Úloha mikrobiomu v těhotenství

Overview

Cíl: Cílem práce bylo podat souhrnný přehled o dostupných informacích týkajících se mikrobio­mu a jeho vlivu na průběh těhotenství s ohledem na předčasný porod. Metodika: Literární zdroje byly vyhledávány pomocí PubMed vyhledávače. Závěr: Patogeneze předčasného porodu je multifaktoriální. Kromě nastavení imunitního systému se ukazuje, že velkou roli hraje mikrobio­m, především vaginální. Role dalších mikrobio­mů a vztahy mezi jednotlivými kompartmenty jsou intenzivně zkoumány. Kromě mikrobio­mů u žen jsou zkoumány i mikrobio­my novorozenců a rozdíly v závislosti na způsobu vedení porodu. Nejen vedení porodu, ale i podávání antibio­tik těhotným ženám má vliv na mikrobio­m novorozence. Vzhledem k tomu, že intraamniální prostředí již není považováno za sterilní, zdá se pravděpodobné, že formování mikrobio­mu jedince začíná již v době jeho intrauterinního života.

Klíčová slova:

předčasný porod – mikrobio­m – antibio­tika – mikrobiální invaze amniální dutiny – vaginální inokulace novorozence

Úvod

Informace z různých bio­medicínských oborů stále častěji naznačují, jak důležitou úlohu hraje mikrobiální osídlení různých částí těla v lidském zdraví. Kromě skupiny mikroorganizmů, o nichž víme, že mohou být původci celé řady onemocnění, žije v lidském organizmu ještě řada dalších mikroorganizmů, jejichž přesný vliv na lidské zdraví není znám. Nicméně i tuto druhou skupinu mikrobů musí imunitní systém registrovat, aby je odlišil od patogenů a ke své škodě je nezlikvidoval. Právě díky rozpoznání těchto skupin mikroorganizmů se podařilo charakterizovat společenství, která nazýváme endogenní mikroflórou neboli mikrobio­mem.

Mateřský mikrobio­m a výsledek těhotenství

Mikrobio­m je definován jako soubor komenzálních, symbio­tických a patogenních bakterií, hub a virů a jejich genetických informací. Mikrobio­m tvoří ekologickou entitu. Jednotlivé mikrobio­my interagují vzájemně mezi sebou a s jejich hostitelem. Mikrobio­m je v souvislosti s těhotenstvím studován především ve dvou základních okruzích. První představuje vztah mezi mikrobio­my jednotlivých kompartmentů těhotné ženy v patogenezi předčasného porodu a případně i dalších těhotenských komplikací. Druhou oblast představuje studium vztahu podávání antibio­tik ženám v jejich těhotenství a způsobu vedení porodu na mikrobiální osídlení novorozence. Je nepochybné, že kvalita mikrobiálního osídlení novorozence hraje zásadní roli pro pozdější zdraví jedince [1].

Předčasný porod

Předčasným porodem rozumíme porod do 37+0 týdne těhotenství. V ČR se incidence pohybuje okolo 7 % všech porodů [2]. V současném nejnovějším pojetí chápeme spontánní, tj. samovolně se rozvíjející předčasný porod (zahrnující i předčasný odtok plodové vody) jako chronický proces, kdy dochází k abnormální komunikaci mezi mateřským imunitním systémem a trofoblastem, a to již v samém úvodu těhotenství. Přitom je zatím obtížné prokázat, zda se jedná (při daném konkrétním patologickém výstupu těhotenství) o systémově nastavenou chybu, tj. imunodeficit matky, nebo „pouze“ o ad hoc se vyskytující narušenou materno-fetální toleranci [3]. Plod vnímáme jako „semi­alogenní štěp“, k jehož toleranci je potřeba adekvátní funkce mateřské imunity i prezentace paternálních antigenů trofoblastem [4–7].

