综述：女性育龄期生理与生殖健康的微生物调节因子：其局部、近端和远端调节作用

《npj Biofilms and Microbiomes》：Microbial regulators of physiological and reproductive health in women of reproductive age: their local, proximal and distal regulatory roles

　　本综述系统阐述了女性生殖道及肠道微生物组通过代谢、免疫和激素途径调控女性生理与生殖健康的最新进展。文章深入探讨了局部（如下生殖道乳酸杆菌）、近端（微生物跨位点迁移）及远端（肠道微生物组通过“雌激素组”/estrobolome）的调节机制，并展望了基于微生物组的干预策略（如益生菌、阴道菌群移植/VMT）在维护女性健康（如细菌性阴道病/BV、多囊卵巢综合征/PCOS）中的应用潜力。

　　

女性微生物组：生殖健康的关键调控者

在女性生命的不同阶段，尤其是在育龄期，微生物组扮演着至关重要的角色。它们不仅构成了一道抵御病原体的生物屏障，更通过复杂的代谢产物和信号分子，深度参与并调控着宿主的生理功能与生殖结局。

女性生殖系统微生物的空间分布

下生殖道微生物组：组成、动态变化与功能

女性下生殖道（LGT），包括宫颈和阴道，栖息着一个对维持生殖健康至关重要的微生物群落。健康的女性下生殖道微生物组多样性较低，主要以乳酸杆菌（Lactobacillus）属为主导，约占阴道和宫颈微生物群的99%和97%。这种优势与雌激素刺激下阴道上皮细胞内糖原的积累密切相关。乳酸杆菌以糖原作为碳源，通过发酵产生乳酸，从而使阴道环境酸化至pH 3.5-4.5。这种酸性环境抑制了病原微生物的生长，有助于维持微生物稳态。

阴道微生物群通常被分为五种社区状态类型（CSTs）。CST I、II、III和V分别由单一乳酸杆菌物种（依次为卷曲乳酸杆菌/L. crispatus、加氏乳酸杆菌/L. gasseri、惰性乳酸杆菌/L. iners和詹氏乳酸杆菌/L. jensenii）主导，而CST IV则以兼性和专性厌氧菌的多样化混合为特征。值得注意的是，并非所有乳酸杆菌都对下生殖道有益。惰性乳酸杆菌（L. iners）是一个显著的例外，它被认为是阴道乳酸杆菌中的“叛徒”，对阴道健康产生负面影响。与其他乳酸杆菌相比，惰性乳酸杆菌的基因组异常小（约1.3 Mb），并且缺乏产生D-乳酸和过氧化氢（H₂O₂）等关键抗菌化合物的能力。相反，其基因组中含有编码铁硫蛋白、独特σ因子和惰性溶素（inerolysin）等毒力因子基因，可能损害阴道黏液层并削弱宿主防御。这些特性使惰性乳酸杆菌易于促进与CST IV相关的厌氧菌（如加德纳菌/Gardnerella、动弯杆菌/Mobiluncus等）的过度生长，从而导致阴道微生物群从CST III向菌群失调的CST IV状态转变。

CST IV被广泛认为是阴道菌群失调的标志，其特征是以专性厌氧菌为主的多微生物联盟。这些菌群失调的群落消耗乳酸，产生各种生物胺，如腐胺和尸胺，使阴道pH值升高至4.5以上，加剧BV的严重程度。生物胺不仅负向影响乳酸杆菌的生长动态，还可能通过产生唾液酸酶等水解酶降解黏蛋白，破坏宫颈阴道黏膜屏障的完整性，增加微生物易位和上行感染的风险。这种屏障破坏通过Toll样受体（TLRs）识别微生物病原体相关分子模式（PAMPs），从而促进促炎反应。

上生殖道微生物组：多样性与乳酸杆菌流行率

与下生殖道相比，上生殖道（UGT），包括子宫内膜、输卵管和卵巢，是一个低生物量环境，但在健康和疾病状态下都表现出相对较高的微生物多样性。在健康女性中，乳酸杆菌是子宫微生物组中最常报告的优势菌属，但也可以检测到少量其他细菌，如普雷沃菌/Prevotella、加德纳菌/Gardnerella等。然而，由于样本特异性、采样技术以及测序方法的局限性，上生殖道的正常微生物组特征仍然不甚明确。子宫内膜微生物组的异质性可能由宿主和环境因素共同塑造，包括遗传背景、激素波动、免疫特征和性行为。

