呂振楠,孫曉敏,王翠秀

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué),呼和浩特 010010;2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科,呼和浩特 010010)

子癇前期(pre-eclampsia,PE)是一種以妊娠期新發(fā)血壓升高為主要臨床表現(xiàn)的多器官、多系統(tǒng)功能受累的復(fù)雜臨床綜合征[1]。全球發(fā)病率為2%～8%[2]。其多因素、多機制、多通路的發(fā)病特點始終是婦產(chǎn)科研究領(lǐng)域的熱點。近年來,有學(xué)者提出PE發(fā)病機制“兩階段”學(xué)說,即第一階段,在孕早期,由于遺傳、免疫等因素造成滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲不足,子宮螺旋動脈重塑障礙,導(dǎo)致子宮動脈血流阻力增加,胎盤灌注降低;第二階段,胎盤缺血缺氧,過度氧化應(yīng)激,繼發(fā)的母體多系統(tǒng)受損[3]。目前,臨床工作中大多采用血管生成因子及抗血管生成因子作為預(yù)測PE的風(fēng)險指標(biāo),但因其缺乏特異性,目前臨床中仍缺乏較為準(zhǔn)確的篩選工具及有效預(yù)防措施。目前PE的治療以降壓、解痙為主,而最為有效的治療方法是提前終止妊娠,娩出胎盤[4]。因此,積極尋找PE的發(fā)病機制,可為臨床治療提供新的靶點,并有效改善母嬰預(yù)后及相關(guān)近遠(yuǎn)期并發(fā)癥。

近年來,隨著“胎盤有菌”這一觀點被大多數(shù)研究證實后[5],有學(xué)者進一步指出,胎盤微生物可能影響妊娠結(jié)局,其可通過產(chǎn)生抗原或其他炎癥因子引發(fā)感染和炎癥反應(yīng),最終導(dǎo)致PE、早產(chǎn)、妊娠期糖尿病等不良妊娠結(jié)局[6]。與此同時已有大量研究證實,腸道菌群與PE有一定的相關(guān)性[7],而胎盤菌群的來源之一便是腸道菌群,因此“腸道-胎盤”軸可作為PE研究的又一途徑,由此找出失調(diào)的菌落及致病菌并通過靶向調(diào)節(jié)菌群以改善妊娠結(jié)局。

1 胎盤微生物的發(fā)現(xiàn)及來源

近年來,隨著多重組織學(xué)、高通量測序研究和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,胎盤微生物的存在已在眾多研究中得到證實。并且一些研究表明,正常妊娠胎盤菌群主要由變形菌門(數(shù)量最多)、放線菌門、梭桿菌門、厚壁菌門和軟壁菌門組成,其中軟壁菌門是胎盤特有的菌群[8]。那么,胎盤微生物從何而來?又如何定植呢?目前的研究提出了許多假設(shè),包括泌尿生殖道-胎盤途徑(菌群從下消化道移位至生殖道并逆行透過胎盤屏障);胃腸-胎盤途徑(腸道滲漏);口腔-胎盤途徑和血液循環(huán)途徑等[9-10]。

1.1 胎盤微生物的發(fā)現(xiàn) 2014年提出的全球人類胎盤計劃(human placenta project,HPP),其目的是闡述胎盤發(fā)育對于人類長期健康和疾病的影響,并最終希望能應(yīng)用于臨床,進一步表明胎盤研究的重要性。胎盤作為母胎之間的“溝通橋梁”,對維持胎兒正常生長發(fā)育和母體健康十分重要。很多年前,學(xué)者普遍認(rèn)為,除外感染的發(fā)生,胎盤是無菌的。如今,這一說法受到了質(zhì)疑。1982年,國外學(xué)者首次在胎盤中發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的存在[11]。隨后相關(guān)的研究通過收集、提取剛分娩產(chǎn)婦的胎盤組織進行DNA樣本序列檢測,進一步揭示了胎盤中存在微生物[8]。因此,胎盤不再被認(rèn)為是嚴(yán)格無菌的器官,而是蘊藏著一個獨特的微生物群的器官,這種微生物群的存在可能是正常的,也可能與不良妊娠結(jié)局有關(guān)。

1.2 胎盤微生物的來源

1.2.1 來源于口腔 人類口腔和胎盤微生物群落之間的相似性此前已被提出。文獻報道,胎盤內(nèi)的微生物菌群與口腔微生物菌群的結(jié)構(gòu)存在高度一致性,推測胎盤菌群大概率是由孕婦的口腔所起源的[10]。此外,有研究將胎盤微生物群與孕婦陰道、腸道及口腔的微生物群對比后,發(fā)現(xiàn)胎盤微生物與口腔微生物二者的菌群構(gòu)成有較多的相似性,也證實了上述猜想的正確性[12]。綜合以上研究成果,可推斷胎盤微生物菌群一部分來源于口腔微生物。

