妊娠期糖尿病阴道微生态与不良围产结局的研究进展

乔益梦,范倩倩,张小妹综述,何荣霞审校

0 引 言

肠道菌群可通过与miRNA相互作用从而诱发糖尿病[1],且研究发现抗生素降血糖的机制可能与其导致肠道变形杆菌丰度增加相关[2]。而血糖变化与阴道菌群研究甚少,女性生殖道中各种微生物群的比例高达人类总细菌负荷的9%[3]。阴道微生物群、宿主内分泌系统、阴道解剖和局部黏膜免疫共同构成了阴道微生物区系,阴道微生物群与环境、宿主之间相互作用,维持阴道微生物区系的平衡,保障女性生殖健康。相对平衡的阴道微生态系统对维护女性健康有积极作用,而菌群比例的不平衡可能导致感染或生殖并发症的易感性[4]。妊娠期是阴道各种感染易发时期,主要是由于生理激素的改变使得阴道内微生物的构成及比例、阴道 pH 发生改变[5-6];其次妊娠期间免疫抑制的存在使机体免疫力下降,一些条件致病菌机会感染的可能性增加,使得阴道微生态处于脆弱的平衡状态[7]。此外,高血糖也可抑制白细胞的吞噬能力,机体表现为抵抗力下降,从而易受病原体的感染[8];血糖尿糖的增加亦可增加阴道上皮细胞内糖原含量,易致以乳酸杆菌为优势菌的阴道内菌群发生变化,表现为阴道优势菌群由革兰阳性杆菌转变为异常菌群等[9]。众所周知,妊娠期的阴道感染与各种不良妊娠结局如早产、胎膜早破、绒毛膜羊膜炎等密切相关,而GDM发病率的逐年上升及其临床难以控制的高血糖状态更易诱发或加重妊娠期的阴道感染,从而导致一系列不良围产结局。

1 女性阴道微生态概述

1.1 健康女性阴道微生态正常的阴道微生物区系是一个不断变化的环境,受到各种生理和环境因素的影响。乳杆菌在维持健康的阴道微环境中起着核心作用,通过在阴道上皮的竞争黏附机制及产生乳酸、H2O2、细菌素等抗菌化合物来防止其他可能对宿主造成潜在致病的微生物群的建立或过度发展。异常阴道菌群失调可涉及微生物多样性或丰度的改变,尤其是乳杆菌属,或某些促进炎症的厌氧细菌[10]。Ravel等[11]分析了来自4个种族的无症状育龄妇女的阴道微生物区系,并将其分为5种群落状态类型(CST),其中CST I、CST II、CST III和CST V分别由不同种类的乳杆菌L.crispatus(卷曲乳杆菌)、L.gasseri(加氏乳杆菌)、L.iners(惰性乳杆菌)和L.jensenii(詹式乳杆菌)主导,占阴道群落的73%;余下27%的群落(CST IV)则代表了更多样化的分布,其乳杆菌丰度较低。后续的研究将其进一步分为两个亚型,由乳杆菌和一些厌氧菌共存主导的CST IV-A和以Gardnerella(加德纳菌)、Atopobium(阿托波氏菌)、Prevotea(普雷沃氏菌)和其他细菌主导的CST IV-B[12]。

1.2妊娠期女性微生态妊娠期是女性进入生殖阶段的自然生理过程,不同身体部位的微生物群落的结构、组成和丰富性同时发生变化[13]。其中阴道菌群仍以乳杆菌为优势菌,但多数孕妇乳杆菌功能不足使得妊娠期妇女处于微生态失调状态,生殖道感染发生率较高[14]。

