陰道微生物在宮頸癌中作用機制的研究進展

蘇雅婷，牛雯娟，段文杰，魏芳

女性陰道是開放性腔道，通常情況下是一個微生態環境較為平衡的體系。陰道的解剖結構、微生物群、局部的免疫系統和機體內分泌調節功能組成了一個動態平衡的微生態系統[1]，即陰道微生態。研究表明，陰道微生態是極其敏感的系統，其在受到多種因素干擾時會發生相應的變化，但在正常情況下，各種因素之間能夠互相調節、彼此制約，從而維持穩定。陰道微生物是微生態研究的中心，越來越多的研究指出陰道微生物與宮頸癌的發生發展有一定的聯系。目前測序技術的發展，為學者們了解陰道微生物群的組成和功能提供了新的策略，總結國內外關于陰道微生物抗癌作用的理論，有助于尋找未來個性化治療宮頸癌的新方向。因此，現對近年陰道微生物群的抗癌作用機制及其應用于宮頸癌的前景進行綜述。

1 陰道微生物群

通過對育齡期女性陰道分泌物進行16S 核糖體RNA 基因的測序研究，Ravel 等[2]將陰道微生物分成5 種菌群類型（community state type，CST）：CSTⅠ～Ⅴ。CSTⅠ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ分別是以卷曲乳酸桿菌、加氏乳酸桿菌、惰性乳酸桿菌及詹氏乳酸桿菌占優勢，而CST Ⅳ則相對缺乏乳酸桿菌，其以多種絕對或兼性厭氧菌占優勢，主要包括了加德納菌、普氏菌和巨型球菌等。該分類方法在之后的研究中被普遍應用。

1.1 優勢乳酸桿菌 健康婦女陰道中寄生著大量的微生物，包含乳酸桿菌為主的大批桿菌屬（如棒狀桿菌、雙歧桿菌、類桿菌和梭形桿菌），還有腸球菌、消化鏈球菌、非溶血性鏈球菌和表皮葡萄球菌等球菌屬，此外還存在加德納菌、大腸埃希菌、支原體和假絲酵母菌等。其中，乳酸桿菌是陰道正常菌群中的優勢菌，其主要功能包括抑制病原微生物、降低陰道pH、維持酸性環境和激活免疫系統以抗炎、抗腫瘤[3]。

首先，乳酸桿菌通過與陰道黏膜的上皮細胞受體結合，定植于表面形成了空間保護作用，同時能夠分泌大量細胞壁肽聚糖和細胞外多聚糖，形成生物被膜來阻止病原體黏附[4]。乳酸桿菌還產生廣譜抗菌因子過氧化氫、細菌毒素等刺激上皮細胞的免疫功能，殺傷入侵的病原微生物[5]。其次，乳酸桿菌產生乳酸（pH＜4.5），pH 值的降低提供了一個更適合乳酸桿菌和其他嗜酸生物生長的酸性環境[6]；乳酸還通過抑制Toll 樣受體激動劑，減少促炎因子白細胞介素6（IL-6）、腫瘤壞死因子（TNF）、T 細胞激活性低分泌因子（RANTES）、IL-8 和巨噬細胞炎性蛋白3ɑ（MIP3ɑ）的產生，從而保護細胞免受炎癥的刺激，這說明乳酸桿菌通過免疫調節介導乳酸對生殖道上皮細胞的抗炎狀態，保護其免于人乳頭瘤病毒（HPV）的感染[7]。最后，乳酸桿菌可干擾癌細胞的物質代謝，抑制致癌物形成，有效清除致癌因素來誘導腫瘤細胞的凋亡，并通過分泌磷酸化多糖、肽聚糖和胞外多糖（EPS）來抑制癌細胞的增殖[3]。

1.2 陰道菌群異常 目前研究認為，陰道微生物群的變化主要與種族、雌激素水平、口服避孕藥、陰道沖洗以及吸煙、性交等有關。早在1994 年，已有專家提出陰道微生物群失調可能導致宮頸細胞學改變。近年有學者認為陰道菌群失調可能既是HPV 感染導致宮頸癌的一大誘因，又是宮頸癌進展的結果，兩者相互影響，形成惡性循環[8]。目前，隨著分子生物學研究的不斷進行，陰道微生物群的改變影響宮頸癌發生發展的研究逐步受到關注。

