宮頸機能不全的高危因素及發病機制

趙雪晴，王永清

宮頸機能不全（cervical incompetence，CIC）導致妊娠中、晚期無痛性宮頸展平、變薄，宮頸管擴張、變寬的臨床狀態，最終導致復發性晚期流產或早產。Joubert 等[1]對175 例妊娠中期流產病例的研究發現，43.4%的病例主要診斷為CIC，提示CIC 是導致妊娠中期流產的主要原因。由于目前尚無有效的CIC 預測方法，臨床醫生更需要識別其高危人群，以便在臨床診療中加強對此類人群妊娠期宮頸長度的監測，盡早識別由CIC 導致的無痛性宮頸縮短或宮口擴張，并盡早進行干預，減少流產或早產的發生?，F對CIC 的高危因素、發病機制以及預測方法進行綜述，為尋找其新的生物學標志物、實現CIC 的妊娠前或妊娠早期預測奠定基礎。

1 CIC 的概述

1.1 宮頸的結構宮頸是女性生殖系統中重要的組成部分之一，其上端與子宮體相連，下端深入陰道。宮頸在妊娠中具有非常重要的作用：在妊娠期，子宮不斷擴大以適應胎兒的生長，此時宮頸保持閉合狀態以維持妊娠；進入分娩期，宮頸逐漸變短、變軟，宮頸口擴張，形成產道的一部分。宮頸主要由結締組織構成，含少量的平滑肌纖維和血管。CIC 是各種原因所致的宮頸纖維組織、彈性纖維及平滑肌等成分減少，或由于宮頸內口纖維組織斷裂，峽部括約肌能力降低，使宮頸呈病理性擴張和松弛的一種疾病[2]。CIC在妊娠期女性中的發病率約為1%[3]，還有研究認為CIC 在妊娠期女性中的發病率可達到2%～3%[4]。

1.2 CIC 的診斷CIC 的診斷主要包括3 種方法[2]。①基于超聲的診斷：既往1 次或多次妊娠中、晚期流產或早產史，并且此次妊娠在孕24 周前經陰道超聲測量宮頸長度＜25 mm。②基于體格檢查的診斷：無論是否存在妊娠中、晚期流產或早產史，體格檢查發現無痛性宮頸擴張或胎膜突出于陰道。③基于病史的診斷：當存在無痛性宮頸擴張，導致妊娠中、晚期反復流產或早產病史，同時排除其他原因時即可診斷。

1.3 CIC 的治療CIC 的治療主要包括臥床休息、孕激素治療、子宮頸托治療和宮頸環扎手術治療。子宮頸托由于療效不明確，目前較少應用于臨床。宮頸環扎手術是目前CIC 的主要治療方法，根據手術時間分為非妊娠期和妊娠早期的預防性宮頸環扎術，以及發現宮頸縮短或宮口開大后的緊急宮頸環扎術。研究表明，接受預防性宮頸環扎術的CIC 患者早產率低于接受緊急宮頸環扎術的CIC 患者（OR=0.35，95%CI：0.22～0.53，P＜0.05）[5]。提示臨床應警惕可疑CIC，盡早診斷及治療，以期改善妊娠結局。

1.4 CIC 的影響CIC 不僅是導致流產或早產的重要原因之一，同時也為患者帶來了心理和經濟負擔。研究發現，各妊娠期CIC 患者的焦慮自評量表（selfrating anxiety scale，SAS）和抑郁自評量表（self-rating depression scale，SDS）評分均顯著高于健康孕婦，且CIC 患者輕度、中度或重度焦慮和抑郁的發病率均顯著增加，提示CIC 可增加患者的心理負擔[6]。同時因為早產兒的救治費用巨大，也為患者帶來了一定的經濟負擔。目前臨床上對于CIC 的診斷主要依賴于既往的不良孕產史、妊娠中期臨床查體或超聲提示的宮頸縮短、宮口開大，因此對于初次妊娠的CIC患者，錯失了預防性宮頸環扎術的機會，雖然可以依靠妊娠中期超聲監測宮頸長度，但由于超聲檢查的局限性和誤差，有時會錯失最佳的臨床干預時間，這部分人群往往以一次不良妊娠結局為代價，才能在下一次妊娠前或妊娠早期接受預防性宮頸環扎術，以期獲得良好的妊娠結局。

