Lactobacillus iners-dominantní vaginální mikrobiota v těhotenství

Overview

Cíl studie: Shrnutí aktuálních poznatků o vaginálním mikrobiomu s dominujícím druhem Lactobacillus iners v těhotenství a o možných souvislostech mezi tímto mikrobiomem a vznikem porodnických patologií.

Typ studie: Přehledový článek.

Název a sídlo pracoviště: Porodnická a gynekologická klinika FN a LF UK, Hradec Králové.

Metodika a výsledky: V této přehledové práci byla provedena rešerše aktuálních článků zabývajících se existencí vaginálního mikrobiomu s dominujícím druhem Lactobacillus iners v těhotenství a případným vlivem tohoto mikrobiomu na vznik spontánního potratu, předčasného porodu se zachovaným vakem blan a předčasného odtoku vody plodové před termínem porodu.

Závěr: Vaginální mikrobiom s dominantním druhem L. iners je nejspíše spojen se zvýšeným rizikem vzniku některých porodnických patologií.

Klíčová slova:

mikrobiom – předčasný porod – Lactobacillus iners

ÚVOD

Lactobacillus iners, druh bakterie rodu Lactobacillus, byl poprvé popsán v roce 1999 na základě analýzy bakteriální 16S rRNA pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR) [10]. L. iners nelze kultivovat na běžných selektivních půdách pro laktobacily, např. de Man-Rogosa-Sharpe agaru, díky jeho specifickým metabolickým nárokům, a proto dříve unikal pozornosti [18]. Na základě výsledků nekultivačních analýz je L. iners považován za nejhojněji se vyskytující bakterii ve vaginálním mikrobiomu specifických populací žen [33, 36].

L. iners se od ostatních druhů laktobacilů výrazně odlišuje svojí biochemickou aktivitou [11], která se odráží i na jeho obtížné kultivaci [18]. L. iners nemá schopnost produkovat D-laktát, syntetizovat de novo žádné aminokyseliny. Také H₂O₂ vytváří jen v omezené míře. Je však vybaven geny pro Fe-S clustery a četnými CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) – DNA regiony zajišťujícími bakteriím odolnost proti bakteriofágům [13]. L. iners je také vybaven geny pro utilizaci glykogenu a vychytávání maltózy a manózy [4]. U některých kmenů L. iners je prokázána i produkce druhově specifického toxického inerolysinu [2, 27]. Schopnosti specifické adaptace L. iners, např. velmi dobrá adheze k humánnímu fibronektinu, jsou klíčové pro účinnou kolonizaci a jeho následnou perzistenci v poševním prostředí [22].

Podstatná redukce velikosti genomu L. iners na přibližně 1.3 Mbp oproti asi 2–3 Mbp dalších laktobacilů napovídá o jedné nebo i několika prudkých evolučních změnách v rámci specifičtější adaptace této bakterie na vaginální prostředí [11]. Na rozdíl od dalších druhů vaginálních laktobacilů byl L. iners izolován pouze z pochvy [21]. Velikostí svého genomu se již řadí k obligátním symbiontům/parazitům – ke svému přežití potřebuje jednu konkrétní lokalitu svého hostitele [21].

Jaké jsou tedy hlavní mechanismy, kterými je L. iners schopen negativně ovlivnit svého hostitele? Jedná se o působení na více úrovních: i) vyvolává poruchu regulace epiteliální bariérové funkce přímo na základě štěpení adhezivních junkčních proteinů (produkuje specifický cytotoxický inerolysin) [27]; ii) alterací zánětlivé reakce [1]; či iii) změnou epigenetické regulace na podkladě alterace miRNA [1]. Byla prokázána zvýšená permeabilita epiteliálních buněk ektocervixu a endocervixu po expozici metabolitům L. iners, stejně jako zvýšení koncentrace solubilního epiteliálního kadherinu [1].