这种微生物异质性可能对成功受孕产生不同的影响。子宫内膜微生物组中非乳酸杆菌物种的优势与子宫内膜容受性降低和反复种植失败（RIF）风险增加相关。在各类流产病例中也一致观察到非乳酸杆菌细菌（如阿托波菌/Atopobium、奈瑟菌/Neisseria等）的丰度增加。目前，以乳酸杆菌为主的子宫内膜微生物组被认为是预测生殖成功的有效生物标志物。

同样，产生卵泡的卵巢和运输卵母细胞的输卵管也并非绝对无菌。在输卵管开口处，微生物的比例趋于增加，乳酸杆菌的中位相对丰度仅为1.69%，与阴道中厚壁菌门（主要是乳酸杆菌）主导的微生物群形成鲜明对比。输卵管微生物组的丰富性与异位妊娠等各种妇科病症的进展有关，表明上生殖道微生物群在维持输卵管健康中具有潜在作用。对卵巢微生物组的研究主要集中于恶性肿瘤相关报告，例如卵巢癌组织中微生物组成与正常远端输卵管组织显著不同，其特征是变形菌门与厚壁菌门的比例增加。然而，目前尚无足够证据证实存在一个可与污染物可靠区分开的独特且稳定的卵巢微生物组。

生殖系统中的微生物易位与感染

大量研究表明，阴道微生物组与健康结局之间存在密切关系。菌群失调大大增加了对生殖道感染的易感性，如人类免疫缺陷病毒（HIV）感染、2型单纯疱疹病毒感染、人乳头瘤病毒（HPV）感染以及不良妊娠结局。在许多情况下，经常观察到微生物从下生殖道向生殖系统近端位点的转移，表明跨位点微生物交换可能引发或加重多种生殖疾病。

微生物易位诱导的不良生理结局

上生殖道感染中表现出的低强度炎症和免疫反应通常是细菌作用的结果。在菌群失调女性的子宫腔中，加德纳菌（G. vaginalis）、阴道阿托波菌（A. vaginae）、羊膜斯内斯菌（S. amnionii）、普雷沃菌（Prevotella）和梭菌（Clostridium）等细菌显著富集。这些细菌常在阴道菌群失调的女性中被检测到，暗示了阴道和子宫之间潜在的微生物联系。这种跨位点的微生物关联不仅体现在子宫腔内机会性病原体的过度生长上，接受慢性子宫内膜炎（CE）患者阴道微生物群移植的大鼠，其子宫微生物结构也发生了显著变化。这些观察结果共同支持了微生物从阴道生态位向子宫生态位易位的可能性。

在微生物易位的背景下，许多CST IV相关细菌是炎症反应的有效诱导剂。例如，埃尔氏巨球形菌（M. elsdenii）和蒂莫普雷沃菌（P. timonensis）促进树突状细胞（DCs）成熟，导致促炎细胞因子如IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12和TNF-α分泌增加。这些细胞因子不仅能驱动局部炎症，还可以从阴道上行至子宫，从而影响子宫免疫微环境和T细胞分化。这种免疫环境的改变在塑造子宫内膜的适应性免疫中起着关键作用。一旦被激活，适应性免疫反应可导致慢性炎症和组织损伤，正如盆腔炎性疾病（PID）中的特征。特别是，T辅助细胞1（Th1）向T辅助细胞2（Th2）介导的免疫偏移可能导致输卵管上皮表面、腹膜表面的纤维蛋白炎症损伤。某些细菌物种（如葡萄球菌/Staphylococcus、链球菌/Streptococcus）的存在也与纤维化程度和组织损伤严重程度相关，表明其在加剧病理结局中的作用。

与跨位点调控相关的不良生殖结局

生育力下降受年龄、不健康生活方式因素（如不良饮食、吸烟）和环境暴露的影响。已知影响女性生育力的因素也会影响其微生物组。随着微生物组对生殖相关免疫系统调控研究的加强，微生物组在参与女性受孕过程中的作用得到进一步强调。

