随着科学技术进步,近年来女性宫腔微生物群的作用逐渐引起重视。宫腔微生物群是指寄生于人体宫腔的全部微生物,包括细菌、古核生物、病毒和真菌,各种微生物以一定比例组合形成复杂的微生态系统。传统观念认为宫腔是无菌且密闭的,但是随着二代测序技术的出现,研究者对于无菌子宫这一观点提出反对。近年的相关研究通过16S rRNA基因测序检测到宫腔内的微量微生物[1-3]。技术的进步使得对宫腔微生物的研究不断深入,但是在避免污染的情况下获取健康人群的子宫内膜样本较为困难,所以对于健康人群核心宫腔微生物群的组成仍然有很大的争议。目前绝大部分研究表明,诸多疾病与宫腔微生物失衡状态密切相关,如慢性子宫内膜炎、子宫内膜癌、子宫内膜息肉、子宫腺肌症、子宫内膜异位症、复发性流产、女性不孕症等[2,4-10]。因此本文着眼于宫腔微生物与女性不孕症两者之间的相关性,总结现阶段最新的研究成果,旨在通过研究宫腔微生物群进一步探讨女性不孕症的复杂病因,提供新的治疗方案,为未来的研究提供帮助。
1 宫腔微生物特征
1.1 宫腔微生物组成
常见的宫腔微生物包括乳酸杆菌、双歧杆菌、加德纳菌、普雷沃菌、链球菌、厌氧球菌、异位杆菌等[11]。健康菌群是以乳酸杆菌为主[1-3,12],宫腔内的乳酸杆菌丰度>90%定义为乳酸杆菌(lactobacillus dominant, LD)为主,乳酸杆菌≤90%定义为非乳酸杆菌为主(non lactobacillus dominant, NLD)[2-3,13]。NLD菌群中主要以莫拉菌科、丙酸杆菌科、假单胞菌科和链球菌科常见。然而,在通过外科手术获得的子宫内膜样本中(尽量减少阴道或宫颈对宫腔的污染),只检测出极其微量的乳酸杆菌,但不动杆菌属、假单胞菌属、梭菌属和毛单胞菌科的含量增多。后续检测因良性疾病行全子宫切除术的子宫内膜样本中,发现95%的样本有上生殖道(urogenital tract, UGT)细菌的定植,包括惰性乳杆菌、普雷沃菌和卷曲乳杆菌。排除进行性生活后带来的阴道上行性感染后,发现宫腔内多见梭杆菌属、普雷沃菌等专性厌氧菌,并未发现乳酸杆菌,宫腔微生物群可能是由于阴道上行感染。总之,乳酸杆菌属是宫腔内尤为重要的一种菌属。
1.2 宫腔微生物群传播
宫腔微生物群的传播方式多种多样,最普遍的是阴道上行感染,因此分别获取阴道和宫腔组织进行微生物分析,发现细菌性阴道炎患者的上生殖道微生物与阴道的相似度极高。研究通过应用子宫-输卵管闪烁扫描术显像后,可观察到子宫蠕动波将阴道内的放射性微球直接从阴道迅速转运至子宫,详细分析女性生殖道各个部位的微生物群后发现其形成一个较为连续的变化[14]。此外宫腔微生物可能通过血行传播(来源于胃肠道、呼吸道或者口腔微生物等)、医源性传播、性行为传播等。
1.3 宫腔微生物群影响因素
个体之间宫腔微生物群的组成差异较大[15],可能受到多种因素的影响,如年龄、月经周期、激素水平、BMI、怀孕及分娩情况、性习惯、取样方式等。(1) 年龄: 有关肠道菌群的研究发现,随着年龄的增长微生物群会发生显著的结构变化,同时微生物群也一定程度上影响宿主的寿命[16]。(2) 月经周期及激素水平: 处于不同月经周期的同一女性宫腔菌群是有差异的,推断是因为月经周期影响性激素变化导致的,口服避孕药同样被证实影响菌群组成[17]。(3) BMI: 肠道相关研究发现,BMI对肠道微生物组成有显著影响,特别是女性群体。(4) 怀孕及分娩: 有关阴道微生物群与妊娠并发症的研究证明,足月妊娠女性的阴道微生物群通常有显著的多样性,将孕妇与非孕妇女性菌群相对比,结论为非孕妇女性菌群会随着月经周期形成周期性改变,相对的孕妇会表现出极强的稳定性,且同时期的阴道菌群组成以乳酸杆菌为主。分娩后因母体雌激素下降,菌群会趋向于多样化,此改变有时可以保持至产后1年[18]。(5) 性习惯: 有无性生活女性的子宫内膜菌群存在差异,无性生活者宫腔内乳酸杆菌数量相对较少,主要以专性厌氧菌和琼斯菌为主,性伴侣阴茎微生物组也可反映以及改变女性的生殖道微生物群[19],且这种影响力可能会与包皮环切状态、避孕套的使用、女性生殖道微生物群的状态类型、阴茎清洗相关[20]。通过性交行为进行微生物传播的概率为5%,可能与精液及阴道微生物之间的同质性有关[21]。(6) 取样方式: 不同的取样方式(如宫腔镜下定向子宫内膜活检、诊断性刮宫术、门诊导管子宫内膜取样等)[22-23]、最终送检的组织(子宫内膜活组织、宫腔液)[22]、取样过程中是否成功避免被阴道或子宫颈管污染[24-25]都会影响结果。