L. iners postrádá gen pro D-laktátdehydrogenázu, a proto nemůže, na rozdíl od ostatních druhů rodu Lactobacillus, produkovat D-laktát [21]. L-laktát je produkován všemi laktobacily, některými dalšími bakteriemi i samotnými epiteliálními buňkami pochvy, a také plní významné biologické role [3]. Jeho izomer D-laktát představuje také důležitou signální molekulu [35]. Při změně poměru mezi L- a D-laktátem dochází k lokálnímu zvýšení produkce vaginálního induktoru extracelulární matrixové metaloproteinázy (EMMPRIN), a tím i ke zvýšené aktivitě matrixových metaloproteináz (MMP). MMP hrají klíčovou roli při rozrušení integrity cervikální bariéry [35]. To může mít za následek ascendentní průnik bakterií do dělohy a v případě gravidity do amniální dutiny [26].

L. iners není schopen na rozdíl od L. crispatus interakcí svých metabolitů snižovat aktivitu receptorů pro nebezpečné vzory (např. toll-like receptory). L. iners proto není schopen snižovat intenzitu zánětlivé odpovědi, která se podílí na vzniku některých porodnických patologií [7]. Vaginální epiteliální buňky v dominantní přítomnosti L. iners vykazují nižší úroveň autofagie, vyšší produkci stresového proteinu hsp70 a celkově vyšší sekreci proinflamatorních mediátorů než v přítomnosti L. crispatus [19]. Proto bylo například u žen s L. iners-dominantní vaginální mikrobiotou prokázáno zvýšené riziko získání infekce Chlamydia trachomatis [32].

Vaginální mikrobiom je unikátní tím, že ve většině případů mu dominuje jeden typ laktobacilů [29]. Ravel navrhl rozdělení vaginálního mikrobiomu do takzvaných mikrobiálních komunitních typů (CST, community state types) [28]. V typech I, II, III a V je dominantním druhem některý z laktobacilů – u CST I je to L. crispatus, u CST II L. gasseri, u CST III L. iners a u CST V L. jensenii [28]. CST IVB a IVA jsou polymikrobiální, bez přítomnosti jediné typické dominantní bakterie, přičemž u typu IVA je společný výskyt L. iners nebo jiného druhu laktobacila se striktně anaerobními bakteriemi, zatímco typ IVB je asociován s bakteriemi spojovanými tradičně s bakteriální vaginózou [28].

ZMĚNY VAGINÁLNÍHO MIKROBIOMU BĚHEM FYZIOLOGICKÉ GRAVIDITY

Stoupající hladiny estrogenu během gravidity mají za následek mimo jiné zvýšenou akumulaci glykogenu v poševním epitelu, který funguje jako preferenční zdroj energie pro laktobacily [23]. V graviditě za normálních okolností dochází ve vaginálním mikrobiomu ke zvyšování jejich četnosti minimálně u žen bílé rasy a také ke snižování mikrobiální diverzity [20]. V průběhu těhotenství byl prokázán nárůst relativní četnosti všech laktobacilárních druhů s výjimkou právě L. iners, jehož výskyt se nemění. Zároveň také dochází ke snižování výskytu anaerobních bakterií [30, 31]. Po porodu dochází opětovně ke snížení laktobacilární dominance a zvýšení druhové diverzity vaginálního mikrobiomu [20].

LACTOBACILLUS INERS-DOMINANTNÍ VAGINÁLNÍ MIKROBIOTA A SPONTÁNNÍ ABORT

Studie Nasioudise a kolektivu prokázala ve skupině 155 žen významně častější dominanci L. iners u těhotných pacientek po jednom nebo více spontánních abortech (ovšem též u žen po fyziologických porodech) než u žen těhotných poprvé [24]. Naproti tomu L. crispatus-dominantní mikrobiota byla častější u žen těhotných poprvé [24].

LACTOBACILLUS INERS-DOMINANTNÍ VAGINÁLNÍ MIKROBIOTA A SPONTÁNNÍ PŘEDČASNÝ POROD SE ZACHOVANÝM VAKEM BLAN

Romero a kolektiv ve své studii nenalezli rozdíly v typech vaginálních mikrobiomů mezi ženami, které porodily předčasně (18 pacientek), a těmi, jež porodily v termínu porodu (72 pacientek) [30]. U 61% žen porodivších předčasně byla prokázána přítomnost histologické chorioamniitidy v placentě a plodových obalech [30].