Vedle úlohy imunity v patogenezi předčasného porodu se pozornost obrací právě také ke studiu lidského mikrobio­mu a jeho možného podílu na spuštění předčasného porodu. Významný pokrok v poznávání mikroorganizmů přinesly možnosti v oblasti molekulární bio­logie – metagenomika. Metagenomika studuje genetický materiál získaný z různých sledovaných prostředí. Stávající mikrobio­logické techniky jsou zaměřeny především na studium kultivovaných vzorků mikroorganizmů. Nicméně postupně se ukazuje, že izolace organizmů silně podhodnocuje skutečnou mikrobiální diverzitu. Současné metagenomické studie používají anonymní sekvenování DNA izolované ze studovaného prostředí a umožňují podstatně přesněji definovat jednotlivé mikroorganizmy, např. ve srovnání s kultivačními technikami [8]. Jedním z cílů studií lidského mikrobio­mu je určit, zda existuje definovaný „základní“ (core) soubor mikrobiálních osídlení společný všem lidem pro daný tělesný kompartment, tj. porodní cesty, trávicí trakt apod. Předpokládá se, že změny tohoto „základního“ mikrobio­mu mohou korelovat se změnami v lidském zdraví nebo s rizikem onemocnění. O vztahu narušení přirozené mikroflóry (dysbióze) k různým nemocem, jako jsou obezita, nespecifické střevní záněty, diabetes mellitus 2. typu a kolorektální karcinom, již bylo publikováno více prací [9–11].

Mikrobiální invaze amniální dutiny

Infekce byla mnoho let, a stále je, považována za hlavní příčinu předčasného porodu. Tento pohled však změnily informace o tom, že intraamniální dutina nemusí být sterilní [12]. Posuzování přítomnosti mikrobio­mů v děloze v průběhu těhotenství je velmi komplikované, v současnosti je stále předmětem mnoha kontroverzí a přináší stále nové poznatky, ale i otázky.

V posledních letech se různé skupiny odborníků snaží testovat plodovou vodu na přítomnost především bakterií rodu Mycoplasma (které byly a jsou považovány za nejčastější spouštěče předčasného porodu), ale i jiných bakterií. Materiál k tomuto testování je získáván z amniocentéz, které jsou indikovány z jiných důvodů – především genetických. Vzorky amniální tekutiny jsou následně testovány nejen na přítomnost bakterií, ale sledují se i jiné markery (C-reaktivní protein, IL-6 apod). Výsledky se různí, ale dosud není popsána jednoznačná souvislost nálezu těchto bakterií se spouštěcím mechanizmem předčasného porodu [13,14]. Ukazuje se, že mikrobio­m endometria ovlivňuje již samotný vznik těhotenství – tedy samotnou koncepci – ať už tím, že bakterie umí ovlivnit morfologii endometriálních buněk, tak tím, že ovlivňují imunitní systém endometria [15].

Současně je upozorňováno na problém falešné pozitivity vzorků a možnosti kontaminace [16]. Na ně­kte­ré otázky zatím nelze adekvátně odpovědět. Např. lze sice doložit přítomnost mikrobů různými molekulárně genetickými technikami v plodové vodě i placentách po předčasném a termínovém porodu, ale zatím nelze posoudit jejich výskyt v oblasti fetomaternálního rozhraní v průběhu nekomplikovaného těhotenství [17]. Pokud hodnotíme mikroorganizmy v placentách po porodech, nelze také odlišit, zda představují dlouhodobé osídlení, či invazi do dutiny děložní v průběhu těhotenství [18,19].

Profesorky Prince a Aagaard ve své práci porovnávaly mikrobio­m placent z předčasných a termínových porodů a navíc sledovaly, jak souvisí mikrobio­m placent s přítomností chorioamnionitidy. Výstupem této práce bylo zjištění, že jak placenty z předčasných porodů, tak placenty z termínových porodů obsahovaly stejný výčet bakteriálních společenství a lišily se pouze v kvantitě identifikovaných mikroorganizmů. Placenty z termínových porodů vykazovaly významně vyšší výskyt Lactobacillus crispatus proti placentám z předčasných porodů [12]. Poznatky v této oblasti však přibývají velmi rychle a někteří autoři přítomnost mikrobio­mu v děložní dutině zpochybňují [20,21]. Metodicky jednodušší možnost představuje hodnocení přítomnosti mikrobio­mu z ostatních částí reprodukčních orgánů ženy – z pochvy a děložního hrdla – vaginální a cervikovaginální mikrobio­m [22–24].

