科研 | 山东大学mSystems: 不孕症女性的阴道微生物组特征及IVF手术中激素刺激对其产生的影响（作者解读）
编译：赵常英，编辑：小菌菌、江舜尧。
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育龄妇女阴道微生物组的变化会影响其生殖活动的各个阶段。研究表明道微生物组的动态变化会影响妊娠结果，但其在继发性不孕症和体外受精手术（IVF）中的作用仍有待进一步研究。本文招募了30名接受体外受精的继发性不孕症女性患者和92名健康女性作为对照组，采用16S rRNA基因测序技术分析了她们的阴道微生物组成，研究了接受体外受精和胚胎移植（IVF-ET）的妇女阴道微生物群，并探讨了其与激素刺激的潜在相关性。结果表明，继发性不孕妇女在非排卵期（卵泡期）与健康妇女相比，微生物多样性显著降低，阴道微生物群呈现出特征性的变化，如阿托波菌、气球菌和双歧杆菌的丰度增加，而乳酸杆菌和明串珠菌的丰度减少。健康女性在排卵期阴道微生物群落则呈现出明显的波动，表现为排卵期双歧杆菌属和普氏菌属等丰度增加，不动杆菌属、假单胞菌属和维管菌属丰度明显减少，推测这种变化与人体内的激素分泌有关。有趣的是，在促性腺激素释放激素（GnRH）激动剂和重组人绒毛膜促性腺激素（r-hCG）诱导条件下，不孕症患者阴道微生物群结构无明显变化。综上，继发性不孕妇女阴道微生物组与健康对照组差异明显，且对外源性激素变化不敏感。
论文ID
原名：Characterizationof the Vaginal Microbiome in Women with Infertility and Its Potential Correlation with Hormone Stimulation during In Vitro Fertilization Surgery
译名：不孕症女性阴道微生物特征与IVF手术中激素刺激对其影响
期刊：mSystems
IF：6.633
发表时间：2020.07
第一作者：赵常英
通讯作者：张磊
作者单位：山东大学齐鲁儿童医院，山东大学公共卫生学院，山东大学健康医疗大数据研究院
实验设计
结果
为了确定阴道微生物变化是否与继发性不孕症相关，我们对来自30名卵泡期继发性不孕妇女（B-I）和50名卵泡期健康妇女(N-O)的阴道微生物样本进行了16SrRNA基因测序，α多样性分析显示,两组阴道微生物样本Shannon指数值存在显著差异，B-I组阴道微生物多样性和丰富度显著降低（图1A，Wilcoxon秩和检验，P<0.01）。主坐标分析（PCoA）和方差分析（ANOSIM）检验显示微生物群组成和丰度存在显著差异。（相似性分析（ANOSIM），r=0.1，P<0.01，未加权UniFrac，图1B）。为进一步探讨不孕症妇女阴道微生物群落的特点，我们在门和属的水平上对两组间微生物群落的相对丰度进行了评估。门水平分析表明，B-I组阴道微生物中Proteobacteria所占比例降低，Actinobacteria的比例升高（图2A）。在属水平上，B-I组阴道微生物中的Atopobium、Aerococcus和Bifidobacterium的比例显著高于N-O组，但Lactobacillus和Leuconostoc的比例较低（图2B）。线性判别分析（LDA）（LEfSe）数据进一步证实了这些显著差异，该数据确定了两组之间17个差异显著的微生物组（LDA评分>3），如Megasphaera、Photobacterium、Pseudomonas、Veillonella和Aerococcus属等（图3）。
2、健康女性的阴道微生物在排卵期有波动
