子宮內膜異位癥與腸道菌群失衡關系的研究進展

張海霞，馮曉玲

子宮內膜異位癥（endometriosis，EMs）是具有正常生長功能的子宮內膜腺體及基質在宮腔以外的部位附著生長，臨床以進行性加重的痛經、性交痛、慢性盆腔炎和不孕為主要癥狀，是一種婦科常見病[1]。EMs好發于25～45歲的女性，全球患病率約10%～15%，亞洲女性患病率最高[2]。目前EMs具體發病機制尚不明確，主要有子宮內膜種植學說、經血逆流學說、上皮化生學說和遺傳表達差異學說等。其中最經典的是經血逆流學說，其認為月經期脫落的子宮內膜組織碎片會隨著月經血逆流至輸卵管、卵巢等部位，在盆腔內種植形成內膜異位病灶引起EMs[3]。有研究從基因克隆及遺傳-表觀遺傳（Genetic-Epigenetics，G-E）理論基礎上發現，EMs中的G-E細胞表達升高[4]。近年隨著基因測序技術的不斷完善，腸道菌群在EMs發病過程中的作用逐漸引起重視。有研究證明EMs患者的腸道菌群中α和β多樣性均低于正常人，其中類桿菌、桿菌、γ-變形菌和梭狀芽胞桿菌等12種菌群的豐度也存在顯著差異。16S rRNA測序分析EMs患者腸道菌群，結果顯示與健康人群相比EMs患者腸道菌群在屬水平上桿菌、擬桿菌、梭狀芽胞桿菌、球菌和γ蛋白桿菌等12屬的豐度更高[5]。目前研究已證實腸道菌群在EMs發病過程中發揮重要作用，本文就腸道菌群失衡與EMs發病間關系的最新研究進展進行綜述，以期為該病的治療提供理論依據與臨床治療思路。

1 腸道菌群概述

人體腸道中存在著的數量龐大且種類多樣的腸道菌群共同構成一個微生物系統，它們之間相互制約維持穩態平衡，形成一個天然屏障保護人體的正常機能及免疫調控，同時也參與腸道營養物質的代謝與吸收，為機體提供能量。人體含有約100萬億個共生菌，其中胃腸道微生物菌群主要由厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門、變形菌門和疣微菌門組成；此外，還有大量藍藻屬、螺旋體屬和厭氧微生物屬，如真桿菌屬、雙歧桿菌屬、梭菌屬、消化鏈球菌屬和瘤胃球菌屬等[6]。在機體免疫力低下或胃腸道感染時，腸道菌群穩態平衡被破環，生理性菌群向腸道黏膜下或其他部位轉移，有益菌比例減少和致病菌數量增加引起炎癥反應和胃腸道感染等。腸道菌群失衡可引起糖尿病、高血壓、結腸癌、變態反應和自身免疫系統疾病等[7]。有研究發現，腸道菌群失衡患者腸道內有害菌群比例顯著上升，并能釋放外源性細胞毒素進入血液循環，與環氧合酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）等表達升高有明顯相關性[8]。胃腸道壁、胰腺及膽囊的神經元及其支持細胞共同組成腸神經系統，美國哥倫比亞大學生物學教授邁克爾·格肖恩稱之為“第二大腦”，由于大腦與腸道微生物群之間的復雜網絡關系，微生物-腸-腦（microbiota-gut-brain，MGB）軸的概念被提出[9]。MGB軸是雙向調節通路，包含內分泌系統、免疫系統、自主神經系統、腸道微生物代謝系統和腸神經系統等[10]。夏桂成教授在MGB軸理論基礎上結合中醫辨證，運用中藥湯劑以補脾胃益腎調陰陽之法治療EMs，臨床療效甚佳[11]。