2 CIC 的高危因素

2.1 宮頸發育不良

2.1.1 先天性宮頸發育不良 遺傳性疾病可能與CIC 的發生有關。Ehlers-Danlos 綜合征（Ehlers-Danlos syndrome，EDS）是一種遺傳性結締組織疾病，由膠原合成異常引起，其特點是結締組織脆弱，在皮膚、韌帶、關節、血管和內臟廣泛出現，基本特征為皮膚過度伸展和變脆、關節松弛，不同亞型的EDS 表現不同，包括脊柱側彎、自發性動脈/腸/子宮破裂以及心臟缺損等。Spiegel 等[7]納入醫療成本和利用項目-美國國家住院患者樣本庫中1999—2014 年分娩的14 513 587 例孕婦，其中1 042 例孕婦患有EDS，并且患有EDS 的孕婦CIC 的發生率高于未患有EDS 的孕婦（10.7%vs.5.4%），EDS 是CIC 的危險因素（OR=3.11，95%CI：1.99～4.85）。子宮畸形也是CIC的原因之一。Panagiotopoulos 等[8]的研究發現子宮畸形的患者妊娠期發生CIC、胎兒生長受限、早產、胎膜早破、胎兒先天畸形及剖宮產等風險顯著增加。Mastrolia 等[9]發現，子宮畸形是CIC 的獨立危險因素（OR=6.19，95%CI：4.41～8.70，P＜0.001）。還有研究發現，通過體外受精-胚胎移植（in vitro fertilizationembryo transfer，IVF-ET）助孕的女性中，子宮長度＞45 mm 可能與CIC 的發生呈負相關（OR=0.26，95%CI：0.13～0.53，P=0.005）[10]。

在胚胎發育過程中，女性生殖器的發育是一個非常復雜的過程，中腎、中腎管、副中腎管又稱苗勒管，通過復雜的作用形成子宮、陰道以及上泌尿道。在胚胎第7 周時，副中腎管起源于中胚層，位于中腎管外側，與中腎管同步發育，最終形成輸卵管、子宮、宮頸和陰道上段。胚胎第8 周，兩側副中腎管遷移至中腎管內側并在中線匯合，中段管腔形成子宮，在最初階段，子宮腔內存在一縱隔，一般在胎兒20 周吸收。宮頸及子宮的發育異常多因副中腎管的發育及融合所致，如子宮縱隔持續存在，則形成子宮縱隔畸形；僅一側副中腎管正常發育，則形成單角子宮。子宮畸形女性發生CIC 風險高，可能是由于副中腎管發育異常使宮頸結構發生改變、宮頸細胞外基質中膠原蛋白含量減少所致。

2.1.2 獲得性宮頸發育不良 獲得性宮頸發育不良主要是由于機械性原因導致宮頸結構破壞，如宮頸手術史（包括宮頸錐切術、宮頸環形電切術和宮頸切除術）和宮頸裂傷史，其引起CIC 的主要原因是機械性地去除宮頸部分組織，導致細胞外基質成分減少。Kyrgiou 等[11]進行的一項Meta 分析納入了69 項研究共6 357 823 例孕婦（65 098 例接受宮頸治療，包括宮頸錐切術、LEEP 等手術切除治療以及宮頸激光治療、冷凍治療等物理消融治療，6 292 725 例未接受治療），發現與未接受宮頸治療的孕婦相比，接受宮頸治療的孕婦早產風險增加（10.7% vs.5.4%，RR=1.75，95%CI：1.57～1.96），但該研究納入較多低質量的觀察性研究，結果的可靠性仍需更多研究驗證。2014 年美國婦產科醫師學會發布的《宮頸環扎術治療宮頸機能不全指南》[12]及2019 年加拿大婦產科醫師協會發布的《宮頸機能不全與宮頸環扎術臨床實踐指南》[3]均指出，多次人工流產和反復機械性宮頸擴張、引產及急產導致的宮頸裂傷等破壞宮頸結構完整性，均可能是CIC 的病因。宮腔鏡手術雖然沒有去除部分宮頸組織，但是其對宮頸進行機械性擴張，可能導致宮頸的松弛。G?k?e 等[13]的研究發現妊娠前6 個月內接受宮腔鏡手術的女性與妊娠前未接受宮腔鏡手術的女性相比足月妊娠率較低（3.4%vs.13.7%，P=0.012），但該研究并未分析CIC 發生率，未明確足月妊娠率低是否與CIC 有關。

