Вагінальна мікробіота та використання пробіотиків

Сара Крібі

1 Канадський центр досліджень і розробок пробіотиків, Інститут досліджень охорони здоров'я Лоусона, 268 Grosvenor Street, Лондон, ON, Канада N6A4V2

2 Кафедра мікробіології та імунології, Університет Західного Онтаріо, Лондон, ON, Канада N6A4V2

Мішель Тейлор

2 Кафедра мікробіології та імунології, Університет Західного Онтаріо, Лондон, ON, Канада N6A4V2

Грегор Рід

2 Кафедра мікробіології та імунології, Університет Західного Онтаріо, Лондон, ON, Канада N6A4V2

Анотація

Піхву людини населяють різноманітні мікроби з пулу понад 50 видів. Лактобактерії є найбільш поширеними, особливо у здорових жінок. Мікробіота може швидко змінювати склад із незрозумілих причин. Це може призвести до зараження або до стану, при якому організми з патогенним потенціалом співіснують з іншими коменсалами. Найбільш поширеною урогенітальною інфекцією у жінок в період менопаузи є бактеріальний вагіноз (БВ), стан, що характеризується виснаженням популяції лактобактерій та наявністю грамнегативних анаеробів, а в деяких випадках грампозитивних коків та аеробних збудників. Лікування BV традиційно включає антибіотики метронідазол або кліндаміцин, однак частота рецидивів залишається високою, і це лікування не призначене для відновлення лактобактерій. Дослідження in vitro показали, що штами Lactobacillus можуть порушувати біоплівки BV та дріжджів та інгібувати ріст урогенітальних патогенів. Про використання пробіотиків для заповнення піхви та запобігання або лікування інфекції розглядали вже деякий час, але зовсім недавно з'явилися дані, що свідчать про ефективність, включаючи доповнення антимікробним лікуванням для поліпшення рівня лікування та запобігання рецидивам.

1. МІКРОБІОТА ВАГИНИ

Мікробні види, що населяють вагінальний тракт, відіграють важливу роль у підтримці здоров’я та профілактиці зараження. З вагінального тракту було вилучено понад 50 мікробних видів [1–3]. Ці види не існують самостійно, і дослідження in vitro та на людях показали, що багатовидова мікробіота, зазвичай асоційована з бактеріальним вагінозом (BV), присутня в щільних біоплівках [4–7], тоді як домінуюча мікробіота лактобактерій може бути слабо розподілена на епітелії [4, 5, 8]. Для порівняння, кишечник населений понад 800 видами мікробів, більшість з яких виводиться з калом, а ряд з них добре оснащений патогенними. Незважаючи на безпосередню близькість піхви до заднього проходу, різноманітність мікробів, що знаходяться у піхві, набагато нижча, ніж у кишечнику. Причина такої меншої різноманітності досі незрозуміла, але вона може включати погану сприйнятливість піхви, різну доступність поживних речовин у порівнянні з кишечником та конкуренцію з корінними організмами. Деякі види, що знаходяться в кишечнику, такі як кишкова паличка та стрептокок, також можуть бути знайдені у піхві, вказуючи на належні рецептори, поживні речовини та напругу кисню для росту цих організмів.

Для визначення складу вагінальної мікробіоти використовуються різні методології. Кожен має свої сильні та слабкі сторони. Культурні методи дозволяють ідентифікувати штами та використовувати їх для подальших експериментів. Однак, оскільки залишається основним дефектом у нашій здатності вирощувати багато видів бактерій, ми повинні покладатися на некультурні методи, щоб визначити широту вагінальної мікробіоти. Це було досягнуто шляхом аналізу їх послідовностей рибосомних ДНК [3, 9], використання комбінації ПЛР та денатураційного гель-градієнтного електрофорезу (DGGE) [2, 5, 10–12], а також за допомогою використання вироджених універсальних полімеразних праймерів ланцюгової реакції для ампліфікують приблизно 555 ділянок пари основ базового гена шаперонін-60 [13].

Види, які присутні в слизовій оболонці піхви, варіюються між жінками в період менопаузи та тими, хто пройшов менопаузу. У мікробіоті здорової жінки в менопаузі, як правило, переважають види Lactobacillus, найпоширенішими з яких є L. iners, L. crispatus, L. gasseri, L. jenesenii, за якими йдуть L. acidophilus, L. fermentum, L. plantarum, L . brevis, L. casei, L. vaginalis, L. delbrueckii, L. salivarius, L. reuteri та L. rhamnosus [2, 5, 9–16]. Оскільки проводиться більше досліджень вагінальних організмів у здорових жінок, можливо, будуть виявлені деякі жінки, які не мають мікробіоти, в якій переважають лактобацили [17]. Однак поки ми не дізнаємось більше про динаміку такої популяції і не будемо впевнені, що це не збільшує ризик захворювання, лактобактерії залишатимуться організмами, що мають найбільше значення для здоров'я піхви.