1.2.2 來源于腸道 有報道稱,人類在妊娠期間尤其是孕晚期腸道菌群的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生了顯著變化,腸黏膜上皮會出現(xiàn)低度炎癥反應(yīng),這種炎癥可能會將微生物生態(tài)失調(diào)驅(qū)動到一個正反饋循環(huán)中,從而改變宿主反應(yīng),導(dǎo)致腸道細(xì)菌易位增加[13-14]。根據(jù)一些學(xué)者提出的“腸道-胎盤菌群軸假說”[14],推測腸道菌群可能通過某些方式易位至胎盤,并在此定植[15]。在一個實驗動物模型中,在胎盤中檢測到了引入妊娠小鼠腸道的特異性標(biāo)記細(xì)菌[16]。另有實驗將腸球菌等腸道菌群給妊娠小鼠口服,同樣在羊水、胎盤和胎兒檢測了該菌[17]。此外,Satokari[18]與其團隊成員在經(jīng)剖宮產(chǎn)術(shù)分娩的胎盤中,檢測到了雙歧桿菌和乳酸桿菌等腸道菌群的脫氧核糖核酸(Deoxyribo Nucleic Acid,DNA),并且研究出細(xì)菌的DNA可能經(jīng)胎盤從母體水平轉(zhuǎn)移到胎兒并在其腸道內(nèi)定植。這種定植機制可能是通過樹突狀細(xì)胞完成的,樹突狀細(xì)胞可穿透腸黏膜上皮,找到和大腸桿菌活性相似的共生菌并與之結(jié)合,通過體循環(huán)傳播到全身各處[19]。綜合以上研究成果,可推斷胎盤微生物菌群一部分來源于腸道微生物。

1.2.3 來源于生殖道 生殖道的微生物上移也是胎盤微生物的來源之一。相關(guān)研究表明,胎盤中的細(xì)菌群落與陰道中的細(xì)菌群落具有相似的結(jié)構(gòu)。目前,研究發(fā)現(xiàn),胎膜早破的孕婦是由于生殖道菌群紊亂,致病菌及其代謝產(chǎn)物分解胎膜的基質(zhì)和膠質(zhì)引起的[20]。因此通常認(rèn)為早產(chǎn)是陰道細(xì)菌上行感染至胎盤引起。國外學(xué)者也觀察到新生小鼠腸道微生物的構(gòu)成與母體陰道微生物保持高度一致[5]。借此推測陰道微生物可通過胎盤定植到新生小鼠體內(nèi)。其次,某研究利用生物發(fā)光技術(shù)在哺乳動物的胎盤、胎膜、羊水中均檢測到了來自生殖道的大腸桿菌,由此進一步證實了微生物能從生殖道逆行至胎盤[21]。

綜上所述,胎盤微生物的來源主要包括微生物從陰道逆行性感染,以及母體腸道和口腔微生物通過血行擴散到胎盤或通過母體循環(huán)進入胎盤,并在早期血管化和胎盤形成期間定植。

2 胎盤微生物與PE

人類微生物組包括數(shù)百種不同的微生物,它們寄生在人體內(nèi),與人體相互影響、互利共生,共同維持人體內(nèi)微生態(tài)平衡。而在妊娠期間,這種影響將進一步擴大且這種影響不局限于某個部位或器官,是多個部位和器官的相互調(diào)節(jié),從而共同維持微生態(tài)平衡。當(dāng)微生物多樣性發(fā)生改變、菌群比例出現(xiàn)失衡或外界病原體侵入機體,均可能引起局部微生物失衡,從而引起機體局部環(huán)境改變。

目前越來越多關(guān)于PE微生物組的研究支持細(xì)菌在妊娠期高血壓疾病多因素發(fā)病機制中的作用。其中,腸道菌群、腸道微生物研究是近年來的研究熱點。人體腸道內(nèi)含有大量的微生物,這些微生物在為人體提供營養(yǎng)、調(diào)節(jié)代謝功能、維護腸道屏障功能、誘導(dǎo)先天性免疫以及維持腸道微生態(tài)平衡等方面發(fā)揮重要作用[22]。當(dāng)腸道微生態(tài)的平衡出現(xiàn)紊亂時,便對機體產(chǎn)生不利影響。前期大量研究表明,人類50多種以上的疾病與人體的菌群失調(diào)相關(guān)[23],其中包括妊娠期相關(guān)疾病,如PE、妊娠期糖尿病、代謝綜合征、早產(chǎn)等[24]。大量研究發(fā)現(xiàn),腸道菌群組成的改變可能引起免疫耐受、炎癥反應(yīng)、糖脂代謝異常及氧化應(yīng)激等不良結(jié)果,并最終導(dǎo)致PE的發(fā)生發(fā)展[14]。由于腸道菌群作為胎盤菌群的來源之一,推測“腸道-胎盤”軸與PE存在一定相關(guān)性,并將其作為研究PE發(fā)病機制新的切入點。

