨大儿也与胎盘微生物密切相关。一项研究对20例样本中的胎盘微生物进行16S核糖体RNA基因Illumina MiSeq测序发现，与正常出生体重新生儿相比，巨大儿胎盘中存在不同的微生物区系，其中变形杆菌和厚壁菌的比例最高[48]。在进一步调查巨大儿胎盘微生物区系是否与人体测量数据、脐带血生化参数(包括胰岛素、瘦素、胰岛素样生长因子受体1)相关时发现，巨大儿胎盘中变形杆菌相对丰度较高，与胎盘重量、体质指数有关；不动杆菌属与胎盘重量、体质指数、脐血胰岛素样生长因子受体1、胰岛素水平呈正相关[48]。孕期体重增加过多可能会导致巨大儿胎盘微生物区系的异常，但具体作用机制还需要进一步研究证实。

3.5早产 在过去的20年中，全球早产率呈上升趋势[50]。早产是世界范围内导致新生儿死亡最常见的原因，不仅会增加新生儿出生后第一个月感染风险，还与整个儿童和青少年期感染风险显著增加有关[51]。在小于30周的早产样本中，已经发现80%存在细菌入侵的证据[52]。一项荟萃分析也证明了微生物多样性是早产的风险因素[53]。有研究在早产胎盘样本中发现了解脲支原体，而在足月分娩的胎盘样本中未发现解脲支原体[54]。胎盘组织中核梭杆菌和解脲支原体含量越高，自发性早产发生率越高[55]。还有研究发现，早产与胎盘组织中的纤毛菌、普雷沃菌、消化道链球菌、加德纳菌等有关[3]。

3.6胎儿生长受限 胎儿生长受限是一种与各种不良妊娠结局有关的常见妊娠期并发症，通常被认为是胎盘功能不全的结果。胎盘功能下降会导致胎儿的血流量、氧气、营养物质减少，继而导致胎儿生长缓慢，如果不及时处理最终将发展为胎儿生长受限。由感染所致的炎症是胎盘功能不全的一个重要原因。有研究发现，胎儿感染占胎儿生长受限的5%～10%，疟疾是造成胎儿感染的原因之一[56]。在恶性疟原虫传播流行地区，初次妊娠的妇女易患胎盘疟疾，从而导致严重的临床后果。胎盘疟疾的特征是被恶性疟原虫感染的红细胞和单核细胞大量聚集在胎盘绒毛间隙，导致母体贫血、高血压、胎儿生长受限等[57]。此外，风疹、巨细胞病毒、弓形虫病、水痘和梅毒等均被证明与胎儿生长受限有关[56]。

3.7神经发育 作为母亲和胎儿之间的界面，宫内环境提供了一个半渗透的桥梁，母体循环中的炎症因子可以通过宫内环境影响胎儿的神经发育，同时越来越多的证据表明，妊娠期间的炎症会导致后代出现行为和认知变化[58-59]。Humann等[60]发现，细菌细胞壁的主要成分——肽聚糖作为母胎界面微生物区系与宿主通讯的重要介质，可以通过血小板激活因子受体穿过胎盘屏障，激活TLR2，诱导转录因子FoxG1，并促进胎儿大脑的神经细胞增殖，而细胞壁暴露和神经细胞增殖的增加与出生后认知缺陷有关。被称作“大脑中的时空枢纽基因”的FoxG1是胚胎时期端脑发育和形成所需的转录因子[61]。FoxG1的调节失调与髓母细胞瘤[62]、神经受损[63]、自闭症谱系障碍[64]有关。进一步的实验表明，IL-1、IL-6、CD4+和CD8+T细胞与宫内炎症后胎儿大脑发育不良的机制有关[65-66]。

4 小 结

妊娠是一个涉及多种细胞类型并受到多种机制调控的复杂过程，为了降低胎盘微生物所致的各种不良妊娠结局的发生率，胎盘微生物的研究尤为重要。目前有证据支持胎盘微生物可以影响妊娠结局，与早产、妊娠期糖尿病以及胎儿生长受限等密切相关，但微生物进入胎盘的具体途径及作用机制仍不清楚，需要进行深入研究。进一步了解胎盘微生物群的分类、组成、来源等有望为孕期保健、防治妊娠合并症等提供新的方向。随着科学技术的进步、检测方法的进一步完善，胎盘微生物的研究将更加细致，从而为临床工作提供有力的帮助。