3.4 biofilmy probiotyczne i odporność pochwy
biofilmy Lactobacillus na nabłonku pochwy podkreślają znaczenie tych korzystnych biofilmów w ochronie tkanki gospodarza i służeniu jako składnik wrodzonej odpowiedzi immunologicznej. Mikrobiom pochwy zdrowych kobiet jest zdominowany przez Lactobacillus crispatus, L. jensenii, L. gasseri i L. iners.190 w Warunkach bogatych w bakterie kwasu mlekowego biofilmy te mogą przyczyniać się do ochrony przed drobnoustrojami przenoszonymi drogą płciową i infekcjami dróg moczowych, a także zapewniać lepsze wyniki w ciąży i porodzie. Biofilmy te chronią nabłonek pochwy, tworząc kwaśne środowisko (∼pH 4-4, 5), wykluczenie konkurencyjne i uwalnianie związków przeciwdrobnoustrojowych, takich jak H2O2, bakteriocyny i inne produkty uboczne. Jednak, gdy normalne komensale pochwy są przemieszczane przez bakterie beztlenowe i patogeny grzybicze, powoduje to wzrost pH (powyżej 4.5), co powoduje zapalenie pochwy. Ten skompromitowany stan pochwy był związany ze zwiększoną częstością przedwczesnego porodu, skurczem ludzkiego wirusa niedoboru odporności i chorobą zapalną narządów miednicy mniejszej.
zapalenie pochwy może być spowodowane przez patogeny bakteryjne lub grzybicze. Zdolność kilku różnych patogenów do wypierania biofilmów ochronnych zbadano przez hodowlę biofilmów L. crispatus na szkiełkach szklanych, a następnie inkubację szkiełek z 109 CFU pięciu różnych przyczynowych czynników bakteryjnych pochwy. Każdy patogen był w stanie dołączyć do szkiełek, ale nie wyparł łatwo biofilmów L. crispatus po 30-minutowej inkubacji. Patogen beztlenowy Mobiluncus mulieris, spowodował odłączenie się 23% biofilmów L. crispatus, podczas gdy cztery inne patogeny spowodowały odłączenie odpowiednio ∼10%.192 powtarzanie tych badań na komórkach szyjki macicy wykazało odwrotną korelację, ponieważ gdy biofilmy L. crispatus inkubowano z komórkami HeLa, a następnie wystawiono na patogenny i komensalny szczep Gardonella vaginalis, doszło do drastycznego zmniejszenia dołączonych komórek biofilmu. Odwrotnie, L. crispatus skutecznie zapobiegał przyłączaniu się obu szczepów G. vaginalis do komórek HeLa, co skutkowało przyłączeniem tylko ∼7%, gdy niskie inokulum G. vaginalis inkubowano z biofilmami L. crispatus. Co ciekawe, obecność L. iners zwiększyła przyczepność patogennego G. vaginalis i była mniej podatna na wypieranie przez oba szczepy, w porównaniu do L. crispatus.193 ten wynik może pomóc wyjaśnić, dlaczego kobiety, które są skolonizowane z L. iners są często bardziej podatne na bakteryjne zapalenie pochwy. Po leczeniu bakteryjnego zapalenia pochwy u pacjentów, L. biofilmy jensenii wyizolowano z komórek nabłonka pochwy i zobrazowano mikroskopią mokrej góry, wykazując kliniczną obecność tych biofilmów.
w innym badaniu porównano Izolaty Lactobacillus od zdrowych i grzybiczych pacjentów z pochwy pod względem wytwarzania substancji przeciwbakteryjnych i ich zdolności do hamowania różnych gatunków Candida. Ogólnie autorzy stwierdzili, że Izolaty Lactobacillus od chorych lub zdrowych pacjentów wytwarzały podobne ilości kwasu mlekowego i nadtlenku wodoru, podczas gdy Izolaty od chorych pacjentów wytwarzały zwiększone poziomy diacetylu. Co ciekawe, Izolaty zdrowych pacjentów były w stanie hamować maksymalnie 68% Z 35 różnych Candida spp. testowane, podczas gdy Izolaty od chorych pacjentów hamowały maksymalnie 5,8% Candida spp.Dane te sugerują, że Izolaty Lactobacillus od zdrowych pacjentów wytwarzają więcej związków hamujących, które najprawdopodobniej są związane z bakteriocyną lub pH. Sugerują również, że Lactobacilli niekoniecznie adaptują się poprzez wytwarzanie większej ilości związków przeciwdrobnoustrojowych, gdy wcześniej były narażone na działanie patogenu. Interesujące byłoby przetestowanie tej hipotezy przez ciągłe wystawianie biofilmu Lactobacillus na patogen bakteryjny lub grzybowy, aby zobaczyć, czy można naturalnie wybrać bardziej skuteczne korzystne składniki, które zostały „uodpornione” przeciwko różnym patogenom, a następnie ponownie wprowadzone do gospodarza.