Такі фактори, як гормональні зміни (зокрема естроген), рН вагіни та вміст глікогену, можуть впливати на здатність лактобактерій прилипати до клітин епітелію та колонізувати піхву [16]. Менструальний цикл також може спричинити зміни вагінальної мікробіоти, при високих концентраціях естрогену збільшується прилипання лактобактерій до клітин епітелію піхви [18]. Зі зниженням рівня естрогену, пов’язаного з менопаузою, спостерігається також зменшення лактобактерій, що присутні у вагінальному тракті жінок у постменопаузі [5, 11, 12, 19]. Жінки в постменопаузі також більш сприйнятливі до урогенітальних інфекцій, підтримуючи теорію, згідно з якою колонізація піхви коменсальними лактобактеріями служить захистом від цих патогенів [19, 20]. Хоча методи, за допомогою яких ці організми роблять це, досі незрозумілі, схоже, це включає здатність прилипати до піхвового епітелію та шару муцину, перешкоджати захопленню патогенів [21–24], зменшувати вірулентність патогенів [25, 26], а також модулювати захист хоста [27].

Замісна гормональна терапія (ЗГТ) змінює бактеріальний профіль вагінального тракту жінок у постменопаузі та відновлює стан, в якому переважають лактобактерії, а також зменшує частоту інфекцій сечовивідних шляхів (ІМП) [19]. У дослідженні жінок, які приймали комбінований кон’югований конський естроген та прогестеронову ЗГТ, у слизовій оболонці піхви 87% жінок було виявлено лише від 1 до 3 видів бактерій, переважно Lactobacillus. У жінок у постменопаузі, які не отримували ЗГТ, майже у всіх суб'єктів слизова оболонка піхви була заселена більш ніж 1 організмом, багато з яких мали патогенний потенціал, такі як Bacteroides, Prevotella та Gardnerella, пов'язані з бактеріальним вагінозом (BV), та E. coli та Enterococcus, пов'язані з ІМП [5].

Хоча вагінальний тракт, в якому переважають лактобактерії, захищає господаря від деяких вагінальних інфекцій, він не повністю запобігає колонізації іншими видами. Збудники хвороби все ще здатні співіснувати з цими коменсальними організмами, як показали Бертон та Рід [10], де G. vaginalis, збудник асоційований з BV, був виявлений у вагінальній пробі, яка також містила різновид Lactobacillus. Цікаво, що G. vaginalis був витіснений за межі, що піддаються виявленню, протягом 21 дня після одноразового інтравагінального закапування пробіотичних лактобактерій [11]. Оскільки все більше і більше досліджень виявляють різноманітність мікробіоти піхви, здається очевидним, що баланс між здоровим та хворим станом включає певний вид рівноваги або ефект пилки, який може коливатися в будь-яку сторону залежно від ряду факторів, такі як рівень гормонів, спринцювання, сексуальні практики, а також бактеріальні взаємодії та захисні сили господаря [20, 21].

Віткін та співавт. [28] запропонували, що вроджений імунітет відіграє важливу роль у переході від здорового стану до БВ. Механізм, який вони пропонують, полягає в індукованому мікробами пригніченні експресії Toll-подібних рецепторів та/або активності, що блокує прозапальний імунітет, а також через відсутність вироблення білка теплового шоку 70 кДа та дефіцит вагінальної концентрації лектину, що зв’язує манозу, здатність до мікробного знищення. Три останні дослідження дали подальше розуміння ролі господаря. У ході дослідження жінок, сприйнятливих до ІМП, було виявлено, що імунологічні дефекти периферичної крові співіснували з постійно відхиленою мікробіотою (Kirjavainen et al. [29]). У жінок у постменопаузі BV асоціювався із очевидною зниженою експресією антимікробних факторів господаря [30]. Коли пробіотик L. rhamnosus GR-1 вводили у піхву жінкам у менопаузі, це призвело до 3 536 змін експресії генів та підвищення рівня експресії деяких протимікробних захисних сил [31].

2. НЕСЕКСУАЛЬНО ПЕРЕНЕСЕНІ ІНФЕКЦІЇ ВІНОВНОГО ШЛЯХУ І ВМУЧЕННЯ ЛАКТОБАЦІЛЛІ

Патогенні організми здатні інфікувати піхву, оскільки BV, дріжджовий вагініт та ІМП викликають приблизно один мільярд і більше випадків на рік [32–35]. Хоча є деякі докази того, що збудники можуть передаватися статевими партнерами, ці стани будуть тут обговорюватися як несексуальні. Інші огляди адекватно охоплюють інфекції, що передаються статевим шляхом [36, 37].

