微生物組學
——子宮內膜異位癥病因學研究新方向

馬穎 黃思霞 黃柳菁 蔡朝霞 馬菘 梁曉珊

1南方醫科大學珠江醫院婦產醫學中心（廣州510282）；2廣州市荔灣區婦幼保健院婦產科（廣州 510375）；3珠海市第五人民醫院婦產科（廣東珠海 519055）

子宮內膜異位癥（endometriosis，EM）是指子宮內膜出現于子宮腔以外部位引起的疾患。EM會導致不孕、盆腔痛等，甚至惡變。育齡期女性EM的發病率超過15%，合并不孕率更高達60%～80%，EM是一種嚴重影響患者身心健康的常見病。由于缺乏針對病因的治“本”療法，根治性手術（切除子宮或卵巢）會使女性喪失生育能力，或進入更年期，僅適用于無生育要求的高齡患者，常規手術后的復發率甚至超過60%[1-2]，患者仍需長期服藥預防復發，給患者及其家庭乃至整個社會造成沉重的醫療負擔。因此，迫切需要深入研究EM的發病機制，尋找更安全高效的治療方法。

因早期癥狀不典型，且缺乏特異性血清學及影像學診斷方法，早期EM的漏診率非常高，約70%～80%的Ⅰ-Ⅱ期EM是在盆腔手術時意外發現的，延遲診斷會使患者喪失早期用藥、及時控制疾病進展的機會，直至出現盆腔包塊、嚴重痛經或合并不孕時，就需要進行手術治療。診斷延遲還會增加復發風險、降低患者的生存質量。《子宮內膜異位癥診療指南（第三版）》明確建議通過癥狀和體征對EM做出早期臨床診斷，前移治療時間[3]。因此，挖掘精準的早期無創診斷方法，也是EM研究的重點和熱點。

EM是一種具有惡性特性的良性疾病，子宮內膜不僅可以在盆腔局部浸潤生長，還可異位至全身多處。既往對EM病因的研究，主要涉及免疫、子宮內膜干細胞、內分泌紊亂和血管新生等，但尚無一種學說可獨立、全面解釋EM所有的發病機制。近年來，大量研究[4-5]提示EM患者存在腸道菌群失調和盆腔菌群結構異常；一些關鍵菌及其代謝產物可通過多種機制誘發子宮內膜細胞功能改變，而子宮內膜細胞功能異常是其成功侵襲子宮腔外部位的關鍵環節；且微生物及其代謝產物的變化，會先于臨床癥狀的出現，有可能成為EM早期無創診斷的靶點。因此，本文就微生物及其代謝產物與EM發病的相關性研究進行總結分析（圖1），旨在為EM的病因學、預防和治療提供新思路。

圖1 EM體內微生物群失調與分泌代謝紊亂（由Figdraw繪制）Fig.1 Dysbiosis and secretion metabolic disorder in EM patient（By Figdraw）

1 EM患者伴隨微生物失調

1.1 EM患者體內腸道微生物菌群紊亂腸道約含有一百萬億個微生物，其中細菌占比最高[6]。大量研究[7]提示EM患者的腸道菌群組成和結構與健康人不同，EM患者腸道菌群的α多樣性顯著降低，厚壁菌門/擬桿菌門比率增加，且各分類菌群的豐度存在顯著差異，其中EM組的普雷沃菌屬（Prevotella）豐度最高，晚期EM患者腸道菌群中志賀菌屬/埃希菌屬（Shigella/Escherichia）占優勢[8-9]。YUAN等[10]發現EM小鼠腸道菌群中厚壁菌門/擬桿菌門的比率增加。亦有研究[11]通過將EM小鼠的糞便移植（fecal microbiota transplantation，FMT）給健康小鼠，導致異位子宮內膜病灶增加，而在使用甲硝唑后病灶明顯縮小。雖然目前尚無直接證據證明微生物參與了EM的發病過程，但以上研究均提示腸道菌群的改變與EM發病存在著密切相關性，腸道微生物有可能成為EM病因研究的新方向，且腸道微生物取材方便，有望作為EM早期無創診斷的新靶點。