Hyman a kolektiv popsali vyšší výskyt L. iners-dominantního mikrobiomu u těhotných žen afroamerického a hispánského původu. U těhotných žen kavkazské rasy byl relativně vyšší podíl L. crispatus- a L. gasseri-dominantní vaginální mikrobioty [14]. U 17 těhotných žen s předčasným porodem byla nalezena vyšší diverzita vaginálního mikrobiomu [14].

Studie autorů Petricevic a kolektivu zkoumala vliv diverzity laktobacilárních druhů na počátku gravidity na riziko následného předčasného porodu [25]. L. iners-dominantní vaginální mikrobiota byla detekována u 85 % (11/13) žen, jež porodily předčasně. Na druhé straně pouze u 16 % (16/98) žen, které rodily v termínu [25]. Přítomnost L. iners-dominantní vaginální mikrobioty na počátku gravidity může být spojena se zvýšeným rizikem předčasného porodu [25].

Kindinger a kolektiv ve své práci popsali vztah mezi cervikální insuficiencí (funkční délka cervixu méně než 25 mm u asymptomatické pacientky), předčasným porodem do gestačního stáří 34+0 týdnů a přítomností L. iners-dominantní vaginální mikrobioty v 16. týdnu gravidity [17]. Naproti tomu přítomnost L. crispatus-dominantní vaginální mikrobioty byla vysoce prediktivní pro porod v termínu [17]. Podávání progesteronu nemělo vliv na složení vaginálního mikrobiomu ani nesnížilo frekvenci předčasných porodů u těhotných žen s L. iners-dominantní vaginální mikrobiotou [17].

Fretias a kolektiv provedli studii na 46 těhotných ženách [12]. Stanovení vaginální mikrobioty proběhlo v 16. týdnu gravidity. Zvýšené riziko předčasného porodu bylo spojené se zvýšenou diverzitou non-laktobacilového vaginálního mikrobiomu [12]. Nicméně nebyla nalezena závislosti mezi CST a předčasným porodem [12].

PŘEDČASNÝ ODTOK PLODOVÉ VODY PŘED TERMÍNEM PORODU

Studie z roku 2015 provedená na 61 ženách s předčasným odtokem plodové vody před termínem porodu (PPROM) prokázala, že výskyt CST bez dominance laktobacilů (CST IVA a IVB) v cervixu je spojen s vyšší intenzitou cervikální zánětlivé odpovědí, stanovené hladinou interleukinu-6 v cervikální tekutině, vyšší prevalencí přítomnosti mikrobiální invaze do amniální dutiny a intraamniálního zánětu [16]. Přítomnost L. iners-dominantní cervikální mikrobioty měla opačný, protektivní efekt [16]. V zkoumané skupině byla relativně nižší prevalence CTS III, tedy L. iners-dominantní mikrobioty, oproti fyziologické graviditě a nulový výskyt CTS II a V [16]. U 70 % všech případů byla přítomna histologická chorioamnionitida v placentě a plodových obalech. L. iners-dominantní cervikální mikrobioty CST I byl spojen s jejím nižším výskytem a také se sníženou četností DNA Ureaplasma v plodové vodě [16].

Studie Paramel a kolektivu popsala u 36 pacientek s PPROM abnormální složení těhotenského vaginálního mikrobiomu charakterizované vysokou bakteriální diverzitou a nízkou stabilitou. Studie také popsala nízkou prevalenci CST s laktobacily jako dominantními bakteriemi [15]. U všech vzorků byla prokázána přítomnost rodů Megasphaera a Prevotella, nicméně bez přítomnosti obrazu bakteriální vaginózy. Složení mikrobiomu nemělo vliv na dobu tzv. latence (intervalu od odtoku vody plodové do porodu) [15]. Autoři připouštějí možný zásadní vliv odtékající plodové vody o cca neu­trálním pH, podávání antibiotik a kortikoidů na proměnu vaginálního mikrobiomu během latence. Jeden novorozenec od matky s L. iners-dominantní vaginální mikrobioty zemřel na neonatální sepsi způsobenou Escherichia coli [15].

