Влияние особенностей микробиома органов малого таза на репродуктивное здоровье женщины

Согласно Всемирной организации здравоохранения, репродуктивное здоровье определяется как состояние полного физического, эмоционального и социального благополучия по всем критериям, относящимся к репродуктивной системе на всех стадиях жизни. Нарушение репродуктивного здоровья женщины определяет глобальную медико-биологическую и социальную проблему современного общества – бесплодие. По многочисленным научным исследованиям микробиоценоз верхнего и нижнего половых путей играет важную роль на различных этапах репродуктивного процесса, включая образование половых клеток, их оплодотворение, беременность и, в конечном итоге, микробную колонизацию новорожденного [Moreno, Simon, 2019]. Среди множества причин женского бесплодия выделяют особенности состава «нормального» микробиома, характеризующегося: межвидовыми изменениями соотношения представителей рода Lactobacillus; количественным дисбалансом лактобактерий с представителями других видов микроорганизмов, содержащихся во влагалище и в матке; воспалительными заболеваниями органов малого таза (ВЗОМТ), приводящими к формированию полимикробных сообществ [Chayachinda, Rekhawasin, 2017; Curry, Williams, Penny, 2019; Padmaja et al., 2021; Брагина, Петров, Палиева, 2021]; тенденцией к образованию биопленок, способствующих прогрессированию антибиотикорезистентности, и т.д.

Влияние особенностей микробиома органов малого таза на репродуктивное здоровье женщины рассмотрим, разделив общий микробиом на микробиоценозы верхних и нижних отделов репродуктивного тракта.

Особенности микробиома нижнего отдела репродуктивного тракта женщин

Микробиом влагалища у здоровых женщин репродуктивного возраста представляет собой биомассу, равную примерно одному миллиарду бактерий на грамм вагинальной жидкости с низким разнообразием, в основном состоящим из одного или нескольких видов лактобактерий, составляющих 90–95% от общего количества бактерий в репродуктивном тракте. На протяжении всей жизни женщины в микробиоме влагалища происходят изменения содержания бактерий рода Lactobacillus . В детском возрасте прослеживается наличие в основном анаэробных микроорганизмов и E. coli . После полового созревания, вследствие гормональных изменений в организме, а именно в связи с повышением уровня эстрогена, происходит выработка и накопление гликогена, который способствует росту и колонизации эпителия влагалища лактобактериями. Преобладание бактерий рода Lactobacillus продолжается в репродуктивном возрасте. Однако после наступления менопаузы численность видов Lactobacillus снова уменьшается в связи со снижением уровня эндогенного эстрогена. Установлено, что содержание бактерий рода Lactobacillus , а также низкий уровень кислотности влагалища может сохраняться у женщин и в период менопаузы, если они получают заместительную гормональную терапию [Abou, Fenollar, Diop, 2022].

Первое описание микробиома влагалища у женщин репродуктивного возраста с использованием молекулярно-генетического метода было сделано при анализе биотопа в группе, состоящей из 394 женщин репродуктивного возраста. Для этой цели был применен метод секвенирования нового поколения (NGS)

для бактериального гена 16S рРНК. В результате проведенного анализа было выявлено наличие пяти различных типов состояния микробного сообщества – community state types (CST) в зависимости от обилия идентифицированных бактерий [De Seta et al., 2019]. К CST-I, -II, -III и -V типам относятся Lactobacillus crispatus , Lactobacillus gasserii , Lactobacillus iners и Lactobacillus jensenii соответственно. Тип IV характеризуется высоким содержанием строго анаэробных бактерий, в число которых входят Prevotella, Dialister, Atopobium, Gardnerella, Megasphaera, Peptoniphilus, Sneathia, Eggerthella, Aerococcus, Finegoldia и Mobiluncus [Ma, Li, 2017].

