妊娠期糖尿病陰道微生態與不良圍產結局的研究進展

喬益夢,范倩倩,張小妹綜述,何榮霞審校

0 引 言

腸道菌群可通過與miRNA相互作用從而誘發糖尿病[1],且研究發現抗生素降血糖的機制可能與其導致腸道變形桿菌豐度增加相關[2]。而血糖變化與陰道菌群研究甚少,女性生殖道中各種微生物群的比例高達人類總細菌負荷的9%[3]。陰道微生物群、宿主內分泌系統、陰道解剖和局部黏膜免疫共同構成了陰道微生物區系,陰道微生物群與環境、宿主之間相互作用,維持陰道微生物區系的平衡,保障女性生殖健康。相對平衡的陰道微生態系統對維護女性健康有積極作用,而菌群比例的不平衡可能導致感染或生殖并發癥的易感性[4]。妊娠期是陰道各種感染易發時期,主要是由于生理激素的改變使得陰道內微生物的構成及比例、陰道 pH 發生改變[5-6];其次妊娠期間免疫抑制的存在使機體免疫力下降,一些條件致病菌機會感染的可能性增加,使得陰道微生態處于脆弱的平衡狀態[7]。此外,高血糖也可抑制白細胞的吞噬能力,機體表現為抵抗力下降,從而易受病原體的感染[8];血糖尿糖的增加亦可增加陰道上皮細胞內糖原含量,易致以乳酸桿菌為優勢菌的陰道內菌群發生變化,表現為陰道優勢菌群由革蘭陽性桿菌轉變為異常菌群等[9]。眾所周知,妊娠期的陰道感染與各種不良妊娠結局如早產、胎膜早破、絨毛膜羊膜炎等密切相關,而GDM發病率的逐年上升及其臨床難以控制的高血糖狀態更易誘發或加重妊娠期的陰道感染,從而導致一系列不良圍產結局。

1 女性陰道微生態概述

1.1 健康女性陰道微生態正常的陰道微生物區系是一個不斷變化的環境,受到各種生理和環境因素的影響。乳桿菌在維持健康的陰道微環境中起著核心作用,通過在陰道上皮的競爭黏附機制及產生乳酸、H2O2、細菌素等抗菌化合物來防止其他可能對宿主造成潛在致病的微生物群的建立或過度發展。異常陰道菌群失調可涉及微生物多樣性或豐度的改變,尤其是乳桿菌屬,或某些促進炎癥的厭氧細菌[10]。Ravel等[11]分析了來自4個種族的無癥狀育齡婦女的陰道微生物區系,并將其分為5種群落狀態類型(CST),其中CST I、CST II、CST III和CST V分別由不同種類的乳桿菌L.crispatus(卷曲乳桿菌)、L.gasseri(加氏乳桿菌)、L.iners(惰性乳桿菌)和L.jensenii(詹式乳桿菌)主導,占陰道群落的73%;余下27%的群落(CST IV)則代表了更多樣化的分布,其乳桿菌豐度較低。后續的研究將其進一步分為兩個亞型,由乳桿菌和一些厭氧菌共存主導的CST IV-A和以Gardnerella(加德納菌)、Atopobium(阿托波氏菌)、Prevotea(普雷沃氏菌)和其他細菌主導的CST IV-B[12]。

1.2妊娠期女性微生態妊娠期是女性進入生殖階段的自然生理過程,不同身體部位的微生物群落的結構、組成和豐富性同時發生變化[13]。其中陰道菌群仍以乳桿菌為優勢菌,但多數孕婦乳桿菌功能不足使得妊娠期婦女處于微生態失調狀態,生殖道感染發生率較高[14]。

