Экспериментальная модель коррекции микробиоты влагалища в условиях воспалительного процесса

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.6.115-125

01.07.2019
11

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

В настоящее время развитие воспалительных процессов в урогенитальном тракте женщин уже четко ассоциировано со снижением числа лактобактерий, в норме доминирующих в микробиоте влагалища. Основным метаболитом лактобактерий, регулирующим их противовоспалительные функции, является молочная кислота (МК).
Цель исследования. Определить антимикробную активность молочной кислоты в комплексе с гликогеном в отношении различных тестовых культур условно-патогенных микроорганизмов. Исследовать морфофункциональные изменения в клетках условно-патогенных бактерий S. aureus, E. coli и микроскопических грибов C. albicans в присутствии молочной кислоты с гликогеном in vitro. Разработать экспериментальную модель для исследования влияния различных значений рН, имитирующих воспалительный процесс, на рост тестовых культур пробиотических лактобак­терий – основных представителей микробиоты влагалища в присутствии МК с гликогеном.
Материалы и методы. Объектами исследования служили ассоциации лактобактерий – основных представителей микробиоты влагалища, Комплекс №1 (L. crispatus, L. rhamnosus, L. gasseri, L. jensenii), Комплекс №2 (L. gasseri, L. fermentum, L. plantarum), Комплекс №3 (L. crispatus, L. brevis и L. acidophilus) и L. casei. В качестве условно-патогенных бактерий выбраны музейные штаммы S. aureus 65 и E. coli М17, а также музейный штамм микроскопических грибов C. albicans 8 из коллекции НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи. В качестве источника МК использовали Лактагель – вагинальный гель, в состав которого входят МК 225 мг и гликоген. Анализ роста культур и морфологических свойств клеток при воздействии МК осуществляли микробиологическими и электронно-микроскопическими методами с применением трансмиссионной электронной микроскопии.
Результаты исследования. Разработана модель проведения экспериментов для определения способности МК в комплексе с гликогеном стимулировать рост и развитие пробиотических лактобактерий при высоких значениях рН, характерных для воспаления. Воздействие МК с глико­геном на условно-патогенные бактерии и микроскопические грибы выражалось в подавлении роста этих микроорганизмов. Электронно-микроскопическое исследование ультратонких срезов условно-патогенных бактерий и грибов позволило установить наличие деструктивных изменений в клетках при воздействии МК в комплексе с гликогеном. При этом МК не оказывала негативного влияния на морфологические свойства лактобактерий и стимулировала их рост. МК в комплексе с гликогеном проявляла в среднем в 1,5–3,5 раза большую антимикробную активность в отношении условно-патогенных бактерий и грибов по сравнению с пробиотическими штаммами лактобактерий.
Заключение. Впервые описана экспериментальная модель для проведения фундаментального исследования с учетом рН среды влияния МК в комплексе с гликогеном на рост и развитие пробиотических лактобактерий in vitro. Установлена возможность применения комплекса МК с гликогеном в качестве основного фактора, регулирующего естественный состав микробиоты влагалища.

При рассмотрении различных патологических состояний в гинекологии в настоящее время требуется обязательный учет роли микробиоты урогенитального тракта и кишечника, микроорганизмы в которых осуществляют самые различные физиологические функции, в том числе проявляют микробный антагонизм, обеспечивающий защиту от инфекции. Установлено, что для стабилизации колонизационной резистентности слизистой оболочки влагалища важное значение имеют биологически активные вещества, такие как органические кислоты и бактерициноподобные ингибирующие субстанции, вырабатываемые в основном лактобактериями и бифидобактериями, населяющими организм здоровых женщин.

Не вызывает сомнения, что исследование микробиоты влагалища особенно актуально для женщин во время беременности, поскольку именно эта экологическая ниша является источником симбионтных микроорганизмов для новорожденных. Считается доказанным, что источником бактериальной колонизации новорожденного в первые часы жизни являются микробиота матери, а также микроорганизмы, получаемые из окружающей среды, в том числе и от родовспомогательного персонала. Однако в настоящее время широко дискутируется проблема заселения организма новорожденного нормальной микробиотой путем транслокации микроорганизмов из просвета кишечника и генитального тракта матери в лимфу и системный кровоток с заносом в различные биотопы ребенка. Микроэкологические нарушения в кишечнике и нижних отделах генитального тракта беременных женщин могут приводить к осложнению беременности и родов, к ухудшению состояния здоровья новорожденных. Необходимо учитывать, что формирование нормобиоты вагинальной микроэкосистемы определяется многими эндо- и экзогенными факторами, а ее структура может значительно варьировать в зависимости от возраста, срока гестации, фазы менструального цикла, этнической принадлежности, характера питания, образа жизни, в том числе модели полового поведения и гигиенических особенностей.

