腸道菌群與子宮內膜異位癥發(fā)病關系的研究進展

王炎，聶曉博，劉姣，程杰

(1.河北中醫(yī)學院藥學院，石家莊 050090； 2.河北省中醫(yī)院藥學部，石家莊 050011；3.河北省中藥制劑產業(yè)技術研究院，石家莊 050011)

子宮內膜異位癥(endometriosis，EMS)是指具有功能的子宮內膜組織在子宮腔以外的部位生長而導致的一系列改變。EMS雖然是一種良性疾病，但具有黏附、侵襲和血管生成等惡性腫瘤的生物學性質，導致其病理及臨床表現(xiàn)多樣，缺少特異性[1]。關于EMS的發(fā)生機制最經典的是“經血逆流學說”，該學說認為EMS產生的主要原因是經期脫落的子宮內膜碎片隨著經血逆流經輸卵管進入腹腔并種植、生長，繼而發(fā)展為異位病灶[2]。然而，有研究表明，約90%的女性月經期會有經血逆流現(xiàn)象發(fā)生，但僅有約10%的女性患EMS[3]。郎景和[4]提出的“在位內膜決定論”認為，EMS發(fā)生的決定性因素是子宮內膜上某些決定性基因發(fā)生突變。而“上皮化生學說”則認為，體腔間皮組織可化生為子宮內膜上皮和間質細胞，從而導致EMS，而化生可能起源于骨髓多能干細胞的重編程[5]。還有研究發(fā)現(xiàn)，EMS的發(fā)生發(fā)展與腸道菌群密切相關[6-9]。Chadchan等[10]應用抗生素治療自體移植誘導的EMS小鼠以抑制其病變生長，然后再采用糞便灌胃的方式使小鼠的腸道微生物群紊亂，結果發(fā)現(xiàn)病變的生長和相關的炎癥均恢復，提示腸道微生物與EMS的發(fā)展密切相關。現(xiàn)就腸道菌群與EMS關系的研究進展予以綜述。

1 腸道菌群概述

人體腸道內棲息的微生物種類繁多且數(shù)量龐大。正常的腸道菌群是人體的天然屏障，在保障人體正常機體功能和免疫防御功能方面發(fā)揮重要作用。人體內正常的腸道菌群主要由厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、放線菌門等構成。根據(jù)對人體健康影響的不同，腸道菌群可分為生理性細菌、致病菌和病原菌三大類，三者之間維持動態(tài)平衡，共同維持腸道內環(huán)境穩(wěn)態(tài)。腸道微生物群失衡亦被稱為生態(tài)失調，具有重要的病理學意義。生態(tài)失調可通過減少細菌多樣性、增加厚壁菌/擬桿菌比率破壞內穩(wěn)態(tài)，進而產生對腸道上皮有害的炎癥反應和代謝紊亂，如炎性腸病、代謝綜合征、肝臟疾病、癌癥等[11]。腸道微生態(tài)失調還可通過影響女性生殖道菌群、盆腹腔液菌群等直接或間接影響女性婦科疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，通過增加腸道微生物群多樣性、減少炎癥反應、改變代謝物組成等重新建立內環(huán)境穩(wěn)態(tài)，從而減輕生態(tài)失調的影響，干預婦科疾病的進展。

2 腸道菌群參與EMS的機制

2.1腸道菌群與雌激素 EMS是一種雌激素依賴性疾病，其病理特征是子宮以外的部位存在子宮內膜腺和間質細胞[12]。雌激素在維持女性生殖發(fā)育中具有重要作用，雌激素可通過增加上皮厚度、提高糖原水平、促進黏液分泌等途徑調節(jié)女性下生殖道微環(huán)境，并通過提高乳酸菌豐度和乳酸水平間接降低陰道pH值[13]。研究發(fā)現(xiàn)，雌激素可通過刺激女性生殖道上皮細胞增殖誘發(fā)增殖性疾病，如EMS、子宮內膜癌、子宮肌瘤等[14-15]。雌激素的代謝主要發(fā)生于肝臟，肝臟可產生性激素結合球蛋白，而性激素結合球蛋白與雌激素結合可使其失去生物活性[16]。共軛雌激素在膽汁中排泄并進入腸道，由腸道微生物分泌的β-葡萄糖醛酸酶解偶聯(lián)，經腸黏膜重新吸收，并通過門靜脈進入循環(huán)系統(tǒng)；有活性的游離雌激素重吸收后被傳送至遠端黏膜部位，與雌激素受體α和雌激素受體β結合，從而引起下游基因激活和表觀遺傳效應，導致生殖系統(tǒng)的生理變化，并調節(jié)遠端黏膜的內穩(wěn)態(tài)[17]。Ervin等[18]研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物分泌的β-葡萄糖醛酸酶可影響腸道雌激素代謝以及體內激素依賴性腫瘤的生長。而腸道微生物失調則導致β-葡萄糖醛酸酶大量產生，引起循環(huán)中雌激素代謝物水平升高，刺激子宮內膜組織生長，進而推動EMS的發(fā)生發(fā)展[19]，這可能是EMS發(fā)生發(fā)展的重要機制。