1.2 EM患者的生殖道與盆腹腔微生物的改變通過分析育齡期女性陰道、宮頸、子宮、輸卵管和盆腹腔的微生物群落，證實女性的上生殖道及腹腔并非是無菌的環境[12]；EM女性的陰道、宮頸、宮腔、盆腹腔的乳酸桿菌（Lactobacillaceae）豐度降低，而加德納菌屬（Gardnerella）、鏈球菌屬（Streptococcus）、志賀菌屬和脲支原體屬（Ureaplasma）等潛在致病菌在Ⅲ/Ⅳ期EM患者中顯著增加[13-15]。補充益生菌、糾正微生態紊亂可用于治療慢性、復發性陰道炎，EM具有炎性疾病的特點，調節菌群結構可能使EM患者獲益。盆腔是EM的主要發病部位，EM患者的腹腔沖洗液中不動桿菌屬（Acinetobacter）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、鏈球菌屬（Streptococcus）、水棲菌屬（Enhydrobacter）的豐度顯著升高，而丙酸桿菌屬（Propionibacterium）、放線菌屬（Actinomyces）的豐度顯著下降[16]，EM患者盆腹腔中的微生物群來源何處目前尚無確切的證據，多數學者猜測可能與腸道黏屏障功能破壞存在密切關系，這也是目前EM研究的熱點問題。

2 EM患者體內代謝的變化

腸道菌群在發酵碳水化合物時，會產生短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs），SCFAs可激活G蛋白耦聯受體，通過減少食物攝入、改善胰島素敏感性、抑制脂肪堆積和減少全身性炎癥而產生有益作用[17]。在腸道菌群失調狀態下，SCFAs的產生會減少。通過PICRUSt（phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states）工具功能分析EM患者腸道微生物群相關的KEGG途徑，提示EM患者的色氨酸代謝、α-亞麻酸代謝、乙醚脂質代謝等途徑增強。EM小鼠體內正丁酸鹽、異丁酸鹽和戊酸鹽濃度顯著降低，且正丁酸酯可抑制小鼠異位子宮內膜的生長和炎性細胞浸潤[18-19]。這些研究提示微生物可能通過產生負性的生物活性分子，調控代謝過程，參與EM的發病。

2.1 脂類代謝異常VOUK等[20]發現卵巢EM患者血液鞘磷脂和磷脂酰膽堿水平升高明顯，并發現這些脂類代謝物可抑制細胞凋亡并影響脂質信號通路。在EM小鼠中也發現異常表達的脂質，如磷脂酰膽堿、鞘磷脂、磷脂酰乙醇胺和甘油三酯，且甘油三酯與腹膜炎癥密切相關[21]。MATTA等[22]發現EM患者體內炎癥反應增加，且膽汁酸穩態和脂肪酶活性失調，而膽汁酸的合成和代謝障礙可破壞腸道屏障、繼而導致細菌的過度繁殖，促進脂多糖（LPS）進入血液、激活異常炎癥反應[23-24]。

2.2 雌激素代謝增強抗雌激素治療使EM患者胃腸道細菌α多樣性增加，EM患者的胃腸道細菌種類和尿中雌激素及其代謝物濃度呈正相關，提示微生物群與EM患者雌激素代謝存在相關性[25]。有研究[26]發現女性陰道微生物群的構成與年齡存在相關性，40～50歲是容易發生菌群失調的階段，這一年齡段女性卵巢功能日趨衰退，雌激素水平逐漸下降，這也提示微生物與雌激素代謝存在相關性。BAKER等[27]發現菌群參與腸道雌激素代謝，與一種可將雌激素解偶聯成活性形式的β-葡萄糖醛酸酶相關：在腸道菌群失調時，厚壁菌門/擬桿菌門比值下降時，腸道內β-葡萄糖醛酸酶的分泌增加，雌激素水平升高，繼而腸道中的活性雌激素可以通過血液循環至遠端黏膜部位，如子宮內膜。腸道菌群紊亂時也會導致某些神經活性代謝物水平升高，如谷氨酸、氨基丁酸等，這些代謝物可刺激大腦神經元，如GnRH神經元，并通過下丘腦-垂體-卵巢軸增加卵巢分泌雌激素[28-29]。目前治療EM的機制之一，就是通過抑制H-P-O軸或通過孕激素拮抗雌激素，降低體內雌激素水平、抑制病灶生長，但這些藥物也伴隨著低雌激素癥狀、不規則陰道流血、乳腺刺激等副作用，如果最終可闡明微生物對雌激素代謝的影響機制，則有望研發出新型的EM治療方法。

