阴道微生态与宫颈HPV感染、宫颈病变的关系

仲 君，张彭南

(复旦大学附属妇产科医院，上海 200011)

女性生殖道是一个重要的微生态区域，其微生态环境直接影响女性的宫颈健康。宫颈癌是最常见的女性生殖系统恶性肿瘤，据统计，全球每年有将近530 000例女性罹患宫颈癌，超过265 000例女性死于宫颈癌。目前已公认，高危型人乳头瘤病毒(human papillomavirus，HPV)的持续感染是宫颈上皮内瘤变(cervical intraepithelial neoplasia，CIN)和宫颈癌发生发展的主要病因学事件。高危型HPV感染在一些女性中可导致癌变，而在大多数女性生殖道中可被清除，具体原因尚不清楚，可能是由于免疫反应的个体差异，局部微生态环境也可能产生重要影响。本文对近年有关阴道微生态及其对宫颈病变、宫颈癌发生发展的影响的研究进行综述。

1 阴道微生态

阴道主要由其解剖结构、微生态环境、局部免疫系统和内分泌系统组成。在维持阴道微生态平衡的因素中，雌激素、局部pH、乳杆菌以及阴道黏膜免疫系统起重要作用。正常情况下，乳杆菌在女性阴道菌群中占主导地位，它除维持阴道的酸性环境外，还可分泌大量抑菌和杀菌的代谢产物，如乳酸、H2O2、细菌素等，同时通过竞争排斥机制阻止病原微生物黏附于阴道上皮细胞，从而调节阴道菌群，维持阴道微环境稳定。

在目前研究的大多数人体部位，多样化的微生物群被认为是健康的标志，但在女性生殖道，健康更多地被定义为低多样化和一种或少数几种乳杆菌占主导地位[1]。Ravel首先用下一代测序(recent next generations sequencing platforms，NGS)将阴道微生态环境分为5种类型(community state type，CST)：CST I、II、III、V分别由卷曲乳杆菌、格氏乳杆菌、惰性乳杆菌、詹氏乳杆菌占主导，多样性低；CST IV缺乏乳杆菌属，以厌氧菌为主，如加德纳菌、巨型球菌、纤毛菌、普氏菌等。细菌性阴道病(bacterial vaginosis，BV)是阴道微生态失调，属于CST IV，乳杆菌属数量下降，厌氧菌过度生长，尤其加德纳菌、普氏菌、消化链球菌。

目前认为，阴道微生态组成影响因素：(1)种族：研究表明，白种人和亚洲女性生殖道中乳杆菌数量比拉丁美洲和黑人女性多[1]，这可能由于基因导致黏膜免疫和代谢途径的不同，也可能是因为卫生习惯差异。(2)激素：对阴道微生态的构成和平衡均可产生影响。生育年龄女性的阴道微生态成分随着月经周期雌孕激素的变化而波动。月经期，雌孕激素降到最低，阴道微生态呈现出多样化和不稳定；而阴道微生态在雌激素高峰时最稳定[2]。绝经后，雌激素水平下降，阴道萎缩，阴道微生态中乳杆菌数量大大减少，菌群多样性增加。雌激素可促进阴道鳞状上皮增厚角化，使阴道上皮细胞内糖原合成增加，α-淀粉酶将糖原分解为单糖，为乳杆菌的生长、繁殖创造了有利条件[3]。(3)口服避孕药：一项meta分析表明，口服避孕药可使BV患病率下降18%，复发率降低31%[4]。(4)吸烟、性生活：可使阴道微生态中卷曲乳杆菌数量下降，多样性增加[5-6]。(5)阴道冲洗，尤其在月经期后，可增加BV、HPV感染的发生风险[7]。

