3.4 Probiotiska biofilmer och Vaginal immunitet
Lactobacilli biofilms på vaginal epitel belyser vikten av dessa fördelaktiga biofilmer för att skydda värdvävnaden och fungera som en del av det medfödda immunsvaret. Den vaginala mikrobiomen hos friska kvinnor domineras av Lactobacillus crispatus, L. jensenii, L. gasseri och L. iners.190 under laktobaciller-rika förhållanden kan dessa biofilmer bidra till skydd mot sexuellt överförda mikrober och urinvägsinfektioner, förutom att ge bättre resultat under graviditet och förlossning. Dessa biofilmer skyddar det vaginala epitelet genom att skapa en sur miljö (PH i ph 4-4, 5), konkurrenskraftig uteslutning och frisättning av antimikrobiella föreningar såsom H2O2, bakteriociner och andra biprodukter. Men när de normala vaginala kommensalerna förskjuts av anaeroba bakterier och svamppatogener resulterar detta i ett ökat pH (över 4.5), vilket resulterar i vaginos. Detta komprometterade tillstånd i slidan har associerats med ökad förekomst av för tidig leverans, sammandragning av humant immunbristvirus och bäckeninflammatorisk sjukdom.191
vaginos kan orsakas av bakteriella eller svamppatogener. Förmågan hos flera olika patogener att förskjuta skyddande biofilmer undersöktes genom att odla L. crispatus biofilmer på glasskivor och sedan inkubera glidbanorna med 109 CFU av fem olika orsakande bakteriella medel för vaginos. Varje patogen kunde fästa vid glidbanorna, men förskjutade inte lätt L. crispatus biofilmer efter en 30-min inkubation. Den anaeroba patogenen Mobiluncus mulieris orsakade 23% av L. crispatus biofilms att lossna medan de fyra andra patogenerna orsakade respektive 10% av avskiljning.192 att upprepa dessa studier i livmoderhalsceller visade en omvänd korrelation, för när L. crispatus biofilmer inkuberades med HeLa-celler och sedan exponerades för en patogen och kommensal stam av Gardonella vaginalis, var det drastiska minskningar i de bifogade biofilmcellerna. Omvänt, L. crispatus förhindrade effektivt båda G. vaginalis-stammarna från att fästa vid HeLa-cellerna, vilket resulterade i endast 7% fastsättning av 6% när låga inokulum av G. vaginalis inkuberades med L. crispatus biofilmer. Intressant är närvaron av L. iners förbättrad bindning av den patogena G. vaginalis och var mindre mottaglig för förskjutning av båda stammarna, jämfört med L. crispatus.193 detta resultat kan hjälpa till att förklara varför kvinnor som koloniseras med L. iners ofta är mer mottagliga för bakteriell vaginos. Efter behandling av bakteriell vaginos hos patienter, L. jensenii biofilmer isolerades med vaginala epitelceller och avbildades med våt monterings mikroskopi, visar den kliniska närvaron av dessa biofilmer.190
i en annan studie jämfördes Lactobacillus-isolat från friska kontra svampvaginospatienter för deras produktion av antimikrobiella ämnen och deras förmåga att hämma olika Candida-arter. Sammantaget fann författarna att Lactobacillus isolat från antingen sjuka eller friska patienter producerade liknande mängder mjölksyra och väteperoxid, medan isolaten från sjuka patienter producerade ökade nivåer av diacetyl. Märkligt nog kunde de friska patientisolaten hämma maximalt 68% av de 35 olika Candida spp. testade, medan isolaten från de sjuka patienterna endast hämmade högst 5, 8% av Candida spp.194 dessa data tyder på att Lactobacillus-isolaten från friska patienter producerar mer hämmande föreningar, som troligen är bakteriocin eller pH-relaterade. De föreslår också att laktobaciller inte nödvändigtvis anpassar sig genom att producera mer antimikrobiella föreningar, när de tidigare exponerats för patogenen. Det skulle vara intressant att testa denna hypotes genom att kontinuerligt exponera en Lactobacillus biofilm till en bakteriell eller svamppatogen för att se om man naturligtvis kunde välja för mer effektiva fördelaktiga kommensaler som har ”immuniserats” mot olika patogener och sedan återintroducerats till värden.