2020年,隨著“腸道-胎盤”軸這一假說的提出[14],讓我們對胎盤菌群的認(rèn)知上了一個新的臺階。何勝悅等[25]研究表明,腸道菌群失調(diào)可能通過p38MAPK途徑介導(dǎo)細(xì)菌移位到胎盤組織中,激活缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)并靶向調(diào)控可溶性fms樣的酪氨酸激酶1(soluble fms-like tyrosine kinase 1,sFlt-1)、可溶性內(nèi)皮糖蛋白(solubleendo glin,sEng)基因轉(zhuǎn)錄啟動子區(qū)域缺氧反應(yīng)元件,這些元件有助于增加外周血sFlt-1和sEng水平,導(dǎo)致PE發(fā)病。此外,陳夏等[14]研究發(fā)現(xiàn),PE患者胎盤的微生物量高于健康孕婦,其中梭桿菌屬可能是PE發(fā)生發(fā)展過程中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。其原因可能是梭桿菌屬可破壞腸道上皮細(xì)胞,導(dǎo)致腸道滲漏,而腸道滲漏的后果是使更多的梭桿菌屬和其他致病菌移位至胎盤組織中。轉(zhuǎn)移到胎盤中的細(xì)菌通過增加抗血管生成因子的釋放,如sFlt-1,減少促血管生成因子的釋放,如胎盤生長因子(placental growth factor,PLGF)和血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)[26]。這些都可能促使胎盤抗血管生成狀態(tài)的發(fā)生,進而導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙和胎盤缺血缺氧,從而導(dǎo)致孕產(chǎn)婦血壓升高,最終發(fā)展成為PE。由此,推測微生物可通過“腸道-胎盤”軸途徑調(diào)節(jié)sFlt-1、PLGF等因子表達,進而參與PE發(fā)生發(fā)展。

研究發(fā)現(xiàn),PE患者胎盤微生物主要以擬桿菌門、厚壁菌門等為主要優(yōu)勢菌,而PE患者腸道微生物同樣主要是由厚壁菌門、擬桿菌門等組成[27],驗證了我們的猜測是有實踐性的。上述研究結(jié)果與Amarasekara等[28]研究結(jié)果一致,這類菌群可能通過感染觸發(fā)炎性細(xì)胞及炎性因子間的失衡,導(dǎo)致滋養(yǎng)層功能受損,引起局部炎癥反應(yīng)。并指出胎盤微生物群的失調(diào)增加了致病菌的生長,破壞了子宮內(nèi)微生物群、滋養(yǎng)層和免疫細(xì)胞之間的共生關(guān)系,導(dǎo)致炎癥級聯(lián)反應(yīng)。而相較于正常妊娠中的適度炎性反應(yīng),PE是一種持續(xù)存在的炎癥反應(yīng)狀態(tài),妊娠母體中任何一個器官的炎癥激活都可能對PE發(fā)病起重要作用[29]。這與大多數(shù)研究者們多傾向于母胎界面的炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)PE發(fā)病這一說法相一致[14]。

