Введение

Микробиоценоз женского репродуктивного тракта представляет собой экологическую нишу, включающую в себя эпителиальный барьер, секрет желез эпителия, иммунокомпетентные клетки и специфические микроорганизмы [1—5].

В последние два десятилетия использование некультуральных методов, в частности высокопроизводительного секвенирования 16S рРНК, значительно расширило представления о микробиоме женского репродуктивного тракта [1, 6]. Обнаружен ряд анаэробных микроорганизмов, которые ранее не выявлялись культуральными методами [7]. Установлено также, что некоторые из этих микроорганизмов способны вызывать акушерские и гинекологические осложнения [8, 9]. Однако данные о взаимосвязи типов влагалищного микробиома и состояния компонентов местного иммунитета являются единичными.

Цель данной работы — оценить влияние микроорганизмов, доминирующих в разных типах микробиома влагалища, на состояние эпителиального барьера, секрецию провоспалительных цитокинов, антимикробных пептидов, количество и функции иммунокомпетентных клеток. Проведен поиск работ в базах данных eLibrary, Google Academy, EBSCO, ResearchGate и PubMed, опубликованных в течение последних 20 лет.

Микробиом женских половых путей

Наиболее известная классификация микробиома влагалища предложена J. Ravel и соавт. (2011, 2012). Авторы предложили разделить микробиом на пять типов в зависимости от преобладающих микроорганизмов: CST I (с преобладанием Lactobacillus crispatus), CST II (с преобладанием Lactobacillus gasseri), CST III (с преобладанием Lactobacillus iners), CST V (с преобладанием Lactobacillus jensenii), CST IV (с преобладанием нелактобациллярной анаэробной микрофлоры) [10, 11].

В дальнейшем эта же группа авторов разработала новую классификацию VALENCIA (VAginaL community state typE Nearest CentroId clAssifier), в которой предложила выделить подтипы в типах CST I, CST II и CST IV (см. таблицу) [12]. CST IV-A и CST IV-B являются микробными сообществами, ассоциированными с бактериальным вагинозом [10, 12], но для подтипа CST IV-C клиника бактериального вагиноза не характерна.

Типы и подтипы микробиома влагалища

Микроорганизмы, доминирующие в том или ином сообществе, оказывают непосредственное влияние на состояние иммунной защиты организма хозяина.

Микробиом влагалища и местный иммунитет

Изучение микробиома некультуральными методами выявило новые взаимосвязи между преобладанием отдельных видов бактерий и состоянием компонентов местного иммунитета. В частности, установлено, что ряд анаэробных микроорганизмов, ранее не выявлявшихся культуральными методами, может оказывать выраженное влияние на состояние эпителиального барьера, продукцию антимикробных пептидов и количество иммунокомпетентных клеток.

Эпителиальный барьер. Влагалище выстлано многослойным плоским неороговевающим эпителием, под влиянием эстрадиола продуцирующим гликоген у женщин репродуктивного возраста. Кроме того, в эпителии находятся T-лимфоциты и антигенпрезентирующие клетки, а во влагалищной слизи — иммуноглобулины IgG и IgA [13].

В эпителии влагалища отсутствуют железы, поэтому влагалищная слизь, покрывающая влагалищный эпителий, продуцируется железами цервикального канала. Она состоит из воды, белков, липидов и гликопротеидов (муцинов).

L. crispatus не имеет ферментов, способных разрушать муцин, в то время как Gardnerella vaginalis такой способностью обладает [13]. Кроме того, L. crispatus, в отличие от L. iners и G.vaginalis, не продуцирует цитолизин и поэтому не обладает способностью разрушать эпителиальные клетки организма хозяина [13—15].

Бактерии Gardnerella и Prevotella, характерные для CST IV, способны продуцировать ферменты фукозидазу и сиалидазу, разрушающие муцин [16]. Бактерии Gardnerella также способны продуцировать цитолизины, разрушающие эпителиоциты влагалища, что, вероятно, способствует запуску каскада воспаления [17].

Однако в культуре эпителиальных клеток влагалища один из представителей CST IV Atopobium vaginae стимулирует экспрессию муцина 1 (обеспечивающего антибактериальную защиту) и муцина 3 (обеспечивающего апоптоз Th1-лимфоцитов), не влияя на экспрессию муцина 4, муцина 16 и муцина 5AC. L. crispatus и L. iners в культуре клеток не влияют на продукцию муцинов [18].

