7729
Вагинальный микробиом наконец-то получает признание
Вагинальный микробиом может играть важную роль в ключевых аспектах здоровья женщин, включая предрасположенность к инфекциям и раку.
Дисбактериоз влагалища долгое время был запретной темой, но изучение и оптимизация вагинального микробиома может изменить правила игры для женского здоровья.
В последнее десятилетие произошел взрыв научных исследований микробиома кишечника. Ученые исследовали роль этого сложного микробного сообщества практически во всех аспектах здоровья человека, включая рак, иммунную функцию и даже нейродегенеративные заболевания.
Для сравнения, вагинальному микробиому уделяется очень мало внимания, несмотря на распространенность бактериального вагиноза (БВ), который возникает, когда вагинальный микробиом переходит в дисбиотическое или нездоровое состояние. БВ поражает примерно 30 процентов женщин репродуктивного возраста в США; в некоторых странах этим заболеванием могут быть затронуты более 50 процентов женщин. 1,2
Кэролайн Митчелл исследует, могут ли трансплантации вагинального микробиома предотвратить рецидив БВ
Хотя многие люди считают боль, жжение, зуд и сильный запах, характерные для БВ, просто неприятностью, это состояние может иметь огромные последствия для жизни пациентов. «Люди скажут вам, что БВ разрушило их чувство близости с партнером и заставляет их стыдиться. Это действительно разрушило их ощущение благополучия», — сказала Кэролайн Митчелл, репродуктивный биолог из Массачусетской больницы общего профиля.
Однако последствия вагинального дисбактериоза распространяются еще дальше, имея важные последствия для здоровья не только женщин, но и человечества в целом. Это связано с тем, что исследования показывают, что вагинальный микробиом может влиять на распространение инфекций, передающихся половым путем (ИППП), включая хламидиоз, гонорею и вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). 3 БВ также связан с бесплодием и риском преждевременных родов, что само по себе связано с повышенным риском развития сердечно-сосудистых, респираторных и нервно-психических заболеваний у ребенка на протяжении всей жизни.
«Можно сказать, что вагинальный микробиом, вероятно, является самым важным микробиомом, потому что никто из нас не был бы здесь без беременности и родов», — сказал Крейг Коэн, исследователь репродуктивного здоровья из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
Несмотря на негативные последствия вагинального дисбиоза, многое об этом заболевании остается неизвестным, а новых методов лечения практически не существует. «Два класса антибиотиков, рекомендованных для лечения БВ, — это те же два класса, которые были рекомендованы в 1982 году», — сказал Митчелл. «Это ужасно». Хотя эти антибиотики уменьшают симптомы в краткосрочной перспективе, более половины женщин испытывают рецидив БВ. 8
«Одна из причин, по которой эта область не продвинулась дальше, заключается в том, что здравоохранение женщин катастрофически недофинансируется», — сказал Митчелл. «Это действительно медвежья услуга женщинам».
Сейчас Митчелл и другие преданные своему делу ученые усердно работают над расширением понимания недостаточно изученного вагинального микробиома. Они исследуют роль различных микробов в этом сообществе, пытаясь определить механизмы, посредством которых они способствуют здоровью или заболеванию, и выяснить, как вернуть нездоровый микробиом обратно в баланс.
Кто есть кто вагинального микробиома
Мелисса Хербст-Краловец изучает, как бактерии, связанные с БВ, могут способствовать развитию рака.
Здоровый микробиом кишечника содержит разнообразный набор микробов, которые могут сильно различаться у разных людей. 9 В здоровом вагинальном микробиоме, напротив, часто доминирует один из четырех видов Lactobacillus : L. Crispatus , L. Iners , L. Paragasseri и L. Mulieris. 10 Из этих типов L. Crispatus , по-видимому, ассоциируется с оптимальным здоровьем. « Криспатус — золотое дитя всех лактобактерий», — сказала Мелисса Хербст-Краловец, исследователь вагинального микробиома из Университета Аризоны. Микробиота, в которой доминируют L. iners, с другой стороны, было связано с большим риском развития БВ.
Когда лактобактерии теряют доминирование, различные анаэробные бактерии, в том числе Gardnerella vaginalis, Fannyhessea vaginae и Prevotella bivia, могут начать процветать и вызывать дисбактериоз. 12 Однако, по-видимому, ни один микроб не является достаточным, чтобы вызвать БВ, и многие бактерии, связанные с БВ, также обнаруживаются у здоровых женщин. 13
«На самом деле это полимикробный консорциум бактерий», — сказал Хербст-Краловец. «Агент не один, и он не всегда выглядит одинаково у каждой женщины». Это затрудняет изучение этого состояния, не говоря уже о профилактике или лечении.