我们比较了健康女性排卵期（O）和卵泡期（N-O）之间的阴道菌群多样性。α多样性分析显示，排卵期的女性阴道微生物多样性显著降低（P<0.01，Shannon，图1A），这表明在排卵期这一生理过程中，阴道微生物菌群的组成可能发生了变化。基于未加权UniFra的主坐标分析（PCoA）和方差分析（ANOSIM）检验显示微生物群组成和丰度存在显著差异（ANOSIM，r=0.143，P<0.01，未加权UniFrac，图1B）。LEfSe分析进一步证实了这些显著差异，与其他类群相比，排卵期女性阴道中Bifidobacterium和Prevotella属显著增加，Photobacterium、Acinetobacter、Pseudomonas和Veillonella明显减少（图3A、图3B）。这些结果说明了健康女性排卵期阴道微生物群发生了变化，我们推测这种变化或与激素水平有关。
3、不孕症患者体外受精诱导排卵时阴道微生物组无明显变化
为探讨体外受精术中促性腺激素释放激素（GnRH）激动剂和r-hCG促排卵对不孕妇女阴道微生物群落的影响，本文比较了继发性不孕妇女激素诱导排卵前卵泡期（B-I）和诱导排卵后（A-I）的阴道微生物的差异，结果表明GnRH激动剂和r-hCG刺激排卵对不孕妇女阴道微生物群无明显影响。α多样性分析表明，B-I组和A-I组的Shannon指数无显著性差异（图1A，Wilcoxon-ranksum检验，p>0.05）。在GnRH激动剂和r-hCG注射前后的主坐标分析（PCoA）中未观察到明显聚集（未加权的Unifrac距离，ANOSIM，p>0.05图1B）。通过对B-I和A-I微生物组群相对类群丰度的评估，进一步探讨不孕妇女阴道微生物群落特征，LEfSe分析显示B-I和A-I中特殊细菌类群的相对丰度存在差异，其中Veillonella、Megasphaera在激素诱导排卵后丰度降低,而Atopobium丰度有明显的升高。（P<0.01，Wilcoxon秩和检验；LDA>3.0图3A）。这可能表明，尽管不孕症患者的阴道菌群整体表现为对激素不敏感，但仍有一些菌株在IVF手术中对激素治疗具有敏感性。
讨论
本研究扩展了对女性继发性不孕症阴道微生态系统的认识，比较了继发性不孕妇女和健康妇女在不同月经期的阴道微生物群。研究表明，继发性不孕症伴随着阴道微生物组分的特征性变化。对于正常女性来说，各种内源性和外源性因素可以改变阴道微生物组的结构组成。常见的阴道微生态障碍是乳酸菌减少、其他细菌增多，其中大部分是厌氧菌，主要分布在胃肠道和泌尿生殖道。我们观察到在非排卵期（卵泡期），不孕妇女中乳酸菌的丰度低于健康妇女。乳酸杆菌被认为可以通过在宫颈阴道液中分泌的代谢产物作为防止病原体入侵的屏障。此外，乳酸杆菌能抑制特定的早产相关的有害微生物的定植，这项研究同样支持了乳酸菌是有益于怀孕的重要的阴道环境菌。我们的研究结果表明，继发性不孕症与不同厌氧菌的协同作用相关，包括Atopobium、Prevotella、Bifidobacterium 和Megasphaera。乳酸菌以及其代谢产物的减少，厌氧菌的代谢副产物的增加导致正常阴道pH值升高，这有利于机会性病原体的定植。雌激素可以刺激阴道上皮细胞的增殖，增加阴道内的糖原。因此阴道微生物组受到青春期、更年期和不同生理期雌激素正常波动的影响。而雌激素在排卵期达到高峰，因此我们选择非排卵期（卵泡期）和排卵期的健康女性作为研究对象，发现排卵期的阴道微生物组与卵泡期有显著的差异。我们观察到在排卵期乳酸菌的水平相对较低，这一时期厌氧菌的含量最高，如普雷沃特菌、双歧杆菌等细菌性阴道炎（BV）相关细菌在排卵期丰富。这些结果表明，对健康女性来说排卵期可能是生殖道微生态相对而言较为脆弱的疾病风险期。内源性和外源性激素的波动都会改变阴道微生物组结构，然而我们发现不孕症患者在外源促排卵激素的注射下阴道微生物没有明显的波动，也许与健康女性不同，这种激素不敏感的阴道菌群可能是患者不孕的原因之一。总的来说，我们描述了不孕症患者阴道微生物组的系统改变，揭示了与继发性不孕相关的阴道微生物特征，为进一步研究激素刺激和阴道微生物互作下的继发性不孕症打下了基础。
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