育龄女性生殖道中乳酸杆菌属的主导地位与较高的妊娠率和积极的生殖结局相关。在妊娠期间，特别是早期妊娠，微生物群会向乳酸杆菌主导的状态转变。这种变化与妊娠期间内源性雌激素水平升高密切相关，表明雌激素与乳酸杆菌丰度之间存在正相关关系。持续的高雌激素水平有助于稳定微生物群落结构，维持生殖道环境的稳定性和功能，这可能解释了妊娠期阴道微生物群相对稳定的原因。在这种稳定的微环境中，卷曲乳酸杆菌（L. crispatus）的最佳丰度（约80%）被认为更有利于成功受孕，表明生殖成功不仅取决于细菌种类，还取决于达到最佳的微生物丰度。

相反，来自上生殖道或下生殖道的非乳酸杆菌与植入失败、自然流产和早产等妊娠并发症风险增加有关。例如，在植入失败、特发性不孕、流产和早产病例中，BV相关物种如加德纳菌（G. vaginalis）、阴道阿托波菌（A. vaginae）、变形菌/Proteus、B族链球菌和比维亚普雷沃菌（P. bivia）的丰度变化被凸显出来。重要的是，流产女性早期妊娠的阴道细菌稳定性与健康足月存活妊娠相似，表明一旦微生物模式建立，往往会持续存在并继续影响生殖结局。

这些微生物变化通常伴随着周围环境代谢物水平的波动。反复种植失败（RIF）中改变的阴道代谢谱包括肌醇磷酸水平升高，这与乳酸杆菌丰度呈正相关。过量的肌醇磷酸诱导细胞内Ca²⁺内流并刺激子宫收缩，从而干扰胚胎植入。此外，菌群失调通过调节炎症介质破坏子宫内膜的免疫环境，进而影响生殖结局。这种炎症环境的改变在复发性流产病例中尤为明显，其中观察到异常水平的细胞因子如干扰素（IFN）-γ和IL-6。这些细胞因子异常损害子宫内膜免疫细胞的功能，从而破坏母胎界面免疫激活和耐受之间的平衡。在胚胎植入过程中，Th1和Th2细胞之间的平衡对于成功植入至关重要。然而，微生物刺激或激活的抗原呈递细胞（APCs）诱导的炎症细胞因子干扰T细胞亚群的正常分化，从而降低子宫内膜免疫容受性并增加植入失败的风险。这些证据强调，生殖道微生物群与子宫免疫系统之间的动态相互作用在维持免疫稳态和确保有利生殖结局方面起着关键作用。

通过肠-生殖系统轴的远端调控

雌激素通过调节下丘脑-垂体-卵巢（HPO）轴、维持子宫内膜容受性和支持排卵功能，在女性生殖生理中扮演着关键角色。越来越多的证据表明，肠道微生物群不仅调节宿主代谢和免疫，还通过调节雌激素代谢与生殖内分泌系统进行通讯。在此背景下，“雌激素组”（estrobolome）的概念应运而生，它被定义为能够代谢雌激素的肠道微生物基因集合。

在人类雌激素组中，β-葡萄糖醛酸酶（β-glucuronidase）在雌激素代谢中扮演核心角色。这种酶对于肠道环境中雌激素的去结合和再活化尤为重要。肠道中β-葡萄糖醛酸酶表达异常增加，或携带此酶活性的细菌丰度较高，可加速雌激素的去结合和随后的羟基化，从而提高游离雌激素的循环水平。值得注意的是，肠道β-葡萄糖醛酸酶活性失调与几种雌激素驱动性疾病有关，包括子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征（PCOS）和卵巢癌。目前，已在人类肠道中鉴定出279个与β-葡萄糖醛酸酶相关的基因，其中93.5%属于四个主要细菌门，主要是拟杆菌门（52%）和厚壁菌门（43%）。厚壁菌门与拟杆菌门比例的改变可以影响整体的β-葡萄糖醛酸酶活性。

HPO轴参与循环雌激素水平的调节。肠道雌激素组的失衡会干扰HPO轴的正常负反馈调节，部分解释了在雌激素失衡相关疾病中观察到的FSH、LH或FSH/LH比的异常分泌模式。这些发现强调了雌激素组在维持全身雌激素稳态中的重要作用。