Преобладание в биотопе влагалища различных типов микробного сообщества, а именно CST-I, -II, -III и -V типов бактерий рода Lactobacillus, влияет на поддержание постоянства среды. Различные виды представителей рода Lactobacillus продуцируют молочную кислоту для снижения pH влагалища. Эта особенность, в совокупности с выработкой перекиси водорода, бактериоцинов и других антибактериальных соединений, способствует адгезии лактобактерий к эпителиальным клеткам влагалища и конкуренции за питательные вещества в биотопе, что, в свою очередь, приводит к подавлению роста и развития патогенных бактерий. Показано, что уменьшение содержания лактобацилл среди других микроорганизмов в биотопе влагалища может привести к увеличению риска инфекций, передающихся половым путем (ИППП), и инфекций верхних отделов репродуктивного тракта. Последнее имеет непосредственную взаимосвязь с миграцией патогенных бактерий из нижних отделов репродуктивного тракта и других анаэробных представителей микробиома [Tachedjian, O’Hanlon, Ravel, 2018].

Если говорить о межвидовом соотношении представителей бактерий рода Lactobacillus , то установлено, что на репродуктивное здоровье женщины влияет смена лидирующего вида L. acidofilus на L. jensenii. Метаболитические особенности L. jensenii не могут в достаточном объеме обеспечить колонизационную резистентность микробиома влагалища, вследствие чего происходит избыточное размножение условно-патогенных микроорганизмов, например, Moraxella оsloensis [Maksimovic et al., 2024].

Количество бактерий рода Lactobacillus в нижних отделах репродуктивного тракта женщин может варьировать. Данная вариативность микробиома обусловлена не только генетической предрасположенностью к тому или иному виду бактерий, но и географическими, социальными или экономическими факторами [Anahtar et аl., 2018]. Описаны расовые особенности микробиома влагалища. В популяциях белых, азиатов, латиноамериканцев и чернокожих доля лактобактерий составляет 90, 80, 60 и 37–60% соответственно [Anahtar et al., 2018]. Среди внутренних факторов, способствующих изменению микробиома, как известно, выступают гормональные перестройки во время менструального цикла. Эти изменения связаны со сдвигами в содержании бактерий во влагалище. При этом во время менструаций микробиом наиболее разнообразен, тогда как пики содержания в организме эстрадиола и прогестерона выступают как более стабильные периоды для состояния микробиоценоза влагалища. Некоторые внешние факторы также могут оказывать влияние на микробиом влагалища. К таким факторам можно отнести гигиенические привычки, смену половых партнеров, а также использование и тип противозачаточных средств [Kaur et al., 2020].

Известно, что доминирование у женщины репродуктивного возраста микробиома CST-IV типа является фактором риска развития бактериального вагиноза (БВ). Бактериальный вагиноз является распространенной инфекцией среди воспалительных заболеваний органов малого таза (ВЗОМТ). Данной инфекцией страдают приблизительно 29% женщин репродуктивного возраста [Mohseni et al., 2020]. К бактериальному вагинозу приводит нарушение соотношения отдельных представителей микробиома влагалища, которое характеризуется снижением доли бактерий, продуцирующих молочную кислоту, и увеличением количества широкого спектра строгих и факультативно-анаэробных представителей микробиоценоза. К бактериям, инициирующим бактериальный вагиноз, можно отнести Gardnerella vaginalis , Megasphaera spp., Atopobium vaginae , Dialister spp., Mobiluncus spp., Sneathia amnii , Sneathia sanguinegens , Porphyromonas spp . и Prevotella spp . [Chen, Tseng, Yang, 2019; Bridwell, Koyfman, Long, 2022].

По данным отечественных и зарубежных источников частота встречаемости бактериального вагиноза среди женщин репродуктивного возраста колеблется от 4 до 87% [Гречканев, 2023]. С данной инфекцией связано большинство неблагоприятных последствий для здоровья женщины. В настоящее время установлена взаимосвязь БВ с бесплодием, угрозой выкидыша и преждевременными родами, риском заражения ИППП и другими осложнениями, связанными с нарушением репродуктивного здоровья женщины [Гречканев, 2023].

