3.4 probiotiske biofilmer og Vaginal immunitet
Lactobacillerne biofilmer på vaginal epitel fremhæver vigtigheden af disse gavnlige biofilmer til beskyttelse af værtsvævet og tjener som en komponent i det medfødte immunrespons. Den vaginale mikrobiom hos raske kvinder er domineret af Lactobacillus crispatus, L. jensenii, L. gasseri og L. iners.190 under Lactobacilli-rige forhold kan disse biofilm bidrage til beskyttelse mod seksuelt overførte mikrober og urinvejsinfektioner ud over at give bedre resultater under graviditet og fødsel. Disse biofilmer beskytter vaginalepitelet ved at skabe et surt miljø (kur ph 4-4, 5), konkurrencedygtig udelukkelse og frigivelse af antimikrobielle forbindelser såsom H2O2, bakteriociner og andre biprodukter. Men når de normale vaginale kommensaler forskydes af anaerobe bakterier og svampepatogener, resulterer dette i en øget pH (over 4.5), hvilket resulterer i vaginose. Denne kompromitterede tilstand af vagina har været forbundet med øgede forekomster af for tidlig fødsel, sammentrækning af den humane immundefektvirus og bækkenbetændelsessygdom.191
vaginose kan være forårsaget af bakterielle eller svampepatogener. Evnen hos flere forskellige patogener til at fortrænge beskyttende biofilm blev undersøgt ved at dyrke L. crispatus biofilm på glasrutschebaner og derefter inkubere lysbillederne med 109 cfu af fem forskellige forårsagende bakterielle midler til vaginose. Hvert patogen var i stand til at fastgøre til gliderne, men fortrængte ikke let L. crispatus biofilms efter en 30-min inkubation. Det anaerobe patogen Mobiluncus mulieris, fik 23% af L. crispatus biofilms til at løsne sig, mens de fire andre patogener forårsagede henholdsvis 10% løsrivelse af hhv.192 gentagelse af disse undersøgelser i livmoderhalsceller viste en omvendt korrelation, for når L. crispatus biofilm blev inkuberet med HeLa-celler og derefter udsat for en patogen og kommensal stamme af Gardonella vaginalis, var der drastiske reduktioner i de vedhæftede biofilmceller. Omvendt, L. crispatus forhindrede effektivt begge G. vaginalis-stammer i at binde sig til HeLa-cellerne, hvilket kun resulterede i, at 7% – binding blev fastgjort, når lave inokulum af G. vaginalis blev inkuberet med L. crispatus biofilm. Interessant nok forbedrede tilstedeværelsen af L. iners vedhæftning af den patogene G. vaginalis og var mindre modtagelig for forskydning af begge stammer sammenlignet med L. crispatus.193 dette resultat kan hjælpe med at forklare, hvorfor kvinder, der er koloniseret med L. iners, ofte er mere modtagelige for bakteriel vaginose. Efter behandling af bakteriel vaginose hos patienter, L. jensenii biofilm blev isoleret med vaginale epitelceller og afbildet med vådmonteringsmikroskopi, viser den kliniske tilstedeværelse af disse biofilm.190
i en anden undersøgelse blev Lactobacillus-isolater fra raske versus svampevaginosepatienter sammenlignet for deres produktion af antimikrobielle stoffer og deres evne til at hæmme forskellige Candida-arter. Samlet set fandt forfatterne, at Lactobacillus isolater fra enten syge eller raske patienter producerede lignende mængder mælkesyre og brintoverilte, mens isolaterne fra syge patienter producerede øgede niveauer af diacetyl. Mærkeligt nok var de sunde patientisolater imidlertid i stand til at hæmme maksimalt 68% af de 35 forskellige Candida spp. testet, mens isolaterne fra de syge patienter kun hæmmede maksimalt 5, 8% af Candida spp.194 disse data antyder, at Lactobacillus-isolaterne fra raske patienter producerer mere hæmmende forbindelser, som sandsynligvis er bakteriocin eller pH-relaterede. De antyder også, at lactobaciller ikke nødvendigvis tilpasser sig ved at producere flere antimikrobielle forbindelser, når de tidligere er udsat for patogenet. Det ville være interessant at teste denne hypotese ved kontinuerligt at udsætte en Lactobacillus biofilm for et bakterie-eller svampepatogen for at se, om man naturligvis kunne vælge mere effektive gavnlige kommensaler, der er blevet “immuniseret” mod forskellige patogener og derefter genindført til værten.
