И. О. Буштырева, В. А. Буштырев, В. В., Баринова, Н. Б., Кузнецова МИКРОБИОМ ЖЕНСКОЙ РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ: ВОПРОСОВ БОЛЬШЕ, ЧЕМ ОТВЕТОВ

Многими исследователями показана связь различных сообществ микроорганизмов с состоянием здоровья человека. Микроорганизмы, населяющие верхние и нижние отделы полового тракта, играют существенную роль не только в дисбиотических состояниях, но и потенциально способны влиять на успешность зачатия и вынашивания. Кроме того, микробные ассоциации были выделены из таких локусов, как плацента, молочные железы, матка, маточные трубы, которые прежде считались стерильными, оказывая влияние на состояние женского здоровья.  Именно посредством микробиома совокупность пренатальных, постнатальных и интранатальных факторов, вместе с медицинскими интервенциями и факторами окружающей среды, оказывают влияние на раннее детство потомства и на состояние здоровья в зрелом возрасте.

 

Ключевые слова: микробиом, репродуктивная система, дисбиоз, бесплодие, привычное невынашивание беременности.

Человеческий микробиом представляет собой совокупность всех микроорганизмов, живущих в ассоциации с телом человека. Эти сообщества представляют собой целый спектр микроорганизмов, включая эукариот, архебактерий, бактерий и вирусов.

В 2008 году в США стартовал проект «Микробиом Человека», целью которого было сгенерировать информацию о видовом составе микрофлоры человека и ее роли в обеспечении здоровья человекаи развитии различных заболеваний. В качестве испытуемых выступили 300 здоровых добровольцев, мужчин и женщин, предоставивших образцы проб из различных биотопов своего тела: дыхательных путей, ротовой полости, кожи, желудочно-кишечного тракта и урогенитальной системы.

Первые результаты исследования были опубликованы в 2012 году. Так,было показано, что количество микроорганизмов в теле хозяина в 10 раз превышает количество клеток самого голобионта, составляя порядка 100 триллионов единиц, а совокупный геном всех микроорганизмов примерно на 1000 генов больше, чем вся общность генов организма человека. Несмотря на малый размер микроорганизмов, тем не менее, вся бактериальная масса составляет в среднем 1—3% от массы тела человека (в среднем около 3 кг у взрослого мужчины массой 90 кг). Эти микроорганизмы, как правило, не представляют опасности для своего хозяина, кроме того, они участвуют в важных процессах жизнеобеспечения организма-голобионта. Например, они способны продуцировать ряд жизненно необходимых витаминов, которые не синтезируются в организме человека, участвуют в процессах расщепления пищи, «обучают» иммунную систему распознавать чужеродные опасные инфекционные агенты и даже продуцируют противовоспалительные вещества, направленные на болезнетворных микробов. Нарастающее, как снежный ком, количество исследований показывает, что при различных неинфекционных заболеваниях, являющихся, как известно, «чумой» XXI века, например, при таких как сахарный диабет, ожирение, метаболический синдром, болезни обмена, эндокринные расстройства, видовой состав микрофлоры значительно изменяется, что открывает возможности для возможной коррекции этих заболеваний путем воздействия на микробиом человека.

Традиционно микробиология фокусировалась на изучении отдельных видов микроорганизмов, выделяя их из общей бактериальной массы. Тем не менее, не представлялось возможным выделить большое количество микроорганизмов как независимую культуру, поскольку их рост зависит от сложных условий их микроокружения, которые зачастую невозможно воспроизвести в экспериментальной модели, а значит, и выделить эти микроорганизмы невозможно. Достижения в области ДНК-секвенирования позволили создать новую область знаний, называемую метагеномикой.

Метагеномика представляет собой раздел молекулярной генетики, в котором изучается генетический материал, полученный из образцов окружающей среды. Метагеномика изучает набор генов всех микроорганизмов, находящихся в образце среды, и позволяет определить видовое разнообразие исследуемого образца без необходимости выделения и культивирования микроорганизмов.