Еще одна трудность в изучении вагинального микробиома заключается в том, что просто не существует хороших моделей животных, позволяющих ученым проверять гипотезы. «Люди — единственный вид, в вагинальном микробном сообществе которого доминируют лактобактерии », — сказал Митчелл. «Крысы и мыши в очень немногих исследованиях вагинального микробиома на крысах и мышах имеют низкое разнообразие вагинального сообщества, но в основном это Streptococcus или Enterococcus , которые сильно отличаются от Lactobacillus . И у каждого примата, не являющегося человеком, от шимпанзе до макак-резус, есть разнообразное вагинальное сообщество, которое больше похоже на БВ как их нормальное состояние».
Уголки и закоулки
В отсутствие хороших моделей на животных некоторые ученые, в том числе Хербст-Краловец, создают трехмерные модели тканей, чтобы изучить, как различные бактерии оказывают благотворное или вредное воздействие на клетки женской репродуктивной системы.
Хербст-Краловец изначально интересовалась изучением отдельных ИППП, вызываемых микробами, но вскоре ее заинтересовала разнообразная группа видов, вызывающих БВ. По словам Хербст-Краловец, долгое время «мы даже не знали, что делают эти отдельные жуки. Вот над чем мы работаем уже более десяти лет: лучше понять индивидуальный вклад бактерий, связанных с БВ».
трехмерные модели позволяют Мелиссе Хербст-Краловец изучать взаимодействие между эпителиальными клетками шейки матки (на фото серым цветом) и такими бактериями, как Fusobacterium (на фото розовым).
Хербст-Краловец создает свои модели, используя биореактор с вращающейся стенкой. Эти биореакторы были впервые разработаны НАСА для моделирования микрогравитации здесь, на Земле. Однако вскоре исследователи обнаружили, что смоделированная среда микрогравитации позволяет им выращивать клетки в трехмерные агрегаты, которые больше похожи на нормальные ткани человека, чем на один слой клеток в культуре. 14
Эта трехмерная структура важна для моделирования сложных тканей влагалища. «Когда вы видите схему влагалища, оно выглядит как открытая трубка, но на самом деле оно имеет все эти складки и вдавления. И именно там бактерии любят тусоваться, в этих укромных уголках», — сказал Хербст-Краловец. «Используя эти модели, мы можем визуализировать взаимодействие бактерий-хозяев с помощью таких вещей, как сканирующая электронная микроскопия».
Хербст-Краловец особенно заинтересована в понимании влияния микробов на клетки влагалища и шейки матки в контексте развития рака. Работа Хербста-Краловеца и многих других показала, что состав вагинального микробиома связан с раком шейки матки. Некоторые исследования показывают, что женщины, в микробиомах которых преобладали нелактобациллы, чаще инфицированы вирусом папилломы человека (ВПЧ) и имеют более высокий риск развития рака шейки матки.
Однако, по ее словам, эта ссылка представляет собой сценарий «курица и яйцо». «Эти бактерии ведут нас к раку? Или они просто пассажиры, которым нравится расти в среде рака?»
До сих пор Хербст-Краловец использовала свои модели для изучения влияния нескольких отдельных видов бактерий, связанных с БВ, на процессы, связанные с развитием рака, включая воспаление и выработку онкогенного метаболита 2-гидроксиглутарата. 12,17
Теперь, по ее словам, «мы начали создавать эти полимикробные коктейли, в которых мы можем объединить бактерии, а затем посмотреть, ведут ли они себя так же, как они вели себя индивидуально, когда они вместе со своими друзьями». Некоторые виды, например, сами по себе могут не очень хорошо колонизировать среду влагалища или шейки матки, но могут оказаться гораздо более опасными с помощью других видов, образующих биопленки. 18
Хербст-Краловец надеется, что это исследование поможет разработать более таргетные методы лечения. Как только ученые выявят настоящих «плохих парней» БВ, они смогут разработать лекарства, нацеленные конкретно на эти микробы.
Хотя трехмерные вагинальные модели Хербста-Краловеца могут дать важную механистическую информацию о взаимосвязи между бактериями, связанными с БВ, и некоторыми типами ИППП и рака, они не могут помочь ученым понять заражение ВИЧ, поскольку у них нет иммунной системы. Они также не могут забеременеть или родить, поэтому их полезность для изучения влияния микробиома на фертильность и преждевременные роды также ограничена. Иногда ученым просто необходимо изучить реальную вещь.
«Я должен что-то с этим сделать».
Коэн изучала влияние вагинального микробиома на здоровье женщин на протяжении десятилетий, задолго до того, как термин «микробиом» вошел в моду.