Дріжджовий вагініт характеризується білими виділеннями, місцевим свербінням та подразненням. Більшість випадків спричинені Candida albicans, але C. glabrata, C. krusei та C. tropicalis можуть бути проблематичними [35]. Діагностується при мікроскопічному виявленні щільної кількості дріжджових клітин на вагінальному мазку, а також при фізикальному дослідженні та наявності білого слизоподібного дріжджового виділення. Варто зазначити, що лактобактерії часто зустрічаються у хворих на дріжджовий вагініт, отже, індукція інфекції не вимагає витіснення або знищення дріжджів лактобактерій.

Інфекції сечовивідних шляхів трапляються, коли патогенні бактерії піднімаються з піхви і реплікуються на, а іноді і всередині, уротелій сечового міхура [32, 38, 39]. Ці інфекції є частими серед жінок, і приблизно 50% страждають у певний час свого життя. Симптоми та ознаки включають надлобковий біль, дизурію, піурію, частоту і хворобливий сечовипускання, іноді гематурію. Безсимптомна бактеріурія також є частим явищем, особливо серед людей похилого віку. Найбільш частим збудником є кишкова паличка, за нею слідують Enterococcus faecalis та Staphylococcus saprophyticus [39]. Діагностика може бути досягнута за наявністю симптомів та ознак та зразків сечі, що містять понад 10 3 організмів/мл збудників. У частини хворих кишкова паличка вторгується в епітелій сечового міхура і утворює щільні біоплівки, непоступливі до антибіотиків [40]. У жінок, що не мали ІМП, піхву та промежину найчастіше колонізують лактобактеріями [20], тоді як у жінок з рецидивуючими ІМП існує зворотна зв'язок між лактобактеріями та кишковою паличкою [41], що свідчить про те, що лактобактерії відіграють певну роль у запобігання зараженню.

McLean і McGroarty [63] провели дослідження in vitro, яке показало, що підвищення рН культури знижує бактеріостатичну дію L. acidophilus на G. vaginalis NCTC 11292 на 60%; зниження бактеріостатичних ефектів на 30% спостерігалось при введенні каталази для розкладання H2O2. Клебанов та ін. [64] встановили, що токсичність лактобактерій, що продукують H2O2, гальмується присутністю каталази, але лактобацили, які не продукують H2O2, не впливають. Висока концентрація лактобактерій, що продукують H2O2, пригнічує ріст G. vaginalis та Bacteroides bivius. Однак низькі концентрації лактобактерій, що продукують H2O2, повинні поєднуватися з мієлопероксидазою та хлоридом у вагінальному слизі, щоб бути токсичними для G. vaginalis, з максимальною токсичністю в діапазоні рН від 5 до 6. РН ≤4,5 стримував ріст G. vaginalis самостійно, і цей ефект посилювався при додаванні вищезазначеної комбінації. Достатньо сказати, що H2O2, ймовірно, є одним із кількох факторів, що беруть участь у конкуренції з іншими організмами у піхву.

3. ПРОБІОТИКА ДЛЯ ПРОФІЛАКТИКИ І ЛІКУВАННЯ УРОГЕНІТАЛЬНИХ ІНФЕКЦІЙ

Концепція доставки лактобактерій перорально для повторного заселення піхви вперше була повідомлена в 2001 р. [76] і базується на питанні "якщо сечостатеві патогени можуть це робити, чому лактобактерії не можуть"? Організми доставляли на молочній основі та демонстрували вилучення з прямої кишки [77]; отже, підтримуючи концепцію, що проковтнуті штами можуть пройти через кишечник, дістатись до прямої кишки та потенційно піднятися до піхви. Це підтвердили незалежно інші [78].

Механізми, за допомогою яких лактобактерії функціонують як протиінфекційний захист, досі не вивчені до кінця. Як обговорювалося вище, це може включати вироблення антимікробних факторів [81] та підтримання вагінального рН ≤4,5. Це також може бути пов'язано з біоповерхнево-активними речовинами, які змінюють навколишній поверхневий натяг і зменшують здатність широкого спектру патогенних мікроорганізмів прилипати [82, 83]. Це могло б пояснити відносно рідкісний покрив епітеліальних клітин, який відзначається у здорових жінок [8]. Крім того, було показано, що лактобактерії зв'язують (коагрегують) деякі патогени, і це може бути засобом для блокування їх адгезії, знищення їх шляхом вироблення антимікробних препаратів та запобігання їх поширенню на інші ділянки піхви та сечового міхура [84]. Серед 10 штамів лактобактерій, що оцінюються для використання в таблетках пробіотиків, Mastromarino et al. [85] встановив, in vitro, що Lactobacillus gasseri 335 та Lactobacillus salivarius FV2 змогли коагрегувати з G. vaginalis. Коли ці штами лактобактерій поєднувались з Lactobacillus brevis CD2 у вагінальній таблетці, адгезія G. vaginalis була зменшена на 57,7%, а 60,8% прилеплених клітин були витіснені. Борис та ін. встановили, що на властивості, що приєднуються G. vaginalis, подібним чином впливав Lactobacillus acidophilus [73].