Уровень pH влагалища. Поддержание низкого уровня pH влагалища имеет огромное значение для защиты от патогенных микроорганизмов. Кислая среда способна ингибировать рост патогенных микроорганизмов (G. vaginalis, Escherichia coli, Prevotella) [19, 20].

Известно, что среди всех бактерий, входящих в состав микробиома влагалища, наибольшей способностью продуцировать молочную кислоту и обеспечивать наиболее низкий уровень pH, является L. crispatus [10]. Среди всех лактобактерий наименьшей способностью к продукции молочной кислоты обладает L. iners, которая конвертирует глюкозу только в L-лактат, но не способна продуцировать D-лактат [21, 22]. Поэтому у пациенток с CST III уровень pH влагалища выше, чем у женщин с микробными сообществами, в которых доминируют другие типы лактобактерий.

Способность лактобактерий продуцировать D-лактат оказывает влияние на состояние местной иммунореактивности влагалища. В культуре клеток влагалища, контаминированных лактобактериями и G. vaginalis, выявлена отрицательная корреляция между уровнем D-лактата и провоспалительных цитокинов IL-6 и IL-8, что препятствует индукции избыточного воспаления [23].

В сообществах с преобладанием L. iners (CST III) соотношение между L-лактатом и D-лактатом имеет прямую сильную корреляционую связь с уровнями индуктора металлопротеиназы внеклеточного матрикса (EMMPRIN) и матриксной металлопротеиназы 8 (MMP-8) во влагалищной слизи. EMMPRIN и MMP-8 способствуют разрушению внеклеточного матрикса, что приводит к восходящей инфекции из-за миграции бактерий из влагалища в матку [24].

Однако по данным M.T. France и соавт. (2020), наиболее высокий уровень pH среди всех сообществ, в которых доминируют лактобактерии, выявлен в сообществе CST II (с преобладанием L. gasseri). В то же время CST III (с преобладанием L. iners) и CST V (с преобладанием L. jensenii) занимали второе место после сообщества CST I (с преобладанием L. crispatus) [12].

Тип микробного сообщества CST IV в целом отличается более высоким уровнем pH по сравнению с сообществами, в которых доминируют лактобактерии, с максимумом для подтипов, ассоциированных с бактериальным вагинозом (CST IV-A и CST IV-B). Подтипы CST IV-C, если в них доминируют Bifidobacterium, Enterococcus и Staphylococcus (подтипы CST IV-C3, CST IV-C2 и CST IV-C4 соответственно), характеризуются более низким уровнем pH по сравнению с подтипом CST IV-C1 (с преобладанием Streptococcus) [12].

Перекись водорода и бактериоцины. L. crispatus, L. jensenii и L. gasseri, но не L. iners, в присутствии кислорода способны продуцировать перекись водорода, подавляя тем самым рост анаэробных микроорганизмов [13, 25]. Все лактобактерии также способны продуцировать бактериоцины — специфические белки, способные подавлять жизнедеятельность определенных видов или штаммов бактерий [26]. Бактерии, относящиеся к CST-IV, напротив, способны вырабатывать биогенные амины, подавляющие рост лактобактерий [27].

Антимикробные пептиды. Важным компонентом иммунной защиты влагалища являются антимикробные пептиды [28]. Они секретируются преимущественно нейтрофилами и эпителиальными клетками и могут вырабатываться в ответ на микробные стимулы [29]. Антимикробные пептиды участвуют в элиминации бактерий, грибов, вирусов [30], а также способны модулировать неспецифический и специфический иммунный ответ [31].

Присутствие L. crispatus, L. iners, Prevotella bivia и Atopobium vaginae не влияет на продукцию в культуре клеток влагалища таких антимикробных пептидов, как секреторный ингибитор лейкоцитарных протеаз (SLPI) и человеческий β-дефензин 1 (hBD1) [32]. В то же время уровень человеческого β-дефензина 2 (hBD2) значительно увеличивается в присутствии L. iners, A. vaginae и P. bivia.

Эпителиоциты как клетки иммунной системы. Эпителиоциты способны распознавать лиганды микроорганизмов с помощью Toll-подобных рецепторов (Toll-like receptors, TLRs), а также NOD-подобных рецепторов и других типов сигнальных рецепторов [33—35]. Данные рецепторы являются сигнальными рецепторами, расположенными преимущественно на клетках системы врожденного (неспецифического) иммунитета [36—39]. Они первыми распознают компоненты бактерий, вирусов и грибов, индуцируя иммунный ответ и регулируя его интенсивность [40, 41].