Во время своей ординатуры по акушерству и гинекологии в 1990-х годах у него возникла догадка о том, что между БВ и ВИЧ может существовать связь. Коэн и его коллеги стали первыми, кто продемонстрировал эту связь: их исследование среди секс-работников в Таиланде показало, что люди с аномальной вагинальной флорой с большей вероятностью будут ВИЧ-положительными. 19
«Пока я был там, я полностью посвятил себя этой работе», — сказал Коэн. «Большинство этих женщин были вынуждены заниматься секс-работой, и в то время 40 процентов из них жили с ВИЧ. И я просто подумал: «Я должен что-то с этим сделать».
Ключевые клетки, изображенные выше, представляют собой эпителиальные клетки влагалища, покрытые бактериями; эти клетки являются индикатором БВ.
Неясно, увеличивает ли БВ риск заражения ВИЧ или наоборот. Также возможно, что еще один фактор может увеличить риск заражения БВ и ВИЧ.
В последующие годы накопились исследования, которые предположили, хотя и не доказали окончательно, причинную роль БВ в повышении риска заражения ВИЧ. 20,21 Коэн обнаружил, что этот риск представляет собой нечто большее, чем просто проблему здоровья женщин: женщины с БВ с большей вероятностью передают ВИЧ своим партнерам-мужчинам, чем женщины, у которых был ВИЧ без БВ. 22
Коэн предположил, что оптимизация вагинального микробиома может снизить риск заражения и передачи ВИЧ. Однако оптимизация этого микробиома — непростая задача. Антибиотики могут убить некоторые бактерии, связанные с БВ, но в долгосрочной перспективе они не обязательно восстанавливают доминирование лактобацилл.
Коэн сотрудничал с биотехнологической компанией Osel, Inc., чтобы проверить, может ли лечение особым штаммом L. Crispatus под названием Lactin-V после лечения антибиотиками восстановить здоровый вагинальный микробиом и предотвратить рецидив БВ у женщин в Соединенных Штатах. В ходе исследования у 45 процентов женщин, получавших лечение антибиотиками и плацебо, наблюдался рецидив БВ по сравнению только с 30 процентами женщин, получавших антибиотик плюс лактин-V. 23
У части этих женщин исследователи также измерили факторы, которые, как считается, способствуют восприимчивости к ВИЧ, включая воспаление влагалища и нарушение эпителиального барьера. Они обнаружили, что лечение лактином-V связано с более низкими уровнями влагалища интерлейкина-1α (IL-1α), провоспалительного цитокина, а также снижением растворимого E-кадгерина, белка, который указывает на дисфункцию эпителиального барьера. 24
Тем временем Коэн также наткнулся на исследования Дугласа Квона, исследователя инфекционных заболеваний из Института Рагона Массачусетской больницы общего профиля, Массачусетского технологического института и Гарвардского университета. В исследовании Квона в течение почти года следили за группой ВИЧ-отрицательных женщин в Южной Африке. В ходе исследования 31 из 236 женщин заразились ВИЧ. 25 Коэн был поражен открытием, что ни одна из женщин, в вагинальном микробиоме которых доминировал L. Crispatus, не заразилась ВИЧ во время исследования.
«Сейчас мы проводим исследование Lactin-V в этой когорте, чтобы выяснить, может ли применение экзогенных Lactobacillus Crispatus дать результаты, аналогичные результатам, полученным у женщин, у которых была эндогенная колонизация Lactobacillus Crispatus », — сказал Коэн.
Поскольку вагинальные микробиомы могут существенно различаться у разных групп женщин, это небольшое исследование подтвердит, может ли лактин-V эффективно колонизировать этих женщин и уменьшать воспаление так же, как это делали участники исследования в Соединенных Штатах. 26
«Если мы сможем устойчиво оптимизировать вагинальный микробиом, то мы потенциально сможем устранить последствия дисбиоза, включая заражение ВИЧ, преждевременные роды и, возможно, другие показания», — сказал Коэн.
Действительно, в недавнем исследовании ученые вводили лактин-V беременным женщинам с высоким риском преждевременных родов. Хотя контрольной группы не было, только 3,3 процента женщин, получавших лактин-V, родили до 34 недель беременности по сравнению с 7 процентами в исторической группе, которая, как считалось, подвергалась аналогичному риску. 27 Хотя исследователям необходимо продолжать исследования, разработка метода лечения, позволяющего снизить уровень преждевременных родов, «было бы новаторским», сказал Коэн.
Коэн сказал, что FDA дало Osel зеленый свет на проведение двух окончательных испытаний Lactin-V фазы 3, но получение финансирования оказалось сложной задачей. Как и Митчелл, Коэн разочарован тем, как мало инвестиций и достижений в лечении вагинального дисбиоза.