3 微生物在EM的診斷與防治中的潛在價值

3.1 微生物在EM早期無創診斷中的應用價值鑒于EM患者微生物菌群與健康個體存在差異，那可以利用生物信息學手段構建基于微生物群的EM早期無創診斷方法。PERROTTA等[30]建立了基于隨機森林的EM分類模型，發現陰道微生物群可預測EM的嚴重程度，其中最重要的是厭氧球菌屬（Anaerococcus）。其次，CHEN 等[12]基于女性生殖道微生物群所構建的模型，能夠區分是否由于EMs導致不孕，并提出陰道或宮頸微生物群可能有助于檢測上生殖道常見疾病。既往，EM與菌群相關性的研究更多集中于下生殖道菌群，而腸道是人體微生物群的大本營，盆腔是EM最主要的發病部位。筆者通過收集糞便、宮頸黏液、腹腔液的配對樣本并聯合隨機森林交叉驗證模型對3個部位的菌群樣本進行了篩選和分析，挑選出瘤胃球菌屬（Ruminococcus）和假單胞菌屬分別為腸道和盆腹腔中的潛在生物標志物，并基于核心菌群構建疾病預測模型，發現腸道菌群在EM的早期診斷上優于宮頸黏液菌群，其預測準確性高達84%[31]。這些研究提示微生物可能作為EM早期無創診斷或篩查的重要工具。

3.2 飲食調控腸道菌群對EM的治療作用腸道微生物的生存依賴于食物和宿主來源的化合物以及微生物自身的代謝產物，腸道中未消化的大分子可被擬桿菌門和厚壁菌門等進一步分解代謝[32]。有研究表明，低脂飲食可使腸道菌群α-多樣性增加，而高脂飲食與腸道擬桿菌屬（Bacteroides）和糞桿菌屬（Coprobacillus）減少有關，其次，高脂飲食組的SCFAs濃度顯著降低，高脂飲食還與糞便中花生四烯酸和LPS的富集以及血漿促炎因子的升高密切相關[33-34]。在對澳洲女性的一項問卷調查中發現，飲食干預可有效緩解EM帶來疼痛[35]。多果蔬類、多不飽和脂肪酸、少碳飲食，可增加腸道菌群的多樣性，降低C反應蛋白和白細胞介素-17的水平[36]；飲食調節的微生物群變化與短鏈、支鏈脂肪酸產量增加有關；某些天然化合物可通過抑制LPS的刺激及抗炎作用降低子宮內膜的增殖與侵襲[37]。

3.3 益生菌調控腸道菌群對EM的治療作用給陰道補充益生菌或聯合補充抗生素治療可改善女性陰道健康[38]。益生菌可快速降低pH值，抑制病原菌的豐度，增加SCFAs的產生和減輕炎癥反應，從而促進陰道恢復高乳酸菌、低pH值的健康狀態。益生菌可以通過調節腸道菌群結構影響機體β-葡萄醛酸酶活性，進而調整機體雌激素水平[39]。ITOH等[40]研究發現，口服益生菌可激活體內自然殺傷細胞，抑制EM病變的發展。此外，使用廣譜抗生素可能有效改善子宮內膜感染，減少EM的組織炎癥、細胞增殖和血管生成[41]。抗生素雖然有殺滅或抑制病原菌的作用，但不能長期使用，尤其是廣譜抗生素；而益生菌制劑則有可能成為治療或預防EM的新手段。

4 結語

近年來，微生物組學、代謝組學、基因組學的研究給EM的研究帶來了新契機。EM合并盆腔炎癥可通過慢性炎癥和免疫因素等增加卵巢癌發生的風險[42]。飲食干預可通過腸道菌群介導的代謝改變，改善胰島素抵抗、減少促炎因子釋放、血管生成以及細胞增殖，影響EM的發病[43]。腸道菌群的變化影響體內的免疫狀態、改變體內代謝過程、引起炎性因子的分泌。綜上所述，EM體內存在微生物群失調，以及由此引發的代謝改變，雖尚未發現確切的特異性致病關鍵菌種，且具體的致病機制尚未明確，但微生物群及其代謝產物與EM相關性，已經成為EM病因學的研究熱點，后續研究預期將聚焦在以下方向：EM早期無創診斷標志物；EM的病因學研究；更高效的治療及預防策略。