2 EMs患者腸道菌群表達

胃腸道是一個復雜的生態系統，是由腸道黏膜細胞、免疫細胞及微生物菌群構成的穩態平衡的環境。腸道微生物群通過產生的促炎因子及代謝產物影響胃腸道外的疾病，這些促炎因子是胃腸道外炎癥過程的主要調節因子，這些影響因素與EMs的發病機制有關。在EMs患者中，已經確定了幾種腸道微生物異常，如加德納菌、鏈球菌、腸球菌和大腸桿菌的含量高于健康女性，且在重度EMs患者的糞便樣本中志賀菌和埃希菌比例差異顯著[12]。鄧穎等[13]用全自動微生物鑒定儀鑒定EMs患者的致病菌種分布特點，結果顯示：腸道菌群中的大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、腸球菌的比例顯著上升，且大腸埃希菌是EMs發病的主要致病菌。韋雅婧等[14]通過16S rRNA基因測序技術對腸道菌群V3-V4片段進行測序，結果顯示EMs患者腸道中的厚壁菌（綱）和梭狀桿菌（屬種）顯著減少，瘤胃球菌科的特定菌屬（屬）顯著增多，說明EMs患者存在腸道菌群比例失衡。陳思凱[15]通過聚合酶鏈反應和二代測序技術（Illumina）對200例EMs患者子宮內膜樣本內原核細菌的16S rRNA高變區V3-V4區域進行測定發現，EMs患者奇異菌屬、厭氧球菌屬、加德納菌屬和普氏菌屬等菌屬的表達比例明顯升高。Shan等[16]對12例Ⅲ～Ⅳ期EMs患者和12例健康對照者的糞便樣本的腸道微生物群進行了16S rRNA基因測序，結果顯示與對照組相比EMs組腸道微生物群的α多樣性較低，厚壁菌門/擬桿菌門比例較高，2組間放線菌、特內菌綱、布勞蒂亞菌、雙歧桿菌、多雷亞菌和鏈球菌等菌群的豐度存在明顯差異。以上研究證明，EMs患者腸道菌群表達比例與健康女性存在顯著差異。

3 腸道菌群失衡影響EMs發病的可能機制

3.1 腸道菌群參與EMs患者的免疫系統調控EMs病理改變是具有生長功能的子宮內膜腺體和間質移位在子宮體以外的部位形成異位病灶，異位病灶受雌激素影響發生周期性增殖和出血，這些病變誘導腹膜腔內免疫系統的激活。抗性淀粉結腸發酵產生的短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）被認為參與自身免疫調節，SCFAs與其G蛋白耦聯受體（G protein-coupled receptor，GPCR）結合后具有免疫調節作用，G蛋白耦聯受體激酶相互作用蛋白2基因敲除引起小鼠腸道菌群改變，與野生型小鼠相比腸道損傷程度顯著降低[17]。

腸道菌群中厚壁菌門、酪酸梭菌代謝可產生丁酸，雙歧桿菌及擬桿菌門產生乙酸。丁酸能促進初始T細胞向調節性T細胞（regulatory T cells，Treg細胞）的分化，并直接調節T細胞的反應。乙酸、丁酸可調節樹突狀細胞和T細胞復合物（DC-T）的相互作用，通過組蛋白脫乙酰酶抑制劑（histone deacetylase inhibitor，HDACi）抑制核因子κB表達和誘導抑炎基因轉錄激活樹突狀細胞，從而導致Treg細胞的分化來維持免疫平衡[18]。乙酸抑制脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導的人單核細胞衍生的樹突狀細胞的發育成熟及代謝，促進幼稚CD4+T細胞極化為可產生白細胞介素10（interleukin-10，IL-10）的Treg細胞，并增加結腸IgA的生成，提高IgA對腸道菌群的結合力，增強腸黏膜免疫屏障的保護功能[19]。

腸道菌群代謝產物及產生的內毒素使腸屏障減弱，腸道黏膜通透性增加會發生“腸漏”現象，導致各種炎癥因子及毒性物質進入血液循環誘發各種抗原-抗體結合，產生免疫反應[20]。IL-37是一種天然抗炎細胞因子，其參與腸道微生物群調節和免疫反應，腸道菌群失衡使IL-37表達增加，中性粒細胞和自然殺傷細胞在結腸固有層和腸系膜淋巴結中募集，引起腸上皮屏障損傷，增加炎癥反應和免疫失調[21]。輔助性T細胞17（T helper cell 17，Th17）和Treg細胞作為CD4+T細胞的重要亞群，可分泌IL-17、IL-22和IL-23等促炎因子，對維持機體正常免疫功能發揮重要作用；腸道分段絲狀菌、柔嫩梭菌等參與Th17細胞的分化，促進Treg細胞的誘導、遷移和增殖等[22]。多形擬桿菌是人類腸道中數量最多的細菌之一，可在腸道黏膜細胞內通過Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）調節單磷酸腺苷（adenosine monophosphate，AMP）的活性，影響初始T細胞的分化[23]。腸道菌群代謝物可以調節固有淋巴樣細胞（innate lymphoid cells，ILC），ILC3參與調控腸道免疫、炎癥和腸組織穩態，其釋放的淋巴毒素α3能夠促進黏膜相關IgA的釋放，參與維持腸道菌群的穩態并抵抗病原菌的過度繁殖，抑制自身免疫反應[24]。腸道菌群比例失衡且致病菌數量增多時，腸黏膜上皮細胞和樹突狀細胞中TLR5被激活，誘導T細胞和B細胞產生免疫應答，使腸道產生免疫炎癥反應[25]。

