Zrozumenie dynamiki mikrobiomu pochwy: codzienne zmiany mikrobiomu, rola menstruacji, bakteriofagi i geny bakteryjne

Co już wiemy na ten temat?

Mikrobiota pochwy odgrywa kluczową rolę w obronie przed patogenami, utrzymaniu odporności błon śluzowych i wspieraniu zdrowia reprodukcyjnego. Dominacja gatunków Lactobacillus, zwłaszcza L. crispatus, utrzymuje niskie pH i hamuje kolonizację drobnoustrojami patogenicznymi² . Dysbioza – definiowana jako utrata pałeczek kwasu mlekowego i przerost gatunków beztlenowych, takich jak Gardnerella lub Prevotella – wiąże się ze zwiększonym ryzykiem bakteryjnego zapalenia pochwy (BV), przedwczesnego porodu³, niepłodności⁴, infekcji przenoszonych drogą płciową, infekcji wirusem brodawczaka ludzkiego (HPV) i nowotworów ginekologicznych⁵ . Wcześniejsze badania wykazały, że zmiany hormonalne, menstruacja i stosunek płciowy mogą wpływać na skład mikrobiomu pochwy⁶. Wiele z tych badań opierało się na rzadkim pobieraniu próbek i brakowało im rozdzielczości niezbędnej do oceny krótkoterminowych wahań lub określenia czynników powodujących przejście od eubiozy do dysbiozy. Wpływ dynamiki wirusów i funkcjonalnych genów bakteryjnych pozostaje w dużej mierze niezbadany.

Jakie są główne wnioski z badania?

Badanie to wprowadza koncepcję VCD, oferując nowe podstawy klasyfikacji zachowania mikrobiomu w cyklu menstruacyjnym. W przeciwieństwie do typów stanu społeczności (CST), które opisują statyczny skład mikrobiomu, VCD rejestrują wzorce w czasie, które mogą lepiej odzwierciedlać odporność i wrażliwość mikrobiomu. Cztery VCD – stały eubiotyczny, stały dysbiotyczny, dysbioza związana z miesiączką i niestabilny dysbiotyczny – reprezentują różne profile stabilności drobnoustrojów. U kobiet w grupie stałej eubiozy Lactobacillus utrzymuje się przez cały cykl, podczas gdy te ze stałą dysbiozą miały trwałe społeczności związane z BV. Dysbioza związana z miesiączką charakteryzowała się tymczasowymi zmianami podczas menstruacji, często powracającymi w połowie cyklu, podczas gdy grupa niestabilna doświadczała nagłych wahań po ekspozycji, takiej jak stosunek seksualny, co może wskazywać na większą wrażliwość ekosystemu mikrobiologicznego.

Jednym z kluczowych odkryć było to, że niestabilność mikrobiomu pochwy jest związana ze zwiększoną aktywnością bakteriofagów i wyższą częstością występowania L. iners. Gatunek ten jest często powiązany ze stanami przejściowymi lub mniej stabilnymi, a obfitość fagów może odzwierciedlać aktywne cykle lityczne, które destabilizują dominujące bakterie poprzez dynamikę „kill-the-winner”. Dodatkowo, kobiety z przejściową dysbiozą charakteryzowały się zwiększoną obfitością potencjalnych patogenów, takich jak Sneathia spp. podczas i po menstruacji, wskazującą na specyficzne okresy podatności.

Analiza na poziomie szczepu ujawniła różnice w zawartości genów bakteryjnych, w tym bakteriocyn produkowanych przez Gardnerella leopoldii, które mogą hamować rozwój pałeczek kwasu mlekowego. Geny te były bardziej rozpowszechnione w niestabilnych i dysbiotycznych VCD, co świadczy możliwej mechanistycznej roli w kształtowaniu struktury społeczności. Chociaż te odkrycia genetyczne wymagają dalszej walidacji, podkreślają znaczenie wykraczania poza klasyfikację gatunkową w celu zrozumienia funkcji drobnoustrojów i ich wpływu na zdrowie organizmu gospodarza.

