卷曲乳杆菌对女性生殖道健康的影响及抑菌和抗炎机制.pdf

第 45卷 第1期2024 年 1月Vol.45 No.1January 2024中山大学学报（医学科学版）JOURNAL OF SUN YATSEN UNIVERSITY（MEDICAL SCIENCES）卷曲乳杆菌对女性生殖道健康的影响及抑菌和抗炎机制孙佳慧，宋丽雅（北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048）摘要：乳杆菌是女性生殖道的重要定植菌，其中的卷曲乳杆菌与生殖道健康密切相关，对维持女性阴道微生态平衡起到重要作用。卷曲乳杆菌丰度降低可能与细菌性阴道病（BV）、外阴阴道假丝酵母菌病（VVC）等多种女性生殖道疾病具有相关性，甚至导致不育、胚胎停育等不良妊娠结局。本文概述了卷曲乳杆菌的基本特性，其数量减少与生殖道疾病的关系，对白假丝酵母菌、衣原体等阴道致病菌的抑制能力及抑菌机制，以及卷曲乳杆菌的抗炎作用，以期为卷曲乳杆菌在阴道用药方面提供参考。关键词：乳杆菌；卷曲乳杆菌；生殖道健康；抑菌；抗炎中图分类号：R71 文献标志码：A 文章编号：1672-3554（2024）01-0028-07DOI：10.13471/ki.j.sun.yat-sen.univ（med.sci）.20240004.013Effect of Lactobacillus crispatus on Female Reproductive Tract Health and Its Antibacterial and Anti-inflammatory MechanismsSUN Jiahui，SONG Liya（College of Chemistry and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）Correspondence to：Song Liya；E-mail：Abstract：Lactobacilli are important colonizing bacteria in female reproductive tract，among which Lactobacillus crispatus is closely associated with reproductive tract health and plays a crucial role in maintaining the vaginal microbiota balance.A decrease in the abundance of Lactobacillus crispatus may be correlated with various female reproductive tract diseases，such as bacterial vaginosis and vulvovaginal candidiasis，and it can even lead to adverse pregnancy outcomes such as infertility and embryo arrest.This article provides an overview of the basic characteristics of Lactobacillus crispatus，relationship between the decrease of its quantity and reproductive tract diseases，its ability to inhibit pathogenic bacteria such as Candida albicans and Chlamydia