В культуре клеток эпителия влагалища показано, что L. crispatus значительно снижает секрецию IL-6 и IL-8, индуцированную полицитидиловой кислотой, которая стимулирует TLR3, распознающий двухцепочечную вирусную РНК [42]. У L. jensenii такие свойства не выявлены. Однако присутствие L. crispatus или L. jensenii в культуре клеток значительно снижает секрецию IL-6 и фактора некроза опухоли α (TNF-α) после стимуляции фибробласт-стимулирующим лигандом (FSL-1). Данный лиганд способен стимулировать рецепторы TLR2/6, распознающие липотейхоевую кислоту, пептидогликан грамположительных бактерий и полисахариды клеточной стенки грибов. Таким образом, присутствие лактобактерий способно снижать интенсивность воспаления, индуцированного вирусной, грибковой и бактериальной инфекцией.

Интересно, что доминирующий микроорганизм CST III L. iners и один из типичных представителей CST IV A. vaginae, наоборот, увеличивают экспрессию белков сигнальных путей Toll-подобных рецепторов (IRF1, IRAK2, NFKBIA и провоспалительного цитокина TNF-α) в культуре клеток, в то время как L. crispatus и P. bivia не влияют на экспрессию этих генов [32]. Таким образом, L. iners, в отличие от L. crispatus, может индуцировать воспаление путем стимуляции Toll-подобных рецепторов. Этим она похожа на A. vaginae, наличие которого ассоциировано с бактериальным вагинозом.

Провоспалительные цитокины и хемокины. Выше мы отметили, что L. crispatus и L. jensenii в культуре клеток не влияют или снижают продукцию провоспалительных цитокинов, вызванную лигандами вирусов, грибов и грамположительных бактерий при стимуляции Toll-подобных рецепторов [42]. Клинические наблюдения подтвердили, что присутствие L. crispatus и L. jensenii во влагалище не влияет на воспаление или снижает уровень провоспалительных цитокинов [18].

В то же время у пациенток с типом микробиома, в котором доминируют нелактобациллярные анаэробные микроорганизмы, в 4 раза чаще наблюдается увеличение уровней провоспалительных цитокинов, чем у пациенток с доминирующей лактобациллярной флорой [43]. Так, у пациенток с типом влагалищного микробиома, в котором преобладает нелактобациллярная флора, наблюдается статистически значимое увеличение уровней TNF-α, IL-1α, IL-8, IL-12p70, γ-интерферона и IL-10 [44].

Эпителиальные клетки цервикального канала продуцируют больше провоспалительных цитокинов IL-8 и IL-6 в присутствии Prevotella amnii, P. bivia, G. vaginalis. В присутствии Clostridium, Prevotella, Megasphaera, A. vaginae и Sneathia увеличивается уровень цитокина PC1 по сравнению с присутствием L. crispatus [44].

Колонизация эпителиальных клеток влагалища Staphylococcus epidermidis приводит к увеличению выработки IL-8, IL-1b, IL-1Ra, TNF-α и гранулоцитарного колониестимулирующего фактора G-CSF по сравнению с неколонизированными культурами клеток [42, 45].

Продукция хемокина CCL20 (C-C motif chemokine ligand 20), являющегося хемоаттрактантом для лимфоцитов и дендритных клеток, в культуре клеток влагалища увеличивается в присутствии бактерий, ассоциированных с бактериальным вагинозом (P. bivia и A. vaginae). В присутствии Lactobacillus продукция данного хемокина не изменяется [32].

Дендритные клетки, моноциты и макрофаги. Методом проточной цитометрии не обнаружены статистически значимые различия в количестве макрофагов и дендритных клеток у пациенток с лактобациллярным и нелактобациллярным типом микробиома [43]. Однако на уровне экспрессии специфических генов выявлены статистически значимые различия: увеличение экспрессии 35 генов и снижение экспрессии 2 генов у пациенток с нелактобациллярным типом микробиома по сравнению с типами микробиома, в которых преобладали лактобактерии. В основном изменения экспрессии затронули гены сигнальных путей TLR, NOD-подобных рецепторов, NF-κB и TNF-α [43]. В частности, в популяции моноцитов наблюдалось увеличение экспрессии 20 генов, а в популяции дендритных клеток — 19 генов, активирующихся в ответ на стимуляцию TLR4 липополисахаридами грамотрицательных бактерий.