Показано, что бактериальный вагиноз повышает восприимчивость к C. trachomatis и N. gonorrhoeae в 3.4 и 4.1 раза соответственно [To, Gurberg, Krishnamurthy, 2015]. К другим инфекциям, связанным с бактериальным вагинозом, относят хламидиоз, гонорею, вирус папилломы человека, вирус иммунодефицита человека и ВЗОМТ [Abdou, Miller, 2017].

Установлено, что анаэробные микроорганизмы, вызывающие бактериальный вагиноз, выделяют биогенные амины – кадаверин, путресцин и триметиламин [Koedooder et al., 2019].

Триметиламин-N-оксид (ТМАО) представляет собой продукт метаболизма холина и L-карнитина и играет существенную роль в активации путей воспалительного и окислительного стресса. ТМАО вызывает воспаление сосудов, индуцируя формирование NLRP3 инфламмасомы через сигнальный путь

SIRT3-SOD2-mtROS. Инфламмасомы – макромолекулярные белковые комплексы, в состав которых входят активированные NOD-подобные рецепторы. Они могут продолжительное время существовать в клетке, тем самым активируя синтез каспаз и провоспалительных цитокинов и приводя к особому типу программированной клеточной гибели – пироптозу. Инфламмасома NLRP3 оказывает влияние на овариальный резерв, поэтому несомненна ее роль в процессе оплодотворения и формирования репродуктивного здоровья женщины [Турсунова и др., 2023].

Известно, что если женщина репродуктивного возраста нуждается в вспомогательных репродуктивных технологиях, то исходное соотношение микроорганизмов в биотопе ее влагалища влияет на результативность экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Так, например, снижение общего количества L. acidofilus , по сравнению с другими представителями микробиома менее 20%, увеличение представителей вида L. jensenii более 30%, а также наличие ассоциации G. vaginalis и Proteobacteria в биотопе влагалища более 28% приводит к неблагоприятному исходу беременности после ЭКО в сравнении с процедурами, проводимыми при нормальном микробиоме [Koedooder et al., 2019; Турсунова и др., 2023].

Вторым по распространенности гинекологическим заболеванием после БВ является вульвовагинальный кандидоз (ВВК). Это воспалительное заболевание вульвы и слизистой влагалища, обусловленное контаминацией слизистых дрожжеподобными грибами Candida spp. Установлено, что 75% женщин в течение жизни переносят хотя бы один эпизод кандидозного вульвовагинита, 50% из них переносят по крайней мере второй эпизод, а 5–10% всех женщин переносят рецидивирующий кандидозный вульвова-гинит. Возбудителями ВВК являются условно-патогенные микроорганизмы, а именно Candida albicans и Candida non-albicans ( C. glabrata, C. tropicalis, C. krusei, C. parapsilosis, C. lipolytica, C. norvegensis, C. rugosa, C. zeylanoides, C. famata ) [Willems et al., 2020].

Хотя частота ВВК высока, причины его возникновения и рецидива часто неясны. К потенциальным факторам риска можно отнести социально-демографические характеристики, использование антибиотиков, оральных контрацептивов, сахарный диабет, питание, личную гигиену, сексуальную активность, иммунодефициты и многие другие причины [Denning et al., 2018; Dave et al., 2019].

Являясь представителем нормального микробиома человека, C. аlbicans обычно бессимптомно колонизирует просвет влагалища. Исход доброкачественной бессимптомной колонизации отражает взаимодействие трех факторов: дрожжей, микробиома влагалища и иммунных факторов слизистой оболочки хозяина. В научных исследованиях в качестве основного патогенетического звена развития ВВК выдвигается гипотеза превалирующей роли отсутствия местной воспалительной реакции хозяина на изменение микробиоценоза влагалища [Sobel, Vempati, 2024].

