阴道菌群:2020年三大研究进展

女性阴道中栖息着的大量微生物,被称为阴道菌群,是人体重要的菌群之一。阴道菌群在受到内源性和外源性因素影响时,容易发生变化,继而导致疾病的发生发展。当前,科研人员已对阴道菌群进行了许多研究,以诠释阴道菌群与各种疾病间的关系。

在过去的 2020 年,阴道菌群在多个方面取得了重大进展,关键的进展包括细菌性阴道病复发的预防、艾滋病的预防,以及阴道菌群与早产风险的关联,今天我们将重点讲述以下三大进展:

? 使用甲硝唑治疗后,再用 Lactin-V(Osel 公司开发)处理 11 周,患者细菌性阴道病的复发率明显低于安慰剂组[1]。

? 阴道中的有害菌对艾滋病暴露前预防(PrEP)药物的代谢,可以显著改变体外艾滋病病毒的感染率;乳酸菌可以阻止有害菌的定殖,从而改善 PrEP 药物的效果[2]。

? 相比于足月分娩,早产女性阴道菌群样本内变异较大,特别是在妊娠早期[3]。此外,足月分娩的女性阴道菌群中的卷曲乳酸杆菌丰度较高[4]。

① 阴道菌群与细菌性阴道病

在细菌性阴道病方面,2020 年的进展中,最值得一提的便是 Osel 公司的成功,该公司研发的卷曲乳杆菌 Lactin-V 疗法,可有效预防细菌性阴道病的复发[1]。

细菌性阴道病是最常见的细菌感染之一,困扰着全球 15%~50%的育龄妇女(因研究人群的不同,患病率有所不同)。细菌性阴道病不仅会使患者感到轻度的外阴瘙痒、烧灼感,还增加了其他性传播感染的风险,并且与早产、分娩或流产后子宫内膜炎、盆腔炎和子宫切除术后感染风险的增加有关。

除了众多的风险以外,该病的复发率也很高,据估计,多达半数的女性,在甲硝唑抗生素治疗后的 12 个月内,会再次感染细菌性阴道病[5]。因此,一种可以提高甲硝唑疗效、预防细菌性阴道病复发的疗法,显得至关重要。

Osel 公司的 Lactin-V 疗法应运而生,该疗法首先将 2×10[9] CFU 的卷曲乳杆菌 CTV-05 制成粉末,然后通过阴道涂抹的方式给药,使益生菌进入阴道产生乳酸,从而抑制与细菌性阴道病相关的细菌生长。

十年磨一剑,Lactin-V 疗法的I期临床试验结果在 2009 年就已发表[6],而 2020 年 5 月 13 日,Lactin-V 疗法的 IIB 期临床试验结果才发表于《新英格兰医学杂志》。虽然经过了长时间的等待,但是此次的阳性结果振奋人心。

IIB 期临床试验是一项多中心、随机、安慰剂对照、双盲试验,研究对象为 228 名 18~45 岁的女性,并且至少满足Amsel标准(线索细胞阳性、胺嗅味试验阳性、阴道 pH > 4.5、阴道分泌物均匀稀薄)中的三个,此外,还要求患过细菌性阴道病,以及接受过为期五天的 0.75%甲硝唑凝胶治疗。

在甲硝唑治疗后,她们以2:1的比例,随机进行Lactin-V疗法,或使用相应的安慰剂。疗程包括第 1 周连续 4 次给药,后 10 周每周 2 次给药。患者在处理开始后的第 4 周、第 8 周、第 12 周和第 24 周被要求就诊,以评估细菌性阴道病复发的比率。

结果显示,Lactin-V 显著降低了细菌性阴道病的复发率,在抗生素治疗后的 12 周内,Lactin-V 组只有 30%的患者复发,相比之下,安慰剂治疗的患者有 45%复发。

并且 Lactin-V 组(77%)的治疗依从性略优于安慰剂组(74%)。而在局部(阴道分泌物异常、阴道异味、阴部瘙痒)和全身(腹痛、头痛、尿频)不良事件方面,两组均无差异。

卷曲乳杆菌是一种可以产生过氧化氢的乳酸菌,它能够保持阴道的酸性环境,从而抑制有害菌的增殖[7]。在健康、正常的阴道菌群中,乳酸菌占据优势地位,占到阴道菌群的 70%~90%。当菌群平衡被破坏时,加德纳杆菌等细菌性阴道病相关细菌大量增殖,促进其他厌氧菌的生长,导致细菌性阴道病等不良结果。