trachomatis，and the anti-inflammatory effects of Lactobacillus crispatus.The aim is to provide references for the use of Lactobacillus crispatus in vaginal therapeutics.Key words：Lactobacillus；Lactobacillus crispatus；genital tract health；bacteriostatic；anti-inflammatoryJ SUN Yatsen Univ（Med Sci），2024，45（1）：28-34人体在长期进化过程中与微生物群形成了动态的、相对均衡和稳定的人体微生态系统，阴道微生态是人体微生态的一部分，大约有 250 种微生物1，它们彼此制约、相互依赖使阴道生态达到平衡，这种平衡使阴道受到损伤或遭到外界病原体感染时具有一定的抵抗能力；但当阴道生态平衡被破坏，菌群比例失调时，则会引发各种阴道疾病2。乳杆菌是正常育龄女性阴道微生态系统中的优势 综述 收稿日期：2023-09-08 录用日期：2023-11-27基金项目：北京市科技计划食用菌多糖精深加工技术集成研究及系列产品研制（Z171100001517006）作者简介：孙佳慧，第一作者，研究方向：乳杆菌在抑菌及抗炎方面的研究，E-mail：；宋丽雅，通信作者，博士，教授，E-mail：第1期孙佳慧，等.卷曲乳杆菌对女性生殖道健康的影响及抑菌和抗炎机制菌群，其中，占比最多的乳杆菌为卷曲乳杆菌3，随着研究的不断深入，研究者发现卷曲乳杆菌对维持女性生殖道健康发挥着重要作用。1 卷曲乳杆菌的基本特性卷曲乳杆菌是一种兼性厌氧菌，革兰氏阳性，为形态细长、弯曲、纤细的杆菌，属于厚壁菌门、芽孢杆菌纲、乳杆菌目、乳杆菌科、乳杆菌属，无鞭毛，无芽孢，最适生长温度37，营养需求复杂，可降解各种碳水化合物，产生L-和D-乳酸异构体，从而保持阴道的酸性环境，抑制有害菌的增殖，同时可生成H2O2抑制杂菌，并与较低的炎症水平有关。卷曲乳杆菌有较强的黏附能力，对酸和胆盐有较强的耐受力，在pH3.5的酸性环境中仍能缓慢生长，具有降解胆固醇的能力。其细胞壁存在S层蛋白，其主要功能是介导细菌对宿主的黏附4，在维持细胞形态和保护宿主菌免受不良环境的影响方面同样发挥着重要作用，用LiCl（用于去除表层蛋白）处理菌株后，卷曲乳杆菌的形态变为椭圆或不规则。卷曲乳杆菌可以通过定植、竞争排斥和产生抗菌物质，干扰致病菌，其缺乏与发生传染病的较高风险有关，并对维持微生态平衡发挥着关键作用5。2 卷曲乳杆菌在健康人群中的分布女性阴道存在多种微生物，其中，乳杆菌占比较高。有学者根据阴道微生物群优势菌的不同，将其大致分为了五种菌群类型（community state type，CST）：其中4种以乳杆菌为主，分别为以卷曲乳杆菌（CST）、格氏乳杆菌（CST）、惰性乳杆菌（CST）和詹氏乳杆菌（CST）为主的类型，而第五种类型CSTIV则是以严格厌氧菌为主6。同时，有研究表明，乳杆菌中的卷曲乳杆菌在健康女性阴道中占比较高，是反映健康女性阴道微环境的标志物。邱俊杰等研究发现，在健康育龄女性阴道中检出最多的乳杆菌为卷曲乳杆菌，检测到的47例卷曲乳杆菌其中有45例来自健康女性3。3 卷曲乳杆菌与疾病的关系健康女性阴道和存在于其中的微生物群落构成了一个平衡的微生态系统7，乳杆菌，尤其是卷曲乳杆菌在健康女性阴道中的相对丰度较高。有研究发现，育龄女性正常阴道菌群主要以卷曲乳杆菌和惰性乳杆菌为主，但惰性乳杆菌往往与阴道微生态紊乱相关，卷曲乳杆菌则是反映育龄女性正常阴道微生态的标志8-9。