med tilstedeværelsen af Lactobacillus biofilm i vagina, rejser det også spørgsmålet, hvordan interagerer disse gavnlige biofilm med sæd, æg, befrugtning og fostrets udvikling? Undersøgelsen af disse spørgsmål er primært blevet behandlet med hensyn til in vitro befrugtning (IVF) med den overordnede hypotese om, at mikrober påvirker embryooverførslen negativt og i sidste ende en vellykket graviditet.195 i en undersøgelse, der bestemte mikrobiomet i follikelvæsken fra 263 kvinder, blev der fundet nogle nysgerrige korrelationer med tilstedeværelsen af Lactobacillus biofilm og reproduktion. Follikelvæsken er væsken, der findes i æggestokke, som smører æggene. Overraskende bemærkede forfatterne, at denne væske ofte var forurenet med Lactobacillus; den venstre æggestok blev domineret med L. crispatus og L. gasseri, mens den højre æggestok husede L. iners. Tilstedeværelsen af Lactobacillus i venstre og højre follikulære væsker var forbundet med forbedrede embryooverførselshastigheder og i sidste ende graviditetsresultater. Tilsvarende fandt en tidligere undersøgelse hos 91 kvinder, at tilstedeværelsen af brintoverilte-producerende Lactobacillus i vagina eller embryooverførselskateterspidsen resulterede i en stigning i vellykkede fødsler.196
placenta foreslås at beskytte fosteret mod adskillige overfald, herunder mikrobiel invasion. Imidlertid er patogene biofilm endda blevet identificeret i moderkagen,197 med fravær af Lactobacillus, og dette var korreleret med negative graviditetsresultater. En analyse af 34 humane placentaprøver, evalueret for tilstedeværelsen af Lactobacillus spp. eller Bifidobacterium spp., returnerede kun ikke-dyrkbare organismer. PCR afslørede imidlertid tilstedeværelsen af bifidobakterier og L. rhamnosus DNA i over 90% af placentaprøverne. Dette tyder på, at moderen overfører gavnlige biofilm immunogener gennem moderkagen, der kan bidrage til udviklingen af fostrets immunitet.198 yderligere dyrkning af et større antal moderkager fra for tidlige fødsler (23-27 ugers drægtighed) afslørede interessante sammenhænge med Lactobacillus biofilm og nyfødte immunresponser.199 fra de 527 moderkager, der blev dyrket, kom kun 214 tilbage kulturpositivt, og fosterblod taget på dag 1-3 blev derefter analyseret for 25 proinflammatoriske markører og korreleret med kolonisering af de påviste mikroorganismer. Lactobacillus biofilms isoleret alene udgjorde kun 3.7% af de kulturpositive moderkager og var korreleret med ikke-detekterbare niveauer af 13/25 proinflammatoriske cytokiner fundet med bakterielle vaginosepatogener. Lactobacillus biofilm blev også fundet i kombination med andre mikrober, der udgør 6% af prøverne, og var i stand til at sænke oddsforholdet for de fleste proinflammatoriske markører sammenlignet med vaginale patogener.199
at undersøge virkningen af konditionerede medier fra L. rhamnosus GR-1 biofilm på føtal betændelse, væv blev ekstraheret fra moderkagen hos raske kvinder, der gennemgik kejsersnit, og cellerne blev adskilt og fordøjet for at etablere placentale trofoblastcellekulturer. Disse celler blev derefter stimuleret med LPS, og en gruppe blev forbehandlet med L. rhamnosus GR-1 biofilm supernatant ved en 1:20 fortynding. Evaluering med ELISA afslørede, at de konditionerede medier hæmmede TNF-Kurt-produktionen, mens de opregulerede det antiinflammatoriske cytokin 1L-10. Bakteriel vaginose øger ekspression af prostaglandin, hvilket kan føre til tidlige sammentrækninger og i sidste ende for tidlig fødsel200; derfor blev kønsspecifikke prostaglandiner undersøgt. Vestlige blot analyse viste, at L. rhamnosus supernatant førte til fald i PTGS2 med 30% under graviditeter, hvor fosteret var mand. Interessant nok, da fosteret var kvinde, forårsagede disse supernatanter en stigning i PGDH, som metaboliserer prostaglandin. Så for begge køn af fosteret reducerede Lactobacillus biofilm-konditionerede medier direkte eller indirekte prostaglandinproduktion, hvilket teoretisk skulle føre til bedre leveringsresultater hos kvinder, der lider af bakteriel vaginose.201 tilsvarende testede forfatterne også virkningen af L. rhamnosus supernatant på kolonistimulerende faktor 3 (CSF3), et cytokin, der primært regulerer produktionen af neutrofiler, som er nøglen til patogen bakterieclearance. Samlet set fandt de, at supernatanten alene eller i kombination med LPS signifikant forbedrede CSF3 hos kvindelige, men ikke mandlige fødsler. Dette fund antyder, at der kan være kønsspecifikke reaktioner på bakteriel infektion.202
L. rhamnosus supernatant blev også evalueret i en gravid musemodel for at teste, om supernatanten kunne reducere for tidlig fødsel og modulere immunresponset. Overraskende nok påvirkede supernatanten ikke LPS-induceret for tidlig fødsel, men reducerede proinflammatoriske cytokiner maksimalt i endometrium og maternelt plasma.203 Lactobacilli biofilm er velkendte for at være vigtige komponenter i den vaginale medfødte immunitet, men flere undersøgelser er nødvendige for at belyse specifikke interaktioner mellem disse biofilm og epitel og andre celletyper. Disse og andre nylige fremskridt inden for mikrobiomforskning har givet spændende resultater med hensyn til lactobaciller og reproduktion, og vi er lige begyndt at forstå immundynamikken mellem føtalvæv og disse gavnlige biofilm.191
