阴道微生态是由阴道微生物群、宿主的内分泌系统、阴道解剖结构及局部黏膜免疫共同组成的一种生态系统,其平衡对维持女性生殖健康方面具有重要作用。育龄期妇女的雌、孕激素水平在不同月经周期阶段不同,性激素可修饰阴道鳞状上皮细胞,增加上皮细胞中糖原的储存及提高糖原的含量,糖原经阴道菌群,尤其是乳杆菌的代谢作用,可转化为乳酸,从而维持正常的阴道酸性环境。阴道微生物群是阴道微生态研究的核心内容,但在某些因素的影响下,如遗传、种族、环境和行为因素,可引起阴道菌群失调和异常的炎症反应及免疫应答。因此,阴道微生态平衡对维持育龄期女性生殖健康有重要作用。
1 阴道微生物群的特点
健康育龄期女性的阴道微生物群呈现相对低的多样性且以乳杆菌为优势菌的特征,基因组测序显示阴道内有超过250种微生物定植,如阴道加德纳菌、阴道阿托波菌、普雷沃菌、支原体等。月经初潮前的阴道菌群是来自皮肤和肠道的动态混合菌群,可含有少量的乳杆菌;健康绝经后女性的正常阴道菌群具有更高的多样性,且伴有相对较低的乳杆菌丰度;妊娠期女性的阴道菌群呈现一种稳定且低的多样性,这些均与育龄期女性的阴道菌群特征不同。进一步研究发现健康育龄期女性的阴道至少存在10种不同的乳杆菌,但每个个体常以1种或2种乳杆菌为优势菌,最常见的是卷曲乳杆菌、格氏乳杆菌、詹氏乳杆菌及惰性乳杆菌。新一代测序技术已将阴道微生物群分为五种主要群落状态类型(community state types,CSTs),其中CST Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ分别以卷曲乳杆菌、加氏乳杆菌、惰性乳杆菌及詹氏乳杆菌为主,但CST Ⅳ是低密集度的乳杆菌伴高密集度的厌氧菌(如阴道加德纳菌、普雷沃菌、奇异菌属及纤毛菌属),这些菌与细菌性阴道病(bacterial vaginosis,BV)的阴道菌群相似。正常阴道菌群可抑制致病菌的定植或过度繁殖,减少患性传播疾病的风险,且体外实验表明其可对宫颈细胞系产生毒性作用。这些研究提示了作为生物屏障的阴道菌群在生殖道感染或肿瘤的发生中具有重要作用。一些因素如阴道冲洗或性行为等可改变阴道菌群,导致阴道菌群失调,其常表现为乳杆菌的减少,伴其他致病菌的过度繁殖。BV和需氧菌性阴道炎(aerobic vaginitis,AV)可增加患性传播疾病的风险,促进性传播疾病的传播,并可导致多种并发症。与BV不同,AV患者有明显的炎症表现及局部异常的免疫应答,促炎症细胞因子的表达升高,如白介素6(Interleukin-6,IL-6)、IL-8及IL-1β的表达升高,并可导致不良的妊娠结局。但最新研究表明,BV患者的致病菌也可引起强烈的炎症反应及局部固有免疫应答,且可在上皮细胞表面形成复杂的、不易被抗生素溶解的生物膜。因此BV精确的发病机制以及是否能引起异常的炎症或免疫应答和反复发作的原因仍有待进一步研究。
目前对乳杆菌的功能已有深入研究,一方面乳杆菌具有维持生殖道健康及阻止致病菌过度生长的作用,主要机制为:(1)维持弱酸性环境:可将鳞状上皮细胞内糖原转化为乳酸,从而降低阴道pH。(2)提供生物屏障作用:可吸附到鳞状上皮,与致病菌竞争性结合上皮或形成共聚体,进而抵抗致病菌的入侵。且乳杆菌吸附到上皮的能力受局部性激素、阴道pH及糖原含量的影响。(3)发挥免疫作用:可产生抗菌物质如细菌素、过氧化氢及生物表面活性剂。另一方面乳杆菌作为益生菌可恢复阴道菌群,这也表明乳杆菌对维持女性生殖健康具有重要作用。最近研究显示从青春期女性的阴道分泌物中分离出的植物乳杆菌具有益生菌的特性及在体外实验中具有抗人类癌细胞系(包括宫颈癌细胞系,Hela细胞;胃癌细胞系,ACG;结肠癌细胞系,HT-29;乳腺癌细胞系,MCF-7)的特点。因此乳杆菌作为益生菌的生物治疗受到科研工作者越来越多的重视。
2 阴道解剖结构及局部内分泌系统