Деякий час було відомо, що Lactobacilllus продукують бактеріоцини, які можуть пригнічувати ріст патогенних мікроорганізмів, включаючи деякі, асоційовані з BV, такі як G. vaginalis [86]. Лише відносно недавно дослідження показало на тваринах, що вироблення бактеріоцину може мати ефект in vivo. Стабільний мутант Lactobacillus salivarius UCC118, який не продукував специфічний бактеріоцин, не зміг захистити мишей від кишкової інфекції Listeria, тоді як дикий тип зробив, тим самим приводячи авторів до висновку, що вироблення бактеріоцину може бути основним посередником протиінфекційного захисту [ 87].

Порівняно мало досліджень намагалися запобігти урогенітальній інфекції за допомогою пробіотиків. Шалев та ін. [88] оцінили 46 жінок у пременопаузі з ≥4 епізодами БВ та/або вагінального кандидозу у попередньому році, щоб порівняти рецидив БВ із використанням пробіотичного йогурту проти пастеризованого. Пацієнти не отримували тривалих антибіотиків та імунодепресивної терапії і не вживали йогурт до початку дослідження. Їх випадковим чином розподілили до однієї з двох лікувальних груп і поглинули 150 мл або пастеризованого йогурту (n = 23), або йогурту, що містить L. acidophilus, при> 1,0 × 10 8 колонієутворюючих одиниць (n = 23). Йогурт вживали щодня протягом двох місяців, а потім два місяці відсутності йогурту. У пацієнтів, які споживали пробіотичний йогурт, через місяць спостерігалося зменшення епізодів BV на 60%, тоді як у суб’єктів, які отримували пастеризований йогурт, спостерігалося зниження лише на 25% (P = .004). Через два місяці споживання йогурту результати були подібними; проте 25% пацієнтів з обох груп залишили дослідження. Цілісність продукту оцінювали лише до дослідження, і не повідомлялося про побічні ефекти.

Порівняння інтравагінальних пробіотиків та метронідазолового гелю при лікуванні 40 жінок (віком від 18 до 50) з BV було проведено в результаті одного сліпого дослідження Anukam та співавт. [93]. Наявність ≥3 критеріїв Амселя, балів Нугента ≥7 та позитивного тесту на сіалідазу призвели до діагностики BV. Пацієнтів рандомізували в одну з двох груп лікування протягом п’яти днів. Вони або вводили інтравагінальну капсулу з L. rhamnosus GR-1 та L. reuteri RC-14 по 1,0 × 10 9 колонієутворюючих одиниць щоночі (n = 20), або застосовували 0,75% гель метронідазолу двічі на день (n = 20). Оцінка Nugent ≤3 через 30 днів вказувала на лікування BV. Виявлено рівень вилікування BV 88% у групі пробіотиків та 50% у групі метронідазолу (p = NS). Лікування передчасно було припинено пацієнтами як у групах метронідазолу, так і у пробіотиках на 10% та 15% відповідно. Це дослідження, хоча і невелике за обсягом, показало потенціал пробіотиків для лікування БВ.

Ефективність поєднання пробіотиків або плацебо з пероральним метронідазолом оцінювали у 125 жінок у віці від 18 до 44 років [94]. Пероральний метронідазол вводили по 500 мг двічі на день усім пацієнтам протягом 7 днів, і вони були рандомізовані для прийому пероральних капсул двічі на день, що містять або плацебо (n = 60), або L. rhamnosus GR-1 та L. reuteri RC-14 на 1,0 × 10 9 колонієутворюючих одиниць (n = 65) при загальній тривалості лікування 30 днів. Наприкінці 30 днів BV вважався відсутнім, якщо у пацієнта був негативний тест на сіалідазу та оцінка Нугента за Redondo-Lopez V, Cook RL, Sobel JD. Роль лактобактерій у контролі та підтримці вагінальної бактеріальної мікрофлори. Відгуки про інфекційні хвороби. 1990; 12 (5): 856–872. [PubMed] [Google Scholar]