腸道微生物與性激素相關疾病研究進展

黃海敏 藍秀萬 吳耀生

（廣西醫科大學基礎醫學院，南寧 530021）

人體就像一個超級生物體，在自身生命過程中，同時也孕育著自身內臟、口腔、皮膚和身體其他部位的人體微生物組。成年人腸道內保守估計有1 000多種微生物，約1014個細菌，重量達1.5 kg，堪稱人類的“第二基因組”［1］。腸道微生物主要包括擬桿菌、厚壁菌和變形桿菌等，具有消化、吸收、代謝等生理功能，這些腸道微生物還積極參與固有免疫和細胞免疫，有助于維持腸道屏障功能，并協助免疫細胞對致病菌作出適當的免疫反應［2-3］。越來越多的證據表明這些腸道微生物可以作為疾病和健康的重要調控因素，腸道微生物組成和數量的變化與肥胖［4］、糖尿病［5］、惡性腫瘤［6］和婦科疾病［7］等的發生發展都有著密切的關系。女性作為一個特殊群體，大部分婦科疾病與體內性激素變化相關。研究表明腸道微生物與性激素之間也存在不可分割的關系，性激素水平的變化與多種女性疾病相關，本文討論了目前關于腸道微生物類群與性激素相關疾病的發生、發展和治療之間關系的最新研究進展。

1 腸道微生物與性激素的關系

人類健康得益于正常的內分泌功能，激素在人體內平衡中起著重要作用，其含量高低的變化都會影響內環境的穩定。性激素與女性健康息息相關。據文獻報道，男性與女性的腸道微生物群組成存在差異，腸道微生物群與性激素之間存在雙向互動的關系［8-9］。

血清性激素水平可反映人體腸道微生物群的多樣性和分布。Shin等［8］采用16S rRNA基因測序對57例男性和女性的糞便微生物群進行評估，結果發現高雄激素的男性和高雌激素女性腸道微生物群落比其他組更多樣化。Insenser等［10］對46例青少年進行橫斷面研究發現青少年腸道菌群的多樣性和組成受性別、性激素濃度的綜合影響，性激素改變了腸道微生物的多樣性，反過來，腸道微生物也參與了調節性激素的過程。Org等［11］對689只小鼠進行實驗，發現發育期前后母鼠腸道菌群組成無明顯差異，而雄鼠發育期后腸道菌群組成卻發生了變化。對雄鼠去勢去除雄激素后，去勢雄性小鼠的腸道微生物群表現與雌性小鼠相似，提示雄激素可產生特定的腸道微生物群。另有文獻報道，雙側卵巢切除可引起鮑氏梭菌數量增加［12］，這進一步說明性激素可以改變哺乳動物的微生物群組成。

研究表明，腸道菌群不僅受性激素的影響，而且腸道菌群本身也影響血清性激素水平。Poutahidis等［13］喂食小鼠羅伊氏乳桿菌，對照組給予安慰劑，5個月后檢測小鼠體內激素水平，結果顯示實驗小鼠血液中睪酮含量顯著升高。Markle等［14］將成年雄性小鼠的腸道菌群移植到幼年雌性小鼠后，可使后者的睪酮含量明顯升高，有菌環境中的小鼠睪酮水平高于無菌環境中小鼠。這表明腸道微生物可以影響體內睪酮的分泌，嚴重時可引起內分泌紊亂。

上述結果論證了性激素水平與腸道微生物組成及多樣性存在雙向互動關系的觀點，為研究人類與微生物群落之間的信息聯系提供了新的線索。腸道菌群可以形成巨大的微生物群落，通過與宿主細胞的相互作用、多種飲食中對能量和營養物質的攝取、以及對所攝入化合物的復雜生物轉化作用，在不同程度上影響人體的健康。相關菌群種類的變化、內環境穩態的改變，都可引起身體不適。性激素異常可引發多種婦科性疾病，包括多囊卵巢綜合征、乳腺癌和卵巢癌等，以下分別闡述腸道微生物與上述疾病之間的關系。

2 腸道微生物與性激素相關疾病的關系

2.1 多囊卵巢綜合征

多囊卵巢綜合征（Polycystic ovary syndrome，PCOS）是現代女性最常見的婦科內分泌疾病之一。以高雄激素血癥、排卵功能障礙和卵巢多囊樣改變為特征，常伴有胰島素抵抗、肥胖、多毛和痤瘡等臨床表現［15］，給患者帶來極大的痛苦，嚴重影響女性生育功能。