除了促进内分泌紊乱外，肠道微生物群失衡还会加剧炎症反应和代谢异常。菌群失调诱导的肠道通透性增加促进了微生物易位和微生物代谢物进入体循环，从而引发局部和全身炎症级联反应。例如，脂多糖（LPS）激活巨噬细胞并诱导产生促炎细胞因子如TNF-α和IL-6。这些炎症介质不仅扰乱代谢稳态，也影响生殖功能。TNF-α通过激活JNK1和NF-κB通路损害胰岛素信号传导，导致胰岛素抵抗，这是PCOS的一个标志。同时，IL-6上调CYP17A1（雄激素合成中的关键酶）的表达，从而将炎症与卵巢激素产生联系起来。

从关联与因果的发现到干预实践

女性微生物组的研究已经超越了简单的微生物组-疾病关联，进入到通过调控其组成和功能来阐明其在生理和生殖健康中的因果作用，并为预防和治疗策略提供信息的阶段。此类干预包括生殖道的原位调节和通过肠道微生物群的远端调节。

生殖道的原位干预

鉴于微生物群在生殖健康中的关键作用，越来越多的研究试图通过局部施用益生菌来减轻妇科疾病对生殖健康的有害影响。乳酸杆菌作为健康女性生殖道中的优势菌属，因其多方面的保护机制而成为益生菌干预的主要候选者。

乳酸杆菌通过产生H₂2O₂、类细菌素物质、生物表面活性剂（BS）和有机酸来发挥抗菌作用。这些代谢物抑制病原体的生长和生物膜形成，从而限制诸如加德纳菌（G. vaginalis）、大肠杆菌（E. coli）和白色念珠菌（C. albicans）等病原体的定植和存活。此外，乳酸杆菌产生的有机酸降低阴道pH值，为机会性病原体创造了不利环境。除了抗菌活性，乳酸杆菌还有助于维持生殖道黏膜屏障的完整性。由卷曲乳酸杆菌（L. crispatus）主导的宫颈阴道黏液层可作为抵御HIV入侵的有效物理和生物屏障。卷曲乳酸杆菌已被证明能抑制加德纳菌（G. vaginalis）中唾液酸酶的表达，从而防止上皮细胞降解并保护黏液屏障。

某些与生殖道炎症相关的病原体可诱导促炎细胞因子（如IL-1β、IL-6、IL-8）的释放。证据表明，阴道中的卷曲乳酸杆菌（L. crispatus），以及局部施用的益生菌菌株如约氏乳酸杆菌（L. johnsonii）HY7042、卷曲乳酸杆菌（L. crispatus）CTV-05、卷曲乳酸杆菌（L. crispatus）G-7，通过调节炎症细胞因子的表达和/或抑制NF-κB活化来抵消这些效应，从而减轻病原体诱导的免疫反应，有助于局部免疫稳态。这些发现表明，除了直接的抗菌活性外，乳酸杆菌还通过减轻病原体诱导的炎症来调节宿主免疫反应，从而有助于恢复阴道微生物稳态。

肠道微生物源代谢物的调控

尽管针对生殖系统的原位干预仍然重要，但越来越多的研究强调肠道是远端调节女性生理过程的关键部位。这与肠道微生物群及其代谢产物的关键作用密不可分。有针对性地调节女性肠道微生物群可以有效地维持和改善微生物组成。微生物代谢物，如短链脂肪酸（SCFAs）、胆汁酸（BAs）和支链氨基酸（BCAAs），具有调节生殖健康的潜力。

短链脂肪酸 是肠道微生物群的主要代谢产物，对肠道和全身生理功能都至关重要。调节短链脂肪酸水平可以改善与某些女性疾病（如PCOS）相关的代谢异常。在PCOS女性中，肠道中短链脂肪酸，尤其是丁酸盐的水平显著降低。增加短链脂肪酸产生微生物的多样性，或特异性促进短链脂肪酸生产者（尤其是产生丁酸盐的菌）的生长和活性，对于预防或改善由雌激素失调引起的代谢或免疫问题至关重要。短链脂肪酸通过激活作为游离脂肪酸受体2的G蛋白偶联受体（GPRs），促进关键肠道激素如胰高血糖素样肽-1（GLP-1）、葡萄糖依赖性促胰岛素多肽（GIP）和胆囊收缩素（CCK）的分泌。这一过程有助于调节内分泌疾病中的代谢异常。在妊娠期间，肠道微生物群来源的短链脂肪酸的改变间接有助于维持母体代谢稳态、支持生殖功能和促进胎儿发育。

