Гликан-бактериальные взаимодействия обеспечивают баланс микрофлоры влагалища

Вагинальный микробиом играет важную роль в репродуктивном здоровье женщины, в то числе во время беременности. Показано, что доминирование бактерий Lactobacillus crispatus снижает риски преждевременных родов, а бактерия Lactobacillus iners, наоборот, их повышает. Снижение общей численности бактерий рода Lactobacillus и смещение баланса в сторону грамотрицательных микроорганизмов приводит к бактериальному вагинозу. Известно, что важнейшим фактором адгезии и взаимодействия бактерий с клетками организма-хозяина являются гликаны — остатки олиго- и полисахаридов, составляющие основу гликокаликса. Международный коллектив ученых использовал методику детекции гликан-бактериальных взаимодействий на основе микрочипов, чтобы идентифицировать уникальные профили связывания бактериальных комменсалов и оппортунистических патогенов. Для этого была создана библиотека из 187 зондов, имитирующих гликаны на поверхности эпителиальных клеток женских половых путей.

Ученые проанализировали профили гликан-бактериального взаимодействия для ключевых видов-комменсалов (таких как L. iners и L. crispatus) и оппортунистических патогенов, включая Gardnerella vaginalis, Streptococcus agalactiae, Escherichia coli, Fusobacterium nucleatum. Эксперименты проводились в средне-кислой (pH=4) и нейтральной средах (pH=7), чтобы воспроизвести условия среды различных отделов половых путей. Большинство бактерий демонстрировали четкие профили взаимодействий в обеих средах, однако F. nucleatum связывался с фукозилированными, сиалированными и галактозилированными гликанами только в нейтральной среде. Удаление гена fap2 нарушало связывание с галактозилированными гликанами, но не с сиалированными гликанами, что указывает на участие нескольких рецепторов в этом процессе.

Эксперименты с гликановыми эпитопами, ассоциированными с различными группами крови, показали pH- и штамм-зависимое связывание L. iners, G. vaginalis и S. agalactiae. Для L. iners не было обнаружено связывания в нейтральной среде, что дополнительно подчеркивает важность pH в гликан-бактериальных взаимодействиях.

Авторы оценили способность вагинальных бактерий связываться с гликозаминогликанами (ГАГ) — ключевыми факторами адгезии бактерий к клеткам вагинального эпителия. При pH=4 большинство штаммов связывалось с сульфатированными ГАГ, особенно с хондроитинсульфатом A и гепарином, тогда как при pH=7 это связывание сохранялось преимущественно у F. nucleatum и некоторых штаммов рода Lactobacillus.

С помощью проточной цитометрии было показано, что эпителиальные клетки влагалища экспрессируют хондроитинсульфаты и гепарансульфат на поверхности. Обработка клеток хондроитиназой снижала связывание с бактериями L. crispatus, L. iners, S. agalactiae и F. nucleatum при pH=4 (но не при pH=7), указывая на участие хондроитинсульфатов в адгезии в кислой среде. Предварительная инкубация L. crispatus с хондроитинсульфатом C также уменьшала связывание с клетками. Кроме того, L. crispatus способен конкурировать с S. agalactiae за связывание с хондроитинсульфатом С.

Это первое исследование, в котором гликановые микрочипы были использованы для анализа взаимодействия бактерий вагинальной микробиоты с гликанами, что позволило выявить специфические паттерны связывания патогенов и комменсалов. Полученные результаты могут быть полезны для разработки гликомиметиков и пробиотиков, направленных на модуляцию бактериальной адгезии в вагинальной среде, а используемые методы применимы к другим микробиотическим нишам, таким как кишечник, кожа и дыхательные пути.

Подтверждено влияние способа родов на микробиоту младенцев