據文獻報道，PCOS患者普遍存在腸道α多樣性降低的情況［10］，α多樣性表示特定群體內的物種豐富度。Zeng等［16］發現伴胰島素抵抗患者的糞便中，擬桿菌和梭狀芽孢菌的數量明顯增多，雙岐桿菌和普氏菌明顯減少。人們利用來曲唑誘導PCOS大鼠模型，PCOS大鼠出現動情周期異常，卵巢組織出現多個囊腫，顆粒層減少，睪酮和雄烯二酮水平明顯高于對照組。使用乳酸桿菌移植和糞便微生物移植治療PCOS小鼠后血中雌二醇、雌三醇水平上升，卵黃顆粒增加，黃體生成，動情周期恢復［17-18］。這表明腸道微生物失調可改變體內激素水平，引發多囊卵巢綜合征，直接影響卵巢生理功能。最近，研究發現腸道微生物可能通過“膽汁酸-白介素-22軸”信號通路介導多囊卵巢綜合征的發生。文章指出膽汁酸可誘導白介素-22（Interleukin-22，IL-22）分泌，IL-22能改善胰島素抵抗和不孕癥。相關分析表明普通擬桿菌與膽汁酸呈負相關關系。PCOS患者腸道微生物中的普通擬桿菌顯著升高，可能通過抑制膽汁酸的重吸收而導致膽汁酸水平下降，進而導致IL-22分泌減少，最后引發PCOS［19］。

PCOS患者臨床上主要以藥物治療為主。近年來研究表明，益生菌可以改善腸道菌群紊亂的情況，使失衡的腸道菌群比例正常化，進而提高胰島素的敏感性。Miyoshi等［20］等研究發現加氏乳桿菌（LG2055）具有抗肥胖的作用，并能夠顯著抑制脂肪積累和促炎基因的表達，改善紊亂的下丘腦-垂體-性腺軸，對治療多囊卵巢綜合征可能有一定的幫助。有學者用乳酸雙歧桿菌V9治療PCOS患者可使雄激素水平下調［21］。糞便移植（Fecal microbiota transplantation，FMT）是從健康捐贈者的糞便中采集微生物，并將它們通過鼻胃管或胃瘺開口導入患者小腸中，利用健康者糞便中的有益菌群來幫助患者康復。Guo等［18］將從健康大鼠盲腸內容物中分離的乳酸桿菌和糞便微生物移植治療PCOS大鼠后，發現FMT組8只大鼠的發情周期均得到改善；在接受乳酸桿菌移植的8只大鼠中，其中6只大鼠的雄激素水平降低，2只大鼠的卵巢形態均得到恢復。表明通過FMT的微生物干預對PCOS大鼠的治療有一定益處。

上述說明腸道微生物與多囊卵巢綜合征發生發展密切相關。隨著深入研究，逐步檢測分析與PCOS發生、發展相關的特異功能菌譜，將來可為PCOS個體化治療提供新靶點和新方案，以期未來能用腸道微生物解決更多女性生殖健康的問題。

2.2 腸道微生物與乳腺癌

根據2018年全球癌癥負擔現狀報告［22］，乳腺癌是全球女性最常見的惡性腫瘤，也是全球女性最常見的死亡原因。各種研究表明，長期暴露于高水平的雌激素與乳腺癌的發生有關，雌激素受體依賴和獨立的機制都可能導致雌激素的致癌作用［23］。研究顯示，過高的雌激素水平可促進乳腺正常上皮細胞癌變和促使已發生癌變的細胞進一步增殖［24］。雌激素還可能通過下調腫瘤抑制因子microRNA-140（miR-140）的表達導致乳腺干細胞啟動，誘導乳腺癌的發生［25］。而飲用乳酸桿菌發酵的奶制品可降低IL-6和IL-10水平，延緩乳腺腫瘤的生長，降低患乳腺癌的風險［26］。隨著基因測序技術的發展，腸道微生物與人類疾病的研究范圍越來越廣泛，目前已有不少腸道微生物與乳腺癌的相關報道［27-28］。