胆汁酸 肠道微生物群通过介导其转化和修饰、影响其产生以及调节BA受体信号通路，在塑造胆汁酸池方面发挥着关键作用。微生物干预策略已被证明能有效调节BA代谢。BA池升高与特定细菌类群（包括乳酸杆菌/Lactobacillus、双歧杆菌/Bifidobacterium等）的丰度增加相关。BA越来越被认为是调节T细胞亚群的关键，这对女性生殖健康有影响。具体来说，某些BA衍生物，如3-oxoLCA和isoalloLCA，通过直接结合关键转录因子RORγt减少Th17细胞分化，或通过诱导线粒体活性氧（ROS）产生促进调节性T细胞（Treg）分化。Th17/Treg比值的调节不仅限于肠道；在子宫内膜中，T细胞分化对于成功胚胎植入至关重要。BA还通过结合肠道T细胞和先天淋巴细胞上表达的G蛋白偶联胆汁酸受体（TGR5）来调节IL-22的产生，从而激活GATA3信号通路。IL-22进而通过改变卵巢特征（如囊状卵泡和黄体数量）来缓解PCOS中的卵巢功能障碍。

支链氨基酸 BCAAs对于女性生殖的多个方面至关重要，从胚胎植入到胎儿生长。这些过程似乎依赖于mTOR信号通路的参与。通过激活mTOR，BCAAs增强滋养外胚层的运动性，这是囊胚激活和成功胚胎植入的关键步骤。在随后的胎儿发育过程中，BCAAs还可以通过mTOR通路促进蛋白质合成或刺激胰岛素样生长因子-I（IGF-I）和IGF-II的肝脏分泌，从而支持胎儿生长。此外，BCAAs似乎可以维持和改善卵巢功能。据推测，这种效应也是通过mTOR通路介导的，该通路已知可调节关键卵巢过程，包括颗粒细胞中的自噬、卵泡激活和卵泡库的维持。

性激素 健康女性的雌激素水平随月经周期规律波动，在卵泡期上升，在排卵期达到峰值，然后由于孕酮水平升高而下降，为胚胎植入和受孕做准备。然而，这种激素动态平衡的维持离不开肠道微生物组的参与。表达β-葡萄糖醛酸酶的微生物（如埃希氏菌/Escherichia和脆弱拟杆菌/B. fragilis）影响循环雌激素水平。雌激素的波动破坏了子宫环境中雌激素和孕激素信号传导的协调性，影响子宫内膜对胚胎植入的容受性。肠道微生物产生的短链脂肪酸也具有调节沿HPO轴的激素分泌的能力，类似于雌激素组。能够增强短链脂肪酸产生的微生物干预已被证明能有效刺激肠道激素释放。其中，肽YY（PYY）通过促进LH和FSH的分泌发挥关键作用，从而参与HPO轴的神经内分泌调节。

展望未来

少量临床人体试验已证明益生菌原位疗法对生殖道健康的有益作用。例如，阴道施用益生菌混合物已被证明可显著降低标准治疗后BV的复发率。一些其他益生菌菌株在管理和预防阴道病方面显示出潜力。除了在下生殖道已确立的益处外，阴道益生菌在上生殖道疾病的管理中也显示出 promising 的疗效。

除了益生菌或益生元的间接作用外，阴道菌群移植（VMT）旨在通过将健康女性阴道分泌物中的整个阴道群落转移给接受者，建立新的阴道微生态平衡。VMT最初被研究用于治疗BV，现在也被探索作为其他病症（如外阴阴道念珠菌病、子宫内膜异位症和妇科癌症）的潜在治疗策略。

除了原位干预，远端肠道微生物群对女性生殖道的调节已成为一个有前景的临床探索领域。口服微生物群靶向策略，如益生菌、益生元和合生元（益生菌和益生元的协同组合），已在多个方面显示出有益效果，包括降低BV复发率、优化阴道微生物群组成、增加乳酸杆菌丰度以及改善妊娠和新生儿结局。

总之，女性微生物组研究正从描述性关联向机制探索和精准干预迈进。通过深入理解微生物组在局部、近端和远端层面调控女性生理与生殖健康的复杂网络，我们将有望开发出更有效的策略，为维护女性全生命周期健康提供新途径。