眾所周知，HPV 感染是宮頸癌的潛在病因。盡管HPV 持續性感染在宮頸癌發病機制中起著重要作用，但研究表明，陰道菌群異常變化等其他因素可能也與宮頸癌有極大的關聯。有學者認為，陰道菌群失調會損害上皮細胞，使HPV 進入基底上皮細胞，從而延長了病毒壽命，促進感染和炎癥，導致癌癥的發生[9]。Lin 等[10]通過乳酸桿菌、HPV 和宮頸癌之間的關系也證實了這一點。

陰道菌群異常可能是由以下原因造成的：①性傳播感染（sexually transmitted infection，STI），如滴蟲性陰道炎（trichomonas vaginalis，TV）。②異常陰道菌群定植，如肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌和李斯特菌。③正常陰道菌群過度生長，如外陰陰道假絲酵母菌病（vulvovaginal candidiasis，VVC）和細菌性陰道病（bacterial vaginosis，BV）。研究認為TV 與HPV 感染和宮頸上皮內瘤變（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）有關，推測TV 可能是宮頸癌的潛在患病因素[11]，然而VVC 與宮頸癌之間尚無明顯的因果聯系[12]。但目前涉及TV、VVC 與宮頸癌關系的研究較少，有待日后大樣本多中心研究進一步論述。

BV 具體表現為各種乳酸桿菌減少，而普雷沃菌屬、加德納菌等其他菌屬大量繁殖。BV 的臨床特征主要是陰道分泌物增多，呈灰白色，稀薄均勻樣，發出魚腥臭味，是育齡期女性中最常見的陰道感染性疾病，與子宮內膜炎、妊娠期絨毛膜羊膜炎、盆腔炎性疾病、人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染，以及婦科腫瘤疾病有關[8]。有研究證實BV 與HPV 的感染呈正相關[13]，即BV 可能有助于HPV 持續感染并逐步進展為宮頸癌。關于BV導致宮頸癌的作用機制的理論，目前有幾種不同的說法：Mao 等[14]主張可能是BV 引起普雷沃菌屬的過度繁殖，產生抑制白細胞趨化作用的丁二酸，核因子κB（NF-κB）在細胞因子和長期炎癥的共同刺激下，持續的異常激活，最終導致腫瘤的發生。而有學者認為是BV 的代謝產物升高了陰道pH 值，并損傷宮頸上皮細胞，使其發育不良，不成熟的化生鱗狀上皮對各種病原體的刺激愈加敏感，最終發展為宮頸上皮內瘤變[15]；并且BV 相關的厭氧菌過度生長可增強HPV 的表達，導致宮頸病變的進展[16]。

但也有研究不贊成以上觀點，也就是說BV 與宮頸癌間是否存在相關性仍具有爭議，這可能是因為目前缺少兩者關系的縱向動態研究，未來應關注于BV 和HPV 感染到宮頸上皮內瘤變及宮頸癌的發生和預后等整個過程的研究，從而進一步指導臨床治療及用藥。另一方面，這也可能與BV 的診斷方法差異有關。革蘭染色涂片的Nugent 評分被認為是診斷BV 的金標準，然而部分BV 感染患者并無臨床癥狀，故Nugent 評分可能并不適用于所有女性[8]。

目前，國內外越來越多的學者研究陰道菌群異常與HPV 感染及宮頸癌產生、進展的關系，由于這方面仍存在很多的不確定性，今后需要進行大樣本量前瞻性研究，以明確宮頸陰道菌群的變化及其與宮頸癌之間的關系。