Freitas等[15]指出与非妊娠相比,健康持续妊娠妇女的阴道微生物群落的丰富度和多样性较低,细菌载量较高,乳杆菌丰度也增高。而Yeruva等[16]也进一步分析了孕妇的乳杆菌谱,发现在菌群正常的孕妇中卷曲乳杆菌(100%)是最主要的乳杆菌属,其次是惰性乳杆菌(77%)、詹氏乳杆菌(74%)和L.helveticus(瑞士乳杆菌)(60%)。这与在中国、韩国和日本孕妇中进行的研究结果一致[17-19]。此外,Yeruva等[16]还指出随着阴道菌群向中间型和细菌性阴道病(bacterial vaginosis,BV)的转变,卷曲乳杆菌、詹式乳杆菌和瑞士乳杆菌的数量显著减少,而惰性乳杆菌并未发生明显变化。多项研究结果表明,不同乳杆菌菌种产生乳酸的能力不同,不同乳酸异构体对阴道微环境的保护能力不同。其中卷曲乳杆菌可同时产生D-乳酸和L-乳酸,詹式乳杆菌只产生D-乳酸,而惰性乳杆菌因缺乏编码D-乳酸脱氢酶的基因,仅产生L-乳酸;且D-乳酸的保护作用强于L-乳酸[20-22]。另有研究发现惰性乳杆菌还可通过其形成胆固醇依赖的细胞溶素而表现出致病倾向[23],且该菌种经常在非乳杆菌优势阴道群落中检出[21]。这个结果在某种程度上说明卷曲乳杆菌对阴道微环境的保护作用强于詹氏乳杆菌,以卷曲乳杆菌为优势种的阴道群落具有更强的稳定性,常表现为健康的阴道微生态,而惰性乳杆菌则因其较差的保护能力以及潜在的致病倾向有可能存在一些负面影响。

2 GDM阴道微生态

2.1 GDM阴道菌群变化GDM孕妇的阴道菌群变化不仅受到妊娠的影响,高血糖、高尿糖及随胎龄增加而增加的胰岛素抵抗,也可使潜在致病菌的易感性增加,致阴道菌群异常[24-25]。

王艳等[26]采用高通量测序技术对比分析了54例GDM孕妇的阴道菌群特征,发现其阴道菌群构成与正常妊娠孕妇基本相似,仅在菌群分布上出现一定特异性。表现为以厌氧菌为优势菌的CTS IV所占比例(45%,24/54)增加,明显高于非GDM(20%),CTS IV中又以CTS IV-A中一些常见于BV的阴道菌群为主,如加德纳菌属、气球菌属(Aerococcus)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、大芬戈尔德菌属(Finegoldia)、链球菌属(Streptococcus)、阿托波氏菌属、普雷沃氏菌属、微单胞菌属(Parvimonas)、纤毛菌属、动弯杆菌属(Mobiluncus)和吲哚嗜胨菌属(Peptoniphilus),提示了GDM可能与BV具有相关性。此外王艳还通过LEfSe分析找出了GDM组的特征性菌(群)为双歧杆菌科(Bifidobacteriaceae)、双歧杆菌目(Bifidobacteriales)、放线菌纲(Actinobacteria)及毛螺旋菌科[26]。Cortez等[27]则在GDM女性阴道菌群中检出了丰度明显增加的Bacteroides(拟杆菌属)、Veillonella(韦永氏球菌属)、Klebsiella(克雷伯式杆菌属)、Escherichia(埃希菌属)、Enterococcus(肠球菌属)、Enterobacter(肠杆菌属)。而在丁雪[28]的研究中,GDM患者阴道代表性菌属为普雷沃氏菌属、巨球型菌属、双歧杆菌属、大芬戈尔德菌属、气球菌属。除此之外,Zhang等[8]还分析了GDM孕妇不同乳杆菌种的丰度变化,不同于正产妊娠组以卷曲乳杆菌(28.5%)为优势种,惰性乳杆菌(20.9%)和嗜酸乳杆菌(13.7%)次之的分布特征;GDM组乳杆菌丰度顺序依次为嗜酸乳杆菌(28.3%)、卷曲乳杆菌(15.1%),惰性乳杆菌(12.8%),且发现了GDM组的独特菌种如L.listeri(李斯特氏乳杆菌)、L.amylovorus(淀粉乳杆菌)和L.fructivorans(果糖乳杆菌)[8]。因此我们可以推测GDM患者易发生阴道感染在某种程度上与具有较强保护作用的卷曲乳杆菌减少相关。除此之外,还有一项基于18S rRNA基因测序对糖尿病孕妇阴道真菌区系特征的研究显示[29],健康孕妇的阴道内存在着丰富的真菌群,而糖尿病孕妇的阴道真菌群则更为丰富和多样,且随空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)和糖化血红蛋白(HbA1c)水平升高表现得更加明显。由此可知,GDM患者的阴道菌群确实发生了或多或少的改变,无论是致病菌亦或是保护性的乳杆菌。不同阴道感染的致病菌种各有特征,而乳杆菌属各类菌种的分布及保护作用也不尽相同。