2.2腸道菌群與免疫炎癥 EMS雖然是雌激素依賴性疾病，但有研究發(fā)現(xiàn)，即使在卵巢切除的動物體內，異位病灶的生長仍在繼續(xù)，表明除了卵巢類固醇激素外，盆腔環(huán)境中的先天免疫系統(tǒng)也可調節(jié)EMS異位病灶的生長；哺乳動物的天然免疫細胞(如巨噬細胞和樹突狀細胞)可以被微生物成分(非自身)激活，如來自革蘭陰性菌的內毒素或脂多糖[20]。先天免疫細胞上表達的宿主模式識別受體可識別病原體相關分子模式。Toll 樣受體(Toll-like receptor，TLR)是一組表達于巨噬細胞、樹突狀細胞、中性粒細胞、自然殺傷細胞和上皮細胞的模式識別受體，其中TLR4是脂多糖識別的必需受體，可保護宿主免受細菌和病毒的感染。Khan等[21]提出的細菌污染學說認為，腸道菌群可通過影響免疫調節(jié)導致EMS的發(fā)生，即EMS患者周期性逆行經血中的大腸埃希菌污染可能是腹腔液中脂多糖的持續(xù)來源，而大腸埃希菌產生的脂多糖又可通過脂多糖/TLR4級聯(lián)反應引起盆腔的促炎反應和子宮內膜異位病灶的生長。

2.2.1脂多糖在EMS中的作用 研究顯示，初始炎癥介質(脂多糖)和次級炎癥介質(細胞因子/生長因子)均參與了EMS的發(fā)生發(fā)展，且TLR在巨噬細胞和其他樹突狀細胞中均有表達[7，22-24]。還有研究表明，巨噬細胞可在脂多糖刺激下促進炎癥介質[如肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)、血管內皮生長因子、白細胞介素(interleukin，IL)-6 和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)]釋放，進而促進EMS的炎癥浸潤、增生和血管新生[21，25]。Khan等[26]發(fā)現(xiàn)，抗TLR4抗體預處理可顯著抑制子宮內膜異位病灶腺上皮細胞和基質細胞的生長。以上研究表明，脂多糖可通過TLR4誘導炎癥反應和子宮內膜異位病灶生長。Iba等[27]認為，脂多糖可促進內膜間質細胞增殖，還可使內膜間質細胞以劑量和時間依賴性方式產生大量TNF-α和IL-8，而以抗TNF-α抗體和抗IL-8抗體孵育則可拮抗脂多糖的刺激作用；此外，核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)抑制劑也可顯著減少脂多糖刺激內膜間質細胞產生的TNF-α和IL-8，并抑制內膜間質細胞增殖。因此，作為一種初始的炎癥介質，脂多糖的功能活性不僅受細胞表面受體TLR4的影響，還受細胞核中NF-κB的調節(jié)。

2.2.2脂多糖與應激反應、雌激素的聯(lián)合作用 應激刺激(熱休克、輻射、細菌感染、盆腔炎等)可導致細胞內應激、誘導蛋白合成增加，還可與脂多糖共同促進EMS的發(fā)生發(fā)展。有研究表明，作為組織應激反應的另一種形式，氧化應激本身即可促進NF-κB或TLR4介導的EMS異位病灶的生長；此外，脂多糖還可通過巨噬細胞產生活性氧，而過多的活性氧產生或氧化應激均可能與EMS有關[28]。Khan等[29]報道，卵巢類固醇激素可直接刺激腹腔液中的巨噬細胞分泌HGF和血管內皮生長因子，當卵巢類固醇激素與脂多糖聯(lián)合作用時，巨噬細胞分泌的HGF和血管內皮生長因子顯著增加，促進異位內膜細胞增殖，表明炎癥反應和卵巢類固醇激素可聯(lián)合作用，共同調節(jié)盆腔環(huán)境中大分子的產生。

2.3腸道菌群與EMS的腫瘤特性 EMS與腫瘤具有類似的生物學性質，如黏附、侵襲、轉移，因此EMS亦被稱為“具有惡性性質的良性腫瘤”。而腸道微生物產生的脂多糖在腫瘤的發(fā)生發(fā)展和轉移中起重要作用。