z obecnością biofilmów Lactobacillus w pochwie, rodzi się również pytanie, w jaki sposób te korzystne biofilmy oddziałują z plemnikami, jajkami, zapłodnieniem i rozwojem płodu? Badania nad tymi kwestiami dotyczyły przede wszystkim zapłodnienia in vitro (IVF), z nadrzędną hipotezą, że drobnoustroje niekorzystnie wpływają na transfer zarodków i ostatecznie udaną ciążę.195 W badaniu, które określiło mikrobiom w płynie pęcherzykowym od kobiet 263, znaleziono pewne ciekawe korelacje z obecnością biofilmów Lactobacillus i reprodukcją. Płyn pęcherzykowy jest cieczą znajdującą się w jajnikach, która smaruje jaja. Co zaskakujące, autorzy zauważyli, że płyn ten był często zanieczyszczony Lactobacillus; w lewym jajniku dominowały L. crispatus i L. gasseri, natomiast w prawym jajniku L. iners. Obecność Lactobacillus w płynach pęcherzykowych po lewej i prawej stronie wiązała się z poprawą szybkości transferu zarodków, a ostatecznie z wynikami ciąży. Podobnie, wcześniejsze badanie z udziałem 91 kobiet wykazało, że obecność Lactobacillus wytwarzającego nadtlenek wodoru w pochwie lub końcówce cewnika przenoszącego zarodek spowodowała wzrost udanych porodów.196
proponuje się, aby łożysko chroniło płód przed licznymi atakami, w tym inwazją drobnoustrojów. Jednak patogenne biofilmy zostały nawet zidentyfikowane w łożysku, 197 z brakiem Lactobacillus, co było skorelowane z negatywnymi wynikami ciąży. Analiza 34 ludzkich próbek łożyska, oceniona na obecność Lactobacillus spp. lub Bifidobacterium spp., zwrócono tylko organizmy niekulturalne. Jednak PCR ujawnił obecność bifidobakterii i DNA L. rhamnosus w ponad 90% próbek łożyska. Sugeruje to, że matka przenosi korzystne biofilm immunogeny przez łożysko, które mogą przyczynić się do rozwoju odporności płodu.198 dalsze hodowanie większej liczby łożysk po urodzeniach przedwczesnych (23-27 tydzień ciąży) ujawniło interesujące korelacje z Biofilmami Lactobacillus i reakcjami immunologicznymi noworodków.199 z 527 hodowanych łożysk, tylko 214 wróciło z hodowli dodatnich, a krew płodu pobrana w dniach 1-3 została następnie przeanalizowana pod kątem 25 markerów prozapalnych i skorelowana z kolonizacją wykrytych mikroorganizmów. Wyizolowane same biofilmy Lactobacillus stanowiły tylko 3.7% łożysk dodatnich i korelowało z niewykrywalnym poziomem 13/25 prozapalnych cytokin z bakteryjnymi patogenami pochwy. Biofilmy Lactobacillus stwierdzono również w połączeniu z innymi drobnoustrojami stanowiącymi 6% próbek i były w stanie obniżyć współczynnik prawdopodobieństwa dla większości markerów prozapalnych w porównaniu z patogenami pochwy.199
do zbadania wpływu uwarunkowanych mediów z L. biofilmy rhamnosus GR-1 na zapalenie płodu, tkanki ekstrahowano z łożyska zdrowych kobiet poddawanych okresowym cięciom cesarskim, a komórki oddzielano i trawiono w celu ustalenia łożyskowych hodowli komórek trofoblastu. Komórki te następnie stymulowano LPS, a jedną grupę wstępnie przygotowano supernatantem biofilmu L. rhamnosus GR-1 w rozcieńczeniu 1: 20. Ocena za pomocą testu ELISA wykazała, że uwarunkowane pożywki hamowały wytwarzanie TNF-α, jednocześnie regulując przeciwzapalną cytokinę 1L-10. Bakteryjne zapalenie pochwy zwiększa ekspresję prostaglandyn, co może prowadzić do wczesnych skurczów i ostatecznie przedwczesnego urodzenia200; w związku z tym badano enzymy prostaglandyn specyficzne dla płci. Analiza Western blot wykazała, że supernatant L. rhamnosus doprowadził do zmniejszenia ptgs2 (enzymu wytwarzającego prostaglandynę) o 30% podczas ciąży, w której płód był płci męskiej. Co ciekawe, gdy płód był kobietą, te supernatanty spowodowały wzrost PGDH, który metabolizuje prostaglandynę. Tak więc, dla obu płci płodu, uwarunkowane biofilmem Lactobacillus Media zmniejszały, bezpośrednio lub pośrednio, produkcję prostaglandyn, co teoretycznie powinno prowadzić do lepszych wyników dostaw u kobiet cierpiących na bakteryjne zapalenie pochwy.201 podobnie, autorzy zbadali również wpływ supernatantu L. rhamnosus na czynnik stymulujący kolonie 3 (CSF3), cytokinę, która przede wszystkim reguluje produkcję neutrofili, które są kluczowe w usuwaniu bakterii chorobotwórczych. Ogólnie okazało się, że sam supernatant lub w połączeniu z LPS znacznie zwiększył CSF3 u kobiet, ale nie u mężczyzn. To odkrycie sugeruje, że mogą występować specyficzne dla płci odpowiedzi na infekcję bakteryjną.
supernatant L. rhamnosus oceniano również w modelu ciężarnej myszy, aby sprawdzić, czy supernatant może zmniejszyć przedwczesny poród i modulować odpowiedź immunologiczną. Co zaskakujące, supernatant nie wpływał na przedwczesne porody wywołane LPS, ale maksymalnie zmniejszał prozapalne cytokiny w endometrium i osoczu matki.203 biofilmy bakterii mlekowych są dobrze znane jako ważne składniki wrodzonej odporności pochwy, ale potrzebne są dalsze badania, aby wyjaśnić specyficzne interakcje tych biofilmów z nabłonkiem i innymi typami komórek. Te i inne ostatnie postępy w badaniach mikrobiomu dostarczyły ekscytujących wyników w zakresie pałeczek kwasu mlekowego i rozmnażania, a my dopiero zaczynamy rozumieć dynamikę immunologiczną między tkanką płodu a tymi korzystnymi biofilmami.191