Роль лактобактерий в нормализации микробиоты влагалища

В настоящее время получены данные, однозначно свидетельствующие о доминирующей роли лактобактерий в микробном сообществе влагалища. Ранее в качестве превалирующего вида здоровой вагинальной микроэкосистемы рассматривали вид Lactobacillus acidophilus. Однако совершенствование молекулярно-генетических методов диагностики, основанных на идентификации 16S рибосомальной РНК бактерий, позволило выявить генетическое разнообразие вагинальных лактобактерий 35 штаммов, выделенных у женщин из 7 стран мира [1]. Вагинальные изоляты, наряду с L. сrispatus, в условиях нормоценоза представлены L. gasseri (5%), L. jensenii (23%) и L. iners (15%) [2]. Полагают, что основным источником лактофлоры может быть кишечная микробиота. Однако вагинальная микроэкосистема у каждой здоровой женщины имеет свои индивидуальные особенности. В состав сопутствующей микробиоты могут входить бактерии, относящиеся к самым различным видам и родам: Pediococcus spp., Weissella spp., Streptococcus spp., Leuconostoc spp. и др. [3].

Лактобактериям принадлежит основная роль в регуляции вагинального микробиоценоза за счет выполнения целого ряда функций. Главная из них – поддержание низких значений pH влагалищной среды от 3,8 до 4,4 в результате выработки молочной, уксусной, масляной, янтарной и других короткоцепочечных жирных кислот. Кроме того, лактобактерии способны образовывать на поверхности слизистых оболочек влагалища биопленки, которые препятствуют адгезии к рецепторам эпителиоцитов других транзиторных микроорганизмов. Лактобактерии вырабатывают бактериальный лизоцим, стимулируют фагоцитарную активность нейтрофилов, синтез иммуноглобулинов, образование интерферона и интерлейкина-1, а также обладают повышенными иммуностимулирующими свойствами за счет иммуномодулятора – пептидогликана, основного компонента их клеточной стенки [4].

В составе микробиоценоза лактобактерии проявляют широкий спектр антагонистической активности в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов [4]. Антимикробная активность молочнокислых лактобактерий в первую очередь обусловлена продукцией неспецифических антимикробных метаболитов, таких как молочная кислота (МК) и другие органические кислоты, включая уксусную, пропионовую, масляную, перекись водорода, лизоцим, а также бактерициноподобные ингибирующие субстанции (BLIS — bacteriocin-like inhibitory substances) и др. [4, 5]. Антагонистические лактобактерии, продуцируя МК, перекись водорода и антимикробные пептиды, снижают риск развития восходящей инфекции, ингибируя рост патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

Поддержание лактобактериями стабильного уровня рН вагинального секрета

Роль, которую играют вагинальные лактобактерии в подавлении патогенных микроорганизмов, тесно связана с их способностью снижать рН вагинального секрета. Значение рН влагалища колеблется от 6,6 (±0,3) до 4,2 (±0,2) между 2-м и 14-м днем менструального цикла, при этом низкий уровень значений рН поддерживается секрецией органических кислот также и...