3.2 腸道菌群影響血清LPS生成參與EMs發病LPS是組成革蘭陰性菌外膜的重要成分，正常存在于皮膚、口腔和胃腸道等部位，LPS水平升高會引起腸道病原菌大量生長繁殖，抑制有益菌活性。當機體免疫力下降或受到感染時，LPS在血液中的含量增加會刺激子宮內膜異位基質細胞產生大量的腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和IL-8，并使人子宮內膜異位基質細胞的有絲分裂活性增加，同時上調COX-2和PGE2的表達，促進人子宮內膜異位基質細胞的增殖和侵襲[26]。女性在月經期陰道內環境改變，腸道菌群會通過月經血逆流進入腹腔，使EMs患者腹腔液中的LPS水平明顯升高，誘導腹腔內炎性因子、血管生成因子等的產生，使逆流的子宮內膜碎片在腹腔種植形成異位病灶[27]。TLR4是一種Ⅰ型跨膜蛋白，其在固有免疫中起著重要作用。體外細胞和動物實驗證實，腸道微生態LPS-TLR4通路參與了多種炎癥性腸道疾病，TLR4作為TLR的主要類型，是一種介導LPS應答的天然免疫受體，其能被革蘭陰性菌細胞壁中的LPS受體識別，TLR4與LPS結合可誘發炎癥級聯反應，引起大量炎性介質的釋放，導致消化道的炎癥損傷。腸道菌群LPS-TLR4通路參與的炎癥反應以變形桿菌為主，且腸道菌群失調患者伴外周血單核細胞TLR4和外周血炎癥水平升高[28]。腸道菌群失衡時宿主腸道上皮細胞之間的緊密連接蛋白和閉合蛋白比例減少，腸黏膜通透性增加，腸道菌群代謝LPS進入血液與脂多糖結合蛋白（lipopolysaccharide binding protein，LBP）結合，激活免疫細胞表面的受體CD14，CD14協助LPS識別并激活TLR4，從而激活髓樣分化因子88（MyD88）/NF-κB信號通路，促進IL-1、IL-6和TNF-α等的釋放，引起體內炎癥級聯反應，使機體處于低炎癥狀態誘發EMs[29]。

3.3 腸道菌群失衡影響炎癥因子和血管生成素（angiopoietin，ANG）釋放腸道微生物群將體內多余的多糖分解為SCFAs，腸道SCFAs具有保護腸黏膜屏障、調節腸道微生態等功能。EMs患者機體處于低炎癥狀態，患者白細胞上的G蛋白耦聯膽汁酸受體1（G-protein-coupled bile acid receptor 1，Gpbar1）激活后，白細胞吞噬能力減弱，并抑制LPS誘導的促炎因子，如TNF-α、IL-1α、IL-1β和IL-6等，LPS誘導的TNF-α表達下降抑制巨噬細胞炎癥反應[30]；TLR4可與白細胞分化抗原14結合形成二聚體，激活下游MyD88和TIR結構域銜接蛋白信號通路，共同上調促炎因子、趨化因子和干擾素的表達并加劇腸道炎癥反應[31]。

EMs患者腹腔異位病灶周圍存在大量新生血管，血管的形成是異位病灶黏附、增生和反復出血的重要原因，異位內膜在腹腔內附著生長需要經過黏附-侵襲-血管生成過程。ANG在調節腸道菌群平衡和抑制炎癥方面發揮重要作用，腸道中存在ANG-微生物群軸，ANG可以抗菌肽的形式調控腸道菌群，腸道微生物群失衡的小鼠缺乏ANG導致毛螺菌科菌株減少，但在結腸生成的α-變形桿菌菌株增加誘導炎癥反應[32]。SCFAs能加劇四氫吡啶誘導的PD模型小鼠上調腸道炎性因子的表達，體外研究發現SCFAs能促進促炎因子的表達，并抑制組蛋白脫乙酰化酶8/9（histone deacetylase 8/9，HDAC8/9）的表達[33]。血管內皮生長因子是血管生成的主要調節因子，能促進血管內皮細胞分化、增殖及遷移，誘發腸道炎癥反應。TNF-α可以增加EMs基質細胞對腹膜間皮細胞的黏附性，促進成纖維細胞增殖引起的盆腔粘連[34]。