Luu及其團隊［29］采用16S rRNA基因測序技術分析了31例早期乳腺癌患糞便樣本，發現腸道中布勞特氏菌與腫瘤組織分級成正相關，該研究還指出不同體質指數的乳腺癌患者體內腸道普拉梭菌、厚壁菌、布勞特氏菌組成有顯著差異。Goedert等［30-31］研究48例正常女性與48例絕經后乳腺癌患者，發現絕經后乳腺癌患者腸道微生物豐度及α多樣性降低，腸道梭菌科、糞桿菌科、細菌數量明顯增多，而Dorea屬和毛螺菌科的細菌數量明顯減少。這表明腸道微生物群可能通過改變新陳代謝、雌激素循環和免疫壓力來影響乳腺癌的發病風險。Shi等［32］比較了乳腺癌患者的胃腸道微生物群和腫瘤浸潤淋巴細胞（Tumor infiltrating lymphocyte，TIL）的關系。將80例乳腺癌患者根據TIL按含量分為低、中、高3組，采用基因測序技術分類學方法測定腸道微生物組DNA，結果表明各組間腸道菌群及β多樣性不同，β多樣性表示一個社區或個體樣本與另一社區或個體樣本的相似性。這提示腸道微生物群的多樣性與乳腺癌患者中TIL的表達密切相關，相信進一步對其調控機制進行深入研究將會有新的突破。

腸道內有近一半的免疫細胞附著，產生了人體大部分的抗體［33］。有學者研究發現乳腺癌患者中存在著腸道微生物、IL-6以及中性粒細胞之間的相互作用［34］。進一步研究表明，在無明顯炎癥性疾病的情況下，腸道中的微生物菌群能夠使機體免疫系統處于亞臨床狀態，這種變化對乳腺上皮細胞癌前病變的進展產生了重要影響［35］。近些年來，以PD-1/PD-L1為代表的免疫療法對腫瘤的治療產生了巨大影響。研究表明腸道菌群的組成異常可能是造成對免疫檢查點抑制劑耐藥的主要原因，將對PD-1檢查點抑制劑敏感的乳腺癌患者的糞便移植到小鼠腸道內，小鼠表現出較好的療效［36］。目前正在進行的KEYNOTE-012研究是一項多中心非隨機Ⅰ期臨床試驗，現有數據表明PD-1抑制劑（Keytruda）對三陰性乳腺癌有較好的療效，緩解率可達18.5%［37］。雖然目前關于PD-1抑制劑治療乳腺癌的研究尚在進行中，但為了探究針對PD-1免疫治療的影響因素，腸道菌群可能是一個重要突破點。

2.3 腸道微生物與卵巢癌

卵巢癌是婦科常見腫瘤之一，由于其發病隱匿且目前缺乏有效檢查手段，大部分卵巢癌病人確診時已發展為癌癥晚期。越來越多的證據表明卵巢癌與腸道微生物失調存在密切的關系。有學者采用腺病毒構建了兩組低分化的卵巢癌小鼠模型，分別采用雌二醇和安慰劑治療，結果發現采用雌二醇治療的小鼠卵巢癌柱狀上皮增生增多且發生更早，腫瘤數量更多，總體生存時間更短［38］，表明雌激素對卵巢癌進展起促進作用。腸道微生物紊亂可升高體內雌激素水平，過高的雌激素具有促進卵巢上皮細胞有絲分裂及調節其轉錄活性的作用，這有助于卵巢上皮腫瘤的行成［39］。有學者提出微生物可通過Toll樣受體5（Toll like receptor 5，TLR-5）依賴的信號通路來控制腫瘤的惡性發展，在TLR-5缺陷的卵巢癌患者中長期存活的較高［34］。由于癌癥的發生是環境與遺傳共同作用的結果，需要從多個方面來研究腸道微生物與雌激素的改變及卵巢癌發病的關系，以期未來能用腸道微生物來治療相關疾病。

