子宫内膜及肠道微生物在子宫内膜癌发病中的作用

马杏，黄吾男，刘文文，李玲，刘畅

子宫内膜癌（endometrioid carcinoma，EC）是妇科三大恶性肿瘤之一。在美国和一些欧洲国家，EC 发病率已超越卵巢癌，成为妇科生殖系统恶性肿瘤之首[1]。1983 年Bokhman 将EC 分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型EC 通常起源于子宫内膜增生，表达雌孕激素受体，聚合酶ε（polymerase-epsilon，POLE）突变和微卫星不稳定是其常见突变，Ⅱ型EC 在萎缩的子宫内膜环境中发展，与雌孕激素受体关系不大，组织学上分化较差，可见频繁P53 突变，P16 和HER2/neu 过表达。

目前，EC 发病原因仍不明确，在环境触发和基因表达之间，微生物群是一个新发现的调节因子。研究表明，多种细菌病毒参与癌症的发生发展，如幽门螺杆菌、肝炎病毒、高危型人乳头瘤病毒分别与胃癌、肝癌、宫颈癌发生有关[2-4]。考虑到EC 的炎症状态，子宫内膜和肠道微生物在EC 的发生中也可能是一个极其重要的因素。

1 子宫内膜微生物与EC

1.1 子宫内膜微生物健康育龄妇女生殖道中的大多数细菌居住在阴道和宫颈中。由多种厌氧菌和需氧菌构成的阴道菌群是阴道微生态的核心，月经周期开始后，需氧菌和兼性厌氧菌的活菌数会不断减少，而专性厌氧菌基本保持不变[5]。随着年龄增加，阴道的酸性环境被逐渐破坏，阴道的自然防御功能下降。正常情况下，阴道和宫颈中微生物多样性低，以乳杆菌为主，在子宫内膜中可能不含或者只有很少的微生物量；但在患病状态下，子宫内膜微生物比阴道和宫颈微生物表现出更高的多样性[6]。

2015 年，Mitchell 等[7]比较阴道和子宫内膜微生物发现，子宫内膜中仍以乳杆菌属丰度最高，其次分别是加德纳菌属和普雷沃菌属。2017 年Chen 等[8]研究证实，女性生殖系统中存在不同的细菌群落，从阴道到卵巢其在不断变化，其中假单胞菌属、不动杆菌属和漫游球菌属（Vagococcus）在子宫内膜中丰度最高。Wei 等[9]从50 例女性生殖系统5 个不同部位（阴道下1/3、阴道后穹窿、宫颈黏液、子宫内膜和腹膜液）采集样本，进行16S rRNA 基因扩增测序，根据样本中鉴定的优势菌属将女性生殖道微生物分为7 种类型：Ⅰ型以链球菌属为主，Ⅱ型以乳杆菌属为主，Ⅲ型以加德纳菌属为主，Ⅳ型为普雷沃菌属和奇异菌属等的混合，Ⅴ型以韦荣球菌属为主，Ⅵ型为假单胞菌属和不动杆菌属等，Ⅶ型为丛毛单胞菌（Comamonas）。总体而言，沿着生殖道，微生物分布发生了连续的变化，阴道和宫颈大部分以Ⅱ型为主，而子宫内膜中微生物则表现出较高的多样性，以Ⅳ型和Ⅴ型多见。Winters 等[10]对25 例因子宫肌瘤或子宫内膜增生而行全子宫切除术的妇女的子宫内膜样本进行了微生物测序，发现子宫内膜中最丰富的菌属为不动杆菌属、假单胞菌属、丛毛单胞菌属和梭状芽孢杆菌属。

同样，Lu 等[11]的研究发现在门水平上，子宫内膜微生物主要由变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和拟杆菌门组成，具体到菌属，子宫内膜中假支杆菌属（Pseudoramibacter）、红细菌属（Rhodococcus）、福格斯氏菌属（Vogesella）、嗜胆菌属（Bilophila）、巨单胞菌属（Megamonas）、叶状杆菌属（Phyllobacterium）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、类杆菌属（Bacteroides）和双歧杆菌属（Bifidobacterium）的丰度较高。由此可见，乳杆菌属并不是子宫内膜的优势菌属，而子宫内膜多种菌属定居的传播途径可能是阴道宫颈细菌上行或肠道微生物及其他部位微生物的血源性传播，甚至医源性操作所致。随着测序技术的进步，研究人员虽然在子宫内膜中分离出多种富集菌群，但目前关于子宫内膜微生物的组成尚无统一意见，需要完善更多的实验去分析。

1.2 子宫内膜微生物与炎症及ECEC 组织中微生物测序结果与子宫内膜良性病变的差异明显。在2016 年，Walther-António 等[12]对EC 样本进行测序发现，厚壁菌门、螺旋体门、放线菌门、拟杆菌门和变形杆菌门细菌丰度在EC 组织中增高，具体到菌属，以粪厌氧棒杆菌属（Anaerostipes）、小类杆菌属（Dialister）、嗜胨菌属（Peptoniphilus）、瘤胃球菌属（Ruminococcus）、安柔特菌属（Anaerotruncus）、密螺旋体（Treponema）和奇异菌属（Atopobium）等为主。此外还观察到卟啉单胞菌属（Porphyromonas）结合阴道高pH 值（＞4.5）可作为诊断EC 的比较有价值的生物标志物，行受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC 曲线）分析，卟啉单胞菌属ROC 曲线下面积为0.847，敏感度为80%，特异度80%，但在阴道pH 值＞4.5，同时联合检测奇异菌属时，其ROC 曲线下面积为0.918，敏感度可提高到100%，但特异度会降低为60%[12]。Walsh 等[13]在EC 患者中鉴定出17 种富集菌属，认为绝经、肥胖或阴道高pH 值的EC 患者的内膜微生物多样性增加。而Lu 等[11]观察到与之相反的结果，与良性子宫病变患者相比，EC 患者的宫腔微生物多样性降低，导致部分少数菌属的过度生长，子宫内膜抵抗外界感染能力降低。为了研究不同妇科肿瘤中细菌和病毒的差异，Gonzalez-Bosquet 等[14]对高级别浆液性卵巢癌和子宫内膜样癌进行了微生物差异分析，发现两者有93 种微生物差异表达。

EC 与健康子宫微环境不同，不管是富集菌属还是局部多样性降低导致的少数菌属的过度生长，都会导致慢性炎症的产生，而慢性炎症促进血管生成、细胞增殖和自由基产生，有利于肿瘤发生和发展。Caselli等[15]采用人子宫内膜腺癌细胞HEC1A 研究了奇异菌属和卟啉单胞菌属对子宫内膜细胞促炎细胞因子表达的影响，结果表明，把两者与人子宫内膜腺癌细胞共同培养24 h，足以诱导促炎细胞因子产生，以白细胞介素1α（interleukin-1α，IL-1α）、IL-1β、IL-17α和肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）为主。同时也发现，奇异菌属和卟啉单胞菌属可以改变其他蛋白的转录，包括CC 趋化因子配体8（CC chemokine ligand 8，CCL8）、CXC 趋化因子配体2（CXC-chemokine ligand 2，CXCL2）、IL-22 和IL-9。IL-1α 和IL-1β 在包括EC 在内的多种肿瘤中过表达，促进细胞增殖、黏附、侵袭和血管生成[16]。由TNF-α 诱导的CCL8 和CXCL2 可在EC 中促进肿瘤侵袭[17-18]。IL-22 通过产生CCL2 诱导子宫内膜细胞增殖[10]。有研究发现，EC 中IL-9 表达水平与预后相关，IL-9 表达水平越高EC 预后越好（P=0.002 7）[19]。

Lu 等[11]观察到IL-6 和IL-17 的mRNA 水平与EC中微球菌（Micrococcus）的相对丰度呈正相关。IL-6是信号转导及转录激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）的激活因子，IL-6在EC 中激活STAT3 信号通路，促进EC 的发生[20]、侵袭和迁移，使用STAT3 抑制剂Stattic 能显著抑制IL-6 阳性淋巴细胞浸润度较高的EC 细胞的迁移和侵袭[21]。IL-17 是重要的源自CD4+T 细胞的促炎性因子，研究发现，EC 组织中IL-17 水平显著高于子宫内膜增生组织，与不典型子宫内膜增生组相比，IL-17 处理的子宫内膜癌Ishikawa 细胞的增殖和迁移显著增强。分子机制研究表明，IL-17 可能通过上调Ishikawa细胞雌激素受体α（estrogen receptor α，ERα）/ERβ 的比值来影响子宫内膜癌细胞增殖与迁移[22]。

2 肠道微生物与EC

2.1 肠道微生物除了泌尿生殖道，人体共生菌中另一庞大而不可忽视的群体便是胃肠道中的微生物，人体肠道微生物多达100 万亿，与人类宿主基本上是共生关系，携带的微生物基因比人类细胞基因多150 倍[23]。肠道微生物可参与肠道内饮食化合物代谢，维持肠道上皮屏障完整性，清除有毒化合物，调节炎症和免疫反应，维持体内能量平衡和宿主免疫力[24]。肠道微生物组成可因环境因素而改变，并导致细菌与宿主关系的改变。由于女性生殖道与直肠在解剖位置上相邻，肠道菌群紊乱可能导致生殖系统代谢异常，有研究表明肠道微生物与EC 的发生、治疗及预后均有一定关联[25-26]。