在生理條件下,胎盤微生物分別從革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌中釋放脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)/脂蛋白(lipoprotein,LPP)等細(xì)菌產(chǎn)物,由toll樣受體(toll-like receptors,TLR)連接,并由位于滋養(yǎng)層表面的TLR4激活[30]。這反過來激活調(diào)節(jié)細(xì)胞因子,促進耐受微環(huán)境(母胎免疫耐受),并在正常妊娠中維持能量穩(wěn)態(tài)[31]。然而,當(dāng)胎盤微生物群的組成、數(shù)量或比例發(fā)生改變時(即胎盤微生態(tài)失衡),如擬桿菌增多占主導(dǎo)地位,乳酸桿菌減少,這會改變宿主的免疫反應(yīng),導(dǎo)致微生物驅(qū)動炎癥,最終導(dǎo)致早產(chǎn)、妊娠期糖尿病、PE等妊娠并發(fā)癥[32]。另有相關(guān)研究觀察到PE患者體內(nèi)的LPS生物合成途徑顯著增強[26]。并有研究人員通過動物實驗發(fā)現(xiàn),將LPS注射到嚙齒類動物體內(nèi)可產(chǎn)生如高血壓、蛋白尿、母體炎癥反應(yīng)等PE樣癥狀[33]。產(chǎn)生這類癥狀的原因可能是LPS注射可導(dǎo)致胎盤螺旋動脈重塑不足以及全身和局部炎癥反應(yīng)。其具體機制:來自革蘭氏陰性菌的LPS可能激活TLRs,特別是TLR3、TLR4、TLR7和TLR8,誘導(dǎo)核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclear factor Kappa-B,NF-κB)—一種炎癥介質(zhì);而來自革蘭氏陽性菌的LPP或肽聚糖能激活TLR2,進而通過一系列中間步驟激活NF-κB,其可啟動相應(yīng)靶基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和蛋白合成,如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素-8(interleukin-8,IL-8)、IL-6等多種炎癥因子,從而引發(fā)、維持和調(diào)控炎癥免疫反應(yīng)[34]。由此共同啟動了包括胎盤異常和母體綜合征在內(nèi)的PE的發(fā)病機制。通過以上實驗表明微生物可能通過“腸道-胎盤”軸途徑導(dǎo)致胎盤微生態(tài)失衡,進而介導(dǎo)局部及全身炎癥反應(yīng),從而引起PE。

此外,胎盤中細(xì)菌群落似乎在代謝上富含與脂肪酸(特別是短鏈脂肪酸)、色氨酸和苯甲酸鹽代謝相關(guān)的基因[35]。其中,胎盤中色氨酸的分解代謝增強了母胎免疫耐受的建立和維持、抗感染抗菌活性的調(diào)節(jié)以及促進胎兒神經(jīng)發(fā)育。此外,胎盤細(xì)菌還富含編碼脂肪酸(特別是短鏈脂肪酸)代謝相關(guān)基因,胎盤代謝組研究發(fā)現(xiàn)PE的胎盤內(nèi)脂肪酸含量高于正常的胎盤,且升高的脂肪酸以花生四烯酸為主[36]。PE患者脂肪動員的增加表明,脂質(zhì)代謝異常與PE有密切聯(lián)系。機體的代謝變化具有一體化、聯(lián)動性的特點,腸道微生物與胎盤微生物代謝相互影響、互相作用,形成炎癥失調(diào)狀態(tài),由此進一步證實了“腸道-胎盤”軸在PE發(fā)病機制中的重要作用。一旦“腸道-胎盤”軸中出現(xiàn)菌群紊亂,均可導(dǎo)致色氨酸和脂肪酸的代謝障礙,進而引起母胎能量穩(wěn)態(tài)受損,這可能引發(fā)或加劇PE事件,特別是在妊娠晚期,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的PE[37]。

綜上所述,胎盤微生物可通過多種途徑參與PE的發(fā)病(圖1)。反過來,PE狀態(tài)下胎盤處微生物的構(gòu)成可能是母胎胎盤屏障處細(xì)菌類型、功能和機體狀態(tài)共同決定的結(jié)果,并由此形成一個“惡性”循環(huán),最終導(dǎo)致母胎的嚴(yán)重并發(fā)癥及不良預(yù)后。

圖1 “腸道-胎盤”軸及其通過炎癥反應(yīng)等參與PE的發(fā)病

3 結(jié) 論

由于PE的異質(zhì)性和復(fù)雜性,目前治療方式十分有限。本文將胎盤微生物作為出發(fā)點,以“腸道-胎盤”軸為切入點探討PE發(fā)病機制。通過對比大量研究結(jié)果,力求找出PE與正常妊娠胎盤菌群的差異性及致病菌,從而通過某些措施在妊娠期調(diào)節(jié)母體微生物組的菌群失調(diào),進而改善PE的不良妊娠結(jié)局。近些年研究發(fā)現(xiàn),妊娠期婦女口服益生菌(雙歧桿菌和乳酸桿菌等),可調(diào)節(jié)胎盤和胎兒腸道中Toll樣受體的表達[38],減少母胎界面炎癥反應(yīng)刺激?；谏鲜鲅芯?“口腔-胎盤”軸、“生殖道-胎盤”軸亦可作為改善PE的不良預(yù)后的另一措施,但目前相關(guān)研究較少。綜上所述,正確總結(jié)分析胎盤菌群在PE發(fā)病中的影響,以胎盤菌群為靶點可能有效改善PE的發(fā)病情況以及減少對母嬰的有害影響,為PE的發(fā)病機制提供一個全新的方向。