2 阴道微生态与HPV感染、宫颈病变的关系

近来研究表明，阴道微生态在预防HPV感染、加速HPV清除中起到了关键作用，其内在平衡的破坏与HPV感染可相互促进[8]。一项meta分析表明，阴道微生态与HPV感染、CIN的发生发展有着密切联系，BV、沙眼衣原体、解脲支原体感染可增加HPV感染几率，而外阴阴道假丝酵母菌病可降低HPV感染几率，乳杆菌不会增加HPV感染几率，滴虫性阴道炎与HPV感染无关；BV亦可增加CIN发生风险[9]。BV是生育年龄女性最常见的阴道炎，研究表明，BV不仅可增加HPV感染风险，也与CIN的发生发展有关[10]。BV可使阴道内黏蛋白降解酶含量增加，破坏局部黏膜屏障，促进病毒黏附、侵袭甚至整合至宿主基因组，从而增加HPV感染的易感性；厌氧菌可产生氨和致癌性亚硝酸盐，导致宫颈上皮发生异常变化，如宫颈上皮细胞移位、脱落等。沙眼衣原体可将HPV感染风险增加3.16倍，它感染生殖道后进入生殖道黏膜，造成机械损伤和炎症反应；在生殖道黏膜上皮细胞内破坏宫颈和阴道局部的免疫屏障，有利于HPV感染进一步进展为CIN、甚至宫颈癌[11]。研究发现，沙眼衣原体在宫颈炎症过程中可诱导基质金属蛋白酶-9(matrix metalloprotein-9,MMP-9)与伴有kazal域的富含半胱氨酸的逆转诱导蛋白(reversion-inducing cysteine-rich protein with kazal motifs,RECK)失衡，此失衡在HPV相关宫颈癌的发生发展中起着重要作用；沙眼衣原体的感染也可通过增加自由基的产生和降低宿主的细胞免疫应答来降低宿主清除HPV感染的能力，从而导致HPV的持续感染；沙眼衣原体和HPV的协同感染可使宫颈高级别鳞状上皮内病变的发病风险增加3.288倍[12]。解脲支原体可使HPV感染风险增加1.35倍，在病毒的持续感染中发挥重要作用，它与HPV可共同促进癌前病变的发生[13]。HPV感染使局部乳杆菌减少，破坏局部免疫微环境中的生物屏障，加剧阴道微环境的破坏，促进HPV在生殖道的异常黏附，导致阴道微生态失衡，破坏局部免疫，增加异常菌群的黏附、侵袭与繁殖。在阴道环境中形成恶性循环，导致HPV感染的进一步发展，诱发宫颈病变。

研究表明，阴道微生物多样性增加和乳杆菌属减少与HPV的感染和持续感染、CIN、宫颈癌的发生发展有关。Lee等[8]研究单卵双胎女性，HPV阳性与HPV阴性姐妹相比，阴道微生态呈现更高的多样性，乳杆菌数量显著降低，并且提出纤毛菌属是HPV感染的一个微生物学标志。Brotman等[14]研究发现，阴道微生态呈CST III、IV的女性最容易感染HPV，概率分别为71%、72%；而格氏乳杆菌占主导的CST II在急性HPV感染中最快清除HPV感染状态，认为格氏乳杆菌可能是维持宫颈健康的潜在的治疗性菌群。一项研究发现，阴道微生态中增加的菌群多样性、纤毛菌数量增加、梭杆菌属数量增加与宫颈病变的严重程度有关[15]。梭杆菌属数量增加、白介素-4(interleukin-4，IL-4)和转化生长因子-1β(transforming growth factor-1β，TGF-1β)增加可能与局部的免疫抑制有关，有利于HPV的免疫逃逸和病变的进展。一项荟萃分析表明[16]，与卷曲乳杆菌属占主导地位的阴道微生态环境相比，阴道微生态环境由非乳杆菌属或者惰性乳杆菌属占主导地位的女性HPV感染风险可增加3～5倍，而高危HPV感染和宫颈癌前病变、宫颈癌的发生风险可增加2～3倍。