2 陰道微生物群抑制宮頸癌的作用機制

2.1 作為益生菌抑制宮頸癌 益生菌是指含有一定數目活性微生物的產品，定植在宿主身體的某些部位來發揮作用，保護宿主健康。益生菌如干酪乳酸桿菌、植物乳酸桿菌、鼠李糖乳酸桿菌和嗜酸乳酸桿菌通過激活自然殺傷（NK）細胞和促進樹突狀細胞的成熟發揮其抵抗作用[17]。國內有研究證實，在使用重組人干擾素α2b 陰道泡騰膠囊的同時，加用乳酸桿菌活菌膠囊進行輔佐治療，能夠明顯改善患者陰道微生物群，使其重建防御機制，有助于HPV 的清除[18]。Riaz 等[19]研究發現，乳酸桿菌菌株具有明顯的益生菌特性，其通過上調凋亡基因BAX、BAD、caspase-3、caspase-8 和caspase-9 的表達以及下調BCl-2 基因的表達，對宮頸癌HeLa 細胞具有一定的抗癌作用。在一項隨機對照試驗中，Palma 等[20]將117 例HPV感染和（或）宮頸細胞學異常的患者分為藥物治療短期應用組和長期應用組2 組，分別給予3 個月和6 個月的陰道內乳酸桿菌制劑，進行了14 個月的隨訪，發現長期應用組比短期應用組更易減少宮頸細胞學異常情況，長期使用組的HPV 清除率較高，陰道炎復發率較低，該研究表明使用益生菌制劑有望更好地恢復陰道微生態系統。此外，最近的一項研究發現益生菌通過清除自由基抑制宮頸癌，順鉑和益生菌合用可能是治療宮頸癌的更好方法[21]。

2.2 分泌細胞毒性化合物 乳酸桿菌抗腫瘤作用可能是由于其對癌細胞的細胞毒性和凋亡作用。有研究表明，干酪乳酸桿菌和副干酪乳酸桿菌對宮頸癌細胞有細胞毒性作用[19]。在Wang 等[22]的研究中，人宮頸癌細胞（Caski）暴露于不同濃度的乳酸桿菌上清液（LS）中，結果發現，LS 對Caski 細胞的增殖有劑量依賴性抑制作用，且與pH 值無關。研究證實，即使在中性培養基中，LS 在20%～40%濃度范圍內仍具有較高的細胞毒性。同時該研究還觀察到不同濃度LS 對Caski 細胞的影響，表現出細胞收縮、斷裂、破碎等形態學變化，證實了LS 的細胞毒性作用。這可能是因為LS 含有化合物細菌素，其被稱為抗菌肽，通過破壞細胞膜合成，最終導致細胞死亡。此外，從正常陰道菌群中分離的產氣乳酸桿菌菌株（G10 和H15）產生的胞外多糖能夠抑制HeLa 細胞的增殖。

2.3 調節細胞周期抑制癌細胞遷移 抑制細胞周期和癌細胞遷移可能是細菌抵抗宮頸癌的機制。研究發現卷曲乳酸桿菌、詹氏乳酸桿菌和加氏乳酸桿菌的上清液通過調節E6 和E7 致癌基因以及與細胞周期相關的基因來抑制宮頸癌細胞的生長[22]。研究證明干酪乳酸桿菌提取物與化療藥物合用可誘導宮頸癌細胞S 期細胞周期停滯[23]。另有研究將活化的乳酸桿菌作用于宮頸癌HeLa 和U14 細胞后顯著抑制了癌細胞的遷移能力；在荷瘤小鼠腹腔注射活化乳酸桿菌后，腫瘤質量和體積均減小（P＜0.01），并檢測到E-鈣黏蛋白表達升高，該蛋白可維持細胞間黏附，并保持上皮組織極性和結構完整性，這可能是乳酸桿菌阻止宮頸癌細胞遷移的相關機制[24]。另外，對銅綠假單胞菌甘露糖較為敏感的一種凝血素（PA-MSHA）可以抑制HeLa 細胞進入G2/M 期，最終抑制細胞侵襲和轉移，推測PA-MSHA 是通過增加E-鈣黏蛋白的表達和減少波形蛋白的表達來降低宮頸癌細胞的侵襲力[24]。