Vaginální mikrobio­m

Jako první popsali vaginální mikrobio­m Ravel et al [22]. Výsledky jejich studie ukázaly, že pro lidskou pochvu není charakteristický jeden „základní“ mikrobio­m společný všem ženám. Definovali celkem pět základních mikrobio­mů, které označili jako komunitní skupiny I–V. Zavedli termín používaný i v českém názvosloví pod zkratkou CST (typy komunitních států / community state types).

Jednotlivé CST lze rozlišit na základě dvou kritérií:

1. zda v základních komunitách dominují acidofilní laktobacily;

2. jaké jsou přítomny konkrétní druhy laktobacilů.

Konkrétně pro CST I, II, III a V je charakteristická dominance Laktobacillus sp. Pro CST I je typická dominance Lactobacillus crispatus, pro CST II Lactobacillus gasseri, pro CST III Lactobacillus iners a pro CST V Lactobacillus jensenií. CST IV nemá žádný specifický dominantní druh a byl označen jako různorodá skupina (diverse group). Skupina IV je charakterizována vyššími podíly přísně anaerobních bakterií, jako jsou Prevotella, Dialister, Atopobium, Gardnerella, Megasphaera, Peptoniphilus, Sneathia, Eggerthella, Aerococcus, Finegoldia a Mobiluncus. Typická pro CST IV je vyšší vyrovnanost jednotlivých bakteriálních společenství kvůli nedostatku dominantních druhů. Vzhledem k velké diverzitě bakteriálních společenství v CST IV u žen s touto skupinou častěji nalézáme bakteriální vaginózu [25]. Poslední práce popisují, že ně­kte­ré kompozice mikrobio­mů (konkrétní CST) a vyšší diverzita mikroorganizmů v pochvě v časném těhotenství mají prokazatelný vliv na jeho pozdější průběh, konkrétně vyšší riziko předčasného porodu [26–29]. Bylo popsáno, že dominance Lactobacillus iners (CST III) v pochvě v 16. týdnu těhotenství je spojena s vyšším výskytem předčasného porodu, zatímco dominance Lactobacillus crispatus (CST I) představuje „ochranu“ před rizikem předčasného porodu, resp. výskyt této bakterie v pochvě je spojen s častějším porodem v termínu. Za zmínku stojí, že jediný Lactobacillus iners byl izolovaný pouze z pochvy. Je častěji zastoupen u těhotných žen s anamnézou abortu než u primigravid [30]. Přitom nebyla shledána přítomnost mikrobio­mů závislých na vaginálním podávání progesteronu těhotným ženám [31]. Později byl popsán v cervikovaginálním sekretu vztah přítomnosti cervikovaginálních mikrobio­mů a lokální produkce antimikrobiálního peptidu beta-defensinu-2. Z toho lze vyvodit, že samotná přítomnost definovaných bakteriálních CST sama o sobě nemusí mít rozhodující význam pro spuštění předčasného porodu, ale že jednotlivá CST ovlivňují lokální imunitní odpověď organizmu odlišně [32]. Proto bylo navrženo nové paradigma, a to že mikrobio­my modulují interakci trofoblastu a imunity v průběhu těhotenství [33].