2 不孕症与宫腔微生物群
2.1 不孕症患者的菌群变化
女性宫腔微生物群主要由乳酸杆菌组成,大部分研究都认为不孕症患者的宫腔内乳酸杆菌数量与着床率、临床妊娠率、活产率成正比,而与流产率成反比。Moreno[2]在2016年的研究中采用16S rRNA序列评估不孕女性的子宫内膜,随之首次提出根据宫腔内乳酸杆菌数量患者分为LD组(乳酸杆菌主导微生物群>90%)和NLD组(乳酸杆菌主导微生物群≤90%),NLD组的胚胎植入率、临床妊娠率、持续妊娠率和活产率均显著性降低,而流产率升高,并且若非乳酸杆菌菌群为加德纳菌或链球菌时以上结果就更为可靠,在未妊娠患者中阿托波菌、黄杆菌、加德纳菌、链球菌丰度较高,而当嗜血杆菌、葡萄球菌增加时可能会导致流产。此外,将双歧杆菌数目也增加至LD分组标准中,乳酸杆菌+双歧杆菌≥90%或≥80%定义为LD[26-27]。而宫腔内念珠菌属、阿托波菌属、肠球菌数目增加会使患者活产率降低[28]。2022年的一项研究得出了和Moreno相似的结论,并且得出了乳酸杆菌百分比与宫腔内炎症因子浓度成负相关,与白细胞介素-10/胰岛素样生长因子-1成正相关[29]。从菌群构成来说,近来研究认为妊娠成功的患者相比失败的患者的阴道菌群α多样性高,此外宫腔菌群的α多样性与妊娠率成正比[30]。针对反复种植失败(repeated implantation failure, RIF)患者的研究也明确,RIF患者的乳酸杆菌丰度较低[31],处于一种生态失调状态,其中由于免疫应答不足或抑制,导致致病菌处于主导地位,而在反复流产(recurrent pregnancy loss, RPL)患者中也发现了类似结论[9]。相反,仍有部分研究得出宫腔内的乳酸杆菌与妊娠结局无相关性[4,30,32]。Moreno认为产生此差异的可能原因是这些研究未使用定量维度进行数据分析,未根据乳酸杆菌的百分比将标本分类为LD和NLD[2],但在Moreno最新研究中结果显示乳酸杆菌与病原菌成负相关,与妊娠结局无直接相关性,进一步推断乳酸杆菌在宫腔内的作用机制是避免致病菌在宫腔内定植[11]。
2.2 毒理机制
宫腔内的乳酸杆菌可以抑制致病菌生长,通过产生细菌素、过氧化氢以及乳酸降低pH值抑制部分病原菌的机会性感染,乳酸杆菌也可以通过对宿主上皮细胞产生竞争性黏附作用保护宿主免受支原体和解脲支原体感染。其次,有研究证实宫腔内存在抗菌肽,这种抗菌肽可以特异性地针对某些细菌菌属从而形成适合妊娠的微环境[33],这些代谢组的变化导致了细菌群落组成的波动,但仍需进一步研究来阐明这些过程中所涉及的机制。对细菌修饰作用的炎症反应也被推断与不孕症的发生相关,例如慢性子宫内膜炎(chronic endometritis, CE)与RIF患者的血浆内免疫球蛋白IgM、IgA和IgG表达增加。由于在调节免疫应答方面调节性T细胞和细胞因子非常重要,其在免疫耐受和维持妊娠中起至关重要的作用。其余免疫分子也与胚胎着床有关,如IL-11、白血病抑制因子和转化生长因子的紊乱导致植入失败和胎盘形成异常。因此推测宫腔细菌群落的波动会诱导宿主的免疫应答,从而增加促炎细胞因子的生成,最终不利于胚胎植入并恶化移植周期中的临床妊娠结局。深入了解微生物群-宿主相互作用的机制可改善宫腔微生物群与辅助生殖的结局,为未来的研究提供依据。
3 治疗方案
宫腔微生物群落的变化与多种妇产科疾病相关,因此针对宫腔微生物进行治疗尤为迫切。抗生素、益生菌、益生元以及微生物群移植皆是可行的治疗方案,然而这些治疗在其适应证、禁忌证、应用时长、赋形剂选择、给药及递送方法、联合用药指针等方面仍有较大争议[34]。
