Aim

akusherstvo

Obstetrics, Gynecology and Reproduction

Акушерство, Гинекология и Репродукция

2313-73472500-3194

IRBIS LLC

10.17749/2313-7347/ob.gyn.rep.2024.534

akusherstvo-2097

Research Article

ОRIGINAL ARTICLES

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Features of intestinal microbiota taxonomic composition and their relation with hormonal and immune status assessed in women with external genital endometriosis

Изучение особенностей таксономического состава микробиоты кишечника и их связи с гормональным и иммунным статусом у женщин с наружным генитальным эндометриозом

https://orcid.org/0009-0001-0734-1583

Бельченко

У. Д.

Belchenko

U. D.

Бельченко Ульяна Дмитриевна – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Ulyana D. Belchenko – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0006-5978-8658

Якубова

Э. Э.

Yakubova

E. E.

Якубова Эдие Эскендеровна – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Edie E. Yakubova – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0001-7056-3672

Попович

Т. С.

Popovich

T. S.

Попович Татьяна Сергеевна – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Tatyana S. Popovich – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

Агаева

Э. Л.

Agaeva

E. L.

Агаева Эльвира Ленуровна – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Elvira L. Agaeva – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0002-6028-5952

Каялиева

Э. З.

Kayalieva

E. Z.

Каялиева Эльмаз Зевжетовна – студент 6-го курса 2-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Elmaz Z. Kayalieva – 6th year Student, 2nd Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0006-7549-7914

Худайбердиев

Э.-С. Ш.

Khudaiberdiev

E.-S. Sh.

Худайбердиев Эльм-Султан Шарабдинович – студент 5-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Elm-Sultan Sh. Khudaiberdiev – 5th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0003-3397-1655

Ли

Я. Р.

Y. R.

Ли Ян Радионович – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Yan R. Li – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0000-8333-9285

Гасанов

С. Р.

Gasanov

S. R.

Гасанов Сархан Рафаил оглы – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Sarkhan R. Gasanov – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0000-9910-2952

Передеренко

Н. И.

Perederenko

N. I.

Передеренко Никита Игоревич – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Nikita I. Perederenko – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0002-6201-8671

Кадыров

Э. Ш.

Kadyrov

E. Sh.

Кадыров Эрвин Шевкетович – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Ervin Sh. Kadyrov – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0009-1103-7216

Новиков

К. В.

Novikov

K. V.

Новиков Кирилл Васильевич – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Kirill V. Novikov – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0009-0000-8349-2159

Остожьев

Е. А.

Ostozhiev

E. A.

Остожьев Евгений Александрович – студент 6-го курса 1-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Evgeniy A. Ostozhiev – 6th year Student, 1st Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0000-0002-6436-8125

Прасолов

Н. С.

Prasolov

N. S.

Прасолов Никита Сергеевич – студент 6-го курса 2-го Медицинского факультета Ордена Трудового Красного Знамени Медицинского института имени С.И. Георгиевского.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4

Nikita S. Prasolov – 6th year Student, 2nd Medical Faculty, Order of the Red Banner of Labor of Georgievsky Medical Institute.

5/7 Lenin Avenue, Simferopol 295051

https://orcid.org/0000-0002-1862-6816

Сорокина

Л. Е.

Sorokina

L. E.

Сорокина Лея Евгеньевна – младший научный сотрудник лаборатории цитологии; врач аллерголог-иммунолог.

117997 Москва, ул. Академика Опарина, д. 4; 115533 Москва, ул. Высокая, д. 19, корп. 2

Leya E. Sorokina – MD, Junior Researcher, Laboratory of Cytology; Allergist-Immunologist.

4 Academika Oparina Str., Moscow 117997; 19 bldg. 2, Vysokaya Str., Moscow 115533

leya.sorokina@mail.ru

ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского»РоссияVernadsky Crimean Federal UniversityRussian Federation

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; ЗАО «Медицинский центр в Коломенском»РоссияAcademician Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Health Ministry of Russian Federation; Medical center in Kolomenskoye CJSCRussian Federation

2024

03072024

184464474

Copyright © Belchenko U.D., Yakubova E.E., Popovich T.S., Agaeva E.L., Kayalieva E.Z., Khudaiberdiev E.S., Li Y.R., Gasanov S.R., Perederenko N.I., Kadyrov E.S., Novikov K.V., Ostozhiev E.A., Prasolov N.S., Sorokina L.E., 2024

2024

Бельченко У.Д., Якубова Э.Э., Попович Т.С., Агаева Э.Л., Каялиева Э.З., Худайбердиев Э.Ш., Ли Я.Р., Гасанов С.Р., Передеренко Н.И., Кадыров Э.Ш., Новиков К.В., Остожьев Е.А., Прасолов Н.С., Сорокина Л.Е.