Freitas等[15]指出與非妊娠相比,健康持續妊娠婦女的陰道微生物群落的豐富度和多樣性較低,細菌載量較高,乳桿菌豐度也增高。而Yeruva等[16]也進一步分析了孕婦的乳桿菌譜,發現在菌群正常的孕婦中卷曲乳桿菌(100%)是最主要的乳桿菌屬,其次是惰性乳桿菌(77%)、詹氏乳桿菌(74%)和L.helveticus(瑞士乳桿菌)(60%)。這與在中國、韓國和日本孕婦中進行的研究結果一致[17-19]。此外,Yeruva等[16]還指出隨著陰道菌群向中間型和細菌性陰道病(bacterial vaginosis,BV)的轉變,卷曲乳桿菌、詹式乳桿菌和瑞士乳桿菌的數量顯著減少,而惰性乳桿菌并未發生明顯變化。多項研究結果表明,不同乳桿菌菌種產生乳酸的能力不同,不同乳酸異構體對陰道微環境的保護能力不同。其中卷曲乳桿菌可同時產生D-乳酸和L-乳酸,詹式乳桿菌只產生D-乳酸,而惰性乳桿菌因缺乏編碼D-乳酸脫氫酶的基因,僅產生L-乳酸;且D-乳酸的保護作用強于L-乳酸[20-22]。另有研究發現惰性乳桿菌還可通過其形成膽固醇依賴的細胞溶素而表現出致病傾向[23],且該菌種經常在非乳桿菌優勢陰道群落中檢出[21]。這個結果在某種程度上說明卷曲乳桿菌對陰道微環境的保護作用強于詹氏乳桿菌,以卷曲乳桿菌為優勢種的陰道群落具有更強的穩定性,常表現為健康的陰道微生態,而惰性乳桿菌則因其較差的保護能力以及潛在的致病傾向有可能存在一些負面影響。

2 GDM陰道微生態

2.1 GDM陰道菌群變化GDM孕婦的陰道菌群變化不僅受到妊娠的影響,高血糖、高尿糖及隨胎齡增加而增加的胰島素抵抗,也可使潛在致病菌的易感性增加,致陰道菌群異常[24-25]。

王艷等[26]采用高通量測序技術對比分析了54例GDM孕婦的陰道菌群特征,發現其陰道菌群構成與正常妊娠孕婦基本相似,僅在菌群分布上出現一定特異性。表現為以厭氧菌為優勢菌的CTS IV所占比例(45%,24/54)增加,明顯高于非GDM(20%),CTS IV中又以CTS IV-A中一些常見于BV的陰道菌群為主,如加德納菌屬、氣球菌屬(Aerococcus)、棒狀桿菌屬(Corynebacterium)、大芬戈爾德菌屬(Finegoldia)、鏈球菌屬(Streptococcus)、阿托波氏菌屬、普雷沃氏菌屬、微單胞菌屬(Parvimonas)、纖毛菌屬、動彎桿菌屬(Mobiluncus)和吲哚嗜胨菌屬(Peptoniphilus),提示了GDM可能與BV具有相關性。此外王艷還通過LEfSe分析找出了GDM組的特征性菌(群)為雙歧桿菌科(Bifidobacteriaceae)、雙歧桿菌目(Bifidobacteriales)、放線菌綱(Actinobacteria)及毛螺旋菌科[26]。Cortez等[27]則在GDM女性陰道菌群中檢出了豐度明顯增加的Bacteroides(擬桿菌屬)、Veillonella(韋永氏球菌屬)、Klebsiella(克雷伯式桿菌屬)、Escherichia(埃希菌屬)、Enterococcus(腸球菌屬)、Enterobacter(腸桿菌屬)。而在丁雪[28]的研究中,GDM患者陰道代表性菌屬為普雷沃氏菌屬、巨球型菌屬、雙歧桿菌屬、大芬戈爾德菌屬、氣球菌屬。除此之外,Zhang等[8]還分析了GDM孕婦不同乳桿菌種的豐度變化,不同于正產妊娠組以卷曲乳桿菌(28.5%)為優勢種,惰性乳桿菌(20.9%)和嗜酸乳桿菌(13.7%)次之的分布特征;GDM組乳桿菌豐度順序依次為嗜酸乳桿菌(28.3%)、卷曲乳桿菌(15.1%),惰性乳桿菌(12.8%),且發現了GDM組的獨特菌種如L.listeri(李斯特氏乳桿菌)、L.amylovorus(淀粉乳桿菌)和L.fructivorans(果糖乳桿菌)[8]。因此我們可以推測GDM患者易發生陰道感染在某種程度上與具有較強保護作用的卷曲乳桿菌減少相關。除此之外,還有一項基于18S rRNA基因測序對糖尿病孕婦陰道真菌區系特征的研究顯示[29],健康孕婦的陰道內存在著豐富的真菌群,而糖尿病孕婦的陰道真菌群則更為豐富和多樣,且隨空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)和糖化血紅蛋白(HbA1c)水平升高表現得更加明顯。由此可知,GDM患者的陰道菌群確實發生了或多或少的改變,無論是致病菌亦或是保護性的乳桿菌。不同陰道感染的致病菌種各有特征,而乳桿菌屬各類菌種的分布及保護作用也不盡相同。

