胎盤微生物所致炎癥對妊娠結局的不良影響

楊宇，丁虹娟

(南京醫科大學附屬婦產醫院 南京市婦幼保健院產科，南京 210000)

胎盤作為母體與胎兒之間聯系最為重要的器官，在為胎兒提供營養的同時也起著防御微生物入侵的作用。傳統觀點認為，正常胎盤和子宮均是無菌的。2014年，Aagaard等[1]采集320名剛分娩的產婦的胎盤組織樣本并提取DNA進行測序，率先發現了胎盤中微生物的存在。隨著胎盤微生物檢測技術的發展，分子生物學技術逐漸取代傳統的細菌培養，多項研究證實，在健康人類和動物模型的胎盤和子宮中存在多種微生物，如大腸埃希菌、解脲支原體等[2-7]。微生物可經陰道直接上升至胎盤或通過血液途徑傳播至胎盤[8-10]，在一定的條件下通過激活先天性免疫機制或氧化應激機制誘導炎癥反應，進而導致急性絨毛膜羊膜炎、子癇前期、妊娠期肥胖、妊娠期糖尿病、早產、胎兒生長受限甚至死產等一系列不良妊娠結局[11-14]。這些不良妊娠結局不僅對母親和胎兒的健康造成嚴重危害，還給社會和家庭帶來沉重的經濟負擔。現就胎盤微生物所致炎癥對妊娠結局的不良影響進行綜述。

1 胎盤微生物的來源

胎盤微生物由微生物定植于胎盤構成[15]。由于檢測方法不同，非致病性微生物是否存在仍有爭議[16-18]。傳統方法依賴于細菌培養，即在最適合檢測病原體的培養基中培養生物體，因此對共生生物體檢測的敏感性較差[19]。新的檢測技術獨立于細菌培養，如16S核糖體RNA測序，可以在臨床樣本中檢測到低豐度的微生物，從而揭示了微生物的多樣性[20]。但有研究認為，這些被鑒定出來的細菌是試劑污染的結果[21-22]。通過16S核糖體RNA測序在胎盤樣本中檢測到了陰道、口腔和腸道微生物，從而間接證實了兩種可能的傳播途徑：從陰道直接上升至胎盤和從口腔、腸道等遠端部位經血液傳播至胎盤[23-24]。

1.1經陰道途徑 微生物從陰道直接上升至胎盤這一途徑已被證實。Doyle等[3]對1 391名婦女進行隊列研究發現，胎盤與陰道中的細菌群落具有一定的相似度。排除分娩方式影響，陰道與胎盤微生物群間的相似性仍存在，表明胎盤微生物并不是由于經陰道分娩污染所致。目前通過生物發光技術跟蹤監測已經在哺乳動物的胎盤、胎膜、羊水中檢測到了來自陰道的大腸埃希菌，從而支持微生物可以從陰道上升至胎盤這一假設[7]。此外，新生小鼠腸道的微生物組成與母體陰道微生物群的組成也十分相似[25-26]。

1.2經血液途徑 除陰道直接上升途徑外，微生物經血液傳播至胎盤這一途徑也尤為重要。有研究借助深度測序技術和聚合酶鏈反應技術比較同一奶牛產后當天、2 d的血液和子宮樣本中的細菌菌落，發現血液和子宮含有相似的病原體，表明病原體可能通過血液傳播至胎盤。為了更直觀地研究血源性傳播的具體過程和追蹤子宮內環境，有研究將人類唾液和牙齦菌斑樣本注射到妊娠小鼠的尾靜脈中，結果發現胎盤中存在細菌DNA，與唾液和牙菌斑樣本中確定的細菌DNA相似[6]。

此外，在人類外周血單核細胞與母乳中均發現了與腸道細菌DNA相似的細菌DNA，表明腸道細菌可能通過血液傳播至乳房等遠端部位[8]。Tang等[10]通過檢測臍帶血樣本中的菌群發現其與相對應的胎盤菌群在門水平和屬水平上的組成十分相似，表明胎盤可能是臍帶血中菌群的潛在來源。

1.2.1來自口腔的微生物 口腔中的微生物可以通過血液途徑傳播至胎盤。Aagaard等[1]通過檢測320個在無菌條件下獲得的胎盤樣本發現胎盤與口腔具有相似的微生物群，其中最豐富的菌種為大腸埃希菌、普雷沃菌和非致病性奈瑟菌。作為代表性的口腔微生物——核酸桿菌(革蘭染色陰性的口腔厭氧菌)，能夠結合血管內皮細胞、改變血管通透性，在胎盤植入過程中促進血液傳播，進一步促進了大腸埃希菌等進入胎盤的過程[27]。