Список литературы

  1. Pavlova S.I., Kilic A.O., Kilic S.S., So J.S., Nader-Macias M.E., Simoes J.A., Tao L. Genetic diversity of vaginal lactobacilli from women in different countries based on 16S rRNA gene sequences. J. Appl. Microbiol. 2002; 92(3): 451-9.
  2. Antonio M.A.D., Hawes S.E., Hillier S.L. The identification of vaginal Lactobacillus species and the demographic and microbiologic characteristics of women colonized by these species. J. Infect. Dis. 1999; 180(6): 1950-6.
  3. Priestlley C.F.J., Jones B.M., Dhar J., Goodwin L. What is normal vaginal flora? Genitourin. Med. 1997; 73: 23-8.
  4. Рыбальченко О.В., Орлова О.Г., Бондаренко В.М. Антимикробные пептиды лактобацилл. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2013; 4: 89-100.
  5. Бондаренко В.М., Бондаренко К.Р., Рыбальченко О.В. и др. Микробиота матери в формировании микробиоценоза новорожденного. УМП. СПб: СпецЛит; 2018. 150 с.
  6. Charlier C., Cretenet M., Even S., Le Loir Y. Interactions between Staphylococcus aureus and lactic acid bacteria: an old story with new perspectives. Int. J. Food. Microbiol. 2009; 131: 30-9.
  7. Hickey R.J., Zhou X., Pierson J.D., Ravel J., Forney L.J. Understanding vaginal microbiome complexity from an ecological perspective. Transl. Res. 2012; 160(4): 267-82.
  8. Reid G., Kim S.O., Kohler G.A. Selecting, testing and understanding probiotic microorganisms. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2006;46(2): 149-57.
  9. Hill D.R., Brunner M.E., Schmitz D.C., Davis C.C., Flood J.A. et al. In vivo assessment of human vaginal oxygen and carbon dioxide levels during and post menses. J. Appl. Physiol. 2005; 99(4): 1582-91.
  10. Wagner G., Bohr L., Wagner P., Petersen L.N. Tampon-induced changes in vaginal oxygen and carbon dioxide tensions. Am. J. Obstet. Gynecol. 1984; 148(2): 147-50. https://dx.doi.org/10.1016/S0002-9378(84)80165-9.
  11. Wagner G., Levin R. Oxygen tension of the vaginal surface during sexual stimulation in the human. Fertilю Steril. 1978; 30: 50-3.
  12. Quatravaux S., Remize F., Bryckaert E., Colavizza D., Guzzo J. Examination of the Lactobacillus plantarum lactate metabolism side effects in relation to the modulation of aeration parameters. J. Appl. Microbiol. 2006; 101(4): 903-12. https://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2672.2006.02955.x.
  13. Murphy M.G., O’Connor L., Walsh D., Condon S. Oxygendependent lactate utilization by Lactobacillus plantarum. Arch. Microbiol. 1985; 141: 75-9. https://dx.doi.org/10.1007/BF00446743.
  14. Lardner A. The effects of extracellular pH on immune function. J. Leukoc. Biol. 2001; 69(4): 522-30. 10.1189/jlb.69.4.522.
  15. Yang E., Fan L., Yan J., Jiang Y., Doucette C., Fillmore Sh., Walker B. Influence of culture media, pH and temperature on growth and bacteriocin production of bacteriocinogenic lactic acid bacteria. AMB Express. 2018; 8(1): 10. https://dx.doi.org/10.1186/s13568-018-0536-0.
  16. Olson E.R. Review Influence of pH on bacterial gene expression. Mol. Microbiol. 1993; 8(1): 5-14.
  17. Guerra N.P., Pastrana L. Influence of pH drop on both nisin and pediocin production by Lactococcuslactis and Pediococcus acidilactici. Lett. Appl. Microbiol. 2003; 37(1): 51-5.
  18. Brotman R.M., Bradford L.L., Conrad M., Gajer P., Ault K. et al. Association between Trichomonas vaginalis and vaginal bacterial community composition among reproductive-age women. Sex Transm. Dis. 2012; 39(10):807-12.
  19. Wiesenfeld H.C., Hillier S.L., Krohn M.A., Landers D.V., Sweet R.L. Bacterial vaginosis is a strong predictor of Neisseria gonorrhoeae and Chlamydia trachomatis infection. Clin. Infect. Dis. 2003; 36(5): 663-8. https://dx.doi.org/10.1086/367658.
  20. Srinivasan S., Liu C., Mitchell C.M., Fiedler T.L., Thomas K.K. et al. Temporal variability of human vaginal bacteria and relationship with bacterial vaginosis. PLoS One. 2010; 5(4): e10197.
  21. Sewankambo N., Gray R.H., Wawer M.J., Paxton L., McNaim D. et al. HIV-1 infection associated with abnormal vaginal flora morphology and bacterial vaginosis. Lancet. 1997; 350(9077): 546-50. https://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(97)01063-5.
  22. Cherpes T.L., Meyn L.A., Krohn M.A., Lurie J.G., Hillier S.L. Association between acquisition of herpes simplex virus type 2 in women and bacterial vaginosis. Clin. Infect. Dis. 2003; 37(3): 319-25. https://dx.doi.org/10.1086/375819.
  23. Mane A., Kulkarni S., Ghate M., Risbud A., Thakar M. HIV-1 RNA shedding in the female genital tract is associated with reduced quantity of Lactobacilli in clinically asymptomatic HIV-positive women. Diagn. Microbiol. Infect. Dis. 2013; 75(1): 112-4. https://dx.doi.org/10.1016/j.diagmicrobio. 2012.09.009.