2.2GDM陰道微環境變化陰道微生態除相應的菌群變化外,也有一些反映陰道環境狀況的指標如陰道pH、唾液酸苷酶、β-葡萄糖醛酸苷酶、白細胞酯酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶及H2O2等,這些指標可與菌群相互作用影響女性生殖道健康,也是既往GDM臨床研究資料中研究較多的指標。

其中,韓樂等[30]發現GDM孕婦陰道pH呈降低趨勢,而β-葡萄糖醛酸苷酶、白細胞酯酶陽性率、H2O2陽性率則等高于健康的孕婦組。張璐等[31]在其研究中也證實了這一現象。據此分析pH降低可能與GDM孕婦體內較高水平的雌激素及血糖導致陰道上皮細胞內的糖原含量上升,乳酸的含量增多相關。此外,另有Mirmonsef等[32]的研究顯示陰道微環境的變化如pH下降可影響各種乳桿菌的定植,具體可表現為卷曲乳桿菌和詹式乳桿菌豐度增加,而惰性乳桿菌保持不變。且在既往研究中,卷曲乳桿菌產生H2O2的量明顯高于其他乳桿菌[33],也就是說隨pH下降,陰道卷曲乳桿菌豐度增加,H2O2的總產生量也隨之增加。另有兩項類似的研究也發現了這種情況[30-31]。因此,在某種程度上陰道微環境成分如pH及H2O2在一定程度上可以相互影響,且這種影響可能是通過影響陰道菌群變化而實現的。然而在Zhang等[8]的研究中顯示GDM孕婦的陰道pH降低,陰道卷曲乳桿菌的水平呈下降趨勢,而不是上升。這與上述研究結果存在出入,可能與體外和體內的差異以及GDM患者特定人群的影響相關,更大的可能是因為現有的研究尚無法明確得出陰道菌群與微環境互相作用的機制以致眾說紛紜,還需進一步深入探索。

2.3血糖水平與陰道菌群失調的關系GDM現已成為妊娠期最常見內分泌疾病,為盡早防范、規避其對母兒結局的不良影響,現臨床常用的OGTT診斷標準納入了很多輕型患者,其血糖水平僅需日常飲食控制即可,既往研究中這類患者的陰道微生物區系因陰道自身的防御功能而往往未發生明顯改變。然而Nowakowska等[34]分析了高血糖患者的血糖水平及陰道感染情況,發現在血糖控制極差的患者中,陰道真菌的患病率似乎隨著糖化血紅蛋白(HbA1c)的增加而略有增加。Rafat等[35]在其研究中也發現陰道微生物失調患者較陰道菌群正常的女性平均FPG和平均2 h血糖水平明顯更高。周芳芳等[36]同樣發現了陰道微生態失衡組的HbA1c和糖化血清白蛋白(GA)均顯著高于陰道微生態正常組。此外,蔡大軍[37]的研究還得出GDM孕婦FPG水平、尿糖水平與生殖道感染率呈正相關。由此而知,反映血糖各指標水平的高低與陰道菌群變化也具有一定關系,確診GDM的孕婦之后復查的各血糖指標也可對其陰道菌群失調起到警示作用。但由于現有資料大多是回顧性分析陰道微生物失調患者的血糖水平變化,而根據GDM不同血糖水平分段研究其陰道菌群特征研究相對缺乏,因此暫無法證實血糖水平與陰道菌群變化絕對相關,但這也為后續的研究中起到指向作用。