Острый кандидозный вульвовагинит представляет собой резкое изменение микробима биотопа влагалища, вызванное множеством внешних и внутренних факторов, но всегда требующее предварительной колонизации влагалища Candida spp . и характеризующееся пролиферацией дрожжевых бластоспор и образованием гиф с экспрессией множественных факторов вирулентности грибков. Эти изменения микробиома приводят к поверхностной инвазии эпителиальной поверхности влагалища Candida spp . и последующей провоспалительной реакции эпителиальных клеток влагалища на микробную контаминацию. Вскоре формируется провоспалительный иммунный ответ, характерный для острого вульвовагинита, который проявляется повышением уровня как ИЛ-1β, так и ИЛ-6. К факторам риска, формирующим основу развития острого ВВК, относятся дисбактериоз влагалища после приема противомикробных препаратов, повышенный уровень эстрогена и неконтролируемый диабет. Все вышеописанные проявления связаны в том числе с особенностью организма женщины, а именно с ее генетической восприимчивостью, основанной на принципе однонуклеотидных полиморфизмов [Kalia, Singh, Kaur, 2020; Jafarzadeh et al., 2022; Balakrishnan et al., 2022].

При отсутствии лечения вагинальный кандидоз может привести к хориоамниониту с последующим развитием аборта и преждевременных родов у беременных женщин, врожденной инфекции новорожденных, ВЗОМТ, приводящим к бесплодию у женщин репродуктивного возраста. К тому же ВВК может быть фактором риска кандидемии у недоношенных новорожденных во время нормальной беременности [Waikhom et al., 2020].

Особенности микробиома верхнего отдела репродуктивного тракта женщин

Первые данные о бактериальном обсеменении полости матки человека были получены более 30 лет назад в результате культивирования образцов эндометрия, отобранных трансцервикально либо после гистерэктомии [Gholiof, Adamson-De Luca, Wessels, 2022].

Бактерии, а именно Lactobacillus spp., Mycoplasma hominis, Gardnerella vaginalis и Enterobacter spp., были обнаружены как минимум в 25–30% культивируемых образцов. Позже благодаря полимеразной цепной реакции (ПЦР) гипотеза «стерильной матки» была оспорена. Было выяснено, что верхние отделы половых путей, особенно матка, колонизированы бактериальными таксонами, отличными от тех, которые обнаружены в вагинальных образцах как у здоровых женщин, так и у женщин с бактериальным ва- гинозом [Mitchell et al., 2015]. Было обнаружено, что бактерии активно транспортируются из заднего свода влагалища через шейку матки и матку до фаллопиевых труб и доминантного фолликула во время фолликулярной и лютеиновой фаз. Это обуславливается спонтанными сокращениями матки, с самой высокой частотой во время овуляции или оргазмов.

Исследования, проведенные с образцами эндометрия, в 95% случаев дали положительный результат на наличие бактериальной ДНК, хотя общее количество извлеченных бактерий из материала эндометрия было значительно ниже, чем в образцах из влагалища [Wang et al., 2024]. Эти данные недавно были доказаны результатами работ Чена и его коллег, которые, используя ПЦР и секвенирование 16S рРНК, провели количественную оценку бактериальной нагрузки образцов, собранных вдоль репродуктивного тракта, чтобы показать, что в верхнем отделе репродуктивного тракта содержится в 10 000 раз меньше бактерий, чем во влагалище.

Количественные различия в бактериальной нагрузке, которые прослеживаются между нижними и верхними отделами, могут быть связаны с цервикальным барьером, частично препятствующим восхождению бактерий из влагалища [Wang et al., 2024]. Однако существуют гипотезы, согласно которым специфический иммунный ответ или различные условия среды в органах малого таза женщины могут стать причиной дифференцированного роста бактерий и в нижнем, и в верхнем отделах репродуктивного тракта. Несмотря на низкую в количественном соотношении биомассу, содержащуюся в верхних половых органах, это активный микробиом [Mitchell et al., 2015], который также через систему паттерн-распознающих рецепторов способен активировать врожденную иммунную систему и через семейство NOD-подобных рецепторов также может инициировать активацию NLRP3 инфламмасом. Последние играют немаловажную роль в формировании профиля микробиома как нижнего, так и верхнего отделов репродуктивной системы женщины. Данный вид протеинов NLR семейства располагается внутри клеток и экспрессируется в многочисленных клетках иммунной системы, таких как лейкоциты, моноциты, Т-клетки, дендритные клетки [Гаранина и др., 2020]. Иммунопатогенетическое значение в различных процессах репродуктивной системы женщин, в том числе и в дифференциации микробиоценоза, играет локализация NLRP3 в тканях матки. Активация NLRP3 инфламмасомы эндометрия запускает каскад сигнальных путей врожденного иммунитета и, как уже было сказано выше, приводит к гибели клеток путем пироптоза.