«Мы слышим о том, что большие суммы денег инвестируются в другие области, например, в кишечный микробиом», — сказал Коэн. «Вот состояние, от которого страдают люди с вагинами, большинство из которых идентифицируют себя как женщины. А инвестиций просто нет».
Нужна ли деревня?
Лактин-V — не единственный препарат, который тестируется на восстановление баланса вагинального микробиома. Митчелл и Квон проверяют, может ли лечение антибиотиками с последующей трансплантацией вагинальной микробиоты (ТМТ) от здорового донора обеспечить долгосрочное восстановление доминирования лактобацилл и, следовательно, облегчение БВ.
«После трансплантации фекальной микробиоты кажется логичным, что если перенос целого микробиома работает в одном состоянии, он может работать и в другом», — сказал Митчелл.
«Идея о том, что все вагинальное микробное сообщество может быть эффективным, имеет неудачный прецедент», — добавил Митчелл. Хотя это испытание является одним из первых случаев, когда VMT будет использоваться для лечения БВ, уже был предыдущий случай использования VMT для возникновения БВ в серии экспериментов, которые Митчелл назвал крайне неэтичными. В 1950-х годах гинеколог Герман Гарднер и микробиолог Чарльз Дьюкс из Университета Бэйлора попытались доказать, что БВ вызывает один тип бактерий, введя его 13 здоровым женщинам. 28 Они также вводили «материал из влагалища» женщин с БВ другой группе из 15 женщин. Женщины, на которых проводились эксперименты, описаны только как «пациенты клиники-добровольца», и нет никаких упоминаний о процедурах информированного согласия.
Только у одной женщины, которой вводили один тип бактерий, симптомы развились, но у 11 из 15, получивших полный консорциум вагинальных микробов, они появились. Сегодня бактерии, связанные с БВ, которые исследовал Гарднер, носят его имя; он известен как Gardnerella vaginalis .
Если консорциум микробов важен для возникновения БВ, консорциум также может быть важен для его лечения. Хотя сообщества, в которых доминирует L. Crispatus , по-видимому, наиболее тесно связаны с оптимальным здоровьем влагалища, некоторые исследователи предполагают, что другие, менее распространенные типы бактерий или фагов могут играть важную роль в поддержании лактобацилл. 29 Кроме того, существует множество различных штаммов L. Crispatus , которые существенно различаются по функциональным возможностям и взаимодействию с патогенными бактериями. 30
«Одна из гипотез о том, почему Lactin-V не является универсальным, заключается в том, что это всего лишь один штамм», — сказал Митчелл. «Может быть, вам нужно несколько штаммов; возможно, друзья-микробиологи пригодятся. Целое сообщество могло бы быть лучше, потому что мы просто не знаем, какой актерский состав второстепенный».
Одно очень предварительное исследование, проведенное исследователями из Еврейского университета Хадасса и Института науки Вейцмана, показало, что трансплантация микробиома может быть эффективным подходом для некоторых женщин. В ходе исследования две из пяти женщин с рецидивирующим БВ достигли длительной ремиссии уже после одного курса лечения ВМТ, а две другие достигли того же результата после трех курсов лечения. 31
Однако для определения эффективности необходимы более крупные плацебо-контролируемые исследования. В испытании Митчелла и Квона примут участие 134 женщины, половина из которых получит плацебо.
Даже если VMT окажется чрезвычайно эффективным, у него все равно есть фатальный недостаток. «Обратной стороной является то, что его невозможно масштабировать», — сказал Митчелл. Чтобы обеспечить безопасность, каждый донор должен пройти обширный и дорогостоящий комплекс тестов, включая анализ рН влагалища, функции печени, общий анализ крови, а также проверку на загрязнение спермы и ряд инфекционных заболеваний.
Если VMT окажется эффективной, сказал Митчелл, «следующими шагами будет использование информации, которую мы получили в результате этого исследования, для разработки синтетического вмешательства». Начав со всего консорциума, они надеются работать в обратном порядке, чтобы найти «секретный соус», правильную комбинацию микробов, необходимую для восстановления здорового вагинального сообщества.
«Независимо от того, работает VMT или нет, мы собираемся узнать так много о биологии, что меня очень воодушевляет», — сказал Митчелл.
Благодаря усилиям Митчелла и других исследователей вагинального микробиома ученые однажды смогут построить картину полного спектра микробов во влагалище, которые влияют на здоровье и болезни. Оптимизируя эти сообщества, они стремятся улучшить качество жизни женщин, их партнеров и детей.
