Доступ к уникальным ресурсам определяет состав вагинальной микробиоты

Вагинальная микробиота особенно значительно влияет на здоровье девочек и женщин в период пубертата, беременности и менопаузы, при защите от инфекций и попытках зачать ребенка. Однако не так много известно о том, как возникает и поддерживается здоровый баланс бактерий влагалища, в том числе доминирующего рода Lactobacillus. Ученые из Франции, США и Канады предположили, что на баланс влияет доступ к определенным нутриентам, таким как производные гликогена и сиаловая кислота.

Чтобы понять, какой состав микробного сообщества можно считать благоприятным для человека, а какой — вредным, нужно определить понятие дисбиоза. Для кишечной микробиоты это проделать непросто из-за сложного состава; даже само понятие энтеротипов вызывает споры. Но вагинальная микробиота четко делится на подтипы по преобладающему виду бактерий рода Lactobacillus: CST I, в котором преобладает L. crispatus; CST II, ​​в котором преобладает L. gasseri; CST III, в котором преобладает L. iners; и CST V, в котором преобладает L. jensenii. CST I, II и V часто считаются «оптимальными», они обеспечивают защиту от болезней, тогда как CST III играет более неоднозначную или смешанную роль. В CST IV лактобациллы уступают место разнообразным строгим и факультативным анаэробам из родов Gardnerella, Fannyhessea или Prevotella. Такой состав ассоциирован с неблагоприятным состоянием здоровья, в частности, бактериальным вагинозом и повышенным риском передачи ЗППП. С другой стороны, у многих женщин с подтипом CST IV нет никаких симптомов.

Влагалище выстлано многослойным эпителием, который обновляется и отслаивается. Эпителиальные клетки запасают углеводы в виде гликогена, который может высвобождаться во внеклеточную среду при отслоении наружных эпителиальных клеток или при разрушении незрелых клеток (цитолиза) бактериями G. vaginalis и другими бактериальными видами подтипа CST IV. Степень влияния этих механизмов на доступность внеклеточного гликогена неясна. Попав во внеклеточную среду, гликоген и его производные (глюкоза, мальтоза, мальтотриоза, мальтопентаоза и мальтодекстрины) становятся пищей для всех вагинальных бактерий, и для CST I, и для CST IV. Однако CST IV способны метаболизировать и другие вещества. Так, G. vaginalis отщепляют сиаловую кислоту и фукозу от крупных молекул сахара, составляющих слизь влагалища. Бактерии подтипа CST I, похоже, не потребляют сиаловую кислоту и фукозу.

Используя данные о составе вагинальной микробиоты и метаболомные данные, собранные в ходе долгосрочного исследования когорты из Северной Америки, авторы подтвердили роль питательных веществ в формировании сообществ вагинальной микробиоты.

При создании математической модели исследователи сосредоточились на CST I и CST IV, которые связаны с различными исходами для здоровья. Они также учли два источника питательных веществ — гликоген с его производными (универсальный источник энергии) и сиаловую кислоту с фукозой (индивидуальный ресурс). Наконец, есть еще молочная кислота, вырабатываемая лактобациллами. Кислотность играет важную роль в поддержании микробиоты влагалища и по-разному влияет на активность бактерий. Бактерии подтипа CST IV предпочитают pH выше 4,5, а лактобациллы более устойчивы к низким pH.

Модель показала, что ресурсный ландшафт вагинальной микросреды действительно может объяснить состав и структуру вагинальной микробиоты. Изначально доминируют бактерии подтипа CST I благодаря избытку молочной кислоты, но постепенно начинают преобладать CST IV по мере того, как эксклюзивных для них питательных веществ становится больше. Чтобы вернуться к CST I, нужно не только снизить количество ресурсов для них, но и заселить вагинальную микробиоту заново представителями подтипа CST I.

Анализ данных 82 женщин из Северной Америки подтвердил теоретические предположения авторов. Рост относительного количества сиаловой кислоты и фукозы был связан с увеличением колонизации бактериями CST IV. Уменьшить их количество можно, повысить долю общих ресурсов и снизить долю индивидуальных ресурсов — сиаловой кислоты и фукозы. CST I и его функциональные аналоги II и V редко встречаются при высоком содержании сиаловой кислоты, тогда как CST IV редко встречается при низком содержании сиаловой кислоты.

Таким образом, авторы показали, что бактерии подгруппы CST IV зависят от относительно высокого уровня уникальных для них ресурсов для получения преимущества в росте по сравнению с CST I. Обычно CST I создает враждебную среду для CST IV — например, за счет производства молочной кислоты. Как увеличение количества уникальных ресурсов, так и уменьшение общих ресурсов сместит баланс в пользу CST IV. Теоретически, ограничение доступа к сиаловой кислоте и другим схожим ресурсам может способствовать поддержанию или восстановлению сообщества, в котором доминируют лактобактерии. Однако неясно, как это можно осуществить.

Работа подчеркивает ключевую роль ресурсного ландшафта в формировании сообществ вагинальной микробиоты, но стоит отметить и другие потенциальные факторы, влияющие на нее. К ним относятся менструальный цикл, беременность, ожирение, употребление алкоголя и табака, антибиотики, этническая принадлежность, стресс и использование определенных средств вагинальной гигиены.

Гликан-бактериальные взаимодействия обеспечивают баланс микрофлоры влагалища