2.4 刺激免疫系統 在目前治療惡性腫瘤的措施中，刺激免疫系統破壞癌細胞是一種具有前瞻性的、相對熱門的方法。在腫瘤免疫調節中，樹突狀細胞通過識別腫瘤細胞抗原，激活淋巴結中的腫瘤特異性細胞溶解性CD8+T 細胞，活化的T 細胞轉移到腫瘤區域內，從而能夠識別和消除癌細胞。陰道菌群可以通過幾個不同的方面影響免疫系統，具體如下：誘導T 細胞產生干擾素γ，增加免疫球蛋白A 分泌，增加NK 細胞數量，誘導吞噬細胞的活性等。有研究表明，食用含有鼠李糖乳酸桿菌和乳酸雙歧桿菌的牛奶可以提高老年人NK 細胞活性。口服干酪乳酸桿菌可顯著增加惡性腫瘤小鼠體內IL-12、干擾素γ 和NK細胞的生成，乳酸桿菌也可通過增加IL-12 的分泌來誘導免疫系統[25]。而熱滅活植物乳酸桿菌通過產生高水平的腫瘤壞死因子α（TNF-α）和干擾素γ 刺激免疫細胞。另外，乳酸桿菌能夠提高吞噬細胞的活性[26]。乳酸雙歧桿菌能夠影響樹突狀細胞的相關功能，增加腫瘤微環境中CD8+T 細胞的積聚，從而改善抗癌免疫應答[27]。因此，應用微生物群于宮頸癌的免疫治療可能在未來成為一種新的方法。

Bermúdez-Humarán 等[28]的研究提示鼻內注射表達E7 抗原的重組乳酸乳球菌（一種乳酸菌）可同時刺激細胞免疫系統（分泌IL-2 和干擾素γ）和體液免疫系統（產生E7 抗體），并可預防HPV 相關的宮頸癌。此外，用該重組菌免疫小鼠，發現35%的小鼠腫瘤消退。該研究表明，乳酸乳球菌通過基因工程可以對HPV 相關的宮頸癌進行免疫治療。國內已有研究證實乳酸桿菌可作為樹突狀細胞疫苗的免疫加強劑，輔助該疫苗來預防甚至扭轉裸鼠體內宮頸癌移植瘤的生長，促進癌細胞凋亡[29]。因此，陰道細菌直接或間接地刺激免疫系統對抗癌細胞，從而在抑制腫瘤生長中發揮關鍵作用。

2.5 作為基因載體抵抗癌癥 細菌與病毒一樣，可攜帶修飾過的基因到癌細胞中，相比來說，細菌比病毒制劑更安全。雙歧桿菌、沙門氏菌和梭菌等厭氧菌作為腫瘤靶向菌可在腫瘤壞死、缺氧區增殖，抑制腫瘤生長。大腸埃希菌和沙門氏菌是常見的細胞內質粒轉移載體。青春雙歧桿菌也可作為載體將內皮抑素基因導入實體瘤，通過直接抑制腫瘤生長和增強IL-2 活性發揮其抗癌作用。Da Silva 等[30]將銅綠假單胞菌外毒素與HPV16 E7 癌蛋白共價連接形成融合蛋白（TVGV-1），然后用含CpG 或GPI-0100 佐劑的TVGV-1 疫苗對荷瘤小鼠進行免疫接種，發現2 種重組疫苗均可誘導HPV 相關的腫瘤消退并提高總生存率，提示以上重組疫苗都具有很強的抗腫瘤能力。因此，陰道細菌可通過攜帶凋亡或生長抑制的基因片段來抑制宮頸癌細胞的生長和增殖。

3 結語與展望

陰道微生物群可能通過多種機制發揮抗癌作用，歸納總結并深入研究相關的作用機制，有助于未來應用微生物制劑于宮頸癌，為臨床治療宮頸癌提供一種新的思路。雖然過去幾十年積累的知識對此有初步的了解，但分子方面的確切機制尚未完全闡明，其中作為基因載體的研究尚處于早期階段，需進一步深入探索。為了今后能夠更好地應用微生物群于宮頸癌，需要進行大樣本的前瞻性研究，來明確影響陰道微生物組成和變動的因素、陰道菌群的變化與宮頸癌之間是否存在確切關系，以及如何有效地應用陰道菌群于臨床治療中。