3 GDM陰道菌群異常與不良妊娠結局

GDM孕婦由于糖代謝功能異常,陰道微生態容易受到破壞,極易發生妊娠不良事件。以下將結合上文中GDM患者陰道中豐度增加的特征性菌(群),并將其分為BV相關菌群包括加德納菌屬、普雷沃氏菌屬、纖毛菌屬和動彎桿菌屬等,以及埃希菌屬、葡萄球菌屬與腸球菌屬等需氧型AV相關菌群分析其與早產、胎膜早破以及新生兒異常發育等不良妊娠事件的相關性。

Onderdonk等[38]指出BV相關致病菌可直接通過上行性感染引起上生殖道感染、絨毛膜羊膜炎、自發性胎膜早破及隨后的早產;或部分細菌產生代謝產物破壞陰道免疫系統,導致特異性病原體的上行感染;或引發一系列免疫因子介導的全身性炎癥而引發早產。其中,動彎桿菌屬、普雷沃氏菌屬及加德納菌屬與早產及胎膜早破密切相關[39]。陰道加德納菌能產生膽固醇依賴性的陰道細胞溶素,可通過與其靶細胞結合可調節補體CD59的分泌進而誘導細胞裂解死亡;此外加德納菌所致宮內感染還能刺激胎兒促炎細胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高,導致胎兒心室周圍白質軟化,并且顯著增加支氣管肺發育不良的機率[40]。Van等[41]也在其研究中發現Megasphaera elsdenii(埃氏巨球型菌)和Prevotella timonensis(蒂莫普雷沃菌)可誘導樹突狀細胞成熟并增加促炎細胞因子水平,從而增加早產相關風險。此外,魯錦等[42]在先兆早產、胎膜早破孕婦陰道分泌物中經培養檢出明顯增多的陰道加德納菌。Wen等[43]也證實了纖毛菌屬、動彎桿菌屬與早產密切關聯。Romero等[44]更是在超過40%的早發性胎膜早破的婦女羊水中檢出微生物,最常見的就是纖毛菌和解脲脲原體。

另有與AV相關的大腸埃希菌也可從陰道經子宮頸上行,穿過完整的胎膜進入羊膜腔,通過刺激趨化因子、細胞因子、蛋白酶和炎癥介質的產生,促使子宮肌層收縮,從而引發早產[45-46]。且Saghafi等[47]在胎膜早破的孕婦陰道分泌物標本經培養發現最常見的病原菌為大腸埃希菌、凝固酶陰性葡萄球菌及腸球菌等。由此可見,陰道感染是導致不良妊娠結局的重要因素,且GDM孕婦陰道分泌物中檢出的異常菌群大多參與了早產及胎膜早破等不良妊娠事件的發生發展。因此,及早識別GDM、控制陰道異常菌群的轉變對減少不良妊娠事件的發生具有一定積極作用。

4 結語與展望

GDM可進一步加重陰道微生態失衡,陰道微生態失衡可誘發或加重陰道感染,從而導致一系列妊娠不良結局?，F已有較多文獻證實糖代謝異?？筛蓴_腸道菌群的菌群分布,但是否會對孕婦陰道菌群及微環境產生影響以及產生何種影響,相關實驗室資料較少且有部分爭議。目前雖然陰道感染相關檢測、治療研究較多,但妊娠期藥物治療的種種限制以及缺乏針對GDM陰道相關菌群類型的大量分析研究,導致臨床干預往往達不到預期的療效。鑒于糖代謝紊亂可能對陰道菌群、圍產結局乃至新生兒近遠期健康有重要影響,為明晰GDM 陰道菌群構成,早期識別GDM高危人群,防治GDM陰道感染及其可能帶來的一系列妊娠不良事件,仍需更加深入的探索。