2.2 體質量指數（body mass index，BMI）BMI 是CIC 的高危因素之一。一項納入4 710 例接受IVF/卵胞質內單精子注射（intra cytoplasmic sperm injection，ICSI）-ET 中國孕婦的研究發現，BMI＞23.9 kg/m2是CIC 的危險因素（OR=2.38，95%CI：1.19～5.79，P=0.009）[10]。BMI 每增加1.0 kg/m2，宮頸長度就會縮短0.25 mm[14]，這可能是因為腹部壓力隨著BMI 的增加而增加，宮頸的承重力也相應增加，最終導致CIC；此外，肥胖女性的生理和內分泌環境與正常體質量女性存在差異，這可能也會導致宮頸縮短和CIC。

2.3 多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）PCOS 是一種內分泌性疾病，臨床表現為高雄激素血癥（hyperandrogenism，HA）、高胰島素血癥、稀發排卵或無排卵、多毛和不孕癥等。合并PCOS 的孕婦妊娠期并發癥發生風險更高，如流產、早產、妊娠期糖尿病和妊娠期高血壓疾病等[15]。已有多項研究證實PCOS 是CIC 的危險因素。Feigenbaum 等[16]研究發現，PCOS 患者CIC 的發生率顯著高于非PCOS 女性（2.9%vs.0.5%，P＜0.01）。一項納入2 978例接受IVF-ET 的孕婦的研究也發現，PCOS 是CIC的獨立危險因素（OR=2.050，95%CI：1.009～4.206）[17]。

HA 是PCOS 的內分泌特征之一，同時也是CIC的危險因素。HA 導致CIC 可能是由于雄激素通過調節宮頸膠原組織代謝導致宮頸膠原組織的減少，進而引起宮頸縮短和宮頸過早成熟。目前臨床常用睪酮水平來評價雄激素水平。研究發現，睪酮水平＞0.7 ng/mL 時，CIC 的發生風險升高[10]；睪酮水平＞0.7 ng/mL 是通過輔助生殖技術助孕女性發生CIC 的獨立危險因素（OR=1.018，95%CI：1.024～4.340，P=0.039）[17]。胰島素抵抗（insulin resistance，IR）也是PCOS 的內分泌特征之一。Wang 等[18]研究發現，80 例PCOS 合并CIC 患者中，合并IR 的患者（45 例）終止妊娠孕周小于未合并IR 的患者（35 例）[（29.8±5.9）周vs.（33.0±5.0）周，P=0.01]，且足月妊娠率更低（20.0%vs.31.4%，P=0.03）。但該研究樣本量較小，仍需要更大樣本量的研究探索IR 與CIC 的相關性。

2.4 抗苗勒管激素（anti-Müllerian hormone，AMH）AMH 是近年發現的用于評價卵巢儲備功能的一項指標，是卵巢竇卵泡和竇前卵泡分泌的一種睪丸糖蛋白激素。Hu 等[19]發現，AMH 水平＞9.75 ng/mL 與PCOS 孕婦早產風險增加有關（OR=4.0，95%CI：1.94～8.08，P＜0.001），但該研究中并未單獨探討AMH 與CIC 的相關性，仍需要更多的研究進行探索。有研究在宮頸癌細胞中觀察到AMH 受體，發現AMH 可能通過影響細胞周期，促進宮頸癌細胞的凋亡[20]。AMH 是轉化生長因子-β 超家族成員之一，在間充質-上皮相互作用、細胞生長和增殖、細胞外基質產生和組織重塑中發揮重要作用，但AMH 對宮頸成纖維細胞的影響尚缺乏研究探索。