Jakie są konsekwencje dla praktyki klinicznej?

Badanie to podkreśla potrzebę przemyślenia sposobu oceny i monitorowania zdrowia pochwy w praktyce klinicznej. Uznanie, że mikrobiota pochwy jest dynamiczna – i że wzorce stabilności różnią się znacznie między poszczególnymi kobietami – ma wpływ na diagnostykę, ocenę ryzyka i strategie terapeutyczne. Pobieranie próbek w pojedynczym punkcie czasowym, zwłaszcza podczas menstruacji, nie zawsze pozwoli na uchwycenie znaczących wahań lub może błędnie przedstawić wyjściowy status mikrobiologiczny kobiety. Lekarze powinni rozważyć pobieranie próbek w wielu momentach cyklu, aby lepiej ocenić zachowanie mikrobiomu, zwłaszcza u pacjentek z nawracającymi objawami lub problemami z płodnością.

W tym badaniu widoczne są ograniczenia klasyfikacji opartej na CST. Dwie kobiety z tym samym CST mogą wykazywać zupełnie różne VCD – jedna stabilną eubiozę, a druga częstą dysbiozę. Uwzględnienie oceny VCD mogłoby umożliwić bardziej spersonalizowane interwencje, takie jak zalecanie profilaktycznego wsparcia mikrobiomu kobietom o niestabilnych wzorcach lub wykonywanie badań przesiewowych w kierunku zakażeń w okresach wysokiego ryzyka (np. po menstruacji).

Identyfikacja niestabilności wywołanej przez fagi i cech bakterii na poziomie szczepu otwiera możliwości dla medycyny precyzyjnej. Przyszłe terapie mogą wymagać uwzględnienia funkcji drobnoustrojów – takich jak tworzenie biofilmu czy produkcja bakteriocyn – a nie samego składu. Zrozumienie dynamiki bakteriofagów pochwy może również pomóc w tworzeniu nowych strategii stabilizacji mikrobiomu.

Rys. 1. Serie czasowe pochwy można podzielić na cztery kategorie (dynamika mikrobiomu pochwy) w zależności od proporcji próbek eubiotycznych

a. Drzewo decyzyjne może rozdzielić serię czasową próbek na grupy dynamiczne w oparciu o typy stanów społeczności (CST). Dane wprowadzone przez użytkownika wskazują, które CST są uważane za eubiotyczne (tutaj: I, II i V) oraz które dni należy uznać za wolne od wpływu miesiączki (tutaj: od 9 do 25 dnia cyklu). Serie czasowe z ≥80% próbek eubiotycznych są uważane za stałe eubiotyczne, natomiast te z >80% próbek dysbiotycznych są uważane za stałe dysbiotyczne. Dla serii w przedziale 20–80%, druga ocena jest wykonywana w dniach bez miesiączki: jeśli są w >80% eubiotyczne, seria czasowa jest uważana za dysbiotyczną związaną z miesiączką, a w przeciwnym razie za niestabilną (zmieniającą się od eubiozy do dysbiozy bez wyraźnego wzorca czasowego). b. Kolorowa mapa, gdzie wiersze odpowiadają poszczególnym osobom, a kolumny dniom. Kolor każdego skrzyżowania oznacza CST. Kolorowe pola po lewej stronie pokazują dynamikę społeczności pochwy każdej kobiety. c. Dodatkowe kolorowe pola pokazują wnioskowaną dynamikę społeczności pochwy każdej uczestniczki przy użyciu mniejszej liczby próbek do klasyfikacji. Za Hugerth LW, et al. Microbiome 2024, 12, 1531 (doi:10.1186/s40168-024-01870-5) na licencji CC-BY 4.0 (creativecommons. org/licenses/by/4.0). Nie wprowadzono żadnych zmian do wykresu.

Narzędzie klasyfikacyjne VALODY, zaprojektowane do przypisywania kategorii VCD na podstawie przypisań VALENCIA CST, jest dostępne w serwisie GitHub pod adresem https://github.com/ ctmrbio/valody.