【原】【女性生殖系统菌群之五】生殖系统菌群在人类疾病中的作用

栖息在女性生殖系统（FRS）的微生物群落中大多数微生物都是低毒的，个体物种很少引起健康人感染。然而，它们可以在免疫力低下的人群身上引起疾病。

1.      生殖系统菌群个别成员引起感染

能够在健康人中引起疾病的FRS微生物群成员是无乳链球菌和白色念珠菌。

1.1.     无乳链球菌是新生儿和FRS感染的一个重要原因

无乳链球菌，又称B族链球菌（GBS；图1），是发达国家新生儿发病和死亡的主要感染性病原菌。在发达国家，约有0.05%的新生儿受到影响。在发展中国家 在发展中国家，GBS新生儿疾病的发生率比发达国家高约6倍。

图1 无乳链球菌

GBS也可引起孕妇和非孕妇的感染，尤其是老年人。感染类型包括尿毒症、绒毛膜羊膜炎、子宫内膜炎、伤口感染（与剖腹产或会阴切开术有关）和产褥期败血症。此外，在怀孕期间染上GBS的妇女，死胎和早产的风险增加。25%-35%的孕妇FRS（通常是阴道）或GIT中存在GBS，大约50%被定植妇女将该微生物传播给新生儿的GIT或上呼吸道。虽然这些新生儿大多保持健康，但有1%至3%的新生儿会发生肺炎、败血症或脑膜炎。当疾病在出生后6天内发生时，被称为早发性疾病（EOD），而晚发性疾病（LOD）在出生后7天至3个月内发生。EOD的发病率约为每1000名活产婴儿中0.45人，而LOD的发病率为每1000名活产婴儿中0.4人。EOD的范围包括败血症（占69%病例）、肺炎（占26%病例）、呼吸窘迫（占13%病例）和脑膜炎（占11%病例）。在LOD中，所有病例都有发热，60%的病例伴有脑膜炎。 GBS是新生儿脑膜炎的主要原因，在发展中国家的死亡率约为50%，而在发达国家则低得多，约为10%。存活下来的人中约有一半遭受一些永久性神经系统损伤，如认知障碍、失明、听力损失、癫痫发作和痉挛性四肢瘫痪。九种不同的血清型（Ia、Ib和II-VIII）已经根据其胶囊多糖结构的抗原性差异而被确定。其中三个血清型（Ia、III和V）是造成大多数新生儿脑膜炎的原因。该微生物有七个主要毒力因子：(1) 保护其免受吞噬的多糖囊；(2) 具有细胞毒性和促炎特性的β-溶血素/溶细胞素；(3) 使其能够穿过血脑屏障的脂藻酸；(4) 参与穿透血脑屏障的粘附素（HvgA）。(5)一种被称为CAMP（环化腺核苷一磷酸）因子的成孔蛋白，可以裂解各种宿主细胞；（6）一种肽酶（ScpB），可以裂解和灭活人类补体成分C5a，从而帮助逃避宿主的免疫系统；以及（7）一些表面蛋白，使该微生物与细胞外基质成分相互作用。

在分娩过程中对有GBS定植的妇女使用抗生素，如青霉素或氨苄西林，可以大大降低EOD的发生率。开发包含五个血清型（Ia、Ib、II、III和V）的结合疫苗可以预防全球大多数新生儿的GBS感染。

怀孕期间GBS的感染包括尿毒症和外阴阴道炎。在分娩过程中，1%-2%的妇女会发生羊膜腔内感染。分娩后，可能出现乳腺炎、菌血症、败血症、脑膜炎、子宫内膜炎和伤口感染。

GBS对非孕健康有致病性，但老年人或有慢性基础疾病（如糖尿病）的人特别容易感染。最常见的感染结果是败血症，但也可能发生皮肤和软组织、呼吸道、FRS、骨骼和关节的感染。这些感染中的大多数可以用青霉素有效治疗。