Нейтрофилы. Миграция нейтрофилов в культуре клеток увеличивается в ответ на присутствие Mobiluncus, в то время как L. crispatus на миграцию нейтрофилов не влияет [46]. Известно, что количество нейтрофилов увеличивается при наличии бактериального вагиноза [47].

Натуральные клетки-киллеры. Данные клетки врожденного иммунитета обеспечивают быстрый иммунный ответ, уничтожая клетки, инфицированные вирусами и другими микроорганизмами, персистирующими внутриклеточно. Известно, что у пациенток с преобладанием во влагалище G. vaginalis и грамотрицательных анаэробов уровень натуральных клеток-киллеров в периферической крови статистически значимо выше, чем у пациенток с другими типами микробиоты [48].

B-лимфоциты. В литературе нет данных о влиянии типа микробиома на количество B-лимфоцитов. Однако показано, что способность IgA связываться с влагалищной микробиотой выше у пациенток с CST I (с преобладанием L. crispatus) по сравнению с другими типами микробиома [49]. Для IgG такой закономерности выявлено не было. Известно также, что основной представитель CST IV G. vaginalis способна вырабатывать гидралазы, разрушающие IgA [50].

T-лимфоциты. У пациенток, в микробиоме которых преобладала нелактобациллярная флора, наблюдалось 17-кратное увеличение CD4+CCR5+ T-лимфоцитов, являющихся мишенью для вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), по сравнению с CST I, в котором преобладает L. crispatus [44]. Это сопровождается увеличением уровней MIP-1α и MIP-1β, которые являются хемокинами для данного типа клеток. Вероятно, это одна из причин того, что наличие анаэробной флоры, ассоциированной с бактериальным вагинозом, является фактором риска заражения ВИЧ [51].

В этом же исследовании оценивали секрецию цитокинов, ассоциированных с субпопуляциями Th2 и Th17 у пациенток с различными типами влагалищного микробиома. Не выявлены различия в уровнях цитокинов, ассоциированных с Th2 (IL-4, IL-5 и IL-13), у пациенток с различными типами микробиома. Однако обнаружено увеличение уровней цитокинов, ассоциированных с Th17 (IL-17, IL-23 и IL-1β) у пациенток с преобладанием G.vaginalis и других анаэробов. Известно, что Th17 способствуют увеличению репликации ВИЧ [52]. Увеличение Th17 также характерно для невынашивания беременности ранних сроков, в то время как регуляторные T-лимфоциты (Treg) обеспечивают толерантность к наполовину чужеродному плоду. Известно, что Th17 и Treg могут дифференцироваться друг в друга под действием определенных стимулов. Поэтому увеличение уровня Th17 может приводить к прерыванию беременности в раннем сроке.

Выводы

Изучение влагалищной микробиоты культуральными методами не дает полного представления о структуре микробных популяций, так как микробиом влагалища содержит большое количество факультативных и облигатных анаэробов. Использование некультуральных методов, таких как высокопроизводительное секвенирование 16S рРНК, дает гораздо больше информации о структуре микробиома и доминирующих в нем микроорганизмах.

Количество работ, в которых оценивали влияние микробиома на состояние местной иммунореактивности, невелико. Однако большинство из них показывает, что преобладание лактобактерий, особенно L.crispatus, во влагалищном микробиоме оказывает благоприятное воздействие на состояние иммунитета, способствуя снижению уровней провоспалительных цитокинов. Лактобактерии, в отличие от микроорганизмов, ассоциированных с бактериальным вагинозом, не нарушают целостность эпителиального барьера, не влияют на продукцию муцина, способствуют поддержанию низкого уровня pH.

Типы микробиома, ассоциированные с преобладанием нелактобациллярной флоры, приводят к стимуляции синтеза антимикробных пептидов, активации макрофагов и дендритных клеток, увеличению числа натуральных клеток-киллеров, CD4+ T-лимфоцитов, Th17 лимфоцитов.

Таким образом, лактобациллярная микрофлора оказывает благоприятное действие на состояние местной иммунореактивности, в то время как тип микробиома CST IV ассоциирован с наличием воспалительных изменений в нижних отделах женского репродуктивного тракта.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.