med närvaron av Lactobacillus biofilmer i slidan, väcker det också frågan hur interagerar dessa fördelaktiga biofilmer med spermier, ägg, befruktning och fostrets utveckling? Undersökningen av dessa frågor har främst behandlats med avseende på in vitro fertilisering (IVF), med den övergripande hypotesen att mikrober påverkar embryoöverföring negativt och i slutändan en framgångsrik graviditet.195 i en studie som bestämde mikrobiomet i follikulärvätskan från 263 kvinnor hittades några nyfikna korrelationer med närvaron av laktobacillus biofilmer och reproduktion. Follikulärvätskan är vätskan som finns i äggstockarna, vilket smörjer äggen. Överraskande noterade författarna att denna vätska ofta förorenades med laktobacillus; den vänstra äggstocken dominerades med L. crispatus och L. gasseri, medan den högra äggstocken inrymde L. iners. Närvaron av Lactobacillus i vänster och höger follikulära vätskor var associerad med förbättrade embryoöverföringshastigheter och i slutändan graviditetsresultat. På samma sätt fann en tidigare studie på 91 kvinnor att närvaron av väteperoxidproducerande laktobacillus i vagina eller embryoöverföringskateterspetsen resulterade i en ökning av framgångsrika födelser.196
moderkakan föreslås för att skydda fostret mot många övergrepp, inklusive mikrobiell invasion. Emellertid har patogena biofilmer till och med identifierats i moderkakan,197 med frånvaro av laktobacillus, och detta korrelerades med negativa graviditetsresultat. En analys av 34 humana placentaprover, utvärderade för närvaron av Lactobacillus spp. eller Bifidobacterium spp., returnerade endast icke-odlingsbara organismer. PCR avslöjade emellertid närvaron av bifidobakterier och L. rhamnosus-DNA i över 90% av placentaproverna. Detta tyder på att modern överför fördelaktiga biofilmimmunogener genom moderkakan som kan bidra till utvecklingen av fostrets immunitet.198 ytterligare odling av ett större antal moderkakor från för tidiga födslar (23-27 veckors graviditet) avslöjade intressanta korrelationer med Lactobacillus biofilmer och nyfödda immunsvar.199 från de 527 odlade moderkakorna kom endast 214 tillbaka kulturpositivt och fosterblod som togs vid dag 1-3 analyserades sedan för 25 proinflammatoriska markörer och korrelerades med kolonisering av de detekterade mikroorganismerna. Lactobacillus biofilmer isolerade ensam består endast 3.7% av de kulturpositiva moderkakorna och korrelerades med odetekterbara nivåer av 13/25 proinflammatoriska cytokiner som hittades med bakteriella vaginospatogener. Lactobacillus biofilmer hittades också i kombination med andra mikrober som utgör 6% av proverna och kunde sänka oddsförhållandet för de flesta proinflammatoriska markörer jämfört med vaginala patogener.199
för att undersöka effekterna av konditionerade medier från L. rhamnosus GR-1 biofilmer på fetal inflammation extraherades vävnad från moderkakan hos friska kvinnor som genomgick kejsarsnitt och cellerna separerades och smältes för att etablera placenta trofoblastcellkulturer. Dessa celler stimulerades sedan med LPS, och en grupp förbehandlades med L. rhamnosus GR-1 biofilm supernatant vid en 1:20 utspädning. Utvärdering med ELISA avslöjade att det konditionerade mediet inhiberade TNF-hawaiiproduktionen, medan det uppreglerade det antiinflammatoriska cytokinet 1L-10. Bakteriell vaginos ökar prostaglandinuttryck, vilket kan leda till tidiga sammandragningar och i slutändan för tidig födelse200; därför undersöktes könsspecifika prostaglandinenzymer. Western blot-analys visade att L. rhamnosus supernatant ledde till minskning av PTGS2 (prostaglandin producerande enzym) med 30% under graviditeter där fostret var manligt. Intressant, när fostret var kvinnligt, orsakade dessa supernatanter en ökning av PGDH, som metaboliserar prostaglandin. Så för båda könen av foster minskade Lactobacillus biofilm konditionerade medier, direkt eller indirekt, prostaglandinproduktion, vilket teoretiskt borde leda till bättre leveransresultat hos kvinnor som lider av bakteriell vaginos.201 på samma sätt testade författarna också effekten av L. rhamnosus supernatant på kolonistimulerande faktor 3 (CSF3), ett cytokin som främst reglerar produktionen av neutrofiler, som är nyckeln till patogena bakterier clearance. Sammantaget fann de att supernatanten ensam, eller i kombination med LPS, signifikant förbättrade CSF3 hos kvinnliga, men inte manliga födelser. Detta resultat tyder på att det kan finnas könsspecifika svar på bakteriell infektion.202
L. rhamnosus supernatant utvärderades också i en gravid musmodell för att testa om supernatanten kunde minska för tidig födsel och modulera immunsvaret. Överraskande påverkade supernatanten inte LPS-inducerad för tidig födsel, men minskade proinflammatoriska cytokiner maximalt i endometrium och moderplasma.203 laktobaciller biofilmer är välkända för att vara viktiga komponenter i den vaginala medfödda immuniteten, men fler studier behövs för att belysa specifika interaktioner mellan dessa biofilmer med epitelet och andra celltyper. Dessa och andra senaste framsteg inom mikrobiomforskning har gett spännande resultat när det gäller laktobaciller och reproduktion, och vi börjar bara förstå immundynamiken mellan fostervävnad och dessa fördelaktiga biofilmer.191
