3.4 Probiotické biofilmy a vaginální imunita
biofilmy laktobacilů na vaginálním epitelu zdůrazňují význam těchto prospěšných biofilmů při ochraně hostitelské tkáně a slouží jako součást vrozené imunitní odpovědi. Ve vaginálním mikrobiomu zdravých žen dominují Lactobacillus crispatus, L. jensenii, L. gasseri a L. iners.190 za podmínek bohatých na laktobacily mohou tyto biofilmy přispívat k ochraně před pohlavně přenosnými mikroby a infekcemi močových cest, kromě toho, že poskytují lepší výsledky v těhotenství a porodu. Tyto biofilmy chrání vaginální epitel vytvořením kyselého prostředí (∼pH 4-4, 5), kompetitivním vyloučením a uvolňováním antimikrobiálních sloučenin, jako je H2O2, bakteriociny a další vedlejší produkty. Když jsou však normální vaginální komenzály přemístěny anaerobními bakteriemi a houbovými patogeny, má to za následek zvýšené pH (nad 4.5), což vede k vaginóze. Tento ohrožený stav vagíny byl spojen se zvýšeným výskytem předčasného porodu, kontrakcí viru lidské imunodeficience a zánětlivým onemocněním pánve.191
vaginóza může být způsobena bakteriálními nebo houbovými patogeny. Schopnost několika různých patogenů vytěsnit ochranné biofilmy byla zkoumána pěstováním biofilmů L. crispatus na skleněných sklíčkách a poté inkubací sklíček 109 CFU pěti různých původců bakteriální vaginózy. Každý patogen byl schopen se připojit k diapozitivům, ale po 30minutové inkubaci snadno nevytlačil biofilmy L.crispatus. Anaerobní patogen Mobiluncus mulieris způsobil oddělení 23% biofilmů L. crispatus, zatímco další čtyři patogeny způsobily ∼10% oddělení.192 opakování těchto studií v cervikálních buňkách ukázalo reverzní korelaci, protože když byly biofilmy L. crispatus inkubovány s buňkami HeLa a poté vystaveny patogennímu a komenzálnímu kmenu Gardonella vaginalis, došlo k drastickému snížení připojených buněk biofilmu. Naopak, L. crispatus účinně zabránil navázání obou kmenů g. vaginalis na buňky HeLa, což mělo za následek pouze ∼7% navázání, když byly inkubovány nízké inokulum G. vaginalis S L. crispatus biofilms. Je zajímavé, že přítomnost L. iners zvýšila připojení patogenního g. vaginalis a byla méně náchylná k přemístění oběma kmeny ve srovnání s L. crispatus.193 tento výsledek by mohl pomoci vysvětlit, proč jsou ženy kolonizované L. iners často náchylnější k bakteriální vaginóze. Po léčbě bakteriální vaginózy u pacientů, L. biofilmy jensenii byly izolovány vaginálními epiteliálními buňkami a zobrazovány mikroskopií za mokra, zobrazující klinickou přítomnost těchto biofilmů.190
V jiné studii byly porovnávány izoláty Lactobacillus od zdravých pacientů s houbovou vaginózou z hlediska jejich produkce antimikrobiálních látek a jejich schopnosti inhibovat různé druhy Candida. Celkově autoři zjistili, že izoláty Lactobacillus od nemocných nebo zdravých pacientů produkovaly podobné množství kyseliny mléčné a peroxidu vodíku, zatímco izoláty od nemocných pacientů produkovaly zvýšené hladiny diacetylu. Je zajímavé, že izoláty zdravých pacientů byly schopny inhibovat maximálně 68% z 35 různých Candida spp. testováno, zatímco izoláty od nemocných pacientů inhibovaly pouze maximálně 5, 8% Candida spp.194 tyto údaje naznačují, že izoláty Lactobacillus od zdravých pacientů produkují více inhibičních sloučenin, které s největší pravděpodobností souvisejí s bakteriocinem nebo pH. Naznačují také, že laktobacily se nemusí nutně přizpůsobit produkcí více antimikrobiálních sloučenin, pokud byly dříve vystaveny patogenu. Bylo by zajímavé otestovat tuto hypotézu kontinuálním vystavením biofilmu Lactobacillus bakteriálnímu nebo houbovému patogenu, aby se zjistilo, zda by se dalo přirozeně vybrat pro účinnější prospěšné komenzály, které byly „imunizovány“ proti různým patogenům a poté znovu zavedeny do hostitele.