Mikrobio­my dalších kompartmentů

V průběhu těhotenství se mění mikrobio­my v různých kompartmentech. Největší změny byly zatím zjištěny u vaginálního a střevního mikrobio­mu [34]. Není však dosud jasné, ze které části lidského těla mohou mít mikrobio­my dosah na průběh těhotenství. Přestože se nabízí především jejich lokální vliv v porodních cestách a jejich relativní „blízkost“ plodu, někteří autoři předpokládají i interkonektivitu mezi mikrobio­my jednotlivých tělesných kompartmentů [35,36]. Předmětem diskuzí je vztah orálního mikrobio­mu a mikrobio­mu trávicího traktu k osídlení porodních cest. Nejpravděpodobnější se jeví přenos krevní cestou. Zástupci rodů charakteristických pro ústní dutinu, jako jsou Streptococcus, Porphyromonas, Filifactor, Campylobacter a Fusobacterium, představují druhy, které jsou opakovaně spojovány s předčasným porodem [37]. Změny mikrobiální diverzity v lidském střevě v průběhu těhotenství spojené s dominancí Proteobacteria a Acinetobacteria a redukcí výskytu ně­kte­rých bakterií rodu Clostridium a Bacteroides bývají také spojeny s předčasným porodem [38]. Neméně zajímavé jsou informace o tom, že ně­kte­ré bakteriální kmeny, právě z výše uvedených rodů Clostridium a Bacteroides, jsou schopny modulovat lokální imunitní systém v lidském střevě, konkrétně zvyšovat počty T-regulačních lymfocytů [39,40]. Lze konstatovat, že klasické mikrobio­logické techniky detekující mikroorganizmy v porodních cestách budou mít nadále v porodnictví své pevné místo. Informace o jejich přítomnosti (získané např. kultivací) však se vší pravděpodobností o příčinách předčasného porodu mnoho nevypovídají, avšak stále zatím představují důležitou informaci pro neonatology kvůli možnému ovlivnění postnatálního zdraví novorozenců, především riziku neonatální sepse či dalších infekčních komplikací. Metagenomické studie přinášejí ve srovnání s kultivačními technikami podstatně přesnější údaje o konkrétním výskytu mikroorganizmů. Lidské tělo je kolonizováno komenzálními mikroby, jejichž kompozice se vyvíjí spolu s imunitním systémem hostitele. Složení mikrobio­mů se může ve vývoji člověka měnit v závislostech na genetice hostitele, změnách stravovacích návyků, nadužívání antibio­tik apod. Zvláště komenzální mikrobio­my jsou nezbytné pro vývoj, indukci a funkci T-lymfocytů a udržení homeostázy v lidském těle. Kvalitativní a kvantitativní změny mikrobio­mů tak mohou způsobit nerovnováhu v populacích T-lymfocytů a podpořit rozvoj autoimunitních a zánětlivých onemocnění, mezi něž se řadí mimo jiné i předčasný porod. Lze očekávat, že odpovědi na otázky spojené s příčinami předčasného porodu bude potřeba hledat v interakcích mezi mateřskou imunitou, plodem a mikroorganizmy osídlující lidské tělo [41].