  24. Shukair S.A., Allen S.A., Cianci G.C., Stieh D.J., Anderson M.R. et al. Human cervicovaginal mucus contains an activity that hinders HIV-1 movement. Mucosal Immunol. 2013; 6(2): 427-34. https://dx.doi.org/10.1038/mi.2012.87.
  25. Aroutcheva A., Gariti D., Simon M., Shott S., Faro J., Simoes J.A., Gurguis A., Faro S. Defense factors of vaginal lactobacilli. Am. J. Obstet. Gynecol. 2001; 185(2): 375-9.
  26. Gillor O., Nigro L., Riley M. Genetically engineered bacteriocins and their potential as the next generation of antimicrobials. Curr. Pharm. Des. 2005; 11(8): 1067-75.
  27. Karaog˘lu S.A, Aydin F., Kilic S.S., Kilic A.O. Antimicrobial activity and characteristics of bacteriocins produced by vaginal lactobacilli. Turk. J. Med. Sci. 2002; 33: 7-13.
  28. Qualye A.J. The innate and early immune response to pathogen challenge in the female genital tract and the pivotal role of epithelial cells. J. Reprod. Immunol. 2002; 57: 61-79.
  29. Underhill D.M., Ozinsky A. Toll-like receptors: key mediators of microbe detection. Curr. Opin. Immunol. 2002; 14(1): 103-10.
  30. Hancock R.E.W. Cationic peptides: effectors in innate immunity and novel antimicrobials. Lancet Infect. Dis. 2000; 1(3): 156-64.
  31. Pillay K., Coutsoudis A., Agadzi-Naqvi A.K., Kuhn L., Coovadia H.M., Janoff E.N. Secretory leukocyte protease inhibitor in vaginal fluids and perinatal human immunodeficiency virus type 1 transmission. J. Infect. Dis. 2001; 183(4): 653-6.
  32. Klein N.J. Mannose-binding lectin: do we need it? Mol. Immunol. 2005; 42(8): 919-24.
  33. Babula O., Lazdane G., Kroica J., Ledger W.J., Witkin S.S. Relation between recurrent vulvovaginal candidiasis, vaginal concentrations of mannose-binding lectin, and a mannose-binding lectin gene polymorphism in Latvian women. Clin. Infect. Dis. 2003; 37(5): 733-7.
  34. Bolton M., Van Der Straten A., Cohen C. Probiotics: potential to prevent HIV and sexually transmitted infections in women. Sex. Transm. Dis. 2008; 35(3): 214-25.
  35. Sherrard J., Wilson J., Donders G., Mendling W. 2018 European (IUSTI/WHO) Guideline on the Management of Vaginal Discharge. International Union against Sexually Transmitted Infections; 2018.
  36. Cribby S., Taylor M., Reid G. Vaginal microbiota and the use of probiotics. Interdiscip. Perspect. Infect. Dis. 2008; 2008: 256490.
  37. Sobel J.D. Bacterial vaginosis. Br. J. Clin. Pract. 1990; 71(Suppl.): 65-9.
  38. O’Hanlon D.E., Moench T.R., Cone R.A. Vaginal pH and microbicidal lactic acid when Lactobacilli dominate the microbiota. PLoS One. 2013; 8(11): e80074. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0080074.
  39. Graver M.A., Wade J.J. The role of acidification in the inhibition of Neisseria gonorrhoeae by vaginal lactobacilli during anaerobic growth. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrob. 2011; 10: 8.
  40. Juárez Tomás M.S., Ocaña V.S., Wiese B., Nader-Macías M.E. Growth and lactic acid production by vaginal Lactobacillus acidophilus CRL 1259, and inhibition of uropathogenic Escherichia coli. J. Med. Microbiol. 2003; 52(Pt 12): 1117-24. https://dx.doi.org/10.1099/jmm.0.05155-0.
  41. Кира Е.Ф., Рыбальченко О.В., Орлова О.Г., Коршакова Н.Ю. Изучение активности молочной кислоты in vitro и ее значение для клинической практики в лечении инфекций влагалища. Акушерство и гинекология. 2017; 11: 84-90.

Поступила 11.06. 2019

Принята в печать 21.06

Об авторах / Для корреспонденции

Рыбальченко Оксана Владимировна, д.б.н., профессор медицинского факультета ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет».
Адрес: Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9. E-mail: OVR@inbox.ru.
Орлова Ольга Геннадьевна, к.б.н., доцент медицинского факультета ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет».
Адрес: Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9. E-mail: oorlova18@mail.ru.
Капустина Валентина Викторовна, старший лаборант медицинского факультета ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет».
Адрес: Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9. E-mail: kapustina.valeriya@list.ru.

Для цитирования: Рыбальченко О.В., Орлова О.Г., Капустина В.В. Экспериментальная модель коррекции микробиоты влагалища в условиях воспалительного процесса. Акушерство и гинекология. 2019; 6:115-125.
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2019.6.115-125

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь