菌群微生態在子宮內膜異位癥發生、發展中的作用研究進展

蔡華萍 舒靜 陳衛民

子宮內膜異位癥（endometriosis,EM）是由子宮內膜生長在子宮腔以外其他部位引起的一種婦科常見病[1]。EM因異位內膜反復出血導致病灶浸潤進展，常引起疼痛、包塊和不孕三大癥狀[2]。EM以手術治療為主[3]，但手術只要還保留卵巢功能，EM就難以徹底治愈，需要術后輔助藥物長期管理，是困擾育齡期女性的難治性疾病。認識其發病機制，對于EM的早發現、早治療以及達到更精準、更徹底的治療顯得尤為重要。

然而，EM病因復雜，涉及多重發病機制。除了被普遍認可的經血逆流子宮內膜種植學說，還有體腔上皮化生學說、誘導學說等。1998年加拿大魁北克舉行的世界子宮內膜異位癥大會把EM定義為集遺傳性疾病、免疫性疾病、激素依賴性疾病、炎癥性疾病為一體的疾病[4]。2009年又有學者提出EM不只是子宮內膜異常種植的疾病，更是一種瘤樣病變或者類腫瘤疾病[5]。目前，EM作為一種慢性綜合征性質疾病的觀點已經逐漸被人們接受[6-8]。近年來，隨著基因測序技術的發展，菌群微生態能被快速識別并在檢驗領域廣泛應用。有關人體菌群微生態與EM的關系也開始受到婦產科臨床與科研工作者的關注。他們對菌群的種類、數量及豐度與EM的發生、發展和臨床表現的關系進行了大量研究，提出了菌群可能通過介導炎癥反應、調控免疫應答、參與雌激素效應以及干擾代謝活動等途徑參與EM的病理機制假說。這對EM的預防和治療提供了不少新信息，本文就相關研究進展作一綜述。

1 人類菌群微生態

菌群幾乎存在于人體的所有開放部位，包括胃腸道（腸道菌群）[9]、皮膚（皮膚菌群）、口腔（口腔菌群）[10]、呼吸系統（呼吸道菌群）、陰道（陰道菌群）[11]等。每個菌群都是一個復雜的微生態系統，在人類的機體調節過程中發揮著舉足輕重的作用。

傳統上，微生物群的組成是通過使用不同培養基的培養特性來分析的，這些培養基可以根據細菌的代謝需求來選擇特定的菌群。以培養為基礎的細菌計數技術具有成本效益和可重復性。然而，由于腸道菌群大多數是嚴格的厭氧菌，因此采用培養法來區分不同細菌群系統發育的能力有限，對于厭氧細菌種類或菌株水平的檢測變得非常困難，尤其是研究腸道微生物群。據估計，80%的腸道微生物群無法在標準的實驗室條件下培養[12]。但近年來，測序技術的發展和應用，使得對人類菌群微生態的深入研究變得可行。基于細菌16S核糖體RNA（rRNA）測序的多種技術，如16S rRNA全長測序、焦磷酸測序、DNA微陣列等多種測序方法，代替了傳統的細菌培養技術，大大促進了人類關于菌群對人類健康影響的重要性和具體機制的精準研究[9]。

最早關于菌群對人體影響的研究是從腸道菌群開始的。據研究，人類腸道微生物群由大約7 000多種不同的菌株組成。盡管在生命早期腸道菌群是如何初建的仍未明確，但普遍認為菌群在出生后即開始發育，受飲食和其他生活方式等諸多因素影響，并隨著年齡增長發生變化。腸道菌群可以通過影響糖異生和膽固醇代謝來調節能量代謝，也可能參與T細胞的發育和其他免疫調節[13]。還有研究報道，腸道菌群可以通過調控腸道上皮細胞間的緊密連接參與維持上皮完整性。可見，腸道菌群的平衡對人體代謝、免疫和組織屏障密切相關[14]。

近年來，陰道菌群的研究也開始在婦產科學領域展開并日益深入。最早關于陰道菌群的研究是通過光學顯微鏡和培養的方法來進行的。由于研究技術的限制以及陰道菌群的特殊性，研究進展非常有限[15]。隨著基因測序技術的應用，不但肯定了乳酸菌屬在陰道微生物中占主導地位，而且還發現了大量以前“未被培養”的陰道微生物組，極大地豐富了人們對陰道定植菌群基因組學的認識[15-16]。正常的陰道菌群與宿主存在互惠關系[17]，陰道菌群失調與女性生殖道感染[18-19]、婦科腫瘤[20]、不孕癥[21]等多種疾病相關聯。因此，通過分析陰道微生物菌群的物種特征，了解菌落間相互作用以及菌群-宿主和菌群-疾病的關系，有助于從陰道微生態的角度尋找更精準的疾病診療方案[15，22-23]。

2 菌群微生態與EM的關系

2.1 菌群微生態參與盆腔炎癥反應影響EM的發生、發展 研究表明，女性生殖道菌群產生內毒素在盆腔炎性疾病的發生過程中發揮著關鍵作用，這些內毒素能通過Toll樣受體4（toll-like receptor 4,TLR4）介導的信號通路激活巨噬細胞引起免疫級聯反應[24-25]。EM患者的子宮內膜樣本中加德納菌、α-鏈球菌、腸球菌和大腸桿菌的菌落單位數明顯高于對照組的正常女性[26]，這可能引起子宮內膜上皮細胞表面的TLR4介導NF-κB激活，促進肝細胞生長因子、血管內皮細胞生長因子、IL-6、IL-8和TNF-α等因子的產生，進而引發炎癥級聯反應，促進EM的發生、發展[27]。同時，炎癥反應會改變盆腔環境，可能導致卵細胞質量下降，進而影響胚胎發育及著床過程，與EM合并不孕相關。除了細菌，陰道微生態中的支原體、衣原體等也參與EM的發生。研究發現，支原體感染可激活誘導腹膜間皮細胞產生炎癥介質，通過TLR2調節JNK信號通路，促進IL-6、IL-8、TNF-α等諸多炎癥因子的產生，為子宮內膜細胞在盆腔的生長塑造土壤環境[28-29]。另外，生殖道菌群微生態的失調，如細菌性陰道病（bacterial vaginosis,BV）存在包括加德納菌、普雷沃菌和擬桿菌在內的細菌以及條件致病菌的增加，同時乳酸菌減少，可刺激富含甘油三酯脂蛋白，啟動細胞因子或趨化因子信號級聯反應，導致IL、TNF-α和IFN的分泌，也會促進細胞間黏附分子和血管細胞黏附分子等黏附分子的作用，增強了異位子宮內膜細胞的侵襲能力[30]。因此，不良菌群相當于從土壤和種子兩個方面，助燃了EM的發生、發展。

2.2 菌群微生態通過增加雌激素作用參與EM的發生、發展 眾所周知，EM是一種雌激素依賴性疾病。雌激素尤其是雌二醇可以刺激前列腺素E2的產生，從而進一步增加芳香化酶活性，促進EM的生長。通常，雌激素在肝臟內轉化為結合形式被排泄。研究發現，腸道菌群分泌的β-葡萄糖醛酸酶可將雌激素從結合形式逆轉為非結合形式。腸道菌群多樣性的減少會降低β-葡萄糖醛酸酶的活性，對結合雌激素的解偶聯作用下降，導致循環中的雌激素活性形式降低。而當產生β-葡萄糖醛酸酶的腸道細菌數量增加時，可導致循環雌激素水平升高，會刺激異位子宮內膜病灶的生長和增加周期性出血[31]。

另一方面，雌激素水平過低也可通過影響陰道菌群而影響EM的發生、發展。陰道菌群微生態在周期性的雌激素波動下保持動態平衡。雌激素水平與乳酸菌的數量呈正相關。乳酸菌作為陰道微生態的主要的正常菌群，通過糖酵解過程產生乳酸，維持陰道正常的酸堿度，增強陰道對外界的抵抗力。研究報道，EM患者在接受促性腺激素釋放激素類似物（gonadotrophin releasing hormone agonist,GnRHa）治療后體內雌激素水平極度下降，乳酸桿菌會顯著減少，陰道微環境中細胞內糖原會明顯增加，罹患BV的風險變大，BV則可能通過增加炎癥細胞因子水平和破壞上皮屏障促進EM的發展[26]。

2.3 菌群微生態通過代謝產物的產生參與EM的發生、發展 人類微生物菌群可產生多種次級代謝產物，在血液中積累能對宿主造成系統性影響。初級代謝產物是指微生物通過代謝活動所產生的、自身生長和繁殖所必需的物質，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等。次級代謝產物是指微生物在穩定的生長時期，以初級代謝產物為前體，合成一些分子結構復雜的化合物。近年來研究表明，腸道菌群可以通過調控脂肪酸次級代謝產物參與EM的發生、發展[32-33]。腸道菌群代謝活動可引發多種不飽和脂肪酸變化，其中ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸參與調節前列腺素和INF等一系列細胞因子的作用。在多種不飽和脂肪酸作用下，腸道細菌還會進一步引發短鏈膽汁酸、次級膽汁酸等次級代謝產物失衡，從而誘發細胞因子分泌失衡，參與EM的發生、發展。另外，研究發現EM患者的宮頸和陰道菌群微生態中BV相關的細菌數量明顯增加，如加德納菌、普雷沃菌和擬桿菌等，可以導致芳香族氨基酸（如色氨酸等）生物合成增多，繼而引發局部促炎細胞因子（TNF-α、IL-1β和IL-6）水平增高，從而損害上皮細胞和黏膜屏障，影響自然殺傷細胞，改變免疫細胞譜，異位內膜因而得以逃避免疫監視，細胞黏附和血管生成加劇，最終促進EM的進展[30,34-36]。

2.4 菌群微生態通過調節免疫應答參與EM的發生、發展 人類免疫系統是身體抵抗外來病原體的一道至關重要的防線，面臨菌群微生態這個巨大而復雜的生態系統，免疫系統與菌群對峙及平衡的機制是近年來的研究熱點。越來越多的證據認為兩者間是相互影響的[34]，菌群亦可對機體的免疫狀態起重要調節作用，尤其是菌群代謝產物對機體免疫系統的影響受到重點關注。EM是一種免疫反應失調的慢性炎癥性疾病，存在盆腔內巨噬細胞極化紊亂[33]、纖維化過程過度激活[37]等一系列免疫失衡現象。陰道菌群可以誘導盆腔微環境中的巨噬細胞向促炎表型極化，通過促進IL-8、單核細胞趨化蛋白-1等細胞因子的釋放，進而加劇盆腔微環境中的炎癥級聯反應[38]，促進疾病的進展。另有研究發現，男性伴侶生殖道菌群在女性EM的發生、發展過程中也可能有作用，主要是在無保護性行為情況下，會影響女性生殖道微生物群，如改變陰道pH值、增加BV風險，從而促進EM的發展[39-41]。

3 小結和展望

測序技術的飛速發展為人類認識菌群提供了高效的研究手段，揭示了菌群微生態與EM的關聯和某些機制。但是鑒于人類菌群受到地域、種族、生活習慣、激素波動和個體差異等因素的影響，菌群微生態在EM發生、發展中的確切角色和作用機制仍不清楚，大部分的研究仍然停留菌群與EM的相關性上，許多關于菌群調控疾病進展的觀點和認識仍存在爭議，需要進行更多的研究來加以證實和闡明機制。