3.1 抗生素
抗生素在临床上已广泛用于各类生殖道炎性疾病的治疗。在确诊CE的患者中使用抗生素进行治疗相比未治疗者生殖结局明显改善[35],可推测CE患者的不良妊娠结局可以归因于这些子宫内细菌的异常改变。最近研究者使用广谱抗生素疗法(阿莫西林或左氧氟沙星),可以将NLD子宫内膜环境调节为LD状态,采用抗生素、益生菌和/或益生元的组合,53%的患者改善为LD状态且妊娠率提高,但是结果无统计学意义[3]。另有一项研究表明仅口服益生菌和益生元的患者并未改善宫腔菌群,但在加用甲硝唑后可见明显改善,说明抗生素应用是必要的治疗手段[26]。但抗生素亦可能导致微生物群紊乱,从而引起不良反应,尤其是长期使用会加速细菌耐药性的产生。
3.2 益生菌
益生菌是一类活的微生物,当以足够的剂量给药时,可为宿主带来健康益处。针对女性生殖道菌群常用的益生菌有乳酸杆菌和双歧杆菌,在被摄入后可能会改善生殖道微生物群,维持或调整生殖道微生态平衡,从而达到防治致病,增强免疫的目的。针对性研究鼠李糖乳杆菌BPL005菌株可以改善女性生殖道健康的原因,得到的结论表明其可降低pH值、产生短链脂肪酸、减少乳酸形成从而发挥临床效益[36]。针对阴道微生物群使用口服益生菌并没有影响微生物群的α或β多样性,但可发现解脲支原体数量降低,因此推测益生菌对天然微生物群确有短暂的保护作用[37]。此外,口服和阴道给药的益生菌制剂改善了RIF患者的乳酸杆菌含量[26]。抗生素与益生菌的联合治疗方法对活产率的提升很显著[38]。在参考对肠道菌群研究结果后,得出人体需要通过血液循环才能将口服获取的益生菌转移至其定植部位[39],因此推测阴道给药的益生菌会为人体带来更为显著的影响[26]。目前益生菌的作用机制、效果等各个方面的研究前景广阔,尚无明确的研究发现单用益生菌可以影响患者妊娠结局,其疗效有待考究。
3.3 益生元
益生元是一种人体不易消化的化合物,其通过局部的微生物代谢,调节局部微生物群的组成和活性,从而对人体产生有益的生理作用。在不孕症女性患者抗生素的治疗过程加用一种益生元(乳铁蛋白)后,67%的患者可达到LD状态[40];随后日本研究者在最新的文献中肯定了益生元(乳铁蛋白制剂)用于治疗后的效果,在单一服用乳铁蛋白后,43.2%的RIF组患者改善了非乳酸杆菌主导的宫腔微生物群,最终口服乳铁蛋白制剂的患者相比较未服用者的活产率增加[41]。目前尚不清楚益生元的具体作用机制和对应的细菌类型具体是何种,不同个体对于益生元的敏感性亦存差异,有关益生元的疗效有待进一步研究。
3.4 人体微生物群移植
微生物群移植(human microbiota transplantation, HMT)主要是使用健康人体的微生物群为受体引入稳定且完整的微生物群,通过有益菌的占位定植、免疫调节以及细菌代谢产物的作用,修复微环境的微生物群。目前针对复发性艰难梭菌感染进行HMT治疗是有确定疗效[42],并已列入治疗指南。一项开创性的研究在治疗难治性复发性阴道炎患者时,使用了健康女性的阴道微生物群进行移植,提示治疗结果有统计学意义[43]。基于肠道疾病进行HMT治疗的效果,推测HMT也可应用于女性生殖道疾病的治疗,将成为一种可行的临床治疗方案。
4 展 望
测序技术的进步让人类在研究中发现宫腔微生物群对于胚胎植入具有重要影响,这些宫腔微生物群的病理变化与女性健康问题息息相关。因此探索宫腔微生物在宫腔内的作用机制具有重要意义。从临床角度出发,将宫腔微生物群失调作为不孕症的新病因,可为子宫内膜容受性的评估提供新帮助,抗生素结合益生菌的治疗方法可使宫腔微生物群失调的不孕女性提高妊娠率。然而,子宫是否含有独特微生物群的研究存在争议,目前没有公认的标准可以用于诊断子宫内膜微生物群异常。希望在此领域可以有所突破。
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