1.2.     白色念珠菌是导致外阴阴道念珠菌病的原因

外阴阴道念珠菌病（VVC）（也称为念珠菌病或阴道鹅口疮）是阴道和外阴的一种炎症性疾病，其特征是生殖器瘙痒、灼热，有时还会出现干酪样阴道分泌物。VVC是BV后最常见的阴道感染类型，最常见于育龄年轻女性。70%-75%的女性在一生中至少会受到一次VVC的影响，高达8%的成年女性会反复出现VVC，即每年四次或更多。据估计，在美国，这种疾病的诊断和治疗，加上生产力的损失，每年消耗10亿美元的成本。已经确定了一些易感因素，包括口服避孕药、怀孕、糖尿病和广谱抗生素治疗。在80%-90%的病例中，致病微生物是白色念珠菌，但其他念珠菌的种也可造成该病的发生，尤其是光滑念珠菌。近平滑念珠菌、热带念珠菌、克柔念珠菌在感染中很少发现。似乎没有特定的CST与VVC相关。许多患者阴道群落以乳酸菌为主。这种情况通常对抗真菌药物有反应，抗真菌药物可以通过阴道内给药（咪唑类药物—丁环唑、克霉唑或咪康唑）或口服（氟康唑）。

白色念珠菌是一种二型性真菌，可以作为典型的卵圆形酵母细胞存在，也可以产生菌丝，最终形成菌丝体（图2）。

图2 白色念珠菌

在健康、无症状女性的阴道中发现酵母细胞形式，而VVC患者的阴道中发现菌丝形式。实验室及动物研究表明，菌丝能够在阴道上皮形成生物膜，也能穿透上皮细胞，分泌性天冬氨酸蛋白酶（SAPs）（重要毒力因子），可以在VVC患者的阴道液中检测到。SAPs能够降解对维持组织完整性很重要的钙黏蛋白E（E-cadherin），并通过降解补体和抗体分别干扰先天和获得性免疫反应。菌丝对上皮细胞的穿透导致宿主细胞死亡，但也有证据表明白色念珠菌会诱导上皮细胞的凋亡（程序性细胞死亡）。该菌还诱导释放一系列促炎症细胞因子，包括G-CSF、GM-CSF、IL-1α、IL-1β和IL-6以及趋化因子RANTES（T细胞激活分泌调节因子）、IL-8和MIP3α（噬细胞炎性蛋白3α）。这导致了炎症和多晶型体募集，这两者都是VVC的特征。其他重要的毒力因素包括：各种抑制吞噬作用的菌丝蛋白，以及大量粘附素，使两种形式的菌体都能粘附在阴道上皮上。

1.3.     源于阴道和宫颈菌群的微生物可能与早产有关

早产（PTB）是导致5岁以下儿童死亡的第二大因素。每年约有1500万早产儿出生，占全世界所有成活新生儿的11%。在发达国家和发展中国家，早产是导致围产期死亡、新生儿重病和儿童残疾的主要原因。导致PTB的因素很多，其中宫内感染被认为是主要原因，因其占病例的40%到60%。微生物入侵子宫会产生炎症反应，包括释放细胞因子、趋化因子和前列腺素，从而诱发分娩的特征—子宫收缩和胎膜破裂。图3显示了最经常涉及的微生物。其中最主要的是来自阴道和（/或）宫颈菌群的微生物，如脲原体属、无乳链球菌、梭杆菌属和支原体属。这意味着最常见的感染途径是通过阴道和宫颈提升。检测到的一些微生物通常被视为口腔和呼吸道菌群的成员，包括伯杰氏菌属（Bergeyella spp.）、小杆菌属（Dialister spp.）、具核梭杆菌（F. nucleatum）、牙龈卟啉单胞菌（Por. gingivalis）、鼻窦原杆菌（Oribacterium sinus）、口腔消化链球菌（Peptostreptococcus oralis）、口普氏菌（Prev. oris）、龋齿罗氏菌（Rothia dentocariosa）、龈沟产线菌（Filifactor alocis）、口腔链球菌（Strep. oralis）、唾液链球菌（Strep. salivarius）和小韦荣氏球菌（V. parvula）。口腔常见感染，如牙龈炎和牙周炎，使口腔微生物能够进入血液，从而将它们运送到胎盘，在那里可以发生子宫入侵。流行病学研究表明，怀孕期间的牙周疾病是PTB的一个风险因素。