女性生殖道系统可分为上生殖道(子宫和宫颈管)及下生殖道(阴道及宫颈阴道部),前者由单层柱状上皮覆盖,后者由复层鳞状上皮覆盖。生殖道黏膜表面的上皮细胞可与底部的基底膜相互作用,共同调节它们的分化和功能。阴道微生物群的组成及数量主要受雌、孕激素的影响,这种影响开始于青春期并持续整个育龄阶段,整个过程处于轻微波动的动态平衡。雌激素可促进阴道上皮细胞的增殖及增加糖原的储存,而孕激素可溶解阴道上皮细胞,从而利于糖原的释放。阴道菌群,尤其是乳杆菌,可将糖原转化生成有机酸(乳酸为主),降低阴道pH,维持阴道酸性环境(pH值多为3.8~4.4),进而对病原体产生抑制作用。
3 阴道局部黏膜免疫系统
黏膜免疫系统不仅可抵抗外界侵袭,还可对共生菌产生免疫耐受,以维持局部稳态。不同于全身免疫系统,黏膜免疫系统可分为诱导部位及效应部位,并通过整合素及归巢受体等机制将黏膜免疫整合一体。女性生殖道黏膜具有特殊的免疫机制(固有免疫和适应性免疫),从而使生殖道具有适应生理状态的特殊功能,且可对同种半移植体的胎儿产生免疫耐受。阴道黏膜免疫是生殖道黏膜系统的一部分,由于其特殊的生理功能,目前对其的研究已受到越来越多的关注。与上生殖道黏膜免疫相比,阴道黏膜具有以下特点:(1)缺乏免疫球蛋白A(immunoglobulin,IgA)的转运机制,因此在阴道发挥作用的是IgG,而不是sIgA;(2)缺乏黏膜相关淋巴组织,但有散在的树突状细胞、巨噬细胞及极少量的淋巴细胞;(3)无淋巴样聚集体。
阴道黏膜免疫分为固有免疫和适应性免疫,其中固有免疫主要包括:(1)阴道黏膜屏障。①化学屏障:宫颈腺体及阴道上皮分泌的黏液可作为一种化学屏障来抵抗致病菌;②弱酸性环境:乳杆菌可产生乳酸降低阴道pH,并产生活性氧以抵抗致病菌的感染;③正常菌群拮抗:优势乳杆菌与致病菌竞争性吸附上皮,防止致病菌侵袭上皮。(2)免疫细胞及免疫因子。阴道黏膜组织含有大量的固有免疫细胞,这些免疫细胞能提供局部的免疫保护作用。致病菌感染后,局部升高的免疫因子有利于中性粒细胞等募集到阴道黏膜以抵抗感染。这些免疫细胞的表面均能表达模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs),与致病菌表面的病原体相关分子识别受体相互识别,进而有利于致病菌的清除。同时黏膜固有免疫可促进局部适应性免疫的建立。阴道黏膜的适应性免疫系统,由T淋巴细胞和B淋巴细胞介导,淋巴结内特异性T细胞和B细胞在趋化因子的作用下,可迁移至感染部位。初始感染清除后,上皮内生成大量的记忆细胞及抗原提呈细胞,当再次遇到相同感染时,可形成局部、迅速的免疫应答,以利于快速清除致病菌,从而维持局部免疫稳态。
4 阴道微生态各组分间的相互影响及其评价体系的临床应用
月经周期中的雌、孕激素可不同程度地影响阴道局部解剖结构,其可直接或间接地作用于生殖道的上皮细胞、免疫细胞等,以利于发挥特殊的免疫功能。性激素对生殖道黏膜免疫的保护作用因不同月经周期阶段而改变,如在分泌期,雌、孕激素水平升高,生殖道的免疫功能减弱以有利于受精及妊娠,但患性传播疾病的风险增加。研究显示高雌激素时,IL-8及IL-1β的表达下调,及不同月经周期阶段表面活性蛋白A的表达水平不同,这些均提示性激素对阴道中细胞因子具有周期性地调节作用。同时阴道黏膜免疫也可与阴道菌群相互协调以维持局部黏膜稳态。因此阴道微生态各组分间的相互协调、相互依赖,对维持女性生殖健康及特殊的生理功能具有重要意义。
5 总结
阴道微生态是一个动态的生态系统,各组分间的相互协调、相互依赖对维持女性生殖健康及发挥特殊的生理功能具有重要作用。但一些因素可导致阴道菌群失调,引起局部异常的炎症反应及免疫应答,造成多种妇产科并发症的发生,最终危害女性生殖健康,甚至影响家庭和睦。因此临床医生应重视阴道微生态的平衡,对出现局部症状或需要进行经阴道操作的女性,进行阴道微生态的评价,从而有效预防相关疾病及减少不良结局的发生。