2.5 松弛素（relaxin）松弛素是一種由卵巢分泌的胰島素樣結構的肽類激素，其對生殖系統的主要作用包括：調節妊娠期子宮及宮頸的重塑和生長；抑制妊娠期子宮收縮以利于維持妊娠；促進子宮內膜增厚與子宮內膜血管生成；松弛盆底結締組織及軟化產道以利于分娩。本課題組既往研究發現，CIC孕婦外周血中松弛素水平明顯高于非CIC 孕婦[（2 748±82）mg/L vs.（2 602±126 mg/L），P＜0.01]，可能是由于松弛素對于宮頸細胞間質的松弛作用導致CIC 的發生[21]。

2.6 IVF-ETIVF-ET 也可能是CIC 的危險因素之一。Feigenbaum 等[16]研究發現，接受IVF-ET 的孕婦CIC 發生率略高于自然妊娠孕婦，但差異無統計學意義（10.3 vs.6.6%，P=0.43），需要更多的研究來證實。但在臨床工作中發現接受IVF-ET 的女性更容易發生CIC，這可能是由于接受IVF-ET 的女性為各種原因所致的不孕，其CIC 發生風險增加可能是這部分女性異于正常女性的自身基礎內分泌水平和基礎疾病等所致，亦可能是IVF-ET 過程中應用的促排卵藥物、雌激素和孕激素等藥物所致，但是這些藥物的半衰期一般較短，是否對宮頸產生持續性作用尚缺乏依據。

不同的移植方式也可能與CIC 的發生相關。Shi等[22]的研究發現，與新鮮胚胎移植相比，凍融胚胎移植可降低PCOS 女性中期妊娠丟失的風險，但該研究中的中期妊娠丟失不僅是由于CIC 所引起的，還包括胎膜早破、宮縮引起的早產。但另有研究發現人工周期凍融胚胎移植周期中CIC 發生率高于新鮮胚胎移植周期（4.43%vs.2.14%，P＜0.05）[23]。但筆者認為CIC 是一種母源性疾病，其可能與胚胎保存方式無關，同時由于相關研究較少，不同胚胎移植方式對于CIC 發生率的影響尚無定論，需要更多的研究進一步探索胚胎移植方式與CIC 的相關性。

2.7 妊娠相關高危因素Meng 等[24]一項納入2 257例孕婦的研究發現，多胎妊娠在初產婦和經產婦均可增加CIC 發生風險（初產婦OR=6.32，95%CI：4.74～8.44；經產婦OR=3.05，95%CI：2.35～3.95），既往多次流產是初產婦發生CIC 的危險因素，既往多次早產是經產婦發生CIC 的危險因素。但筆者認為并非是多次流產/早產史導致CIC，而是CIC 導致流產/早產次數增加，同時多胎妊娠并非增加了CIC 的發生率，而是加重了CIC 的臨床表現，使其宮頸縮短或擴張出現的時間更早、進展更快，對于上述結論的因果關系有待考證。