菌群失调的发生常常伴随着卷曲乳杆菌的相对丰度降低，因此菌群失调或许与卷曲乳杆菌的相对丰度降低有密切关系10。大量研究表明，菌群失调易引发生殖道感染11，生殖道感染有患病率高、无症状比例高以及难以得到合理治疗等特点12。其中，外阴阴道假丝酵母菌病（vulvovaginal candidiasis，VVC）、细 菌 性 阴 道 病（bacterial vaginosis，BV）都是临床中比较多见且复发率高的疾病，并且均与卷曲乳杆菌数量降低有关。本文主要对卷曲乳杆菌在维持阴道健康中的重要作用，以及抑菌、抗炎机制进行讨论，为研究阴道健康制剂提供思路。外阴阴道假丝酵母菌病是一种常见的由假丝酵母菌引起的阴道炎，是由假丝酵母侵犯外阴或阴道浅表上皮细胞所导致的炎症13。乳杆菌会利用糖原代谢产生乳酸、过氧化氢和细菌素等抗菌物质进而抑制白假丝酵母菌的生长。但不同种的乳杆菌与假丝酵母菌的关系也有所不同。马啸等14发现复发性外阴阴道假丝酵母菌病（recurrent vulvovaginal candidiasis,RVVC）组和正常组两者的菌群结构有所区别，RVVC患者阴道菌群丰富度明显下降，并且不随月经周期发生变化，表现为乳杆菌菌种比例的失调，卷曲乳杆菌含量明显下降，惰性乳杆菌增多，因此，诱导卷曲乳杆菌定植或者抑制惰性乳杆菌定植，恢复阴道菌群比例，是治愈RVVC的潜在手段。Tortelli等15研究表明，在非妊娠女性中，以惰性乳杆菌为优势菌落的阴道环境比以卷曲乳杆菌为优势菌落的阴道环境更有益于假丝酵母菌的生长，体外实验同样表明，卷曲乳杆菌可能比惰性乳杆菌可以更有效地阻止假丝酵母菌的定植。唐莉等16在研究妊娠再发性念珠菌性阴道炎患者的阴道菌群中发现，健康孕妇以卷曲乳杆菌（丰度为3.8710-1）为优势菌，而未再发、再发和持续阳性3组则以惰性乳杆菌为优势菌。Mndar等17研究了含卷曲乳杆菌的口服和阴道胶囊对VVC患者的影响，发现该胶囊可降低分泌物量和瘙痒/刺激这两个重要症状的综合评分。杨雅萍等研究乳杆菌对阴道炎的治疗作用时发现，经卷曲乳杆菌治疗后29第45卷中山大学学报（医学科学版）的小鼠阴道灌洗液中白假丝酵母菌的载菌量低于未治疗组，并且治疗后阴道内白假丝酵母菌菌丝量逐渐减少甚至消失，炎症因子IL-8的表达在治疗后也显著降低18。细菌性阴道病是以兼性厌氧菌增多为主导致的阴道感染19，是女性常见的生殖道感染。与健康人群相比，BV患者多表现为菌群比例失调，如乳杆菌比例下降等。一项对异常阴道分泌物症状的女性群体进行的研究发现，相较于健康女性，患有BV的女性阴道中卷曲乳杆菌相对较少，在NS（检测女性细菌性阴道炎的指标）为710的女性中，卷曲乳杆菌/惰性乳杆菌的比率0.05），说明胚胎停育的发生与阴道内卷曲乳杆菌的减少可能存在一定的相关性。因而，早期检测阴道内乳杆菌的变化，以及恢复卷曲乳杆菌比例，对预防不良妊娠结局的发生重要意义。由以上结果可以看出，卷曲乳杆菌在维持阴道微生态中起到重要作用。其丰度变化与白假丝酵母菌病、细菌性阴道病、不良妊娠结局等疾病都具有相关性，同时对抵抗HPV和HSV等病毒的感染有积极作用。因而，及时检测卷曲乳杆菌在阴道菌中的相对丰度，及时补充卷曲乳杆菌可能对预防和治疗白假丝酵母菌病、细菌性阴道病以及不良妊娠结局等疾病，恢复生殖道微生态健康具有重要意义，但是该菌的具体作用机制仍不十分清楚，在相关领域还需要进一步深入研究。4 卷曲乳杆菌抑菌及抗炎机制卷曲乳杆菌主要通过抑制有害微生物的生长及抗炎作用维持女性生殖道健康，下面分别介绍。4.1对病原微生物的抑制4.1.1对白假丝酵母菌的抑制白假丝酵母菌是最常见的真菌病原体，在免疫功能低下和受到其他风险因素的个体中，可能从共生体变为病原体26，引起外阴阴道假丝酵母菌等疾病。有研究表明，卷曲乳杆菌对白假丝酵母菌有一定的抑制作用。