阴道微生物群和宫颈癌前病变的相关性

韩布威 刘 洋 何 慧 宫 艺 刘 宁 周丽娜 郝新颖 刘 丽

1.黑龙江中医药大学研究生院，黑龙江哈尔滨 150040；2.浙江大学医学院附属第一医院北仑分院中医科，浙江宁波 315000；3.黑龙江中医药大学附属第一医院妇科二科，黑龙江哈尔滨 150040

全世界5%的癌症都与人乳头瘤病毒（human papillomavirus，HPV）有关，包括宫颈癌、阴茎癌、阴道癌、外阴癌等，其中宫颈癌每年导致约260 000 人死亡[1]。虽然HPV 疫苗问世，但中低收入国家的免疫接种率低及全世界宫颈癌筛查并不充分，预计近几年全世界宫颈癌负担仍是巨大的[2]。女性生殖道有一种特殊的微生物群，以乳酸杆菌属为优势菌，这种菌属在维持女性生殖道健康中起着重要作用。生殖道微生物群失调可能会促进HPV 感染和宫颈上皮内瘤变（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）的发生发展，并最终导致宫颈癌[3]。一种含有乳酸杆菌菌株的阴道栓剂在临床试验中显示在治疗28 d 后实现定植，从而清除细菌性阴道病（bacterial vaginosis，BV）相关细菌[4]。干酪乳杆菌LH23 是一种从传统发酵食品中分离出来的菌株，不仅对HPV E6/E7 癌基因的表达有抑制作用，还能够减缓宫颈癌细胞的迁移[5]。清除HPV 和宫颈疾病是妇科益生菌使用的另一重要研究领域。本文就阴道微生物群失调对HPV 感染的影响及与宫颈癌前病变发生发展的关系进行综述，以期对宫颈癌的治疗和预防提供新的思路。

1 宫颈癌前期的发病机制

1.1 HPV 的持续感染

HPV 感染是常见的性传播疾病，部分病毒亚型能特定性感染生殖道中的鳞状上皮细胞。在与宫颈癌发生发展相关的13 种高危型HPV（HR-HPV）中，HPV16和18 型是最常见的亚型，导致了大约70%宫颈癌。虽然HR-HPV 感染较常见，但这些感染中不到10%的病例会出现疾病进一步发展，即一些持续感染的患者[6]。但对于持续感染的时长还难以定义。据估计，75%的宫颈鳞状细胞癌相关的HPV 感染发生在30 岁之前，而癌症发病率在10～20 年后达到高峰，这表明疾病进一步恶化平均需要持续感染10～20 年[7]。

1.2 宫颈转化区（transformation zone，TZ）的脆弱性

子宫颈有一个复杂的上皮组织，包括宫颈口往外的复层鳞状上皮，子宫颈的柱状上皮和TZ。大多数宫颈癌发生在TZ 区，在TZ 区单层柱状上皮可通过化生形成层状鳞状上皮。这一过程被认为是由宫颈储备细胞介导的，这是一种位于TZ 的特殊类型的干细胞，是HPV 感染的靶细胞。一旦感染HPV，宫颈转化区内的储备细胞更易发生细胞周期紊乱[8]。研究报道，宫颈未成熟上皮区域的细胞因子水平明显高于宫颈成熟上皮区域[9]。这种免疫激活状态可能反映了未成熟子宫颈更易发生与HPV 感染相关的宫颈癌。

1.3 免疫反应的触发

虽然HPV 持续感染对于宫颈癌的发生发展来说是一个显著的风险，但并不是一个必然的致病因素，仍然对HPV 的感染、清除、持续和进展为癌前病变之间过渡状态的促进因素知之甚少。宫颈HPV 感染会触发免疫反应。在炎症刺激下，HPV 感染会激活宫颈上皮细胞的胞内信号通路，诱导趋化因子和细胞因子表达，免疫细胞聚集于宫颈局部组织，进而触发一系列免疫应答，这些反应对病毒清除至关重要[10]。宫颈鳞状上皮内病变的免疫微环境特征是缺乏上皮内CD3+、CD4+、CD8+T 细胞浸润，并由数量增加的CD25+FoxP3+调节性T 细胞和CD163+M2 巨噬细胞浸润。宫颈鳞状上皮内病变自发好转的特点是调节性T 细胞数量少，上皮内CD8+T 细胞多，CD4+/CD25+T 细胞比例高。免疫治疗还可增强原有的促炎免疫环境，促进病变消退[11]。还有人认为致癌的HPV 类型可以抑制宿主的先天性免疫和获得性免疫反应[12]。

2 阴道微生物群

2.1 阴道微生物正常菌群

在女性生殖道中栖息着与女性共生的微生物群。BV 是一种常见的阴道微生物菌群改变的疾病，会增加性传播感染和女性生殖道其他并发症的风险。BV 的一大特点是缺乏革兰氏阳性杆菌，即乳酸杆菌[13]。乳酸杆菌可维持相对酸性的阴道环境并产生保护性蛋白作为抵御病原体的第一道防线[14]。乳酸杆菌使用两种机制来抵御病原体，首先通过黏附在黏液上产生生物膜和屏障，从而竞争并防止病原体定植；其次产生保护性抗菌化合物，包括类似细菌素的物质、生物表面活性剂、过氧化氢和乳酸。