2.8 生殖道微生態菌群生殖道微生態是指包括細菌、真菌及病毒在內的微生物、基因及其生化環境的整體，主要包括陰道、宮頸和宮腔等部位[25]。研究發現，陰道和宮腔內的微生態菌群與自發性早產有關[25-26]。育齡期女性陰道微生態菌群以乳桿菌為主。通常將陰道微生態菌群分為5 種群落類型（community state type，CST），其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ型CST 分別以卷曲乳桿菌、加氏乳桿菌、惰性乳桿菌和詹氏乳桿菌為主，以卷曲乳桿菌或詹氏乳桿菌占優勢的陰道CST類型更穩定，而Ⅳ型CST 以乳桿菌豐度降低、與細菌性陰道病相關的厭氧菌豐度增加為特征。有研究利用陰道菌群及代謝物建立自發性早產的預測模型，結果顯示陰道卷曲乳桿菌的減少（OR=0.986，95%CI：0.973～0.999）、嗜酸乳桿菌減少（OR=0.943，95%CI：0.921～0.967）、Ca2+增加（OR=1.712，95%CI：1.150～1.548）、天冬氨酸增加（OR=1.883，95%CI：1.314～2.697）及葡萄糖增加（OR=1.230，95%CI：1.085～1.395）是自發性早產的危險因素，陰道乳桿菌的減少與自發性早產的發生風險呈正相關[26]。宮頸微生態菌群對妊娠結局的影響以及CIC 患者生殖道菌群的相關研究均較少，仍有較多困惑，如宮頸微生態菌群是否具有獨立的微生態環境，還是由陰道微生態上行后定植形成？CIC 是否存在其特征性的生殖道微生態，尤其是宮頸微生態特征？后續研究需要在CIC 患者生殖道微生態菌群特征方面進行探索。

3 CIC 的發病機制

宮頸的主要組成成分是細胞外基質，其主要由彈性纖維、膠原纖維以及其他基質成分如透明質酸、蛋白多糖、細胞外間質糖蛋白等組成。宮頸的細胞外基質決定了宮頸的結構與機械力學性質，其中，膠原纖維以及彈性纖維是宮頸結構力學性質的基礎。膠原纖維由宮頸的成纖維細胞產生的膠原蛋白構成，主要決定宮頸的韌性和張力。彈性纖維主要由成纖維細胞、平滑肌細胞產生，主要決定宮頸組織的彈性，其主要由彈性蛋白和原纖維蛋白組成。原纖維蛋白-1 提供一個長期承受應力的支撐結構。透明質酸也是宮頸的重要組成成分之一，可以影響宮頸的硬度和韌性。透明質酸酶可在短時間內調節宮頸組織中的透明質酸含量，使宮頸變軟、成熟度增加，而不影響子宮平滑肌收縮。CIC 的發生主要與上述宮頸成分改變引起的宮頸應力結構變化有關，但是目前CIC 的發病機制尚不明確，相關研究也少見報道。

3.1 基因馬凡綜合征以及EDS 可能增加CIC 的發生風險，提示基因可能與CIC 存在相關性。目前發現免疫炎癥相關基因和膠原合成相關基因兩類CIC相關基因。Son 等[27]研究發現，CIC 患者外周血中中性粒細胞活化和中性粒細胞介導的免疫相關基因的mRNA 表達上調，如DEFA-3、RNASE3、CRISP3 和CEACAM8 等。也有研究發現白細胞介素-6、白細胞介素-10、腫瘤壞死因子基因與CIC 的發生有關[28]。以上基因均介導免疫炎癥反應，同時研究發現CIC患者羊水中抗菌肽表達升高[29]，因此免疫炎癥反應可能是導致CIC 發生的原因；也可能是由于CIC 發生后，宮頸預防感染的屏障作用減弱，機體代償性的增加抗感染物質的表達，從而減少宮內感染的發生。

還有研究發現影響膠原合成的基因可能與CIC相關，如α1-Ⅰ型膠原基因（collagen type Ⅰalpha 1，COL1A1）的單核苷酸多態性（rs2586490 純和突變型）與CIC 的發生有關[30]。但這些膠原合成相關基因大部分與已知的結締組織疾病有關，如COL1A1 和COL3A1 基因突變可導致EDS，FBN1 基因突變可引起馬凡綜合征，ZMPSTE24 基因突變可引起侵襲性皮膚病，LMNA 基因突變可引起心肌病，MATR3 基因突變可導致肌病。而且COL3A1、ZMPSTE24 和LMNA 等基因還在胎膜早破或其他因素導致的早產中發揮一定作用。目前尚未發現僅與CIC 相關的基因，這可能是由于相關研究較少，也可能是由于臨床上CIC 的發生常常與胎膜早破、感染等并發。未來可從基因水平探索CIC 的發病機制，以達到對CIC 更加精準的孕前預測以及干預，同時希望可以從基因水平上為CIC 提供更多的治療方式。