Jang等27研究发现，卷曲乳杆菌培养上清液使白假丝酵母菌的生长降低了 77.42%，并且不受热灭活和蛋白水解酶处理的影响，同时还能抑制白假丝酵母菌的形态，抑制菌丝形成。Abdul-Rahim等28发现卷曲乳杆菌无细胞上清液所含有的主要杀菌成分是苯基乳酸。菌丝形成可以促进组织穿透和逃逸免疫细胞，阻断病原体的毒力特性，抑制菌丝形成被认为是一种新的抗真菌形式。Wang等29研究卷曲乳杆菌对白假丝酵母菌的机制中发现，卷曲乳杆菌对白假丝酵母菌生长和菌丝形成有明显的体外抑制作用，可以显著下调凝集素样蛋白基因 3（agglutinin-like protein,ALS3）、菌丝壁蛋白基因 1（hyphal cell wall protein,HWP1）和细胞伸长程度基因 1（extent of cell elongation protein,ECE1）的表达，分别为 0.14倍、0.075倍和0.045倍；同时显著上调白假丝酵母菌菌丝负性调控基因负转录调节因子（negative transcriptional regulator,NRG1）表达。其中，ALS3是凝集素样序列基因家族的成员，参与细胞的入侵30第1期孙佳慧，等.卷曲乳杆菌对女性生殖道健康的影响及抑菌和抗炎机制和随后的细胞损伤；HWP1是一种细胞壁甘露糖蛋白，是菌丝形成和酵母菌黏附上皮细胞所必需的；ECE1是一种膜蛋白，它对细胞延伸和生物被膜形成至关重要。因此，卷曲乳杆菌可能以NRG1依赖的方式抑制特异性基因表达。Matsuda等30在研究卷曲乳杆菌培养上清液对白假丝酵母菌生物膜形成的抑制作用机制中发现，卷曲乳杆菌培养上清液可以抑制白假丝酵母菌生物膜的初始定植和成熟，还可以抑制白假丝酵母菌与HeLa细胞的黏附。4.1.2对衣原体的抑制沙眼衣原体是一种革兰氏阴性菌，衣原体感染可能会导致并发症和后遗症，包括不孕不育、流产和早产等不良后果31-32。研究表明，卷曲乳杆菌可以抑制沙眼衣原体的生长。Chen等33研究发现，卷曲乳杆菌以剂量和时间依赖性方式抑制沙眼衣原体的感染性，有较强的抗衣原体作用，而D（-）乳酸是无细胞上清液中主要灭活衣原体的成分，有其他研究发现，D（-）乳酸能够下调细胞周期蛋白D1和E1的产生以抑制上皮细胞的增殖34-35，这种抑制会阻止衣原体进入黏膜上皮细胞并在此存活。此外，卷曲乳杆菌衍生的表面活性剂同样有抑制衣原体的作用。Foschi等36研究卷曲乳杆菌衍生的生物表面活性剂对衣原体感染的抑制作用，在1至0.5 mg/mL之间的浓度下，显示出高度的抗衣原体活性，并且对HeLa细胞的感染性降低了50%。4.1.3对其他病原微生物的抑制卷曲乳杆菌对其他病原菌同样有抑制作用。Chen等37用琼脂覆盖法研究发现，卷曲乳杆菌对鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌具有一定的抑制作用，抑菌圈直径分别为20.0 mm和28.3 mm。他还发现卷曲乳杆菌的表层蛋白同样可以抑制鼠伤寒沙门氏菌和大肠杆菌与HeLa细胞的黏附。Kaur等38研究发现卷曲乳杆菌的上清液对表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌具有广谱抗菌活性，卷曲乳杆菌上清液存在的抑菌物质经蛋白酶处理后会失去活性，但对温度、pH具有耐受性，这表明上清液中的抑菌物质可能为蛋白质。阴道加德纳菌被认为是BV中主要的定植菌，其生物膜的形成也最强，张晓宇等39研究发现卷曲乳杆菌与粪肠球菌的上清液对阴道加德纳菌生物膜形成具有较强的抑制作用，其中两者共培养后的上清液对阴道加德纳菌生物膜的抑制比单乳杆菌或粪肠球菌上清液强。总之，卷曲乳杆菌有广谱抗菌活性，尤其是对白假丝酵母菌具有较好抑制作用，其可以抑制菌丝特异性基因的表达，病原菌的生长或抑制白假丝酵母菌的初始定植和成熟，以降低对宿主的感染。