对于细菌性阴道病的治疗,一般采用抗生素治疗,但 Osel 公司另辟蹊径,利用微生态平衡的原理,采用益生菌压制有害菌,这是一种全新的尝试。目前该公司还在探究 LACTIN-V 疗法在预防艾滋病病毒感染和早产方面的潜力。

② 阴道菌群与艾滋病

除了细菌性阴道病,阴道菌群还与艾滋病的预防有关。近几年的研究表明,阴道菌群中阴道巨型球菌属、纤毛菌属、人型支原体等,与艾滋病病毒感染风险增加显著相关。

热心肠日报做过相关研究的报道:


十年追踪:特定阴道细菌或增加HIV感染风险

The Lancet Infectious Diseases——[24.446]

① 2004年到2014年的5个非洲女性队列研究含三类HIV感染高风险女性群体(孕产妇、性工作者、有HIV阳性伴侣的未感染女性);② 期间发生87例HIV感染,262例未感染,选取感染者和匹配的未感染者各55例,分析感染前的阴道菌群;③ 感染者的阴道菌群多样性高于未感染者;④ 阴道菌群中的7种微生物与HIV感染风险增加显著相关,且呈现剂量依赖性:1型和2型微单胞菌、Gemella asaccharolytica、人型支原体、纤毛菌属、1型爱格士氏菌、阴道巨型球菌属。

Evaluation of the association between the concentrations of key vaginal bacteria and the increased risk of HIV acquisition in African women from five cohorts: a nested case-control study

2018-01-25, doi: 10.1016/S1473-3099(18)30058-6

【主编评语】此前研究表明,女性阴道菌群组成与HIV感染风险存在关联。近期The Lancet Infectious Diseases[IF:19.864]发表了一项长达10年的追踪研究,发现在高危女性群体中,较高的阴道菌群多样性与HIV感染风险增加相关,并鉴定出含量与感染风险呈正相关的7种微生物。这些发现再次表明,不同于肠道菌群,阴道菌群并非多样性越高越好。(@mildbreeze)


而 2020 年 12 月 3 日发表于《PLoS Pathogens》的研究,则从健康或失衡的菌群对药物代谢的角度,阐释了阴道菌群在艾滋病预防方面的关键作用[2]。

由于有效的艾滋病疫苗尚未研发成功,艾滋病高危人群必须采取 PrEP 药物等替代策略,来预防艾滋病的传播。PrEP 药物在预防男性感染艾滋病方面非常有效,但在女性身上的效果却不尽人意。

对于这一性别差异的现象,明尼苏达大学医学院的 Nichole Klatt 博士将目光落在了阴道菌群上,并对其进行了深入的研究,试图找出其中的原因。

“差距很大。男性服用 PrEP 药物,预防率可以达到 80%~90%,而女性只有 40%~70%。这说不通,所以我们想了解其背后的生物学原理。”Klatt 博士说。

“对于艾滋病的预防效果,我们常常关注机体对疾病的反应,所以一开始的工作重心放在了检测血液的各项指标上。然而很多宿主的反应发生于黏膜部位,此外,我们还必须考虑菌群对机体健康的影响。”

“这是一个非常复杂的问题,也是一个重大的挑战。我对这个问题特别感兴趣,因为女性健康方面的研究,还远远不能解释很多性别差异的现象。”Klatt 博士兴奋地说。

2017 年,Klatt 博士就以第一作者的身份,发表了一项关于阴道菌群与 PrEP 药物疗效的研究,该研究将阴道菌群分为两大类型,一种以乳酸菌为主,另一种以加德纳杆菌和其他厌氧菌为主。

在以乳酸菌为主的女性中,PrEP 药物 Tenofovir 可以将艾滋病病毒感染率降低 61%,而在非乳酸菌为主的女性中,艾滋病病毒感染率仅降低了 18%。该研究结果发表在《科学》杂志上[8]。

而后,在 2020 年的随访研究中,Klatt 博士及其同事,利用来自健康女性和细菌性阴道病患者的阴道灌洗液样本,来确定健康或失衡的阴道菌群,如何与 PrEP 药物相互作用。

他们发现,与阴道菌群正常、健康的女性相比,PrEP 药物在细菌性阴道病患者身上的疗效较差,两种 PrEP 药物——替诺福韦(TFV)以及 Dapivirine(DPV)的降解率在低乳酸杆菌的灌洗液样品中显著下降,并且降解率与乳酸杆菌丰度呈负相关[2]。