2.2GDM阴道微环境变化阴道微生态除相应的菌群变化外,也有一些反映阴道环境状况的指标如阴道pH、唾液酸苷酶、β-葡萄糖醛酸苷酶、白细胞酯酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶及H2O2等,这些指标可与菌群相互作用影响女性生殖道健康,也是既往GDM临床研究资料中研究较多的指标。

其中,韩乐等[30]发现GDM孕妇阴道pH呈降低趋势,而β-葡萄糖醛酸苷酶、白细胞酯酶阳性率、H2O2阳性率则等高于健康的孕妇组。张璐等[31]在其研究中也证实了这一现象。据此分析pH降低可能与GDM孕妇体内较高水平的雌激素及血糖导致阴道上皮细胞内的糖原含量上升,乳酸的含量增多相关。此外,另有Mirmonsef等[32]的研究显示阴道微环境的变化如pH下降可影响各种乳杆菌的定植,具体可表现为卷曲乳杆菌和詹式乳杆菌丰度增加,而惰性乳杆菌保持不变。且在既往研究中,卷曲乳杆菌产生H2O2的量明显高于其他乳杆菌[33],也就是说随pH下降,阴道卷曲乳杆菌丰度增加,H2O2的总产生量也随之增加。另有两项类似的研究也发现了这种情况[30-31]。因此,在某种程度上阴道微环境成分如pH及H2O2在一定程度上可以相互影响,且这种影响可能是通过影响阴道菌群变化而实现的。然而在Zhang等[8]的研究中显示GDM孕妇的阴道pH降低,阴道卷曲乳杆菌的水平呈下降趋势,而不是上升。这与上述研究结果存在出入,可能与体外和体内的差异以及GDM患者特定人群的影响相关,更大的可能是因为现有的研究尚无法明确得出阴道菌群与微环境互相作用的机制以致众说纷纭,还需进一步深入探索。

2.3血糖水平与阴道菌群失调的关系GDM现已成为妊娠期最常见内分泌疾病,为尽早防范、规避其对母儿结局的不良影响,现临床常用的OGTT诊断标准纳入了很多轻型患者,其血糖水平仅需日常饮食控制即可,既往研究中这类患者的阴道微生物区系因阴道自身的防御功能而往往未发生明显改变。然而Nowakowska等[34]分析了高血糖患者的血糖水平及阴道感染情况,发现在血糖控制极差的患者中,阴道真菌的患病率似乎随着糖化血红蛋白(HbA1c)的增加而略有增加。Rafat等[35]在其研究中也发现阴道微生物失调患者较阴道菌群正常的女性平均FPG和平均2 h血糖水平明显更高。周芳芳等[36]同样发现了阴道微生态失衡组的HbA1c和糖化血清白蛋白(GA)均显著高于阴道微生态正常组。此外,蔡大军[37]的研究还得出GDM孕妇FPG水平、尿糖水平与生殖道感染率呈正相关。由此而知,反映血糖各指标水平的高低与阴道菌群变化也具有一定关系,确诊GDM的孕妇之后复查的各血糖指标也可对其阴道菌群失调起到警示作用。但由于现有资料大多是回顾性分析阴道微生物失调患者的血糖水平变化,而根据GDM不同血糖水平分段研究其阴道菌群特征研究相对缺乏,因此暂无法证实血糖水平与阴道菌群变化绝对相关,但这也为后续的研究中起到指向作用。

