《ChemBioChem》：From Dysbiosis to Disease: How Vaginal Microbiota Shape Group B Streptococcus Pathogenesis
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宿主-微生物互作（host-microbe interactions）是指宿主（如人类）与其体表或体内微生物之间形成的动态关系。这些关联既可能是有益的，如肠道细菌辅助消化，也可能是有害的，如病原体导致疾病。本综述聚焦于生殖道，特别是阴道微生态（v
摘要专业翻译
宿主-微生物互作（host-microbe interactions）是指宿主（如人类）与其体表或体内微生物之间形成的动态关系。这些关联既可能是有益的，如肠道细菌辅助消化，也可能是有害的，如病原体导致疾病。本综述聚焦于生殖道，特别是阴道微生态（vaginal microbiome）。健康的阴道微生态通常以乳杆菌属（Lactobacillus）物种为主导，这些乳杆菌有助于抵御病原体感染。菌群失调（dysbiosis），即微生物群落的失衡，则为病原体入侵创造了条件。无乳链球菌（Streptococcus agalactiae，即B族链球菌，GBS）是此类病原体之一，其可定植于阴道微生态并引发感染。妊娠期GBS感染尤为令人担忧，是导致不良妊娠结局（adverse pregnancy outcomes）的主要原因之一。本综述将探讨阴道微生态中的宿主-微生物互作，重点阐述GBS感染、其毒力机制（virulence）以及当前的治疗策略。
论文主体内容专业总结
1 人类常见的宿主-微生物互作
共生关系（symbiosis）分为三种主要形式：互利共生（mutualism）、共栖（commensalism）和寄生/致病（parasitism/pathogenesis）。人类病原体可分为入侵物种（invasive species）、机会性病原体（opportunistic pathogens）和致病共生菌（pathobionts）。每个生态微环境均受到多种选择性压力的影响，包括温度、pH值、宿主免疫应答、机械力、氧含量及营养来源等。就阴道而言，关键选择性压力包括强酸性环境、黏膜流动以及宿主来源聚糖作为唯一营养来源。
2 阴道微生态
2.1 乳杆菌主导健康阴道微生态
2011年，Ravel和Forney应用16S rRNA基因测序技术对北美396名无症状女性的阴道样本进行了分析，据此将微生物群落划分为五种群落状态类型（community state types，CSTs）。CST I以卷曲乳杆菌（L. crispatus）为主导，CST II、III、V分别以加氏乳杆菌（L. gasseri）、惰性乳杆菌（L. iners）和詹氏乳杆菌（L. jensenii）为主。虽然乳杆菌主导通常提示阴道环境具有保护性，但惰性乳杆菌的普遍存在往往标志着过渡阶段，暗示向菌群失调转变的潜在趋势。CST IV则呈现更多样的微生物谱系，厌氧菌水平较高。宏基因组学（metagenomics）和宏转录组学（metatranscriptomics）的进展正深化研究人员对这些群落功能角色的认识。
2.2 月经周期对微生物群落的影响
月经期血流增加导致阴道pH趋于中性，从而抑制嗜酸乳杆菌的生长并促进机会性病原体和菌群失调相关细菌的定植。卵泡期雌激素达到峰值，促进富含糖原的阴道上皮成熟，糖原释放增加与乳杆菌丰度升高相关。排卵期和黄体期，孕激素和雌激素水平波动调节黏膜屏障的物理特性。黏蛋白（mucins）既可作为细菌附着底物，也可作为营养来源。这种周期性菌群失调形成了病原体入侵的间歇性易感窗口。
3 定植抵抗机制：乳杆菌如何防御阴道生态位
3.1 阴道环境中的定植抵抗
阴道微生态最主要的防御机制是乳酸产生，其将pH维持在3.5–4.5之间，对多数病原体具有抑制作用。物理附着促进生物膜（biofilm）形成，乳杆菌通过竞争阴道上皮受体减少病原体可用附着位点。营养隔离通过快速消耗糖原、氨基酸和金属等营养物质，营造营养匮乏环境。此外，乳杆菌还产生过氧化氢（H2O2）和细菌素（bacteriocins）等抗菌物质。加氏乳杆菌产生的gassericin E对多种病原体具有抗菌活性，从阴道乳杆菌菌株中提取的细菌素样抑制物质对GBS具有抑制作用。
3.2 阴道菌群失调状态与关键病原体
菌群失调以乳杆菌水平降低和微生物多样性增加为特征。细菌性阴道病（bacterial vaginosis，BV）是最常见的菌群失调形式，涉及从乳杆菌向加德纳菌（Gardnerella）、普雷沃菌（Prevotella）和Fannyhessea等厌氧菌的转变。阴道毛滴虫（Trichomonas vaginalis）产生碱性物质升高阴道pH并消除乳杆菌。沙眼衣原体（Chlamydia trachomatis）和淋病奈瑟菌（Neisseria gonorrhoeae）可在菌群失调环境中侵入生殖道，导致盆腔炎性疾病（pelvic inflammatory disease，PID）。大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）可引起需氧性阴道炎（aerobic vaginitis，AV）。白色念珠菌（Candida albicans）偏好酸性环境，其过度生长常由抗生素使用刺激。GBS同样能在酸性阴道环境中存活，主要与不良妊娠结局相关。
4 B族链球菌
4.1 链球菌的临床意义
链球菌属（Streptococcus）为革兰阳性球菌，包含50余种已知物种，常定植于呼吸道、胃肠道和泌尿生殖道。根据Lancefield分组法按细胞壁特异性碳水化合物抗原进行分类，并按溶血活性分为β、α和γ三型。化脓性链球菌（S. pyogenes，即A族链球菌，GAS）是上呼吸道感染的主要病原体；肺炎链球菌（S. pneumoniae）常与下呼吸道感染相关；GBS则主要是共生菌，但可在免疫功能低下个体中引起侵袭性感染。
4.2 B族链球菌菌株分类
GBS为β-溶血的革兰阳性致病共生菌、兼性厌氧菌，可形成强健的生物膜。依据荚膜多糖（capsular polysaccharide，CPS）血清型，目前识别出10种血清型：Ia、Ib及II–IX。各CPS由特征性单糖组成、糖苷键连接方式、分支模式及结构修饰（如乙酰化和末端唾液酸化）构成。侵袭性GBS疾病最常与血清型Ia、Ib、II、III和V相关。
5 GBS的传播方式
GBS可经垂直传播，包括子宫内上行感染和分娩过程中新生儿与阴道细菌的直接接触。GBS产生透明质酸裂解酶（hyaluronate lyase），可降解宿主组织中的透明质酸，可能促进细菌在生殖道内的移动。其β-溶血素/溶细胞素可损伤宿主细胞，与胎膜破裂、未足月胎膜早破和宫内感染相关。GBS还可通过水平传播（与母亲、医护人员或污染设备接触）以及母乳途径传播。
6 GBS感染的临床负担
约25%的孕妇在妊娠期间GBS检测呈阳性。GBS感染可导致绒毛膜羊膜炎（chorioamnionitis）、早产（preterm birth，PTB）、未足月胎膜早破（preterm prelabor rupture of membranes，PPROM）、早发型疾病（early-onset disease，EOD）和晚发型疾病（late-onset disease，LOD）、母体败血症以及母婴死亡。绒毛膜羊膜炎与40%–70%的早产相关。PPROM约占妊娠的3%和所有早产的三分之一。早产是2018年婴儿死亡的第二大原因。
6.2 婴儿GBS疾病类型
EOD发生于出生后6天内，通常经垂直传播，血清型Ia、III和V占病例的60%–70%，婴儿死亡率最高（约20%）。LOD发生于出生后7–89天，主要与血清型III相关，通常经水平传播获得，最常见且最严重的表现是细菌性脑膜炎。极晚发型疾病（very late-onset disease，VLOD）发生于出生90天后，主要通过水平传播。
7 GBS毒力
7.1 黏附与定植
SrtA分选酶（sortase A）识别LPXTG基序，将表面蛋白锚定至细胞壁。菌毛（pili）促进附着、生物膜形成和免疫逃逸。Srr1和Srr2经SecA2分泌系统转运并经GtfA和GtfB糖基化修饰，对上皮和内皮屏障的附着与侵袭至关重要。FbsA、FbsB和FbsC介导与人纤维蛋白原的结合。PbsP驱动纤溶酶原依赖性内皮侵袭，与脑膜炎相关。C5a肽酶介导宿主组织附着。HvgA对GBS穿越肠上皮和血脑屏障至关重要。
7.2 免疫逃逸与存活
GBS主要依赖荚膜多糖进行免疫逃逸。所有血清型共享末端唾液酸残基，其可与白细胞表面的唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素（siglecs）结合，促进细菌附着。更重要的是，唾液酸包被的荚膜有效模拟宿主细胞表面聚糖，使免疫系统将GBS识别为"自身"成分，从而抑制免疫激活。β-溶血素由cyl操纵子编码，在宿主细胞（包括中性粒细胞和上皮细胞）中形成孔道，造成直接细胞毒性损伤，并通过p38 MAPK依赖性途径诱导IL-10产生，抑制宿主炎症反应。CAMP因子同样引发宿主细胞裂解，促进细胞内侵袭。
7.3 双组分系统
双组分系统（two-component systems，TCSs）由膜结合组氨酸激酶和胞质反应调节因子组成，使细菌能够响应环境信号。GBS编码约17–22个TCS。CovRS（毒力调控系统）是研究最深入的系统，调控超过100个基因，包括溶血、抗菌防御、黏附、荚膜功能、代谢等。SaeRS激活pbsP表达，是GBS在多种侵袭性感染动物模型中增殖所必需的。LytSR缺失导致GBS在阴道、宫颈和子宫的持续定植能力下降，生物膜形成受损，溶血活性降低，并在全身感染模型中减弱细菌播散。
7.4 阴道生态位中的存活
GBS通过精氨酸脱亚胺酶系统（arginine deiminase system，ADI）产生碱性物质，将精氨酸转化为鸟氨酸、氨和二氧化碳并生成ATP，利用ATP将质子排出细胞膜，维持胞质pH稳态。F0F1-ATP酶是多亚基质子泵，通过裂解ATP排出质子以升高胞质pH。GBS还从浮游状态转变为生物膜生活方式以增强环境持久性。BvaP被鉴定为GBS阴道定植的关键因子，其缺失导致细胞形态改变和过度聚集，且对体外阴道上皮细胞结合和体内小鼠阴道定植均至关重要。
8 GBS感染的保护与治疗
8.1 宿主保护：无症状定植的维持
阴道黏膜是主要物理屏障。宫颈黏液栓（cervical mucus plug，CMP）形成黏稠的物理屏障，阻碍细菌上行进入子宫，并含有乳铁蛋白和溶菌酶等抗菌成分。研究发现CMP蛋白可激活白细胞，提高细菌杀伤率，提示CMP通过间接机制管理GBS丰度。阴道上皮细胞产生防御素（defensins）和导管素（cathelicidins）等抗菌肽（antimicrobial peptides，AMPs）。GBS通过三种机制抵抗AMP：细胞壁磷壁酸中掺入正电荷丙氨酸残基降低对阳离子AMP的静电亲和力；青霉素结合蛋白PBP1a赋予对防御素和导管素增强的抵抗力；菌毛骨架蛋白PilB表达与导管素抵抗力和吞噬抵抗增强相关。
8.2 抗生素使用
产时抗生素预防（intrapartum antibiotic prophylaxis，IAP）是目前妊娠期GBS疾病的主要干预措施。首选抗生素类别为β-内酰胺类，特别是青霉素和氨苄西林。对青霉素过敏者使用头孢唑林；高过敏反应风险患者若菌株敏感则给予克林霉素；万古霉素作为最后选择。GBS对甲氧苄啶、红霉素、米诺环素和庆大霉素等具有内在或获得性耐药。抗生素使用还会破坏新生儿肠道菌群。
8.3 GBS疫苗研发
目前尚无获批疫苗，但III期临床试验已显示出孕中期或孕晚期母体免疫的前景。辉瑞的六价荚膜多糖结合疫苗GBS6覆盖血清型Ia、Ib和II–V，已进入III期试验。MinervaX的表面蛋白制剂GBS-NN/NN2提供血清型非依赖性保护，处于II期试验。CPS结合策略通过高碘酸钠温和氧化产生醛基，再通过还原胺化与载体蛋白共价偶联。母体免疫通过胎盘IgG抗体转移为胎儿提供被动免疫。
8.4 益生元和益生菌调节阴道微生态
高丰度的卷曲乳杆菌与GBS定植呈负相关。然而，利用乳杆菌作为益生菌的临床试验结果不一致，主要归因于菌株选择和给药途径。许多研究使用源自胃肠道的益生菌菌株，可能缺乏阴道生态位特异性适应因子。口服给药需经胃肠道转运，可能降低有效定植剂量。益生元策略通过提供选择性底物（如宿主来源聚糖）优先支持共生菌生长，但现有研究缺乏底物特异性，需要开发阴道生态位特异的益生元。
8.5 当前治疗方案的限制
IAP已使EOD发病率降低约80%，但对LOD、早产或GBS引起的死胎无效。IAP并非全球标准，许多低资源地区面临实施普遍筛查和静脉抗生素给药的重大社会经济障碍。耐药率上升和婴儿微生态破坏加剧了对非抗生素替代方案的需求。疫苗开发虽取得进展，但疫苗犹豫和全球分发的后勤复杂性仍是重大障碍。益生菌和益生元干预结果不一致，标准化循证方案尚未建立。
9 展望
研究人员对阴道微生物功能与GBS发病机制的理解仍存在显著空白。乳杆菌菌株及其代谢产物在体内抑制GBS定植的详细机制尚不清楚；乳酸、过氧化氢、细菌素和物理生物膜屏障的相对贡献尚未在复杂阴道环境中得到量化。未来研究应优先开发生态位定向疗法：专门设计用于建立或强化CST I优势的联合菌群或单菌株益生菌，配合选择性促进乳杆菌代谢同时抑制致病共生菌的益生元。CST分布在种族和社会经济群体间的差异凸显了以公平为中心的研究需求，需要涵盖微生物学、免疫学、产科学和公共卫生的跨学科合作。