“阴道菌群的平衡举足轻重,阴道菌群失衡,会引起不适,影响到超过半数的女性,增加女性早产和感染性传播疾病的风险。它会产生严重后果,但关于这方面的研究却不多见。”Klatt 博士说。

艾滋病病毒想要复制,就必须感染人体免疫系统中一种特定类型的白细胞。如果细菌性阴道病的相关细菌先对 PrEP 药物进行了代谢,就可以使药物无法进入特定的细胞,从而保护宿主。

这项研究为阴道菌群与艾滋病预防背后的因果关系提供了指示。Klatt 博士说:“我们试图做的是:从一个健康问题的大背景出发,找出与该健康问题相关的因素,然后进入实验室验证想法,找出因果关系。我们不是建立了联系,然后就此结束。我们把它提升到一个新的层次,试图理解其中的原因。”

该研究的作者一致认为,更好地诊断和干预细菌性阴道病,对于提高女性艾滋病预防工作的效果,至关重要。

③ 阴道菌群与早产

2020 年,关于阴道菌群与早产有所关联的研究络绎不绝,为阴道菌群与早产提供了一些新观点。

阴道菌群可以维持阴道中的稳态,保持阴道 pH 的稳定,并抵御可能导致感染的有害菌。阴道菌群的组成取决于个体的遗传、卫生状况和性行为,也会因地理位置的不同而不同。

印度转化健康科学技术研究所的研究人员,利用全基因组鸟枪法测序技术,破译了印度孕妇阴道菌群的组成。

这项于 2020 年 3 月 23 日发表在《微生物生态学》杂志上的研究,揭示了大多数印度孕妇阴道中的主要细菌种类是乳酸菌,其他优势菌为嗜盐单胞菌和无色杆菌。他们还发现了十多种重要的乳酸菌,包括惰性乳杆菌、卷曲乳杆菌、格氏乳杆菌等[9]。

在印度,每年约有 360 万婴儿在妊娠 37 周之前出生(早产),并遭受死亡等风险。研究人员认为分析孕妇阴道中存在的细菌,可以帮助临床医生识别有早产风险的人,并且还可以帮助未来的诊断和治疗,以避免早产的发生。

该研究的通讯作者、印度泌尿生殖系统研究所的 Bhabatosh Das 博士总结道:“在未来,我们计划鉴定出早产的生物标志物,并开发一种诊断工具,以预测任何不良分娩结局。”

另一项发表在《微生物学前沿》杂志上的研究,正是希望对孕妇阴道菌群进行荟萃分析,以找出早产的生物标志物[3]。

该研究共对 415 名女性的 3201 份样本进行了评估。他们比较了足月分娩和早产的孕妇阴道菌群中不同细菌种类的丰度。比较后发现,早产的女性妊娠期阴道菌群丰度的样本内变异更大,尤其是在妊娠早期。

在对数据进行纵向建模后,研究人员确定了早产与多种微生物属有关,包括Olsenella和严格意义上的梭状芽孢杆菌,而这些微生物在以前,从未被认为与早产有关。

他们还发现,乳酸菌的丰度高与足月分娩有关,这意味着乳酸菌的缺乏以及上述可疑微生物的存在,可能可以用来预测早产。

该研究的通讯作者、加州大学旧金山医学院的儿科助理教授 Marina Sirota 说:“我们确认了几种已知的、与早产有关的细菌种类,还发现了几种新的微生物。当然,我们的发现还需要进一步的验证。”

“但我们希望,我们开发的方法可以用于整合其他数据,并为治疗和诊断早产提供新的信息。这一发现,可以让医生找出可能的早产孕妇,并更密切地监测她们的妊娠情况。”

另一项阴道菌群与早产的研究,于 2020 年 11 月 12 日发表于npj Biofilms and Microbiomes杂志上,该研究也对早产的生物标志物进行了一定的探索,发现卷曲乳杆菌与足月分娩密切相关,而某些菌群结构与早产相关。

关于该研究热心肠日报做过相关的报道:


再添新证据,早产或与女性阴道菌群存在关联

NPJ Biofilms and Microbiomes——[7.067]