3.4 腸道菌群參與性激素調節腸道菌群參與性激素的代謝與循壞過程，通過兩者之間的關系提出一個新概念——“微生物性別組”，即性別-性激素-腸道微生物，說明性激素與腸道微生物組的相互作用。已證實雌激素和雄激素可直接影響腸道微生物組和免疫細胞。

卵巢、腎上腺和脂肪組織產生雌激素，體內產生或作為外源性攝入的雌激素可以被腸道微生物代謝。雌激素是腸道微生物的主要調節因子，能夠代謝雌激素的腸道菌群基因庫被稱為“雌激素代謝組”[35]。EMs是一種激素依賴性疾病，高水平的雌激素與EMs發病直接相關。腸道微生物參與雌激素循環過程，形成雌激素-腸道微生物軸。腸道菌群分泌β-葡萄糖醛酸酶參與雌激素調控，β-葡萄糖醛酸酶能將雌激素從結合形式代謝為去結合形式[36]。有研究對EMs患者進行雌激素代謝分析，用液相色譜/串聯質譜法定量尿雌激素、通過二代測序技術評估16S rRNA的V4區的微生物組數據，結果顯示與健康人群相比，EMs患者的17β-雌二醇、16-酮-17β-雌二醇、2-羥基雌二醇和2-羥基雌酮的表達存在明顯差異，且EMs患者腸道菌群與尿雌激素呈明顯正相關[37]。腸道分枝桿菌屬等細菌表達17β-脫氫酶，可分解睪酮為雄烯二酮，證明腸道菌群參與性激素合成代謝，研究表明血清性激素水平在無菌小鼠和SPF級小鼠間存在差異，且絲狀細菌的定植會增加血清睪酮水平[38]。雄激素在小腸中以葡萄糖醛酸形式存在，盲腸部位的腸道菌群在雙氫睪酮和葡萄糖醛酸睪酮的去葡萄糖醛酸過程中發揮重要作用，分泌β-葡萄糖醛酸酶的腸道菌群可增加腸道中雌激素的吸收而參與雌激素代謝循環過程[39]。

腸道微生物群是雄激素代謝循環過程中重要的調節劑。有研究測量了小鼠未結合葡萄糖醛酸化的雄激素水平，無菌小鼠的遠端結腸顯示出高水平的葡萄糖醛酸睪酮和5α-雙氫睪酮，但游離雙氫睪酮水平顯著降低，提示了腸道微生物群影響腸道雄激素代謝和雙氫睪酮脫葡萄糖醛酸化[40]。

4 腸道菌群診治EMs的前景

隨著基因測序技術地不斷發展，腸道菌群在EMs發病過程中的重要作用逐漸被闡明，Huang等[41]研究20例EMs患者糞便樣本發現，EMs患者腸道菌群與健康人群有明顯的差異性，通過微生物譜分析結果顯示，紅球菌屬為EMs患者的潛在生物標志物。臨床動物實驗研究中腸道菌群制劑在治療EMs上也取得了一定的療效，其中糞便微生物群移植（fecal microbiota transplantation，FMT）被認為是治療菌群失衡的重要途經，FMT治療主要是將健康供體糞便懸浮液輸注到受體，以調節腸道菌群失衡而治療EMs[42]。腸道菌群能產生正丁酸鹽，正丁酸鹽通過GPCR、HDAC和Rap1 GTP酶激活蛋白（Rap1GAP）抑制人子宮內膜異位細胞存活和病變生長。有研究用正丁酸鹽治療EMs模型小鼠，發現正丁酸鹽可減少小鼠子宮內膜異位病變[43]，為臨床治療提供了一定思路。腸道菌群制劑用于診治EMs具有研究前景，但其仍需要進一步探索完善。

5 總結與展望

EMs作為婦科常見的疾病，因其具有黏附、侵襲生長、易復發的特點，嚴重影響女性患者身心健康。目前研究表明EMs發病與腸道菌群失衡密切相關，腸道菌群參與EMs發病過程中的免疫調控、LPS生成、促炎因子和ANG釋放等，是腸道菌群失衡引起EMs的可能發病機制。臨床研究上腸道菌群制劑在EMs治療中也有一定的療效，為腸道菌群診治EMs患者提供了研究方向和理論依據。EMs發病機制復雜多樣，隨著分子組學和高通量測序技術的發展，腸道菌群在EMs發病過程中的諸多作用已被證實，由于腸道菌群數目龐大、種類多樣且其在人體各個系統都發揮著重要作用，目前腸道菌群參與EMs發病途徑及具體發病機制尚不明確，未來有待進一步探索研究。