s přítomností biofilmů Lactobacillus v pochvě také vyvolává otázku, jak tyto prospěšné biofilmy interagují se spermatem, vejci, oplodněním a vývojem plodu? Vyšetřování těchto otázek bylo primárně řešeno s ohledem na oplodnění in vitro (IVF), s zastřešující hypotézou, že mikroby nepříznivě ovlivňují přenos embryí a nakonec úspěšné těhotenství.195 ve studii, která stanovila mikrobiom ve folikulární tekutině od 263 žen, byly nalezeny některé zvědavé korelace s přítomností biofilmů Lactobacillus a reprodukce. Folikulární tekutina je kapalina nacházející se ve vaječnících, která maže vejce. Překvapivě autoři poznamenali, že tato tekutina byla často kontaminována Laktobacilem; levý vaječník dominoval l. crispatus a L. gasseri, zatímco pravý vaječník sídlil L. iners. Přítomnost laktobacilu v levé a pravé folikulární tekutině byla spojena se zlepšenou rychlostí přenosu embryí a nakonec výsledky těhotenství. Podobně předchozí studie u 91 žen zjistila, že přítomnost laktobacilu produkujícího peroxid vodíku ve špičce katétru vagíny nebo embrya vedla ke zvýšení úspěšného porodu.196
placenta je navržena tak, aby chránila plod před četnými útoky, včetně mikrobiální invaze. Patogenní biofilmy však byly dokonce identifikovány v placentě, 197 s nepřítomností laktobacilu, což korelovalo s negativními výsledky těhotenství. Analýza 34 vzorků lidské placenty, hodnocená na přítomnost Lactobacillus spp. nebo Bifidobacterium spp., vrátil pouze nekulturovatelné organismy. PCR však odhalila přítomnost bifidobakterií a DNA L. rhamnosus ve více než 90% placentárních vzorků. To naznačuje, že matka přenáší prospěšné biofilmové imunogeny placentou, které mohou přispět k rozvoji imunity plodu.198 další kultivace většího počtu placent z předčasných porodů (23-27 týdnů těhotenství) odhalila zajímavé korelace s biofilmy Lactobacillus a imunitními odpověďmi novorozenců.199 z 527 kultivovaných placent se pouze 214 vrátilo zpět do kultury pozitivní a fetální krev odebraná ve dnech 1-3 byla poté analyzována na 25 prozánětlivých markerů a korelovala s kolonizací detekovaných mikroorganismů. Lactobacillus biofilms izolovaný sám tvořil pouze 3.7% kultivačně pozitivních placent a korelovalo s nedetekovatelnými hladinami 13/25 prozánětlivých cytokinů nalezených u patogenů bakteriální vaginózy. Biofilmy Lactobacillus byly také nalezeny v kombinaci s jinými mikroby tvořícími 6% vzorků a byly schopny snížit poměr šancí pro většinu prozánětlivých markerů ve srovnání s vaginálními patogeny.199
zkoumat dopad podmíněných médií z L. biofilmy rhamnosus GR-1 na zánět plodu, tkáň byla extrahována z placenty zdravých žen podstupujících císařský řez a buňky byly odděleny a tráveny, aby se vytvořily kultury placentárních trofoblastů. Tyto buňky byly poté stimulovány LPS a jedna skupina byla předem ošetřena supernatantem biofilmu L. rhamnosus GR-1 při ředění 1: 20. Hodnocení pomocí ELISA ukázalo, že podmíněné médium inhibovalo produkci TNF-α, zatímco upregulovalo protizánětlivý cytokin 1L-10. Bakteriální vaginóza zvyšuje expresi prostaglandinů, což může vést k časným kontrakcím a nakonec předčasnému porodu200; proto byly zkoumány prostaglandinové enzymy specifické pro pohlaví. Western blot analýza ukázala, že supernatant L. rhamnosus vedl ke snížení PTGS2 (enzymu produkujícího prostaglandin) o 30% během těhotenství, ve kterém byl plod muž. Je zajímavé, že když byl plod ženský, tyto supernatanty způsobily zvýšení PGDH, který metabolizuje prostaglandin. U obou pohlaví plodu tedy podmíněné médium Lactobacillus biofilm přímo nebo nepřímo snížilo produkci prostaglandinů, což by teoreticky mělo vést k lepším výsledkům porodu u žen trpících bakteriální vaginózou.201 podobně autoři také testovali vliv supernatantu L. rhamnosus na faktor 3 stimulující kolonie (CSF3), cytokin, který primárně reguluje produkci neutrofilů, které jsou klíčové pro clearance patogenních bakterií. Celkově zjistili, že samotný supernatant nebo v kombinaci s LPS významně zlepšil CSF3 u žen, ale ne u mužů. Toto zjištění naznačuje, že mohou existovat sex-specifické reakce na bakteriální infekci.202
supernatant L. rhamnosus byl také hodnocen na březím myším modelu, aby se otestovalo, zda supernatant může snížit předčasný porod a modulovat imunitní odpověď. Supernatant překvapivě neovlivnil LPS vyvolaný předčasný porod, ale maximálně snížil prozánětlivé cytokiny v endometriu a mateřské plazmě.203 biofilmy laktobacilů jsou dobře známy jako důležité složky vaginální VROZENÉ imunity,ale je zapotřebí více studií k objasnění specifických interakcí těchto biofilmů s epitelem a jinými typy buněk. Tyto a další nedávné pokroky ve výzkumu mikrobiomů poskytly vzrušující výsledky, pokud jde o laktobacily a reprodukci, a právě začínáme chápat imunitní dynamiku mezi fetální tkání a těmito prospěšnými biofilmy.191