3 GDM阴道菌群异常与不良妊娠结局

GDM孕妇由于糖代谢功能异常,阴道微生态容易受到破坏,极易发生妊娠不良事件。以下将结合上文中GDM患者阴道中丰度增加的特征性菌(群),并将其分为BV相关菌群包括加德纳菌属、普雷沃氏菌属、纤毛菌属和动弯杆菌属等,以及埃希菌属、葡萄球菌属与肠球菌属等需氧型AV相关菌群分析其与早产、胎膜早破以及新生儿异常发育等不良妊娠事件的相关性。

Onderdonk等[38]指出BV相关致病菌可直接通过上行性感染引起上生殖道感染、绒毛膜羊膜炎、自发性胎膜早破及随后的早产;或部分细菌产生代谢产物破坏阴道免疫系统,导致特异性病原体的上行感染;或引发一系列免疫因子介导的全身性炎症而引发早产。其中,动弯杆菌属、普雷沃氏菌属及加德纳菌属与早产及胎膜早破密切相关[39]。阴道加德纳菌能产生胆固醇依赖性的阴道细胞溶素,可通过与其靶细胞结合可调节补体CD59的分泌进而诱导细胞裂解死亡;此外加德纳菌所致宫内感染还能刺激胎儿促炎细胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高,导致胎儿心室周围白质软化,并且显著增加支气管肺发育不良的机率[40]。Van等[41]也在其研究中发现Megasphaera elsdenii(埃氏巨球型菌)和Prevotella timonensis(蒂莫普雷沃菌)可诱导树突状细胞成熟并增加促炎细胞因子水平,从而增加早产相关风险。此外,鲁锦等[42]在先兆早产、胎膜早破孕妇阴道分泌物中经培养检出明显增多的阴道加德纳菌。Wen等[43]也证实了纤毛菌属、动弯杆菌属与早产密切关联。Romero等[44]更是在超过40%的早发性胎膜早破的妇女羊水中检出微生物,最常见的就是纤毛菌和解脲脲原体。

另有与AV相关的大肠埃希菌也可从阴道经子宫颈上行,穿过完整的胎膜进入羊膜腔,通过刺激趋化因子、细胞因子、蛋白酶和炎症介质的产生,促使子宫肌层收缩,从而引发早产[45-46]。且Saghafi等[47]在胎膜早破的孕妇阴道分泌物标本经培养发现最常见的病原菌为大肠埃希菌、凝固酶阴性葡萄球菌及肠球菌等。由此可见,阴道感染是导致不良妊娠结局的重要因素,且GDM孕妇阴道分泌物中检出的异常菌群大多参与了早产及胎膜早破等不良妊娠事件的发生发展。因此,及早识别GDM、控制阴道异常菌群的转变对减少不良妊娠事件的发生具有一定积极作用。

4 结语与展望

GDM可进一步加重阴道微生态失衡,阴道微生态失衡可诱发或加重阴道感染,从而导致一系列妊娠不良结局。现已有较多文献证实糖代谢异常可干扰肠道菌群的菌群分布,但是否会对孕妇阴道菌群及微环境产生影响以及产生何种影响,相关实验室资料较少且有部分争议。目前虽然阴道感染相关检测、治疗研究较多,但妊娠期药物治疗的种种限制以及缺乏针对GDM阴道相关菌群类型的大量分析研究,导致临床干预往往达不到预期的疗效。鉴于糖代谢紊乱可能对阴道菌群、围产结局乃至新生儿近远期健康有重要影响,为明晰GDM 阴道菌群构成,早期识别GDM高危人群,防治GDM阴道感染及其可能带来的一系列妊娠不良事件,仍需更加深入的探索。