图3 孕妇子宫内羊水感染菌群中各种细菌的检测频率

2.      与菌群失调有关的生殖系统疾病

栖息在FRS中的菌群失调与一些疾病有关，包括细菌性阴道炎、需氧菌阴道炎、盆腔炎和宫颈癌。

2.1.     阴道菌群失调与细菌性阴道炎有关（女性最常见的疾病之一）

细菌性阴道病（BV）是一种阴道疾病，通常伴有白色或灰色的分泌物，有鱼腥味。阴道通常不出现疼痛和瘙痒。该病可根据以下四种症状进行临床诊断：（1）阴道液的pH值大于4.5；（2）向阴道液中加入10%的KOH时发现有鱼腥味；（3）存在覆盖有细菌的阴道上皮细胞（称为线索细胞）；以及（4）均匀的乳白色阴道分泌物。以上被称为Amsel标准（诊断方法的发起人命名），如果出现满足标准中的三条，就诊断病人患有BV。另外，BV的诊断也可以在实验室中根据以下标准进行诊断—Nugent评分，7-10分表示有BV。

BV是育龄妇女中最常报告的微生物综合征。这种疾病的发病率在不同的国家和国家内部有很大的差异，并且明显地受到社会经济地位、性活动和种族的影响。例如，在美国，BV的流行率在非裔美国人中为51%，在西班牙裔中为32%，在白人中为23%。一些与BV有关的风险因素：如妇女吸烟、社会经济地位低下、经常冲洗、未婚、性伴侣多、商业性工作者、经常进行阴道性交、最近使用过抗生素、有怀孕史或使用宫内避孕器，则更有可能患上这种疾病。

在60多年的研究中，有多种生物体被认为与BV的发病机制有关，其中包括Gardnerella，Atopobium，Mobiluncus，Sneathia，Parvimonas，Megasphaera，Prevotella，Bacteroides，Peptostreptococcus，Dialister，Eggerthella，Veillonella，Porphyromonas，Ureaplasma, Streptococcus，Staphylococcus，Gemella，Escherichia/Shigella，Leptotrichia和Mycoplasma。最近，属于梭状芽孢杆菌目并被指定为BV相关细菌1（BVAB1）、BVAB2和BVAB3的微生物被添加到与BV相关的行列中。然而，在对BV的病因进行了许多研究之后，很明显，在所有病例中都不存在单一的细菌物种或物种簇。培养和非培养性的研究都表明，BV与阴道菌群失调有关。基于培养的BV和健康阴道菌群分析表明，与健康相比，BV乳酸菌的检测频率下降，而Gardnerella，Atopobium，Mycoplasma，Prevotella和其他物种的检测频率上升。基于培养的研究还显示，一般地，乳酸菌的比例在BV患者中减少，而各种厌氧和兼性生物的比例增加（其中许多包含在上述假定的BV病原体行列中）。然而，目前还不知道通常与BV相关的细菌是菌群失调的一个原因还是一个结果。

2.2.     细菌性阴道炎与阴道上皮的生物膜形成有关

有证据表明，跟健康阴道不同，与BV相关的菌群是以生物膜的形式存在。

阴道加德纳杆菌似乎是形成生物膜的主要生物体，并且经常（但不总是）伴随着阴道阿托波氏菌。由于生物膜内的扩散限制，其中存在着广泛的环境，使不同生理类型的微生物得以增殖。此外，生物膜的生长模式降低了组成微生物的抗菌敏感度，这可能会降低针对BV的治疗程序的有效性。