1.2.2來自腸道的微生物 有研究證明，來自腸道的微生物也可經血液傳播至胎盤。給妊娠小鼠口服細菌，特別是腸球菌，也會導致細菌移位至羊水、胎盤和胎兒[28]。因此，腸桿菌科被確認為健康人胎盤中的優勢家族。還有證據表明，胎膜和胎盤基板在細菌多樣性和豐度方面有所不同[29]。上述證據表明胎盤各層可能存在獨特的微生物群落。

2 胎盤微生物誘導炎癥的機制

胎盤微生物在一定條件下可以誘導炎癥反應，而炎癥在胎盤形成和分娩過程中起關鍵作用，并對母體和胎盤健康以及胎兒生長發育有重要影響[30-32]。胎盤微生物誘導炎癥反應的可能機制包括暴露于微生物下的滋養層細胞誘導促炎因子釋放，從而在先天性免疫中發揮作用；胎盤微生物的存在可導致機體氧化應激，進而誘導炎癥反應。

2.1先天性免疫機制 滋養層細胞構成胚泡外層并發育成胎盤。有研究在細胞培養過程中發現，當滋養層細胞從人類胎盤中分離出來后暴露于多種微生物，可誘導促炎因子白細胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6和IL-8以及抗炎因子IL-10的釋放[11]。另外，有研究在胎盤感染單核細胞增多性李斯特菌的小鼠模型中發現，胎盤滋養層細胞可促進IL-12、IL-18、腫瘤壞死因子-α和γ干擾素的產生，在先天性免疫中發揮作用[12]。

炎癥反應產生的前提是微生物被宿主的免疫機制所識別。Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)識別來自微生物的分子并與之結合，借此來啟動包括炎癥在內的免疫反應[33]。TLR信號通路以核因子κB作為中介，調控IL-1β、腫瘤壞死因子-β和其他促炎細胞因子的轉錄[34]。在對正常妊娠的胎盤進行免疫組織化學染色時，胎盤滋養層細胞中被證實存在TLR2和TLR4，TLR2可識別包括酵母菌、分枝桿菌和革蘭陽性菌在內的多種病原體；TLR4則可以其內毒素識別革蘭陰性菌[35]。

2.2氧化應激機制 妊娠期間全身炎癥負擔加重，部分原因是代謝需求的增加和(或)機體暴露于活性氧類而造成氧化損傷。研究發現氧化應激可導致胎膜DNA損傷，炎癥激活、端粒縮短和DNA片段釋放至羊水[13-14]。由于活性氧類導致機體負擔過重，抗氧化防御無法阻止胎膜DNA損傷，炎癥激活、端粒縮短和DNA片段釋放至羊水等反應的發生，從而增加了早產的風險[36]。早產胎膜早破是這些反應的共同終點，同時極有可能是早產的起點。活性氧類和氧化損傷的作用通常涉及p38促分裂原活化的蛋白激酶通路的激活，p38促分裂原活化的蛋白激酶通路與核因子κB一樣，是在胎盤和胎膜組織中誘導炎癥激活的主要炎癥信號通路。胎膜衰老也是由 p38促分裂原活化的蛋白激酶激活引起，也會導致炎癥激活[14]。循環中氧化型低密度脂蛋白、脂肪酸和氧甾醇會隨著活性氧類的升高而增加，而這些產物均可以通過激活天然免疫受體(如TLR2和TLR4)發揮促炎作用。

總之，對感染的免疫反應取決于生物體的性質和數量、宿主的免疫反應、感染的時間、位置和持續時間以及是否有其他炎癥調節劑(如先前的免疫啟動或病毒暴露)。因此，臨床癥狀出現的時間和結局的嚴重程度可能不同[37]。胎盤細菌定植會引起胎兒或新生兒的炎癥反應，這可能對嬰兒產生不利影響。但是細菌在胎盤中的存在并不總是引起炎癥反應，所以需要明確不同胎盤細菌對炎癥反應的影響[38]。鑒于TLR4結合在炎癥反應啟動中的作用，革蘭陰性菌可能比其他類型的細菌導致的炎癥反應更嚴重，同時TLR4細胞表達水平也會影響炎癥反應的強弱。