В настоящее время авторы научных исследований сходятся во мнении, что наиболее распространенными в полости матки являются бактерии типов Firmicutes, Bacteroides, Proteobacteria и Actinobacteria. Следует отметить, что род Lactobacillus всегда выступает как наиболее представленный таксон в эндометрии, в то время как Gardnerella spp. , Streptococcus spp. , Staphylococcus spp. , Bifidobacterium spp. , Prevotella spp. , Atopobium spp. и Sneathia spp. присутствуют в меньших объемах [Kyono et al., 2018].

Из-за сложности получения образцов из верхних отделов репродуктивного тракта здоровых женщин в ряде исследований сообщалось о «нормальном» микробиоме верхних половых путей. В некоторых работах с помощью секвенирования гена 16S рРНК с использованием минимально инвазивных методов сбора эндометриальной жидкости был исследован микробиом эндометрия здоровых женщин в сравнении с вагинальными аспиратами тех же субъектов исследования. Полученные данные подтвердили, что представители рода Lactobacillus характеризуются как самые распространенные микроорганизмы в образцах эндометрия. Также по результатам исследования были обнаружены Gardnerella spp. , Bifidobacterium spp. , Streptococcus spp. и Prevotella spp. , которые до этого рассматривались только как представители микробиома нижних отделов половых путей. Кроме этого, в ходе исследования было установлено, что женщины в основном имеют сходные профили микробиома верхних и нижних отделов половых путей. Однако 20% женщин, у которых бактериальные таксоны были идентифицированы в образцах эндометрия, показали существенные различия в их же вагинальных аспиратах. Также было выявлено, что у 22 фертильных женщин микробиом эндометрия не подвержен изменениям в течение пятидневного периода, когда достигается рецептивность эндометрия, то есть возникает способность к имплантации эмбриона. Эти результаты были подтверждены учеными из Японии. В своем исследовании они анализировали образцы из влагалища и эндометрия здоровых женщин без диагноза бесплодие и у пациенток, которые участвуют в программах ЭКО. В ходе данного исследования было установлено, что микробиом здоровых пациентов более чем на 90% составляют виды рода Lactobacillus . Однако при этом 25% женщин имеют разные таксономические профили в образцах эндометрия и влагалища [Moreno, Simon, 2019].

После того, как в биопленке фаллопиевых труб была обнаружена бактерия G. vaginalis , у пациентов с диагнозом «бактериальный вагиноз» была доказана теория континуума микробиома вдоль репродуктивного тракта и восхождения микроорганизмов из влагалища как наиболее вероятного способа колонизации верхних отделов половых путей [Moreno, Simon, 2019]. В настоящее время установлено, что в репродуктивном тракте женщин характерно существование континуума микробиома, начинающегося во влагалище и распространяющегося на шейку матки, матку, маточные трубы, яичники и даже карман Дугласа – у женщин с неинфекционными заболеваниями [Moreno, Simon, 2019].

Микробиом репродуктивного тракта женщины находится во взаимодействии и зависит от микробного состава других биотопов организма. По результатам научного исследования у пациентов с ожирением и у беременных женщин было обнаружено сходство между микробиомами полости рта и плаценты. Именно на основании этого сходства между микробными характеристиками шейки матки и желудочнокишечного тракта был доказан гематогенный путь распространения микробиома. В работе К.В. Шалепо с соавт. показана способность кишечной палочки диффузно прикрепляться к клеткам вагинального эпителия в концентрациях 105–106 КОЕ/мл при рецидивирующем цистите. При этом бактерии приобретают нитчатую «колониальную» форму, благодаря которой проявляют резистентность к бета-лактамным антибиотикам [Шалепо, Михайленко, Савичева, 2016].