Широкое развитие метагеномики обусловлено распространением методов секвенирования нового поколения. Они позволяют получить последовательности практически всех генов каждого микроорганизма сообщества.

Касательно микробиома женской репродуктивной системы: еще совсем недавно считалось, что такие биотопы, как полость матки, маточные трубы, яичники, молочные железы являются абсолютно стерильными. Однако серия работ испанских ученых под руководством Пилар Францино показала, что внутриутробно плод и амниотическая полость не являются стерильными, как это считалось ранее, и микроорганизмы начинают заселять человеческий организм еще в утробе матери. В меконии новорожденных обнаружены ДНК бактерий, продуцирующих молочную кислоту, таких как Lactobacillus, а также ДНК кишечной палочки. Примерно у половины новорожденных оказались доминирующими бифидобактерии и лактобактерии. Было доказано, что состав микрофлоры беременной женщины влияет на формирование иммунной системы новорожденного, риски его заболеваемости и зависит от здоровья беременной женщины [1, 2, 3]. Таким образом, было выдвинуто предположение, что если организм плода внутриутробно не является стерильным, то и полость матки вне беременности также, скорее всего, не стерильна.

Целая серия работ Роберто Ромеро, область научных интересов которого лежит, в том числе, и в плоскости преждевременных родов, хорионамнионита и интраамниального воспаления, показала, что амниотическая полость во время беременности при хориоамнионите не является стерильной. У 61% женщин с доношенным сроком беременности и клиническими проявлениями хориоамнионита в амниотической жидкости были обнаружены микроорганизмы. У 54% из них были обнаружены микробные ассоциации. Самые часто обнаруживаемые микроорганизмы — Ureaplasma urealyticum и Gardnerella vaginalis [4].

В контексте понимания, что плод внутриутробно не живет в абсолютно стерильной среде, интересен тот факт, что не только генетический профиль плода закладывается внутриутробно, но также и его микробиологический профиль. И хотя биомасса внутриутробных микроорганизмов чрезвычайно мала, существует четкое представление, что внутриутробный микробиом играет роль в метаболическом программировании и значительно влияет на становление иммунной системы плода [5]. Дальнейшие исследования как раз и должны фокусироваться на определении точной роли микробных сообществ, выделенных в данном биотопе. В то время как E. coli является доминирующим микроорганизмом плацентарного микробиома, это микробное сообщество представлено также и такими микроорганизмами, как Bacteroidetes, Firmicutes, Fusobacteria, Proteobacteria phyla и Tenericutes.

Определенные микроорганизмы причастны и к преждевременным родам. Так, в плацентах пациенток с преждевременными родами обнаруживали значимое количество Burkholderia taxa, а присутствие Paenibacillus taxa было характерно для доношенных беременностей [6]. Если сравнивать плацентарный микробиом с другими микробиомами, то очевидно, что он наиболее похож на микробиом ротовой полости, включая такие виды, как Prevotella tannerae и Neisseria.

Предполагается, что такая транслокация микроорганизмов происходит при повышении проницаемости капилляров ротовой полости при гингивите, что объясняет, почему у женщин с периодонтитом высокий процент акушерских осложнений [7].

На нестерильность полости матки указывают и американские ученые из клиники Майо, Рочестера. У пациенток с гиперплазией эндометрия и раком эндометрия был обнаружен существенный сдвиг в составе вагинальной микрофлоры и микрофлоры эндометрия. Были обнаружены такие микроорганизмы, как Fir micutes (Anaerostipes, Dialister, Peptoniphilus, Ruminococcus и Anaero truncus), Spiro chaetes (Treponema), Actinobacteria (Atopobium), Bacteroidetes (Bacte roides и Porphyro monas), и Proteobacteria (Arthrospira). Присутствие Atopobium vaginae и Porphyromonas sp. ассоциировалось с развитием рака эндометрия, особенно при высоких значениях pH влагалища (pH>4,5) [8].