对健康志愿者粪便中的微生物测序发现，肠道微生物以拟杆菌门、厚壁菌门和变形杆菌门等革兰阴性类杆菌为主，其中厚壁菌门和拟杆菌门占90%[27]。健康人类的肠道微生物群多样性水平高[28]，而多样性水平的降低可能与菌群生态失调有关。Zhao 等[29]比较绝经前后女性的肠道微生物发现，绝经后妇女的肠道微生物多样性低于绝经前妇女，主要表现为绝经后厚壁菌门和变形杆菌门的细菌丰度减少，而拟杆菌门和疣微菌门的细菌丰度增多，其产生的代谢产物（短链脂肪酸、次级胆汁酸和甲苯等）数量变化，导致肠道内环境改变。肥胖人群与正常人群的肠道微生物组成也不相同，肥胖人群的肠道菌群在基因数量和丰度方面都低于健康人群，主要表现为拟杆菌门细菌数量显著减少，厚壁菌门细菌数量增加[30]。具体到种属，肥胖与奇异菌属（Atopobium）和斯卡多维菌属（Scardovia）的丰度呈正相关，与拟普雷沃菌属（Alloprevotella）、奈瑟菌属（Neisseria）、罕见小球菌属（Subdoligranulum）和纺锤链杆菌属（Fusicatenibacter）等的丰度呈负相关[31]。

2.2 肠道微生物与雌激素及EC许多研究表明，绝经、肥胖和高雌激素水平是EC 发生的重要危险因素。然而，并不是所有具有多项高危因素的女性最终都会患EC，已知的EC 危险因素和不同的结果之间的差异可能是人类微生物干扰所致[32]，绝经期改变或肥胖可通过减少肠道微生物多样性、改变厚壁菌门与拟杆菌门的比值来增强菌群失调，两者可引起全身雌激素水平升高。

正常情况下，女性体内的雌激素以游离或结合于性激素结合球蛋白的形式在血液中循环，到达肝脏后经UDP-葡萄糖醛酸转移酶与葡萄糖醛酸结合，再通过胆汁排泄，但这种由胆汁释放的“结合雌激素”可被肠道中具有β-葡萄糖醛酸酶（βglucuronidase，GUS）的肠道细菌解结合，再次变成游离雌激素，导致体内发挥作用的雌激素增多[33]。而厚壁菌门/拟杆菌门比值改变会增加具有GUS 活性的细菌，它们能增高雌激素水平，并增强雌激素与受体的结合，从而促进子宫内膜增生和EC 的发展[34]。研究表明，肠道内有GUS 活性的细菌有利于EC 及乳腺癌等与雌激素相关的实体肿瘤的发生及进展[35-36]。有学者提出“estrobolome”概念，也称“雌激素组”，指能代谢雌激素的肠道菌群基因的集合，有研究人员编制了一份人体肠道微生物GUS 基因图谱，总共鉴定了3 013 个微生物编码的GUS 蛋白，有112 个微生物GUS 基因被鉴定出来，并分为6 类，主要表达在4 个细菌门，分别为拟杆菌门、厚壁菌门、疣微菌门和变形菌门[37]，具体到菌属是斯莱克菌属（Slackia）和丁酸蓖麻单胞菌属（Butyricimonas）与雌二醇水平显著相关[38]。

除了肠道微生物失调导致具有GUS 活性的细菌丰度增加，使雌激素增多，肠道微生物诱导的肥胖也可增加雌激素水平。绝经后肥胖妇女卵巢来源的雌激素急剧下降，但脂肪组织内的芳香化酶可以将体内的类固醇转化为睾酮和雄烯二酮，其进一步转化可变为雌二醇和雌酮，在体内发挥作用[39-40]，从而增加循环中的雌激素含量。

事实上，EC 中除了内膜菌群失调可引起炎症反应，雌激素同样可以调节炎症，产生促炎因子（IL-6和TNF-α），促炎因子反过来可协同卵巢类固醇合成相关酶的表达，导致循环内的雌激素处于高水平状态，以此形成一个刺激环[41]，支持雌激素驱动的子宫内膜癌的发展。

3 结语与展望

子宫内膜及肠道微生物失调会产生慢性炎症，升高雌激素水平，影响子宫内膜细胞增殖。有报道称阴道微生态失衡与高危型人乳头瘤病毒持续感染显著相关，会增加宫颈高级别鳞状上皮内病变[42]及宫颈癌[43]的风险，但目前没有研究报道阴道微生态失衡直接与EC 有关，需要进一步探索。内膜及肠道微生物打破正常稳态而呈现病理状态的具体机制，以及微生物之间对营养的竞争、微生物与宿主的信号转导及微生物代谢产物的影响等，都有待于深入研究。此外，EC 放化疗过程中出现的胃肠道损伤是否可以从微生物出发，通过调节微生物生态或与其他药物协同作用，减少患者用药过程中的不适感。一些较成熟的干预措施，如对高危人群用药物（针对生殖道和肠道的益生菌或益生元）、减肥手术、粪便微生物转移和营养药物等方法，是否可以作为预防EC的新手段有待进一步研究。研究人员已经完成人3D子宫内膜上皮细胞模型器[44]和人工阴道液[45]的制作，这种定量化体外微生物培养和精准解析的技术是认识女性生殖道微生物与疾病发生的有力工具。利用新一代测序技术，从微生物入手，可能为EC 的预防和治疗提供新思路。