Микробиом верхних отделов репродуктивного тракта находится в тесной взаимосвязи с физиологией женщины. Именно благодаря этой связи любое нарушение микробного состава в нижних отделах репродуктивного тракта или других биотопах может повлиять на его функционирование. Подобные нарушения микробиома выступают фактором риска для многих гинекологических заболеваний, в том числе и для ВЗОМТ и послеоперационных осложнений, проводимых на органах малого таза.

На репродуктивное здоровье женщин влияет наличие в анамнезе ВЗОМТ. Среди микроорганизмов, не входящих в пять типов CST, ВЗОМТ могут быть вызваны такими патогенами, как Candida albicans , Streptococcus constellatus , Enterobius vermicularis , Eikenella corrodens, видами Salmonella spp., Brucella spp. и Actinomyces spp. У пациенток с рецидивирующими воспалительными заболеваниями в посевах определен рост представителей рода Klebsiella [Бурова, Жаркин, Ярыгин, 2017]. При ВЗОМТ в полости матки и маточных трубах чаще всего выявляются анаэробные грамотрицательные палочки и смешанные сообщества бактерий. 3/4 женщин с диагнозом хронического эндометрита при гистероскопии имеют положительные результаты на наличие микроорганизмов в полости матки. При этом патологические процессы в эндометрии могут развиться только при высокой концентрации бактерий в полости матки, в присутствии смешанного микробиома и при наличии вирулентных штаммов.

Значительное влияние на репродуктивный потенциал женщины оказывает возникновение в биотопе органов малого таза биопленок, в которых бактерии, взаимодействуя друг с другом, приобретают повышенную устойчивость к факторам окружающей среды. В составе биопленок могут быть микроорганизмы одного вида, разных видов (полимикробные биопленки), а также грибы. При ВЗОМТ в основном обнаруживаются полимикробные сообщества. Характерными представителями таких сообществ в 60–90% случаев являются Atopobium vaginae и Gardnerella vaginalis , а также P. аeruginosa [Шалепо, Михайленко, Савичева, 2016]. Способность бактерий формировать биопленки является основной причиной хронического течения и рецидивов воспалительных заболеваний, в том числе заболеваний органов малого таза [Рахматуллаева, Наврузова, 2021; Лукьянова, 2023].

В составе биопленок находятся метаболически активные и так называемые «спящие» бактерии пер-систоры. Патологическую роль в колонизации различных бактериальных инфекций играет именно этот тип микроорганизмов. Из-за низкой скорости роста персистеров они приобретают устойчивость практически ко всем антибиотикам без изменения генетической структуры. После прекращения действия антибиотиков биопленки, сохранившие целыми клетки персистеров, могут восстановить свой инфекционный потенциал и обеспечить возобновление образования биопленок. Более высокая частота мутирования в биопленках по сравнению с планктонными клетками обнаружена у P. аeruginosa и S. aureus. Известно, что частота мутирования зависит не только от более высокого уровня окислительного стресса в биопленках, но и от повышенной стабильности плазмид и мобильных генетических элементов в условиях существования бактерий в составе биопленки [Ильина, Романова, 2021].

Заключение

Таким образом, в современных условиях в нарушении репродуктивной функции женщины значимую роль играют снижение количества, изменение межвидового соотношения представителей рода Lactobacillus, а также количественный дисбаланс лактобактерий с представителями других видов микроорганизмов верхних и нижних половых путей. Имеется тенденция к преобладанию условно-патогенной, анаэробной, микст-флоры со склонностью к формированию биопленок, при возникновении патологических процессов и развитию антибиотикорезистентности. Прослеживается влияние состояния микробиома других биотопов на хронизацию инфекции. Исходя из этого, оценка состояния микробиома органов малого таза на всех этапах мониторинга здоровья женщины в системе гинекологических учреждений может стать полезным инструментом скрининга успешной репродуктивной функции.