3 胎盤微生物與不良妊娠結局

流行病學家Barker和Osmond[39]最早提出了人類成年期疾病(如糖尿病、心臟病、神經系統疾病等)的發生與妊娠過程中的多種因素(如胎兒時期的營養缺乏)有關，建立了健康與疾病發育起源假說，表明產前環境可以通過胎兒編程改變器官發育和正常生理增加成年期患病風險[40]。宮內環境暴露于各種微生物下，與各種不良妊娠結局相關，主要包括子癇前期、妊娠期糖尿病、妊娠期肥胖等，進一步支持健康與疾病發育起源假說。由胎盤微生物所致的不良妊娠結局主要包括急性絨毛膜羊膜炎、子癇前期、妊娠期糖尿病、巨大兒等。

3.1急性絨毛膜羊膜炎 急性絨毛膜羊膜炎是指發生在母體組織與胎膜(絨毛膜蛻膜間隙)或胎兒附件(絨毛膜、羊水、臍帶)之間的一種宮內炎癥狀態[41]，同時也是胎盤病理報告中最常見的診斷，而這一診斷是羊膜內炎癥的證據，而非羊膜內感染的證據[42]。從下生殖道進入宮腔的微生物首先定植于宮頸部位的蛻膜層，而后繁殖、通過絨毛膜羊膜參與羊膜腔內微生物群的建立，從而導致急性絨毛膜羊膜炎[43]。羊膜腔內感染最常見的微生物是生殖道支原體，其中以解脲支原體、陰道加德納菌、梭菌屬最為多見。

3.2子癇前期 子癇前期是妊娠期高血壓疾病中嚴重危害母親和胎兒健康的分類之一，在全球范圍內每年造成4萬多例孕產婦死亡，占所有妊娠并發癥的3%～5%[44]。據相關文獻報道，胎盤微生物的存在可促進抗血管生成因子(如可溶性fms樣的酪氨酸激酶1)的釋放，但同時也會抑制促血管生成因子(胎盤生長因子、血管內皮生長因子等)的釋放，進一步導致抗血管狀態生成和血管內皮功能障礙，從而導致子癇前期的臨床表現[10]。

Amarasekara等[45]采用16S核糖體RNA的聚合酶鏈反應分析了55例子癇前期和55例正常孕婦的胎盤組織發現，有7例子癇前期患者的胎盤組織標本為聚合酶鏈反應陽性，而正常孕婦的胎盤標本均為陰性；在子癇前期患者的胎盤組織中檢測到了與胃腸道感染、呼吸道感染、牙周炎有關的細菌。但該研究檢測有微生物存在的胎盤樣本較少，可能與檢測方法的敏感性不同有關。隨著高通量測序儀等檢測技術的發展、敏感性的提高，有望獲得更加精準的研究結果。

3.3妊娠期糖尿病 妊娠期糖尿病是孕產婦中較為常見的內科合并癥。Zheng等[46]在研究胎盤微生物與臍帶血生化參數(包括胰島素、瘦素、胰島素樣生長因子受體1)的相關性時發現，變形桿菌在胎盤微生物區系中含量最為豐富，其與胰島素水平呈負相關，且妊娠期糖尿病孕婦胎盤中變形桿菌的含量高于正常孕婦，擬桿菌和厚壁菌的含量低于正常孕婦。

Tang等[10]收集剖宮產分娩的8例妊娠期糖尿病和7例正常血糖(對照)孕婦的胎盤樣本和臍帶血樣本，采用Illumina MiSeq測序系統對16S核糖體RNA基因序列特征進行測序，比較妊娠期糖尿病組與對照組胎盤微生物群結構差異，發現胎盤微生物群主要由擬桿菌、厚壁菌門、放線菌和變形桿菌組成，妊娠期糖尿病的胎盤中瘤胃球菌屬、糞球菌屬、副戊酸桿菌、乳酸菌含量較高，而韋永菌含量較低，提示妊娠期糖尿病的發生可能與胎盤微生物種類的多樣性較高相關。而這些微生物是否與臍帶血中的微生物相似仍需要進一步的研究證實。

3.4巨大兒 巨大兒是指出生體重超過4 000 g的新生兒，其不僅與3歲以下兒童肥胖的風險增加有關[47]，而且成年后發生代謝性疾病的風險也高于正常出生體重新生兒[48]。