2.3.1上皮-間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT) EMT是一種由上皮細胞獲得間質表型的過程，也是多種人類上皮腫瘤的關鍵過程。EMT在EMS異位組織侵襲、黏附中也具有重要作用[30]。Ying等[31]發(fā)現(xiàn)，脂多糖可誘導EMT表型的發(fā)生，而這一過程依賴于TLR4表達的上調。作為EMT過程的重要分子，β聯(lián)蛋白可被多種因素激活，還可與免疫因子或激素相互作用共同促進EMS的進展[32]，提示脂多糖誘導的EMT在異位子宮內膜的侵襲過程中發(fā)揮重要作用。Xing等[33]通過觀察發(fā)紺型先天性心臟病患者骨髓間充質干細胞的早衰和D-半乳糖異常積累現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，缺氧可導致腸道微生物群落多樣性改變、乳酸桿菌數(shù)量顯著減少、酶降解的D-半乳糖量顯著降低，進而導致骨髓間充質干細胞早衰，并因此誘導D-半乳糖積聚，表明腸道菌群對骨髓間充質干細胞的生長具有重要作用。此外，楊曉蕾[34]研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌裂解物中的生物活性組分可通過抑制人臍帶間充質干細胞的TLR2/4通路促進人臍帶間充質干細胞增殖、分化。EMS可能由子宮內膜異位或外源性來源(如骨髓)的干細胞脫落引起，骨髓干細胞已被證明可植入異位子宮內膜并引起異位子宮內膜病變；此外，EMS異位病灶包含間充質干細胞樣細胞群，存在類似異位子宮內膜的間充質干細胞，而這些干細胞群體在EMS的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[35]。這一發(fā)現(xiàn)為腸道菌群失調誘發(fā)子宮內膜基質細胞分化并進一步發(fā)展為異位病灶提供了新思路。

2.3.2免疫逃逸與侵襲 研究表明，EMS患者體內存在免疫耐受現(xiàn)象，且主要表現(xiàn)為T細胞免疫耐受，而免疫耐受會影響異位內膜的清除[36]。還有研究發(fā)現(xiàn)，結腸癌、食管癌、卵巢癌等腫瘤患者的免疫細胞表面存在程序性細胞死亡受體-1(programmed cell death protein 1,PD-1)和程序性細胞死亡配體-1(programmed cell death-ligand 1，PD-L1)過表達，PD-1與PD-L1結合可啟動T細胞的程序性死亡，使腫瘤細胞獲得免疫逃逸[37]。而PD-1/PD-L1信號通路的過度激活可通過炎癥因子刺激產生，表明由脂多糖產生的炎癥因子可通過激活PD-1/PD-L1信號通路抑制炎癥局部微環(huán)境中的T細胞活化、增殖，導致機體免疫能力降低，使異位子宮內膜細胞獲得免疫逃逸[38]。

此外，脂多糖還可上調EMS患者腹腔液、異位子宮內膜基質細胞和子宮內膜上皮細胞中的HGF及其受體c-Met的表達，而HGF可參與經期細胞的逆行轉移，并于子宮內膜細胞與腹膜間皮接觸后介導細胞侵襲[39]。同時，脂多糖也可誘導子宮內膜和盆腔腹膜細胞間黏附分子的表達。如有研究表明，脂多糖可調節(jié)細胞間黏附分子及其受體的表達，促進腫瘤細胞的黏附和侵襲，從而直接影響腫瘤的進展[40]。

3 EMS對腸道菌群的影響

腸道菌群對EMS的發(fā)展起促進作用，EMS對腸道菌群也有一定影響，表明腸道菌群與EMS存在雙向調節(jié)作用[19]。而巨噬細胞是子宮內膜異位病灶與腸道微生物區(qū)系溝通的潛在調節(jié)因子。由于腹腔中異位子宮內膜組織的存在，免疫系統(tǒng)中的巨噬細胞被激活，并通過分泌IL影響CD4+T細胞分化，重塑腹腔免疫環(huán)境[41]。Zhang等[42]研究發(fā)現(xiàn)，EMS模型小鼠腹腔內的輔助性T細胞17比例顯著升高，而輔助性T細胞17可刺激腸上皮細胞產生抗菌蛋白?？咕鞍?α-防御素、抗菌肽和C型凝集素等)可通過酶作用裂解細胞壁或內膜，消滅穿透黏液層的細菌，從而對腸道菌群產生一定影響。Yuan等[43]通過研究腸道菌群發(fā)現(xiàn)，造模之初EMS小鼠與假手術組小鼠具有相似的微生物豐富度和多樣性，但造模42 d后，EMS小鼠的微生物組成發(fā)生巨大變化，EMS小鼠的厚壁菌/擬桿菌比率約為假手術組小鼠的2倍，表明EMS的產生可導致腸道菌群失調。

4 小 結

雖然目前關于腸道菌群與EMS關系的相關研究較多，但仍存在某些局限：①腸道菌群與EMS關系的研究多集中于相關性層面，關于其具體作用機制的研究仍較少；②人體腸道菌群的數(shù)量及種類均存在個體性差異，其個體化應用是一個重要問題，還需未來進一步研究探索。未來應從全身免疫、代謝、腫瘤等方面深入研究腸道菌群與EMS的相關性，并從缺氧微環(huán)境與干細胞角度出發(fā)，通過抗生素、糞便微生物轉移、益生菌、營養(yǎng)素等手段調節(jié)腸道菌群，干預EMS，為EMS的臨床治療提供新思路。