越来越多的证据表明，一个人体内存在的CST可能使她容易患BV。以L. crispatus为主的群落比以L. iners或L. gasseri为主的群落表现出更大的稳定性，后者更有可能过渡到具有更多样化菌群的CST，其中含有更高比例的BV相关物种。此外，以L. crispatus为主的群落pH值（4.0）通常比以L. iners（pH=4.4）、L. gasseri（pH=5.0）、L. jensenii（pH=4.7）和具有更多样化菌群（pH=5.3）为主的群落低得多。BV患者的阴道pH值通常大于4.5，比健康人的pH值高得多。代谢组学研究表明，菌群失调伴随着阴道生态系统中存在的代谢物类型的变化。与BV相关的微生物利用乳酸作为能量来源，并产生短链脂肪酸（SCFAs）和胺类。因此，乳酸的浓度下降，乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐和琥珀酸盐的浓度增加，胺类如腐胺、尸胺、三甲胺和乙醇胺的浓度增加。由于SCFAs是比乳酸酸性弱，而胺类是碱性的，这种组合导致阴道的pH值增加。

2.3.     与细菌性阴道炎有关的微生物显示出一系列毒力因素

尽管对BV的发病机制了解不多，但BV相关的微生物显示出一系列的毒力因素，可能参与了BV的发病过程，详见表1。

表1 与细菌性阴道炎有关微生物毒力因素及其在该疾病中可能的作用

2.4.     细菌性阴道炎是其他一些疾病的风险因素

BV也是一种广泛的不良生殖后果以及获得性传播感染的风险因素。BV与早产、盆腔炎疾病、自然流产、产后感染和流产有关。这些情况的出现可能是因为BV使妇女容易在上生殖道定植。BV还增加了被淋病菌、沙眼衣原体、阴道毛滴虫、单纯疱疹病毒2型（HSV-2）、人类乳头瘤病毒（HPV）和HIV感染的风险。对性传播感染易感性增加可能是多种因素共同作用的结果，包括：与BV相关的pH值升高，这使得此类病原体能够生长；乳酸菌比例下降，乳酸菌可产生多种抗菌剂，如过氧化氢、细菌素和生物表面活性剂；具有广泛抗菌活性的乳酸浓度降低；以及在与BV相关的pH值（即>4.5）下，乳酸（杀菌）转化为乳酸（无抗菌活性）。

2.5.     需氧菌性阴道炎是另一种与阴道菌群失调相关的疾病

需氧菌性阴道炎（AV）是一种疾病，其特点是分泌物呈黄色，有恶臭，有炎症，阴道上皮变薄，pH值高（6-8之间），而且通常有大量中性粒细胞涌入。AV影响到大约11%的非怀孕妇女，在接近更年期的妇女中往往更常见。这是一种菌群失调，乳酸菌通常不存在，而菌群则以无乳链球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌或阴道加德纳杆菌为主。AV是羊膜腔内感染、绒毛膜羊膜炎和PTB的一个风险因素。

2.6.     阴道菌群失调与盆腔炎有关

盆腔炎（PID）是一种涉及子宫、卵巢和输卵管的上生殖道感染，它是非孕育龄女性中最常见的感染病之一。它发病率高，病情严重，20%的患者会不孕，20%会出现慢性盆腔疼痛。此外，10%患有PID的妇女在怀孕后继发宫外孕。大约50%的PID病例是由外源性病原体淋病菌和沙眼衣原体引起的，阴道菌群失调是获得这些微生物的一个风险因素。越来越多的证据表明，阴道菌群的成员也是导致PID的原因，而且阴道菌群失调是此类感染的前兆。此类感染通常是多菌性的，涉及的微生物通常是那些与BV相关的微生物，包括Leptotrichia spp.、At. vaginae、Prevotella spp.、Peptostreptococcus spp.、Ureaplasma spp.和Myc. hominis。

2.7.     阴道菌群失调与宫颈癌有关

持续感染高危致癌性人乳头瘤病毒（HPV）亚型可导致侵袭性宫颈癌（ICC）及其癌前病变—宫颈上皮内瘤变（CIN）的发生。有证据表明，多样化、乳酸菌减少的阴道菌群有利于HPV的持续存在和CIN的发展。此外，严重CIN患者的阴道菌群的特点是Sneathia sanguinegens、An. tetradius和Peptostrep. anaerobius含量较高，而L. jensenii含量较低。然而，目前还不清楚这种菌群失调是CIN进展的一个因果因素还是其后果。需要进一步的纵向研究来调查从急性HPV感染到持续感染，再到CIN和癌症发展过程中的阴道菌群。