Кроме того, проблемой микроорганизмов, заселяющих полость матки, традиционно плотно интересовались и репродуктологи, приписывая успех или неудачу программ высоких репродуктивных технологий, в том числе, и составу микробиома полости матки. Так, было показано, что при оценке бактериальных сообществ из эндометриальной жидкости и пробы влагалищного аспирата у одних и тех же испытуемых в программах ЭКО состав микрофлоры различен в этих двух локациях. Микробиота в эндометриальной жидкости включала до 191 таксономической единицы и была представлена двумя видами: с преимущественно лактобациллярной флорой (Lactobacillus spp.>90%) и с не-лактобациллярной микрофлорой (<90% Lactobacillus spp. с >10% других различных микроорганизмов). При анализе дальнейшей попытки ЭКО было обнаружено, что у пациенток с доминированием лактобацилл наблюдается большая частота имплантации и родов, чем у пациенток без доминирования — 60,7% vs 23,1% (P=0,02) и 58,8% vs 6,7% (P=0,002) соответственно.

Положительные исходы беременностей (продолжающаяся беременность, частота живорождений) были выше у пациенток с преобладанием лактобациллярной микрофлоры в полости матки, и, наоборот, невынашивание беременности, нарушения имплантации плодного яйца, мертворождения чаще ассоциировались с нелактобациллярной микрофлорой. Таким образом, микробиом может определять частоту имплантации и родов у пациенток с неудачами в ЭКО [9].

Кроме микробиома полости матки, на успех репродуктивных технологий влияет и вагинальный микробиом. Так, Hyman R.W. и соавт. показали, что вагинальный микробиом в день переноса эмбриона при ВРТ влияет на успешность имплантации и дальнейший исход беременности. Наилучшие результаты наблюдались у женщин, в составе микрофлоры которых доминировали лактобактерии [10]. По другим данным, бактериальный вагиноз зачастую сопровождал бесплодные пары [11] и повышал вероятность доклинических потерь беременности, снижал частоту наступления беременности у пациенток в группе ВРТ [12]. При этом именно присутствие Gardnerella vaginalis и Atopobium vaginae связывают с низкой частотой наступления беременности.

Кроме того, именно благодаря развитию высоких технологий лечения бесплодия стало возможным изучать и микробиологический состав микрофлоры маточных труб, фимбрий, поверхности яичников, эндометрия. Так, было показано, что присутствие Propionibacterium и Streptococcus в фолликулярной жидкости сопровождалось более низкой частотой криопереносов и низкой частотой наступления беременностей как у пациенток с женским бесплодием, так и у условно здоровых женщин, по сравнению с женщинами, у которых доминирующим штаммом являлись лактобактерии [13].

Анализ микрофлоры эндометрия у женщин с неоднократными неудачами программ ЭКО и без видимой патологии матки показал, что у этих пациенток доминировала микрофлора в виде Bacteroides species [14].

Знания о микробиоме полости матки и женской репродуктивной системы в целом порождают весьма интересный вопрос: может ли микрофлора влиять на иммунно-опосредованную способность эндометрия «принимать» или «отвергать» оплодотворенную яйцеклетку?

В условиях отсутствия инфекционного фактора и стресса иммунный ответ, обусловленный работой Т-хелперов (Th1/Th17), подавляется, чтобы повысить вероятность имплантации [15]. Эта концепция базируется на понимании того факта, что местный иммунитет полости матки способен сенситизироваться как к чужеродным сперматозоидам, плацентарному трофобласту, так и к микроорганизмам, вызывающим инфекционный процесс.