Ravel 等[15]将健康女性生殖道微生物群分成了5 种不同的群落状态类型，其中4 种是基于乳酸杆菌主导的：卷曲乳杆菌（L.crispatus）、惰性乳杆菌（L.iners）、格氏乳杆菌（L.gasseri）和詹氏乳杆菌（L.jensenii）。第五个通常称为非乳酸杆菌主导状态或高度多样性状态，这种状态与BV 相关。在某些情况下整个月经周期的微生物群的组成存在很大差异[15-16]。在一些女性中，乳酸杆菌占主导地位的状态会在月经期间消失，而在其他女性中，它在月经期间又很稳定，还有一些女性，它可能会每天发生变化[15]。还有一些其他因素，如使用抗生素、阴道冲洗、怀孕和哺乳、避孕、合并感染和最近的性交，都会导致乳酸菌暂时减少[16-19]，且这种短暂减少的临床意义尚不清楚。

2.2 阴道微生物群和炎症

Kim 等[20]对韩国女性复发性阴道炎患者阴道样本中的微生物组分类谱进行了研究，发现阴道内菌群丰富度和微生物多样性的变化与复发性阴道炎密切相关。复发性阴道炎患者中乳酸杆菌属的比例较健康女性低，且有妇科疾病的患者细菌类群的丰度和多样性显著高于无疾病患者。另一项研究显示阴道加德纳菌以及L.iners 和促炎状态相关，而L.crispatus，L.jensenii和L.gasseri 则更多的与相对非炎症状态相关，另一组观察到阴道加德纳菌具有与免疫激活、凋亡、上皮完整性破坏和伤口愈合相关的蛋白质组学特征[21]。所以，感染加德纳菌的组织容易受到HPV 感染，因为HPV 通常是通过炎症或损伤进入基底细胞。

2.3 阴道微生物群和HPV 在高分化鳞状上皮内病变（high-grade squamous intraepithelial lesion，HSIL）中的相互作用

阴道微生物群具有分泌细菌毒素的能力，导致慢性炎症的发展，包括诱导细胞和DNA 损伤，为癌症发展创造有利环境[22]。研究发现，随着宫颈肿瘤严重程度增加，阴道乳酸杆菌的含量在减少[23]，且BV 和宫颈HPV 感染之间存在正相关[24]。一般来说，HPV 持续感染和HSIL 的女性具有以非乳酸菌为主的微生物群和更高的细菌多样性。HPV 和HSIL 相关性的细菌种类包括阴道加特纳菌、纤毛菌属和普雷沃氏菌属[25]。一项研究证实，纤毛菌属为CIN 和宫颈癌的生物标志物[26]。

对CIN 女性进行切除治疗前后进行检查发现，CIN 患者的阴道微生物菌群多样性较高，促炎细胞因子和抗微生物肽（antimicrobial peptides，AMPs）浓度较高。局部手术切除CIN 可降低AMPs 水平，但不改变阴道微生物群的组成或细胞因子水平。这意味着罹患CIN 女性的生殖道天生倾向于高微生物菌群多样性的促炎环境，这种环境不能通过手术切除或HPV 清除来纠正。未能重建富含乳酸杆菌的阴道环境也许就是为什么女性仍处于侵入性疾病复发高风险的原因[27]。尽管阴道微生物群在癌症发展中的作用还不清楚，但它的某些作用肯定是可信的。例如，众所周知慢性炎症会产生亚硝胺，亚硝胺是已知的致癌物[28]。微生物毒素的产生也可导致细胞信号的抑制或激活。Ilhan等[29]最近证实，已知癌症相关的代谢组学特征与宫颈炎症、HPV 感染和局部微生物群有关。虽然短暂的炎症可能是病毒清除的必要条件，但慢性促炎状态会导致组织损伤，免疫浸润而释放活性氧（reactive oxygen species，ROS）和其他潜在的致癌物质，所有这些都可能通过加速DNA 和细胞损伤来增强HPV 的致癌潜力。

氧化应激（oxidative stress，OS）是指机体在遭受有害刺激时，ROS 和活性氮（reactive nitrogen species，RNS）的产生过多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系统和抗氧化系统失衡而导致组织损伤[30]。由于阴道微生物群是有氧环境，这意味着ROS 和RNS 的产生是常规的。由于其已知的毒性[31]，如不加以控制将成为致癌物质。OS 的毒性活动包括细胞膜脂质功能的改变，基因表达反应的改变和细胞氧化还原平衡的扰乱。有学者假设OS 加上HR-HPV 的转化能力会促进宫颈癌的发展，或者它可以与HPV 相互作用，激活或抑制HPV自身的分子机制[32-33]。

3 总结与展望

女性生殖道具有特定的微生物群，在维持健康和体内平衡方面发挥着重要作用。在宫颈疾病中乳酸杆菌消耗增加，可能会对疾病的恢复产生不利影响[34]。阴道微生物群的组成已经被认为是预测疾病结局有用的生物标志物。然而，大多数与HPV 相关的癌症的微生物群研究都致力于描述细菌和细胞因子谱，而没有证明因果关系[35]。虽然这些研究提供了有用的关联数据，但推断阴道微生物群、HPV 感染和宫颈疾病之间的因果关系还有待进一步验证。未来研究应该探索阴道微生物群在更大临床样本量中是如何影响疾病结果的，并探索其作为疾病微生物标志物的作用。目前缺乏从机制方面探索生殖道微生物群与HPV 感染相关的临床前动物研究，这可能是由于难以对动物中的人类微生物组进行建模[36]。用于HPV 感染建模最常用的是永恒皮肤角化细胞细胞系，支持几种hrHPV亚型的生命周期[37]。永恒皮肤角化细胞构成的模型可以准确模拟HPV 感染的所有阶段，是研究HPV 癌基因E6 和E7 表达的理想选择[38]。

越来越多的证据表明，宫颈疾病中的阴道微生物群可能会影响HPV 感染的持续性和宫颈疾病的发展。更好地了解微生物群的影响可能有助于开发新的诊断或预后微生物标志物和开发新预防和治疗药物的合理靶点。