女性生殖系统菌群系列：

1.女性生殖系统主要结构：

【女性生殖系统菌群之一】女性生殖系统结构、生理与内环境

2.女性生殖系统检测到的微生物：

【女性生殖系统菌群之二】生殖系统菌群受年龄和系统生理学变化的影响

【女性生殖系统菌群之二】女性性成熟时期生殖系统菌群

【女性生殖系统菌群之二】阴道菌群群落状态及类型

【女性生殖系统菌群之二】影响阴道菌群和群落特征的因素

【女性生殖系统菌群之二】阴道真菌、病毒以及宫颈菌群

【女性生殖系统菌群之二】子宫微生物 or 菌群？

【女性生殖系统菌群之二】生殖系统其他部位菌群

3. 女性生殖系统菌群的微生物活性

【女性生殖系统菌群之三】女性生殖系统（FRS）菌群的微生物活性

【女性生殖系统菌群之四】女性生殖系统菌群对人类健康的贡献

参考文献

Danielsson D, Teigen PK & Moi H (2011). The genital econiche: focus on microbiota and bacterial vaginosis. Ann N Y Acad Sci 1230: 48–58.

Datcu R (2014). Characterization of the vaginal microflora in health and disease. Dan Med J 61:B4830.

Gonçalves B, Ferreira C, Alves CT et al. (2016). Vulvovaginal candi-diasis: Epidemiology, microbiology and risk factors. Crit Rev Microbiol 42:905–927.

Herbst-Kralovetz MM, Pyles RB, Ratner AJ et al. (2016). New systems for studying intercellular interactions in bacterial vaginosis. J Infect Dis 214(Suppl 1):S6–S13.

Kovachev SM (2014). Obstetric and gynecological diseases and complications resulting from vaginal dysbacteriosis. Microb Ecol 68:173–184.

Low N, Chersich MF, Schmidlin K et al. (2011). Intravaginal prac-tices, bacterial vaginosis, and HIV infection in women: indi-vidual participant data meta-analysis. PLoS Med 8:e1000416.

Ma B, Forney LJ & Ravel J (2012). Vaginal microbiome: rethinking health and disease. Annu Rev Microbiol 66:371–389.

Machado A & Cerca N (2015). Influence of biofilm formation by Gardnerella vaginalis and other anaerobes on bacterial vagi-nosis. J Infect Dis 212:1856–1861.

Macklaim JM, Cohen CR, Donders G et al. (2012). Exploring a road map to counter misconceptions about the cervicovaginal microbiome and disease. Reprod Sci 19:1154–1162.

Marrazzo JM (2011). Interpreting the epidemiology and natural history of bacterial vaginosis: are we still confused? Anaerobe 17:186–190.

Muzny CA & Schwebke JR (2016). Pathogenesis of bacterial vaginosis: discussion of current hypotheses. J Infect Dis 214(Suppl 1): S1–S5.

Poulain D (2015). Candida albicans, plasticity and pathogenesis. Crit Rev Microbiol 41:208–217.

Nelson DB, Rockwell LC, Prioleau MD & Goetzl L (2016). The role of the bacterial microbiota on reproductive and pregnancy health. Anaerobe 42:67–73.

Onderdonk AB, Delaney ML & Fichorova RN (2016). The human microbiome during bacterial vaginosis. Clin Microbiol Rev 29(2): 223–238.

Ranđelović G, Mladenović V, Ristić L et al. (2012). Microbiological aspects of vulvovaginitis in prepubertal girls. Eur J Pediatr 171:1203–1208.

Sadiq ST & Hay P (2016). The vaginal microbiota in health and disease. In The Human Microbiota and Chronic Disease: Dysbiosis as a Cause of Human Pathology (Nibali L & Henderson B eds). John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, pp. 263–272.

Sharma H, Tal R, Clark NA & Segars JH (2014). Microbiota and pelvic inflammatory disease. Semin Reprod Med 32:43–49.

Verstraelen H & Swidsinski A (2013). The biofilm in bacterial vagi-nosis: implications for epidemiology, diagnosis and treatment. Curr Opin Infect Dis 26:86–89.