Интересен тот факт, что назначение пробиотиков во время беременности снижает риски развития некоторых неинфекционных заболеваний [16]. Чрезвычайно важно помнить о ключевых этапах онтогенеза плода: например, на 3 неделе беременности закладывается нервная система и начинает биться сердечная трубка, а на 14—16 неделях развивается головной мозг, плод начинает сосать, глотать, совершать дыхательные движения. Адекватная алиментарная обеспеченность беременной женщины железом, фолиевой кислотой, a-линоленовой кислотой улучшает рабочую память, интеллектуальные способности, моторику у ее будущего ребенка. Поскольку некоторые виды бактерий способны синтезировать конъюгированные изомеры a-линоленовой кислоты, фолиевой кислоты и даже некоторые нейротрансмиттеры, такие как серотонин, дофамин, гамма-аминомасляную кислоту, предполагается, что эти бактерии являются идеальными кандидатами для обеспечения правильного развития плода [17]. Помимо пользы для плода, существует и значимая польза для матери при назначении пробиотиков: снижение частоты преждевременных родов, частоты возникновения гестационного сахарного диабета, профилактика колонизации В-гемолитическим стрептококком, снижение частоты послеродовой депрессии, инфекций генитоуринарного тракта, атопического дерматита у потомства и даже центрального вида ожирения за счет оптимизации концентрации глюкозы плазмы крови [18].

Итак, очевидно, что мать является микробиологическим «резервуаром» для своего плода. Очевидно, что различные внешние факторы, такие как образ жизни, питание, медицинские интервенции способны в равной степени формировать микробиологический ландшафт новорожденного. Значимое влияние на формирование начальной неонатальной микрофлоры оказывает такое распространенное медицинское вмешательство, как кесарево сечение. Многочисленные исследования показали взаимосвязь между кесаревым сечением как способом родоразрешения и высоким риском сахарного диабета 1 типа и ожирения [19, 20]. Дети, рожденные традиционным путем, через естественные родовые пути, имеют микрофлору, схожую с вагинальной, в то время как при кесаревом сечении их микрофлора по составу похожа на микрофлору кожных покровов матери.

Кроме того, отмечено, что микробиота матерей с ожирением характеризовалась присутствием в основном Bacteroides, Pseudomonas, Enterococcus, Acinetobacter, которые, по данным различных исследователей, ответственны за нарушенный метаболизм [21]. Таким образом, мать с ожирением передает своему потомству склонность к развитию ожирения не только на генетическом уровне, но и на микробиологическом.

Высокий уровень оперативного родоразрешения, а именно кесарева сечения, является одной из насущных проблем общественного здравоохранения, особенно в таких странах, как Бразилия. Выявленные негативные последствия кесарева сечения, в том числе и нарушения микрофлоры новорожденных, высокие риски развития неинфекционных заболеваний у потомства, сводят на «нет» экономические и демографические выгоды высокого процента оперативных родов. Тем не менее, когда хирургическое вмешательство выполняется по жизненным показаниям, встает вопрос о восстановлении микрофлоры новорожденного. В этом контексте проведено пилотное исследование о так называемом «вагинальном обсеменении» во время кесарева сечения, когда за несколько часов до оперативных родов во влагалище матери помещается стерильный марлевый тампон, который впоследствии используется для обсеменения кожных покровов и ротовой полости новорожденного, что частично восстанавливает микрофлору ребенка [22]. Однако существует и исследование, не до конца завершенное на настоящий момент, показавшее более высокую частоту неонатальных инфекционных осложнений после «вагинального обсеменения», связанную, вероятно, с недостаточным обследованием женщины на облигатные патогены во время беременности (ClinicalTrials.gov NCT02407184).

Таким образом, приведенные научные данные из последних публикаций на сегодняшний день оставляют нам больше вопросов в проблеме микробиома женской репродуктивной системы, нежели ответов. И хотя объем объективных научных данных по этой теме только растет, остается непонятным, что можно сделать еще для улучшения здоровья женщин и их потомства. В эпоху глобального роста неинфекционных заболеваний роль микробиома для коррекции этих нарушений представляется многообещающей. Убедительные данные, доказывающие изменения в составе микрофлоры при таких патологических состояниях, как ожирение, метаболический синдром, сахарный диабет, позволяют предположить мысль о возможностях корректировать эти уже возникшие состояния путем изменения состава микрофлоры различных биотопов, «заселения» теми микроорганизмами, которые характерны для условно здоровых людей. В то же время и этот постулат может вызывать некоторые сомнения, поскольку в свете последних научных представлений понятие «нормы» и «здоровья» является очень размытым. Например, касательно вагинального микробиома показано, что видовой состав микрофлоры без клинических признаков бактериального вагиноза у здоровых женщин белой и афроамериканской расы абсолютно различен, с преобладанием лактобактерий у первых и анаэробных микроорганизмов у вторых. Этот факт подтверждает мнение, что микрофлора чрезвычайно лабильна, способна динамически изменяться в зависимости от климатических условий, условий окружающей среды, стрессовых воздействий и других факторов, обеспечивая, в том числе, эволюционные механизмы выживания вида.