一方面，大量研究已經證實妊娠期糖尿病是巨大兒的高危因素[49]。另一方面，關于非妊娠期糖尿病巨大兒也與胎盤微生物密切相關。一項研究對20例樣本中的胎盤微生物進行16S核糖體RNA基因Illumina MiSeq測序發現，與正常出生體重新生兒相比，巨大兒胎盤中存在不同的微生物區系，其中變形桿菌和厚壁菌的比例最高[48]。在進一步調查巨大兒胎盤微生物區系是否與人體測量數據、臍帶血生化參數(包括胰島素、瘦素、胰島素樣生長因子受體1)相關時發現，巨大兒胎盤中變形桿菌相對豐度較高，與胎盤重量、體質指數有關；不動桿菌屬與胎盤重量、體質指數、臍血胰島素樣生長因子受體1、胰島素水平呈正相關[48]。孕期體重增加過多可能會導致巨大兒胎盤微生物區系的異常，但具體作用機制還需要進一步研究證實。

3.5早產 在過去的20年中，全球早產率呈上升趨勢[50]。早產是世界范圍內導致新生兒死亡最常見的原因，不僅會增加新生兒出生后第一個月感染風險，還與整個兒童和青少年期感染風險顯著增加有關[51]。在小于30周的早產樣本中，已經發現80%存在細菌入侵的證據[52]。一項薈萃分析也證明了微生物多樣性是早產的風險因素[53]。有研究在早產胎盤樣本中發現了解脲支原體，而在足月分娩的胎盤樣本中未發現解脲支原體[54]。胎盤組織中核梭桿菌和解脲支原體含量越高，自發性早產發生率越高[55]。還有研究發現，早產與胎盤組織中的纖毛菌、普雷沃菌、消化道鏈球菌、加德納菌等有關[3]。

3.6胎兒生長受限 胎兒生長受限是一種與各種不良妊娠結局有關的常見妊娠期并發癥，通常被認為是胎盤功能不全的結果。胎盤功能下降會導致胎兒的血流量、氧氣、營養物質減少，繼而導致胎兒生長緩慢，如果不及時處理最終將發展為胎兒生長受限。由感染所致的炎癥是胎盤功能不全的一個重要原因。有研究發現，胎兒感染占胎兒生長受限的5%～10%，瘧疾是造成胎兒感染的原因之一[56]。在惡性瘧原蟲傳播流行地區，初次妊娠的婦女易患胎盤瘧疾，從而導致嚴重的臨床后果。胎盤瘧疾的特征是被惡性瘧原蟲感染的紅細胞和單核細胞大量聚集在胎盤絨毛間隙，導致母體貧血、高血壓、胎兒生長受限等[57]。此外，風疹、巨細胞病毒、弓形蟲病、水痘和梅毒等均被證明與胎兒生長受限有關[56]。

3.7神經發育 作為母親和胎兒之間的界面，宮內環境提供了一個半滲透的橋梁，母體循環中的炎癥因子可以通過宮內環境影響胎兒的神經發育，同時越來越多的證據表明，妊娠期間的炎癥會導致后代出現行為和認知變化[58-59]。Humann等[60]發現，細菌細胞壁的主要成分——肽聚糖作為母胎界面微生物區系與宿主通訊的重要介質，可以通過血小板激活因子受體穿過胎盤屏障，激活TLR2，誘導轉錄因子FoxG1，并促進胎兒大腦的神經細胞增殖，而細胞壁暴露和神經細胞增殖的增加與出生后認知缺陷有關。被稱作“大腦中的時空樞紐基因”的FoxG1是胚胎時期端腦發育和形成所需的轉錄因子[61]。FoxG1的調節失調與髓母細胞瘤[62]、神經受損[63]、自閉癥譜系障礙[64]有關。進一步的實驗表明，IL-1、IL-6、CD4+和CD8+T細胞與宮內炎癥后胎兒大腦發育不良的機制有關[65-66]。

4 小 結

妊娠是一個涉及多種細胞類型并受到多種機制調控的復雜過程，為了降低胎盤微生物所致的各種不良妊娠結局的發生率，胎盤微生物的研究尤為重要。目前有證據支持胎盤微生物可以影響妊娠結局，與早產、妊娠期糖尿病以及胎兒生長受限等密切相關，但微生物進入胎盤的具體途徑及作用機制仍不清楚，需要進行深入研究。進一步了解胎盤微生物群的分類、組成、來源等有望為孕期保健、防治妊娠合并癥等提供新的方向。隨著科學技術的進步、檢測方法的進一步完善，胎盤微生物的研究將更加細致，從而為臨床工作提供有力的幫助。