宮頸癌(CC)是全球女性第四大常見癌癥，也是第三大癌癥死亡原因。每年有超過50萬例宮頸癌與HPV感染有關(guān)。HPV感染被認(rèn)為是宮頸癌的主要病因之一，也是肛門生殖器腫瘤、肛門癌、外陰癌、陰莖癌、陰道癌和口腔癌等其他惡性腫瘤的主要病因，而且，研究表明，90%的口腔鱗狀細(xì)胞癌是由HPV感染引起的。

在中國，以人群為基礎(chǔ)的CC篩查被作為一項(xiàng)公共衛(wèi)生重點(diǎn)實(shí)施，而最佳策略是將液基細(xì)胞學(xué)檢測(cè)與HPV篩查相結(jié)合，但成本較高，適用于醫(yī)療保健條件充足的地區(qū)。然而，中國仍有許多經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，因此迫切需要尋找一種高質(zhì)量、廉價(jià)的方法。

本研究共收集了82名女性的陰道和口腔齦下菌斑樣本164份。根據(jù)陰道和口腔樣本，參與者被分為四組：對(duì)照組（Z/KZ，n=22）、流產(chǎn)組（AB/KAB，n=17）、HPV感染組（HP/KHP，n=21）和宮頸癌組（CC/KCC，n=22）。使用PacBio平臺(tái)進(jìn)行全長(zhǎng)16SrDNA基因測(cè)序，進(jìn)行微生物群分析。

本研究同時(shí)分析了口腔和陰道微生物在不同組間的差異，分析方法除了微生物多樣性、組間差異微生物篩選之外，還加入了隨機(jī)森林等機(jī)器學(xué)習(xí)，并通過相關(guān)性系數(shù)構(gòu)建了微生物的共生網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還與人口統(tǒng)計(jì)信息、血液指標(biāo)、口腔疾病和口腔衛(wèi)生習(xí)慣進(jìn)行了聯(lián)合分析。

微生物比例分析顯示乳酸桿菌在AB組和對(duì)照組中占主導(dǎo)地位，其豐度在CC樣本中急劇下降。包括Shannon、Simpson和Chao1指數(shù)在內(nèi)的α多樣性存在顯著差異。作者證實(shí)了陰道菌群的組成從對(duì)照組到HPV感染組再到CC組逐漸變化。此外，還進(jìn)行了PCoA分析，結(jié)果表明四組的群落種群分布有所重疊（圖1）。

口腔微生物數(shù)量最多的前三種是Leptotrichia、Capnocytophaga、Prevotella（圖2A）。KZ和KCC組在α多樣性方面表現(xiàn)出最顯著的差異（圖2B-D）。PCoA還顯示，各組口腔微生物群的β多樣性存在顯著差異。

使用線性判別分析（LDA）和LEfSe分析來識(shí)別所有組別中的生物標(biāo)志物，雙歧桿菌是HP組的生物標(biāo)志物，而乳酸桿菌在AB組中占主導(dǎo)地位，且乳酸桿菌是區(qū)分這四個(gè)組的最重要菌種。在每?jī)山M之間進(jìn)行十倍交叉驗(yàn)證的隨機(jī)森林分析，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)重要的菌種，包括擬桿菌屬、亨加特氏菌、乳酸桿菌屬、瘤胃球菌、Moryella等，可以區(qū)分CC和對(duì)照組。

LDA和LEfSe分析顯示齦下微生物的標(biāo)記物與陰道微生物組成反比。流產(chǎn)組的標(biāo)記物是Pelospora和Filifactor，HPV感染組的標(biāo)記物是嗜血桿菌和芽孢桿菌科，CC患者的標(biāo)記物是Monoglobus。結(jié)合之前的多樣性分析，僅比較了KCC和KZ兩組（圖4A、B）。作者發(fā)現(xiàn)Capnocytophaga、Lautropia、鏈球菌等是CC患者口腔的標(biāo)志物。使用隨機(jī)森林模型分析結(jié)合十倍交叉驗(yàn)證構(gòu)建了ROC曲線，AUC達(dá)到了89.06%（圖4C、D）。

共生網(wǎng)絡(luò)揭示了陰道和口腔環(huán)境中協(xié)同促進(jìn)的微生物復(fù)合體，即一種物種的存在促進(jìn)了另一種物種的生長(zhǎng)。陰道菌群中Peptoniphilus與Dialister菌、Porphyromonas與Peptoniphilus菌、Porphyromonas與Dialister菌等菌群間存在正相關(guān)性（圖5B），但口腔微環(huán)境中Fretibacterium與Capnocytophaga菌群間存在負(fù)相關(guān)性，其他菌群間均存在正相關(guān)性。此外，Peptostreptococcus菌群和Roseburia菌群均存在多個(gè)細(xì)菌節(jié)點(diǎn)（圖5C）。

隨后對(duì)這四組人群進(jìn)行了Spearman相關(guān)分析，以探討菌群與人口學(xué)特征、血液指標(biāo)、口腔疾病和口腔衛(wèi)生習(xí)慣之間的相關(guān)性。

2級(jí)KEGG通路分析表明，CC組的微生物基因功能（即全局和概覽圖、氨基酸代謝以及輔因子和維生素代謝）比Z組更豐富。Z組中與碳水化合物和核苷酸代謝、翻譯、膜轉(zhuǎn)運(yùn)、復(fù)制和修復(fù)相關(guān)的通路更豐富（p?<0.05）（圖7A）。此外，KZ組與其他氨基酸代謝、衰老、排泄系統(tǒng)和傳染病相關(guān)的微生物基因功能低于KCC組。KZ組中與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞生長(zhǎng)和死亡、內(nèi)分泌和代謝疾病以及免疫系統(tǒng)相關(guān)的通路比KCC組更豐富（p?<0.05）（圖7B）。

本研究揭示了流產(chǎn)、HPV感染或罹患CC的女性陰道和口腔菌群組成的變化。乳酸桿菌豐度下降和菌群多樣性增加與陰道微環(huán)境從對(duì)照、癌前病變進(jìn)展到惡性腫瘤有關(guān)。HPV感染和CC不僅對(duì)陰道微環(huán)境有一定影響，而且可能通過對(duì)菌群和全身代謝的協(xié)同作用影響口腔微環(huán)境。