卵巢癌主要的治療方法有放療、化療及手術治療，目前臨床上多采用手術后化療的方法。環磷酰胺是用于治療晚期、復發性或持續性卵巢癌的一線化療藥物。有學者用小鼠進行實驗分析環磷酰胺化療與小腸內微生物群組成的相互關系［40］。發現環磷酰胺治療可導致小腸上皮屏障的破壞，乳酸菌和腸球菌的相對豐度降低，表明該藥物促進這些微生物在腸道上皮的易位。腸道微生物則以淋巴器官為定向，有助于刺激免疫反應，使輔助性T細胞和記憶性T細胞顯著增加，這可能促進了環磷酰胺的抗腫瘤作用。對照組則缺乏共生腸道微生物群，無菌小鼠的T細胞表現活性降低，其腫瘤對環磷酰胺的反應明顯減弱。上述研究說明了腸道微生物群在化療有效性中的重要性，并提示腸道微生物群的擾動可能會影響化療的有效性。另有學者發現用環磷酰胺治療時腸球菌和腸巴氏桿菌由腸道轉移到脾臟和淋巴結內，促進了脾臟T細胞的增長，有效地抑制了腫瘤生長［41］。這提示腸道微生物的這種遷移與環磷酰胺具有協同作用，增強環磷酰胺效能的發揮。上述只是研究的開始，需要進一步實驗探索實際起作用的特異腸道微生物及信號通路分子，以期未來能利用微生物協助治療卵巢癌，提高卵巢癌患者的生活質量及生存率。

3 腸道微生物調節性激素分泌的可能機制

腸道微生物調節性激素分泌的機制尚未明確。人體的卵巢、腎上腺和脂肪組織等分泌性激素，隨后以游離或結合的狀態進入血液循環，在肝臟膽汁和消化道中進行肝腸循環。在肝臟中，游離的雌激素轉變成結合雌激素，成為水溶性分子，通過尿液或糞便形式排出體外。研究顯示，β-葡萄糖醛酸酶可使隨膽汁進入到腸道中的結合雌激素解離成為游離雌激素，游離的雌激素被重新吸收再次進入血液循環，最終到達其調控的靶器官發揮作用［42-43］。有學者認為腸道微生物失調可使腸道β-葡萄糖醛酸酶含量增加，其使結合雌激素解離成游離雌激素，減少雌激素滅活，增加了體內游離的雌激素，隨血液循環至乳腺、卵巢等靶器官，引發一系列性激素相關的婦科疾病［7，44］。

腸道微生物中多種細菌參與雌激素代謝，將腸道菌群中能代謝雌激素的基因統稱為estrobolome基因。研究發現擁有estrobolome基因的細菌酶活性升高，可以加快腸道中結合雌激素的解離及羥基化，使腸肝循環中的游離雌激素水平升高，營造一種內源性激素環境。這種內源性激素環境可直接或間接作用于卵巢、乳腺和子宮，使性激素依賴疾病的發病風險增加［45］。

高脂肪高糖飲食帶來的腸道微生物群生態失調（Dysbiosis of gut microbiota，DOGMA）會導致腸道通透性增加，腸道中革蘭氏陰性細菌產生的脂多糖穿過滲漏的腸壁進入血液循環［46］。脂多糖被吸收入血后，依次通過脂多糖結合蛋白、骨髓分化因子和CD-14傳遞，激活下游信號通路，促進腫瘤壞死因子 -α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白介素 -6（Interleukin-6，IL-6）的表達，導致慢性低度炎癥狀態，免疫系統的激活會干擾胰島素受體，從而提高胰島素水平。另一方面脂多糖可通過核因子κB（Nuclear factor-κB，NF-κB）等促進胰島素信號通路胰島素受體底物 1（Insulin receptor substrate-1，IRS-1）磷酸化，進一步促進胰島素抵抗，游離胰島素增加，增多的血清胰島素可直接作用于卵巢，使雄激素產生增加［47］。

4 展望

多囊卵巢綜合征、乳腺癌、卵巢癌都是女性常見疾病，研究表明上述3種疾病的發生發展與體內性激素水平密切相關。正常的性激素水平在維持人體內環境穩定中起著重要作用，腸道微生物群落結構或數量的改變可直接影響體內性激素水平，進而導致相關疾病的發生。目前腸道微生物與性激素及其疾病之間的研究主要在它們的相互關系上，對作用的詳細機制研究甚少或缺乏系統性的研究，這制約了腸道微生物制劑在臨床應用上的進展。繼續腸道微生物與性激素相關疾病發病機制的研究將為疾病的預防、檢查、治療等提供新的方法，期盼腸道微生物在不遠的將來能為疾病的治療提供一個強有力的治療靶點。