阴道微生态也可直接影响宫颈病变和宫颈癌的发生与发展。研究表明，无论有无HPV感染，阴道微环境的紊乱可增加CIN的发生风险，尤其是阴道H2O2浓度、清洁度、葡萄糖醛酸酶、唾液酸苷酶的异常在CIN的发生发展中发挥了重要作用，且它们之间存在相互作用；而且CIN的病变级别越高，阴道内H2O2浓度、pH值、清洁度、葡萄糖醛酸酶、唾液酸苷酶的异常率亦增加[17]。唾液酸苷酶与加德纳菌感染有关，研究表明，唾液酸苷酶3(Neuraminidase 3，NEU3)在肿瘤细胞中的高表达可减少肿瘤细胞的凋亡，相反，减少的NEU3可诱导凋亡，表明NEU3在肿瘤细胞的生存中发挥了重要作用[18]，这提示阴道唾液酸苷酶可能有助于宫颈癌的诊断甚至成为治疗靶点。葡萄糖醛酸酶被认为与大肠杆菌感染有关，它可通过破坏黏膜屏障从而增加机体对HPV的易感性。研究表明，阴道pH>4.5时，CIN2、CIN3发病风险显著增加[19]。研究发现，无论是否合并HPV感染，随着宫颈病变级别增加，阴道微生态呈现出更多的菌群多样性，乳杆菌数量亦降低，即更多的呈现为CST IV类；CST IV在正常女性中只占约10%，而低级别鳞状上皮内病变(low-grade squamous intraepithelial lesions，LSIL)组、高级别鳞状上皮内病变(high-grade squamous intraepithelial lesions，HSIL)组、浸润性癌组中CST IV检出率分别增加2倍、3倍、4倍；HSIL组与LSIL组相比，阴道微生态呈现出更多的纤毛菌、四联厌氧球菌和厌氧消化链球菌，而詹氏乳杆菌数量降低的特点[20]。一项横断面研究发现，阴道微生态中阴道阿托普菌、加德纳菌和惰性乳杆菌占主导地位而卷曲乳杆菌数量减少者，CIN的发病风险更高，且与HPV感染有协同作用[21]。一项纳入了87例CIN2级保守治疗的年轻非孕女性的前瞻性队列研究，通过2年的随访发现，阴道微生态中乳杆菌属占主导地位的女性患者更容易出现宫颈病变的消退，而乳杆菌属缺乏，厌氧菌如巨球型菌属、普氏菌、加德纳菌存在的阴道微生态环境与CIN2级的持续和病变消退缓慢有关[22],并且提出，阴道微生态成分可成为一个预测疾病结局和进行疾病随访的生物学标志，也可成为疾病预防和治疗的靶点。