因此，卷曲乳杆菌可用于抗菌药物开发，恢复女性生殖道微生态平衡。4.2卷曲乳杆菌的抗炎作用卷曲乳杆菌不仅有广谱的抑菌活性，还具有一定的抗炎作用，其主要是通过调节炎症因子的分泌和细胞自噬起到免疫调节作用。卷曲乳杆菌可以预防和抑制白假丝酵母菌引发的炎症。该菌主要通过减轻白假丝酵母菌的毒力，调节细胞因子和趋化因子的分泌，促进宿主防御来保护细胞。Niu等40在研究卷曲乳杆菌干预阴道上皮细胞对白假丝酵母菌的免疫反应能力时发现，当白假丝酵母菌感染细胞后用卷曲乳杆菌进行处理，与白假丝酵母菌组对比，IL-2、6和17（参与抗真菌感染的先天免疫）的浓度显著增加。Rizzo等41研究发现与白假丝酵母菌接触后，HeLa 细胞 比未感染的细胞表达更多的 Toll 样受体 2/4（Toll-Like receptors 2/4，TLR2/4），而卷曲乳杆菌预处理后则下调了TLR2/4的表达，同时降低了IL-8的分泌。卷曲乳杆菌主要通过参与 TLR2/4，IL-8来促进HeLa细胞对白假丝酵母菌感染的防御。LPS是革兰氏阴性细菌特有的结构，卷曲乳杆菌有助于抑制LPS引发的炎症。有研究发现，卷曲乳杆菌的表层蛋白可显著抑制脂多糖（LPS）刺激RAW264.7 细 胞 一 氧 化 氮（NO）和 前 列 腺 素 E2（PGE2）的产生。LC3和Beclin-1是参与自噬调节的关键蛋白，卷曲乳杆菌的表层蛋白可诱导巨噬细胞Beclin1和LC3-蛋白表达上调，加入3-MA（自噬抑制剂）后，表层蛋白的抗炎作用明显减少，说明表层蛋白通过激活 RAW264.7细胞的自噬抑制炎症42。同时，表层蛋白还可以抑制NF-B p65核内易位，NF-B途径是介导细胞应激和炎症反应的重要转导途径，而免疫细胞中p65的核转位直接反映了NF-B的激活，卷曲乳杆菌可通过抑制NF-B p65核内易位，从而减轻 LPS诱导的 RAW264.7细胞炎症反应41。除了抑制白假丝酵母菌和革兰氏阴性菌引起的炎症反应，卷曲乳杆菌同时也可以抑制衣原体等微生物引起的炎症，有研究发现，卷曲乳杆菌及其31第45卷中山大学学报（医学科学版）上清液可以通过减少因沙眼衣原体感染引起的HeLa 细胞和巨噬细胞 IL-6，IL-8 和 TNF-的产生，以及IL-10（抗炎因子）的表达显著上调，以起到免疫调节作用43。综上所述，卷曲乳杆菌可以抑制女性阴道易感染的白假丝酵母菌、细菌等微生物引发的感染及炎症反应，对于维持女性阴道微生态健康有重要意义。表1对卷曲乳杆菌的抑菌抗炎作用进行了总结。同时，该菌的无细胞上清液也具有很好的抑菌效果，可以改善患者的炎症情况，具有较大应用潜力。5 总结与展望卷曲乳杆菌是健康女性阴道中的常见菌，在抵御女性生殖道感染、维持阴道微生态平衡中起到重要作用。卷曲乳杆菌对常见的阴道感染菌白假丝酵母菌、沙眼衣原体及其他菌的生长有一定的抑制作用，主要是通过分泌抑菌物质、抑制病原菌生物膜的形成和抑制菌丝形成发挥作用，具有广谱抗菌活性。同时它还可以通过调节细胞因子，降低炎症，起到免疫调节作用。因而卷曲乳杆菌主要是通过直接抑制病原菌和调节宿主免疫系统两方面保护女性健康。目前，抗生素仍是治疗女性阴道感染类疾病的常用药，如甲硝唑或克林霉素用于细菌性阴道病，抗真菌药物用于外阴阴道假丝酵母菌病。但长期使用抗生素治疗可能会产生副作用，扰乱患者阴道菌群，抑制乳酸菌等有益菌的生长，使阴道正常菌群处于失调状态；同时，抗菌药物的不合理使用或滥用也会致使病原菌对其耐药率不断提高，发生治疗效果不明显等问题。因此，寻找更安全的治疗方案迫在眉睫。卷曲乳杆菌是治疗阴道疾病最有希望的益生菌之一，其可以在不破坏自身益生菌平衡的前提下抑制病原菌增殖，从而达到抗感染的目的。