Antibio­tika, porod a jejich  vliv na mikrobiální osídlení dětí

Střevní mikrobio­my pravděpodobně hrají důležitou roli v imunologické „edukaci“ hostitele během raného dětství. Narušení složení pravděpodobně nejen střevního mikrobio­mu během tohoto období mohou přispět k rozvoji imunitně zprostředkovaných onemocnění [42]. V současnosti je diskutováno, do jaké míry může být mikrobio­m dětí ovlivněn prenatálním/intrapartálním podáváním antibio­tik jejich matce. Recentní metaanalýza naznačuje, že antibio­tika takto aplikovaná matce ovlivňují střevní mikrobio­m dětí ve smyslu snížení abundance kmenů Bacteriodetes a Bifidobacteria a současně nárůstem abundance Proteobacteria [43]. Podobné výsledky ukazuje další metaanalýza, která hodnotí vztah podávání antibio­tik matce v rámci intrapartální profylaxe neonatálního streptokoka typu B (GBS – group B streptococcus) vzhledem ke střevnímu mikrobio­mu. Tato práce také potvrzuje nižší diverzitu střevní mikroflóry, především snížení výskytu Bifidobacteria u dětí, jejichž matky dostaly antibio­tika [44]. To sice nemění význam profylaktického podávání antibio­tik v zájmu snížení rizika neonatálních streptokokových infekcí, avšak na druhou stranu je potřeba vzít v úvahu, jaké případné nepříznivé souvislosti mohou výše uvedené výsledky pro budoucí zdraví dětí znamenat. Velmi zajímavé téma v současnosti také představuje problematika vztahu způsobu vedení porodu k mikrobio­mu novorozence. Výsledky klinických studií prokazují, že vedení porodu císařským řezem je proti dětem porozeným vaginálně spojeno s rozdílným mikrobiálním osídlením trávicího traktu novorozenců [45]. Je prokázáno, že vaginální vedení porodu je ve srovnání s císařským řezem spojeno s bohatou přítomností druhu Bacteroides ve stolici, hodnocením jeho přítomnosti přibližně do věku 2,5 let dítěte [46]. Nadbytek tohoto druhu v dětském střevě je spojeno s nižším rizikem vývoje astmatu u dětí [47]. Další práce udává, že vedení porodu císařským řezem je spojeno s nadbytkem výskytu skupiny Firmicutes zastoupené zejména třídou Clostridia [48]. Již delší dobu je známa souvislost dominantního výskytu těchto mikrobů ve střevě s vývojem obezity a event. diabetu či dalších patologií u dětí i dospělých [49]. Je také nepochybné, že na osídlení trávicího traktu dětí nemusí mít vliv jen způsob vedení porodu, ale v úvahu je potřeba brát i další mnohé proměnné. Jednou z nich může být obezita matky [50]. Další zajímavý názor přináší tým kolem prof. Kjersti Aagaarda, který jako první popsal dutinu děložní jako „nesterilní orgán“ [12]. Spíše než způsob vedení porodu diskutují uvedenou problematiku, tj. že dítě získává svůj originální mikrobio­m nezávisle na mechanizmu vedení porodu. Kvalitativní stav střevního mikrobio­mu dětí se v čase vyvíjí a mimo jiné je jistě ovlivněn tím, zda matka dítě částečně/plně kojí nebo zda je dítě uměle krmeno, byť s účastí prebio­tických formulí [45]. Zároveň se ukazuje, že na rozvoj mikrobio­mu novorozence má vliv i antibio­tická terapie matky v průběhu kojení [51]. Spekuluje se, že mikrobiální osídlení různých tělesných kompartmentů dítěte podléhá četným postnatálním epigenetickým vlivům, mimo jiné je jistě ovlivněno výživou novorozence a prostředím, ve kterém dítě žije [52,53].

Kontroverzním tématem je v posledních letech tzv. vaginal seeding (vaginální inokulace novorozence) – metoda, kdy se v případě porodu císařským řezem očistky matky nanáší pomocí tampónů na tělo novorozence. Přestože může být tato metoda považována za vhodnou pro event. snížení rizika obezity, diabetu, astmatu apod. u dětí rozených císařským řezem, je třeba brát v úvahu rizika této metody – zejména přenos patogenů (streptokoky skupiny B, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, herpes virus apod.) způsobujících řadu onemocnění. Proto může být významným nebezpečím pro novorozence [54–56].

Formování mikrobio­mu dětí jedince je pravděpodobně započato ještě v děloze matky, i když se pro toto tvrzení ještě dále sbírají data. Avšak je prokázané, že časné mikrobiální osídlení novorozence, a to nejen střevní, se podílí na budoucím zdraví dítěte. Otázkou nadále zůstává, do jaké míry se na tom podílí vlastní způsob vedení porodu, antibio­tika podaná matce a výživa, zejména kojení dítěte, stejně tak jako další epigenetické  vlivy.

Závěr

Patogeneze předčasného porodu je multifaktoriální proces. Jednou z příčin této závažné perinatologické patologie je nastavení imunitního systému matky. Ukazuje se, že na rozvoji předčasného porodu se podílí také mikrobio­m – především vaginální. Role dalších mikrobio­mů a vztahy mezi jednotlivými kompartmenty jsou intenzivně zkoumány. Kromě mikrobio­mů u žen jsou zkoumány i mikrobio­my novorozenců a rozdíly u dětí v závislosti na způsobu vedení porodu.

Doručeno/Submitted: 13. 5. 2021

Přijato/Accepted: 13. 9. 2021

MUDr. Michal Koucký, Ph.D.

Gynekologicko-porodnická klinika

1. LF UK a VFN v Praze

Apolinářská 18

128 00 Praha 2

Michal.Koucky@vfn.cz

Publikační etika: Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.
Publication ethics: The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers.
Konflikt zájmů: Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie/práce nemají žádný konflikt zájmů.
Conflict of interests: The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning the drugs, products or services used in the study.