可能的机制：(1)阴道pH、乳酸和过氧化氢：乳杆菌在HPV感染和CIN的发生发展中对人体起着重要的保护作用，它可分解宫颈和阴道上皮内的糖原，产生大量乳酸，酸性环境可抑制病原微生物的生长。Clarke等[23]研究9165例绝经前女性发现，阴道pH>5的女性HPV感染风险比阴道pH正常范围(pH<4.5)女性高10%～20%，可能是由于与病毒转化相关的HPV E5蛋白对低pH较敏感。乳酸不仅可通过降低阴道pH起保护作用，其结构本身也可影响HPV感染和CIN的发生发展。乳酸有D-和L-两种异构体，前者主要由詹氏乳杆菌、卷曲乳杆菌、格氏乳杆菌产生，后者由阴道上皮、惰性乳杆菌和厌氧菌产生。CST III、IV中L-异构体比例较高，使细胞外基质金属蛋白酶诱导因子(extracellular matrix metalloproteinase inducer，EMMPRIN)表达增加和基质金属蛋白酶-8(matrix metalloproteinase-8，MMP-8)的活化，导致宫颈完整性破坏，利于HPV侵入基层角化细胞。而在D-异构体比例较高的卷曲乳杆菌为主的阴道微生态中，宫颈阴道黏液黏性较高，可限制病毒颗粒的侵入[24]。过氧化氢亦具有抗菌、抗病毒作用。研究发现，BV女性中产生过氧化氢的细菌数量明显下降。与大多数乳杆菌属不同，惰性乳杆菌不产生过氧化氢。以卷曲乳杆菌为主的CST I型阴道微环境中，pH最低，最不容易感染细菌性性传播疾病、单纯疱疹病毒-2(herpes simplex virus-2，HSV-2)、人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)、HPV等，并且与CIN的发生发展呈负相关[21，25]。(2)细菌素：是阴道正常菌群分泌的具有杀菌或抑菌作用的蛋白质，可抑制病原微生物的生长，也可阻断病毒的渗透。如生物表面活性剂可通过改变细胞表面张力，抑制生物膜的形成，从而抑制厌氧菌的黏附和生长，尤其加德纳菌。卷曲乳杆菌分泌的乳杆菌上皮细胞黏附素(Lactobacillus epithelium adhesin，LEA)可抑制纤毛介导的加德纳菌的黏附[26]。(3)黏膜上皮完整性破坏可增加病毒侵入风险。近来有学者提出阴道上皮屏障的概念,微生态失衡可导致阴道上皮内细胞骨架蛋白的断裂和细胞死亡增加，从而增加上皮细胞的死亡和脱落。这一改变有利于HPV侵入宫颈转化区的基底细胞。唾液酸苷酶主要由普氏菌和多形杆菌分泌，可降解黏液，在BV患者中水平显著升高。微生态失衡也可导致黏液分泌减少，从而降低机体对病毒的体液免疫，也增加了宫颈上皮的暴露[27]。(4)氧化应激：氧化应激产生活性氧，活性氧可导致宿主基因组和HPV基因组中双链DNA断裂，有利于HPV整合至宿主基因组，从而导致癌变的发生。HPV的整合导致E1、E2基因缺失，E6、E7不可调控地表达，导致细胞增殖增加，凋亡减少。(5)细胞内靶点、特定的微生物群：目前尚未发现相关的细胞内靶点。阴道加德纳菌常在CST IV中存在，在青春期女性阴道内相对较丰富，青春期女性不成熟的宫颈更易感染HPV，可能与加德纳菌有关。纤毛菌属在HPV阳性、CIN、宫颈癌女性阴道中普遍存在，它与流产、早产等不良产科结局有关，也在肿瘤发生中起作用。研究表明，纤毛菌属与结直肠癌发生密切相关，可激活炎症相关通路、抑制免疫细胞毒性[28]。梭杆菌属可产生黏附素(fusobacterium nucleatum adhesin A，FadA)，FadA可激活WNT信号通路，它是调控细胞生长、增殖的关键通路，其失去调控在结直肠癌和宫颈癌的发生发展中起到了重要作用[29]。

3 展 望

(1)如果某一种菌群在病变组织中普遍存在并且与病变的发生发展相关，如纤毛菌属，可通过检测这类菌群识别高危人群，并可通过减少这类菌群的数量以降低疾病发病风险。(2)可人为地调节阴道菌群使阴道微生态达到平衡，从而降低疾病发病风险甚至治疗疾病。益生菌作为抗生素的辅助剂被成功地用于BV的治疗，它可通过补充乳杆菌提高BV的治愈率并且预防复发。益生菌也可促进HPV的清除。Verhoeven等[30]研究发现，口服干酪乳杆菌的干预组HPV清除率比空白对照组高(29% vs 19%)，且更易清除宫颈低级别病变(60% vs 31%)。一项前瞻性研究发现[31]，长期(6个月)补充益生菌组的HPV相关细胞学异常的清除率比短期(3个月)补充益生菌组高出2倍(79.4% vs 37.5%,P=0.041)，且HPV清除率显著高于短期(3个月)补充益生菌组(31.2% vs 11.6%,P=0.044)。近年亦有学者提出可通过微生态移植(vaginal microbiota transplant，VMT)的方法来改善阴道微环境。这一方法最近被提出可作为患BV女性的治疗方法之一，从健康女性阴道收集分泌物，经稀释后放入BV患者阴道后穹窿，5例患者中有4例得到长期治愈。研究表明，VMT可改变受者的阴道微生态成分，移植后的微生态中乳杆菌属增加，而普氏菌等病原微生物减少[32]。

综上所述，阴道微生态在女性生殖道健康中发挥着关键作用。动态平衡的阴道微生态在HPV的感染、CIN甚至宫颈癌的发生发展中起到了保护性作用，而阴道微生态失调可与HPV感染、宫颈病变的发生发展相互促进，从而加重病变。这不仅使我们站在更全面的角度看待CIN和宫颈癌发生发展的机制，也提供了全新的方式方法去预防和治疗HPV感染、CIN甚至宫颈癌，但仍需进一步的研究证实。