ЛИТЕРАТУРА

1. Francino M. P. Early development of the gut microbiota and immune health. — Pathogens. — 2014, Sep 24. — 3 (3). — P. 769—790. — DOI: 10.3390/pathogens3030769. Review. PMID: 25438024.

2. Valles Y., Artacho A., Pascual-Garcia A. et al. Microbial succession in the gut: directional trends of taxonomic and functional change in a birth cohort of Spanish infants // PLoS Genet. — 2014, Jun 5. — 10 (6). — e1004406. — DOI: 10.1371/journal.pgen.1004406. eCollection 2014 Jun. PMID: 24901968.

3. Francino M. P. The ecology of bacterial genes and the survival of the new // Int. J. Evol. Biol. — 2012. — 2012:394026. — DOI: 10.1155/2012/394026. Epub 2012 Jul 31. PMID: 22900231.

4. Romero R., Miranda J., Kusanovic J. P. et al. Clinical chorioamnionitis at term I: microbiology of the amniotic cavity using cultivation and molecular techniques // J. Perinat. Med. — 2015, Jan. — 43 (1). — P. 19—36. — DOI: 10.1515/jpm-2014-0249.

5. Rautava S. et al. Probiotics modulate host-microbe interaction in the placenta and fetal gut: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial // Neonatology. — 2012. — 102. — P. 178—184.

6. Aagaard K. et al. The placenta harbors a unique microbiome // Sci. Transl. Med. — 2014. — №6. — P. 237—265.

7. Zaura E. et al. Acquiring and maintaining a normal oral microbiome: current perspective // Front. Cell. Infect. Microbiol. — 2014. — №4. — P. 85.

8. Walther-Antonio M. R., Chen J., Multinu F. et al. Potential contribution of the uterine microbiome in the development of endometrial cancer. — Genome Med. — 2016, Nov 25. — 8 (1). — P. 122.

9. Moreno I. et al. Evidence that the endometrial microbiota has an effect on implantation success or failure // Am. J. of Obstetrics and Gynecology. — 2016. — Т. 215. — №6. — P. 684—703.

10. Hyman R.W. et al. The dynamics of the vaginal microbiome during infertility therapy with in vitro fertilization-embryo transfer // J. Assist. Reprod. Genet. — 2012. — 29. — P. 105—115.

11. Salah R. M. et al. Bacterial vaginosis and infertility: cause or association? // Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. — 2013. — 167. — P. 59—63.

12. Haahr T. et al. Abnormal vaginal microbiota may be associated with poor reproductive outcomes: a prospective study in IVF patients // Hum. Reprod. — 2016. — 31. — P. 795—803.

13. Pelzer E. S. et al. Microorganisms within human follicular fluid: effects on IVF // PLoS One 8. — 2013. — e59062.

14. Verstraelen H. et al. Characterization of the human uterine microbiome in non-pregnant women through deep sequencing of the V1—2 region of the 16S rRNA gene // PeerJ 4. — 2016. — e1602.

15. Robertson S. A. Immune regulation of conception and embryo implantation — all about quality control? // J. Reprod. Immunol. — 2010. — 85. — P. 51—57.

16. Reid G. Cervicovaginal microbiomes — threats and possibilities // Trends Endocrinol. Metab. — 2016. — 27. — P. 446—454.

17. Ganguli K. et al. Lactobacillus rhamnosus GG and its SpaC pilus adhesin modulate inflammatory responsiveness and TLR-related gene expression in the fetal human gut // Pediatr. Res. — 2015. — 77. — P. 528—535.