Práce Browna a kolektivu byla založena na sekvenační analýze vaginálního mikrobiomu z longitudinálně odebraných vaginálních vzorků v graviditě [5]. Celkem bylo rekrutováno 1505 žen a u 60 z nich došlo k rozvoji PPROM. Ve skupině žen s PPROM bylo prokázáno vyšší zastoupení CST bez dominance laktobacilů oproti skupině žen, jež porodily v termínu porodu. Nebyla prokázána asociace mezi L. iners-dominantní vaginální mikrobiotou a zvýšeným rizikem PPROM [5].

ZÁVĚR

Skutečný význam L. iners-dominantní vaginální mikrobioty v patogenezi spontánního potratu, spontánního předčasného porodu a PPROM není v současnosti ještě zcela znám. Naše znalosti jsou stále spíše mozaikovité než komplexní. Nicméně nedostatečný protektivní vliv L. iners-dominantní vaginální mikrobioty proti růstu a působení patogenních mikroorganismů je hlavní příčinou nepříznivých porodnických výsledků. I přes svou velmi dobrou adaptaci na vaginální prostředí není L. iners schopen poskytnout svému hostiteli stejné benefity jako jiné druhy laktobacilů. Ovšem podle stávajících poznatků nelze vyloučit přímý negativní vliv L. iners-dominantní vaginální mikrobioty. Nejednoznačné výsledky jsou částečně důsledkem velké komplexity popisovaných systémů a interakcí. Existuje stále značná nejednotnost v hodnocení složení vaginálních mikrobiomů a také v rozdílných metodikách stávajících studií (qPCR versus sekvenování, odběr vzorků k analýze v různém gestačním stáří, z různých vaginálních kompartmentů, lékařský odběr versus odběr samotnými pacientkami a jiné), jež jsou také limitované počty žen v kohortách.

Vaginální laktobacily jsou mikroorganismy unikátní pouze pro druh Homo sapiens. Poskytují svému hostitelskému organismu řadu výrazných benefitů: i) ochranu před jinými bakteriálními druhy na podkladě produkce laktátu a bakteriocinů bez současné stimulace imunitního systému a ii) modulují a tlumí imunitu, což má pravděpodobně u člověka klíčovou roli i pro fyziologický průběh gravidity. L. iners postrádá řadu z těchto žádoucích vlastností, a proto se jeví spíš než užitečným symbiontem pouhým komenzálem využívajícím prostředí, na které se dokonale adaptoval. Na druhou stranu však může v případě náhlých změn vaginálního prostředí díky své výborné adaptaci perzistovat a postupně připravit mikroprostředí vhodné pro následnou rekolonizaci dalšími druhy laktobacilů z perinea či rekta [8, 9].

Díky novým poznatkům o důležitosti vhodného vaginálního prostředí pro normální průběh těhotenství se jeví, kromě klasické antimikrobiál­ní léčby, jako možné perspektivní preventivní a terapeutické směry, např. využití D-laktátu jako specifické imunitu modulující látky, dále použití určitých laktobacilárních druhů (některé kmeny L. crispatus a další) jako specifických probiotik a např. laktulózy jako selektivního prebiotika podporujícího perzistenci fyziologického mikrobiomu [6, 34].

I takovéto nenákladné a jednoduché intervence by v ideálním případě mohly pomoci zabránit rozvoji alespoň části případů, např. předčasného porodu, a tím přispět ke zlepšení perinatologických výsledků, nicméně ke skutečné praktické a účinné aplikaci našich znalostí vede ještě dlouhá cesta.

Práce byla podpořena grantem Agentury pro zdravotnický výzkum České republiky(16-28587A).

MUDr. Jan Mls

Porodnická a gynekologická klinika FN

Sokolská 581

500 05 Hradec Králové

e-mail: jan.mls.gyn@gmail.com