① 纳入35名高早产风险的孕妇和14名低风险对照组孕妇,采集其阴道拭子,进行宏基因组鸟枪法测序;② 从阴道菌群α多样性(Simpson、Shannon指数)来看,两组样本并没有统计学差异;③ 在物种水平上看,足月产组卷曲乳酸杆菌丰度增加;④ 阴道菌型4型和5型的女性,发生早产的风险增高;⑤ 从菌群的功能上看,足月产组和早产组女性阴道菌群呈现显著区别,主要集中在生化过程、代谢功能等方面。

Shotgun sequencing of the vaginal microbiome reveals both a species and functional potential signature of preterm birth

2020-11-12, doi: 10.1038/s41522-020-00162-8

【主编评语】早产与孕妇阴道菌群的关联一直是妇产科学界感兴趣的话题。科学家们致力于在阴道菌群中寻找早产可能的机制,或者早产的生物标志物,并希望借此预防和控制早产。本研究利用宏基因组学的测序,在这个话题上再添新证据,证明了早产与阴道菌群的结构和功能上的关联。但是,阴道菌群结构相对比较简单,常规临床上所用的细菌性阴道炎BV的判断方法在一定程度上可以反映菌群的信息,是否需要对阴道菌群进行测序分析,值得进一步探索。(@Epi汪)


④ 展望

以上三个方面的研究都对阴道菌群领域做出了巨大的贡献,无论是阐明一个新的机制,还是发现一些新的生物标志物,或是检验候选产品的功效,这些研究都有助于改善女性的健康。

相信在未来的时间里,随着我们对阴道菌群的认知不断深入,我们将会开发出更多基于阴道菌群的疗法,更多的女性健康问题将会迎刃而解。


参考文献:

1.Cohen CR, MR Wierzbicki, AL French, S Morris, S Newmann, H Reno, L Green, S Miller, J Powell, T Parks and A Hemmerling. (2020). Randomized Trial of Lactin-V to Prevent Recurrence of Bacterial Vaginosis. N Engl J Med 382:1906-1915.

2.Cheu RK, AT Gustin, C Lee, L Schifanella, CJ Miller, A Ha, C Kim, VJ Rodriguez, M Fischl, AD Burgener, KB Arnold, ML Alcaide and NR Klatt. (2020). Impact of vaginal microbiome communities on HIV antiretroviral-based pre-exposure prophylaxis (PrEP) drug metabolism. PLoS Pathog 16:e1009024.

3.Kosti I, S Lyalina, KS Pollard, AJ Butte and M Sirota. (2020). Meta-Analysis of Vaginal Microbiome Data Provides New Insights Into Preterm Birth. Front Microbiol 11:476.

4.Feehily C, D Crosby, CJ Walsh, EM Lawton, S Higgins, FM McAuliffe and PD Cotter. (2020). Shotgun sequencing of the vaginal microbiome reveals both a species and functional potential signature of preterm birth. NPJ Biofilms Microbiomes 6:50.

5.Bradshaw CS, AN Morton, J Hocking, SM Garland, MB Morris, LM Moss, LB Horvath, I Kuzevska and CK Fairley. (2006). High recurrence rates of bacterial vaginosis over the course of 12 months after oral metronidazole therapy and factors associated with recurrence. J Infect Dis 193:1478-86.

6.Hemmerling A, W Harrison, A Schroeder, J Park, A Korn, S Shiboski and CR Cohen. (2009). Phase 1 dose-ranging safety trial of Lactobacillus crispatus CTV-05 for the prevention of bacterial vaginosis. Sex Transm Dis 36:564-9.

7.Paavonen J and RC Brunham. (2018). Bacterial Vaginosis and Desquamative Inflammatory Vaginitis. N Engl J Med 379:2246-2254.

8.Klatt NR, R Cheu, K Birse, AS Zevin, M Perner, L Noel-Romas, A Grobler, G Westmacott, IY Xie, J Butler, L Mansoor, LR McKinnon, JS Passmore, Q Abdool Karim, SS Abdool Karim and AD Burgener. (2017). Vaginal bacteria modify HIV tenofovir microbicide efficacy in African women. Science 356:938-945.

9.Mehta O, TS Ghosh, A Kothidar, MR Gowtham, R Mitra, P Kshetrapal, N Wadhwa, R Thiruvengadam, GA-Is group, GB Nair, S Bhatnagar and B Das. (2020). Vaginal Microbiome of Pregnant Indian Women: Insights into the Genome of Dominant Lactobacillus Species. Microb Ecol 80:487-499.

作者|赵婧

审校|617