目前研究结果已经表明，使用卷曲乳杆菌治疗VVC具有显著效果，但是其适用范围、配合用药等方面仍需进一步研究。希望本文能为减少不良反应、降低复发率、安全可靠的阴道用药的研究与开发提供一些理论参考。参考文献1 向清清.16SrRNA 高通量测序分析产后阴道菌群的变化D.暨南大学，2021.Xiang QQ.The changes of postpartum vaginal flora were analyzed by 16SrRNA high-throughput sequencing D.Jinan University，20212 余静贵，胡岗，李洁群，等.阴道微生物菌群对高危型人乳头瘤病毒感染的影响 J.中国当代医药，2023，30（09）：118-121.Yu JG，Hu G，Li JQ，et al.Effect of vaginal microflora on high-risk human papillomavirus infectionJ.Chin Modern Med，2023，30（9）：118-121.3 邱俊杰，熊礼宽.中国汉族育龄女性阴道内乳杆菌的鉴定表1卷曲乳杆菌抑菌及抗炎机制总结Table 1 Summary of antibacterial and anti-inflammatory mechanisms of Lactobacillus crispatus 病原菌白假丝酵母菌衣原体其他病原菌抑菌能力及机制下调ALS3、HWP1和ECE1的表达，上调NRG1表达抑制白假丝酵母菌生物膜的定植和成熟，抑制白假丝酵母菌对HeLa的黏附抑制衣原体的感染性可抑制鼠伤沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、铜绿假单胞菌的生长抑制阴道加德纳菌生物膜的形成抗炎机制增加IL-2和17的产生降低IL-8的产生，下调上皮细胞的TLR2/4表达减少TNF-、IL-1的产生减少IL-6，IL-8和TNF-的产生抑制LPS刺激的巨噬细胞的NO和PGE2的产生，促进细胞自噬，抑制p65核内易位32第1期孙佳慧，等.卷曲乳杆菌对女性生殖道健康的影响及抑菌和抗炎机制与系统发育分析 J.中国微生态学杂志，2020，32（11）：1248-1254.Qiu JJ，Xiong LK.Identification and phylogenetic analysis of vaginal Lactobacillus in reproductive age Chinese Han womenJ.Chin J Microecol，2020，32（11）：1248-1254.4 崔媛媛，叶德盛，郑炜炜，等.宫颈微生物菌群对IVF-ET妊娠结局的影响 J.生殖医学杂志，2022，31（12）：1690-1698.Cui YY，Ye SD，Zheng WW，et al.Effect of cervical microbiome on IVF-ET outcome J.J Reprod Med，2022，31（12）：1690-1698.5 刘好静.卷曲乳杆菌S层蛋白的分离鉴定及其在枯草芽孢杆菌芽孢表面的展示 D.西北农林科技大学，2021.Liu JH.Isolation and identification of Lactobacillus crispatus S layer proteins and its display on Bacillus subtilis spore surfaceD.Northwest a&f university，2021.6 Ravel J，Gajer P，Abdo Z，et 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