18. Ilmonen J. et al. Impact of dietary counselling and probiotic intervention on maternal anthropometric measurements during and after pregnancy: a randomized placebo-controlled trial // Clin. Nutr. — 2011. — 30. — P. 156—164.

19. Cardwell C. R. et al. Caesarean section is associated with an increased risk of childhood-onset type 1 diabetes mellitus: a meta-analysis of observational studies // Diabetologia. — 2008. — 51. — P. 726—735.

20. Li H. T. et al. The impact of cesarean section on offspring overweight and obesity: a systematic review and meta-analysis // Int. J. Obes. (Lond). — 2013. — 37. — P. 893—899.

21. Mueller N. T. et al. Birth mode-dependent association between pre-pregnancy maternal weight status and the neonatal intestinal microbiome // Sci. Rep. — 2016. — 6. — P. 231—233.

22. Dominguez-Bello M.G. et al. Partial restoration of the microbiota of cesarean-born infants via vaginal microbial transfer // Nat. Med. — 2016. — 22. — P. 250—253.

АВТОРСКАЯ СПРАВКА

ГБУ Ростовской области «Перинатальный Центр», г. Ростов-на-Дону (РОПЦ).

ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ (РостГМУ).

Буштырева Ирина Олеговна — доктор медицинских наук, профессор, главный акушер-гинеколог ЮМЦ ФМБА России, заведующая кафедрой акушерства и гинекологии №4 РостГМУ.

Буштырев Валерий Александрович — доктор медицинских наук, главный врач РОПЦ, заслуженный врач РФ, e-mail: kio4@mail.ru.

Баринова Виктория Владиславовна — кандидат медицинских наук, врач акушер-гинеколог РОПЦ, ассистент кафедры акушерства и гинекологии №4 РостГМУ, e-mail: victoria-barinova@yandex.ru.

Кузнецова Наталья Борисовна — доктор медицинских наук, врач акушер-гинеколог РОПЦ, профессор кафедры акушерства и гинекологии №4 РостГМУ, e-mail: lauranb@inbox.ru.

микробиологический ландшафт но-
ворожденного. Значимое влияние
на формирование начальной не-
онатальной микрофлоры оказывает
такое распространенное медицин-
ское вмешательство, как кесарево
сечение. Многочисленные исследо-
вания показали взаимосвязь между
кесаревым сечением как способом
родоразрешения и высоким риском
сахарного диабета 1 типа и ожире-
ния [19, 20]. Дети, рожденные тради-
ционным путем, через естественные
родовые пути, имеют микрофлору,
схожую с вагинальной, в то время
как при кесаревом сечении их ми-
крофлора по составу похожа на ми-
крофлору кожных покровов матери.
Кроме того, отмечено, что микро-
биота матерей с ожирением харак-
теризовалась присутствием в ос-
новном Bacteroides, Pseudomonas,
Enterococcus, Acinetobacter, кото-
рые, по данным различных иссле-
дователей, ответственны за на-
рушенный метаболизм [21]. Таким
образом, мать с ожирением пере-
дает своему потомству склонность
к развитию ожирения не только
на генетическом уровне, но и на
микробиологическом.
Высокий уровень оперативного
родоразрешения, а именно кесаре-
ва сечения, является одной из на-
сущных проблем общественного
здравоохранения, особенно в таких
странах, как Бразилия. Выявленные
негативные последствия кесарева
сечения, в том числе и нарушения
микрофлоры новорожденных, вы-
сокие риски развития неинфекци-
онных заболеваний у потомства,
сводят на «нет» экономические
и демографические выгоды высо-
кого процента оперативных родов.
Тем не менее, когда хирургиче-
ское вмешательство выполняется
по жизненным показаниям, встает
вопрос о восстановлении микро-
флоры новорожденного. В этом
контексте проведено пилотное ис-
следование о так называемом «ва-
гинальном обсеменении» во время
кесарева сечения, когда за несколь-
ко часов до оперативных родов
во влагалище матери помещается
стерильный марлевый тампон, ко-
торый впоследствии используется
для обсеменения кожных покровов
ВВЕРХ