菌群微生态在子宫内膜异位症发生、发展中的作用研究进展

蔡华萍 舒静 陈卫民

子宫内膜异位症（endometriosis,EM）是由子宫内膜生长在子宫腔以外其他部位引起的一种妇科常见病[1]。EM因异位内膜反复出血导致病灶浸润进展，常引起疼痛、包块和不孕三大症状[2]。EM以手术治疗为主[3]，但手术只要还保留卵巢功能，EM就难以彻底治愈，需要术后辅助药物长期管理，是困扰育龄期女性的难治性疾病。认识其发病机制，对于EM的早发现、早治疗以及达到更精准、更彻底的治疗显得尤为重要。

然而，EM病因复杂，涉及多重发病机制。除了被普遍认可的经血逆流子宫内膜种植学说，还有体腔上皮化生学说、诱导学说等。1998年加拿大魁北克举行的世界子宫内膜异位症大会把EM定义为集遗传性疾病、免疫性疾病、激素依赖性疾病、炎症性疾病为一体的疾病[4]。2009年又有学者提出EM不只是子宫内膜异常种植的疾病，更是一种瘤样病变或者类肿瘤疾病[5]。目前，EM作为一种慢性综合征性质疾病的观点已经逐渐被人们接受[6-8]。近年来，随着基因测序技术的发展，菌群微生态能被快速识别并在检验领域广泛应用。有关人体菌群微生态与EM的关系也开始受到妇产科临床与科研工作者的关注。他们对菌群的种类、数量及丰度与EM的发生、发展和临床表现的关系进行了大量研究，提出了菌群可能通过介导炎症反应、调控免疫应答、参与雌激素效应以及干扰代谢活动等途径参与EM的病理机制假说。这对EM的预防和治疗提供了不少新信息，本文就相关研究进展作一综述。

1 人类菌群微生态

菌群几乎存在于人体的所有开放部位，包括胃肠道（肠道菌群）[9]、皮肤（皮肤菌群）、口腔（口腔菌群）[10]、呼吸系统（呼吸道菌群）、阴道（阴道菌群）[11]等。每个菌群都是一个复杂的微生态系统，在人类的机体调节过程中发挥着举足轻重的作用。

传统上，微生物群的组成是通过使用不同培养基的培养特性来分析的，这些培养基可以根据细菌的代谢需求来选择特定的菌群。以培养为基础的细菌计数技术具有成本效益和可重复性。然而，由于肠道菌群大多数是严格的厌氧菌，因此采用培养法来区分不同细菌群系统发育的能力有限，对于厌氧细菌种类或菌株水平的检测变得非常困难，尤其是研究肠道微生物群。据估计，80%的肠道微生物群无法在标准的实验室条件下培养[12]。但近年来，测序技术的发展和应用，使得对人类菌群微生态的深入研究变得可行。基于细菌16S核糖体RNA（rRNA）测序的多种技术，如16S rRNA全长测序、焦磷酸测序、DNA微阵列等多种测序方法，代替了传统的细菌培养技术，大大促进了人类关于菌群对人类健康影响的重要性和具体机制的精准研究[9]。

最早关于菌群对人体影响的研究是从肠道菌群开始的。据研究，人类肠道微生物群由大约7 000多种不同的菌株组成。尽管在生命早期肠道菌群是如何初建的仍未明确，但普遍认为菌群在出生后即开始发育，受饮食和其他生活方式等诸多因素影响，并随着年龄增长发生变化。肠道菌群可以通过影响糖异生和胆固醇代谢来调节能量代谢，也可能参与T细胞的发育和其他免疫调节[13]。还有研究报道，肠道菌群可以通过调控肠道上皮细胞间的紧密连接参与维持上皮完整性。可见，肠道菌群的平衡对人体代谢、免疫和组织屏障密切相关[14]。

近年来，阴道菌群的研究也开始在妇产科学领域展开并日益深入。最早关于阴道菌群的研究是通过光学显微镜和培养的方法来进行的。由于研究技术的限制以及阴道菌群的特殊性，研究进展非常有限[15]。随着基因测序技术的应用，不但肯定了乳酸菌属在阴道微生物中占主导地位，而且还发现了大量以前“未被培养”的阴道微生物组，极大地丰富了人们对阴道定植菌群基因组学的认识[15-16]。正常的阴道菌群与宿主存在互惠关系[17]，阴道菌群失调与女性生殖道感染[18-19]、妇科肿瘤[20]、不孕症[21]等多种疾病相关联。因此，通过分析阴道微生物菌群的物种特征，了解菌落间相互作用以及菌群-宿主和菌群-疾病的关系，有助于从阴道微生态的角度寻找更精准的疾病诊疗方案[15，22-23]。