3.2 內分泌激素HA 是CIC 的高危因素，這可能是由于雄激素在子宮肌層松弛中的潛在作用所致，其可調節宮頸膠原組織代謝導致宮頸膠原組織減少，進一步導致宮頸縮短、宮頸過早成熟，但其分子機制目前尚不明確。雌激素和孕激素也可能與CIC相關，雌激素可使宮頸口松弛、擴張，孕激素可使宮頸口閉合。Perkhulyn 等[31]研究發現，具有無排卵性不孕史的CIC 孕婦妊娠期血清孕酮水平降低，提示孕酮水平與CIC 的發生可能有關。因此筆者猜測IVFET、不同移植方式與CIC 發生相關的原因之一為雌、孕激素對宮頸的作用。還有研究認為妊娠前的雌激素、孕激素水平與CIC 的發生無關[17]。因此，仍需更多的研究證實妊娠前雌激素水平升高、孕激素水平降低是否為CIC 的危險因素并明確其分子機制。

松弛素導致CIC 發生的機制也與其對宮頸細胞外基質的影響有關。松弛素（1.0 ng/mL 和10 ng/mL）處理子宮成纖維細胞后，細胞外基質相關基因（FBN1、FBN2 和COL3）及Ⅲ型膠原蛋白的表達均減少，表明松弛素對子宮成纖維細胞合成細胞外基質具有負調節作用。松弛素還可能通過調節細胞外基質成熟、降解相關酶[賴氨酰氧化酶1（lysyl oxidase 1，LOX1）、LOX2、骨形態發生蛋白1（bone morphogenetic protein 1，BMP1）、組織金屬蛋白酶抑制物2（tissue inhibitor of metalloproteinase 2，TIMP2）、TIMP4 及基質金屬蛋白酶-1（matrix metalloproteinase，MMP-1）等]的表達，進一步調節細胞外基質的表達，從而導致CIC 的發生[32]。

除了以上可能的機制外，多胎以及高BMI 導致的宮頸所受重力增加、多次宮頸擴張及宮頸手術史導致的宮頸承托力下降，這些物理力學相關的機制也是導致CIC 的機制之一。

4 CIC 的預測

由于對于CIC 發病機制的認識非常有限，目前對于CIC 的預測也尚無較好的手段。有研究提示超聲技術在非妊娠女性中對CIC 具有一定的預測作用，如利用E-cervix 技術在非月經期經陰道超聲測量宮頸硬度比是預測CIC 最敏感的指標[33]。也有研究在接受IVF-ET 的女性中建立了CIC 預測模型，納入既往妊娠次數、BMI、宮頸長度和睪酮水平等相關因素，模型預測CIC 的受試者工作特征曲線下面積為0.839[10]。但該研究為回顧性研究，這些模型對CIC 的預測效果需要更多的前瞻性研究證實，同時生殖道微生態環境并未納入分析，這也是后續探索CIC 預測方法的方向。

5 結語

CIC 可導致復發性流產和早產，是新生兒死亡、新生兒呼吸窘迫綜合征以及新生兒神經發育異常等近遠期并發癥的主要原因之一，同時因為治療的經濟壓力，對孕婦的心理帶來較大的打擊。但目前對于其發病機制的認識較少，尚無較好的預測、識別手段。通過對其目前已有研究的高危因素和發病機制進行總結，通過生物信息學的方法，綜合生殖道菌群的高通量測序、多組學信息與宿主的臨床信息，從更加宏觀的角度對CIC 的危險因素及發病機制進行深度解析，進一步建立預測模型，實現基于我國女性人群特征對CIC 的發生風險進行早期預測和評估，從而降低發病率、減少相關母胎不良結局的發生率。