2 菌群微生态与EM的关系

2.1 菌群微生态参与盆腔炎症反应影响EM的发生、发展 研究表明，女性生殖道菌群产生内毒素在盆腔炎性疾病的发生过程中发挥着关键作用，这些内毒素能通过Toll样受体4（toll-like receptor 4,TLR4）介导的信号通路激活巨噬细胞引起免疫级联反应[24-25]。EM患者的子宫内膜样本中加德纳菌、α-链球菌、肠球菌和大肠杆菌的菌落单位数明显高于对照组的正常女性[26]，这可能引起子宫内膜上皮细胞表面的TLR4介导NF-κB激活，促进肝细胞生长因子、血管内皮细胞生长因子、IL-6、IL-8和TNF-α等因子的产生，进而引发炎症级联反应，促进EM的发生、发展[27]。同时，炎症反应会改变盆腔环境，可能导致卵细胞质量下降，进而影响胚胎发育及着床过程，与EM合并不孕相关。除了细菌，阴道微生态中的支原体、衣原体等也参与EM的发生。研究发现，支原体感染可激活诱导腹膜间皮细胞产生炎症介质，通过TLR2调节JNK信号通路，促进IL-6、IL-8、TNF-α等诸多炎症因子的产生，为子宫内膜细胞在盆腔的生长塑造土壤环境[28-29]。另外，生殖道菌群微生态的失调，如细菌性阴道病（bacterial vaginosis,BV）存在包括加德纳菌、普雷沃菌和拟杆菌在内的细菌以及条件致病菌的增加，同时乳酸菌减少，可刺激富含甘油三酯脂蛋白，启动细胞因子或趋化因子信号级联反应，导致IL、TNF-α和IFN的分泌，也会促进细胞间黏附分子和血管细胞黏附分子等黏附分子的作用，增强了异位子宫内膜细胞的侵袭能力[30]。因此，不良菌群相当于从土壤和种子两个方面，助燃了EM的发生、发展。

2.2 菌群微生态通过增加雌激素作用参与EM的发生、发展 众所周知，EM是一种雌激素依赖性疾病。雌激素尤其是雌二醇可以刺激前列腺素E2的产生，从而进一步增加芳香化酶活性，促进EM的生长。通常，雌激素在肝脏内转化为结合形式被排泄。研究发现，肠道菌群分泌的β-葡萄糖醛酸酶可将雌激素从结合形式逆转为非结合形式。肠道菌群多样性的减少会降低β-葡萄糖醛酸酶的活性，对结合雌激素的解偶联作用下降，导致循环中的雌激素活性形式降低。而当产生β-葡萄糖醛酸酶的肠道细菌数量增加时，可导致循环雌激素水平升高，会刺激异位子宫内膜病灶的生长和增加周期性出血[31]。

另一方面，雌激素水平过低也可通过影响阴道菌群而影响EM的发生、发展。阴道菌群微生态在周期性的雌激素波动下保持动态平衡。雌激素水平与乳酸菌的数量呈正相关。乳酸菌作为阴道微生态的主要的正常菌群，通过糖酵解过程产生乳酸，维持阴道正常的酸碱度，增强阴道对外界的抵抗力。研究报道，EM患者在接受促性腺激素释放激素类似物（gonadotrophin releasing hormone agonist,GnRHa）治疗后体内雌激素水平极度下降，乳酸杆菌会显著减少，阴道微环境中细胞内糖原会明显增加，罹患BV的风险变大，BV则可能通过增加炎症细胞因子水平和破坏上皮屏障促进EM的发展[26]。

2.3 菌群微生态通过代谢产物的产生参与EM的发生、发展 人类微生物菌群可产生多种次级代谢产物，在血液中积累能对宿主造成系统性影响。初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。次级代谢产物是指微生物在稳定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些分子结构复杂的化合物。近年来研究表明，肠道菌群可以通过调控脂肪酸次级代谢产物参与EM的发生、发展[32-33]。肠道菌群代谢活动可引发多种不饱和脂肪酸变化，其中ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸参与调节前列腺素和INF等一系列细胞因子的作用。在多种不饱和脂肪酸作用下，肠道细菌还会进一步引发短链胆汁酸、次级胆汁酸等次级代谢产物失衡，从而诱发细胞因子分泌失衡，参与EM的发生、发展。另外，研究发现EM患者的宫颈和阴道菌群微生态中BV相关的细菌数量明显增加，如加德纳菌、普雷沃菌和拟杆菌等，可以导致芳香族氨基酸（如色氨酸等）生物合成增多，继而引发局部促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β和IL-6）水平增高，从而损害上皮细胞和黏膜屏障，影响自然杀伤细胞，改变免疫细胞谱，异位内膜因而得以逃避免疫监视，细胞黏附和血管生成加剧，最终促进EM的进展[30,34-36]。

2.4 菌群微生态通过调节免疫应答参与EM的发生、发展 人类免疫系统是身体抵抗外来病原体的一道至关重要的防线，面临菌群微生态这个巨大而复杂的生态系统，免疫系统与菌群对峙及平衡的机制是近年来的研究热点。越来越多的证据认为两者间是相互影响的[34]，菌群亦可对机体的免疫状态起重要调节作用，尤其是菌群代谢产物对机体免疫系统的影响受到重点关注。EM是一种免疫反应失调的慢性炎症性疾病，存在盆腔内巨噬细胞极化紊乱[33]、纤维化过程过度激活[37]等一系列免疫失衡现象。阴道菌群可以诱导盆腔微环境中的巨噬细胞向促炎表型极化，通过促进IL-8、单核细胞趋化蛋白-1等细胞因子的释放，进而加剧盆腔微环境中的炎症级联反应[38]，促进疾病的进展。另有研究发现，男性伴侣生殖道菌群在女性EM的发生、发展过程中也可能有作用，主要是在无保护性行为情况下，会影响女性生殖道微生物群，如改变阴道pH值、增加BV风险，从而促进EM的发展[39-41]。

3 小结和展望

测序技术的飞速发展为人类认识菌群提供了高效的研究手段，揭示了菌群微生态与EM的关联和某些机制。但是鉴于人类菌群受到地域、种族、生活习惯、激素波动和个体差异等因素的影响，菌群微生态在EM发生、发展中的确切角色和作用机制仍不清楚，大部分的研究仍然停留菌群与EM的相关性上，许多关于菌群调控疾病进展的观点和认识仍存在争议，需要进行更多的研究来加以证实和阐明机制。