Belchenko U.D., Yakubova E.E., Popovich T.S., Agaeva E.L., Kayalieva E.Z., Khudaiberdiev E.S., Li Y.R., Gasanov S.R., Perederenko N.I., Kadyrov E.S., Novikov K.V., Ostozhiev E.A., Prasolov N.S., Sorokina L.E.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.gynecology.su/jour/article/view/2097

Aim

Aim: systemically assessed characteristics of intestinal microbiota taxonomic composition in relation to parameters of hormonal and immune status in patients with external genital endometriosis (EGE).

Materials and Methods

Materials and Methods. The controlled cross-sectional study included 33 patients with EGE comprising main group, and 30 healthy women enrolled to control group. All women underwent assessment of hormonal status and cytokine expression levels in peripheral blood. Level of blood hormones estradiol (E2), follicle-stimulating hormone (FSH), luteinizing hormone (LH), prolactin (PRL) was carried out using enzyme-linked immunosorbent and chemiluminescent assays. Expression levels of cytokines such as interleukin (IL) IL-6, IL-8, tumor necrosis factor alpha (TNF-α) were analyzed by an enzyme-linked immunosorbent assay. Taxonomic composition of intestinal microbiota at the level of phyla and genera was carried out by 16S ribosomal RNA gene sequencing. Microbial community a-diversity, the Chao1, ACE, and Sobs indices were used.

Results

Results. The concentration of blood E2 in main group was significantly higher compared to control group. Also, women with EGE had higher plasma concentrations for IL-6, IL-8, IL-17 and TNF-a compared to those in control group (p < 0.001). While analyzing bacterial community a-diversity in main group, Chao1 index was found to be significantly decreased. At the phylum level, the Firmicutes/Bacteroidetes ratio was increased in patients with EGE compared with that in control group. Among the 20 largest genera in patients with EGE, significant abundance was observed for Lachnospira, Blautia, Dorea, Streptococcus, Eubacterium hallii_group paralleled with significant decline in Bifidobacterium and Eubacterium eligens_group. A positive correlation was obtained between estrogen levels and the number of representatives from the genera Eubacterium hallii_group and Streptococcus, IL-8 and Streptococcus, TNF-α and Streptococcus and Lachnospira, as well as a negative correlation between TNF-α and Bifidobacterium.

Conclusion

Conclusion. A relation between dysbiotic intestinal alterations and developing endometriosis was found. The identified correlations between altered taxonomic composition of the intestinal microflora and parameters of hormonal and immune status in patients with EGE suggest that intestinal microbiota is involved in pathophysiology of endometriosis.

Цель

Цель: системная оценка особенностей таксономического состава микробиоты кишечника во взаимосвязи с показателями гормонального и иммунного статуса у пациенток с наружным генитальным эндометриозом (НГЭ).

Материалы и методы

Материалы и методы. В сравнительное одномоментное исследование были включены 33 пациентки с НГЭ, которые составили основную группу, и 30 здоровых женщин, составивших контрольную группу. Всем женщинам производили оценку гормонального статуса и определение уровней экспрессии цитокинов в периферической крови. Измерение содержания гормонов - эстрадиола (Е2), фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ), пролактина (ПРЛ) осуществляли с помощью иммуноферментного и хемилюминесцентного анализа. Определение уровней экспрессии цитокинов - интерлейкинов (англ. interleukin, IL) IL-6, IL-8, фактора некроза опухоли альфа (англ. tumor necrosis factor alpha, TNF-α) производили с использованием иммуноферментного анализа. Изучение таксономического состава кишечной микробиоты на уровне фил и родов проводили методом секвенирования гена 16S рибосомальной РНК. Для оценки альфа-разнообразия сообщества использовали индексы Chao1, ACE, Sobs.

Результаты

Результаты. Концентрация Е2 в крови пациенток основной группы была статистически значимо выше по сравнению с женщинами контрольной группы. Также у женщин с НГЭ были отмечены более высокие плазменные концентрации IL-6, IL-8, IL-17 и TNF-a по сравнению с аналогичными показателями группы контроля (р < 0,001). При анализе альфа-разнообразия бактериального сообщества в основной группе было установлено достоверное снижение индекса Chao1. На уровне филумов соотношение Firmicutes/Bacteroidetes у пациенток с НГЭ было увеличено по сравнению с таковым в группе контроля. Среди 20 крупнейших родов у пациенток с НГЭ было отмечено статистически значимое повышение численности Lachnospira, Blautia, Dorea, Streptococcus, Eubacterium hallii_group и достоверное снижение Bifidobacterium и Eubacterium eligens_group. Получена положительная корреляция уровня эстрогена с численностью представителей родов Eubacterium hallii_group и Streptococcus, IL-8 - со Streptococcus, TNF-α - со Streptococcus и Lachnospira, а также отрицательная корреляция между TNF-α и Bifidobacterium.

Заключение

Заключение. Установлена связь дисбиотических изменений кишечника с развитием эндометриоза. Выявленные корреляции нарушений таксономического состава кишечной микрофлоры с показателями гормонального и иммунного статуса у пациенток с НГЭ указывают на вовлеченность микробиоты кишечника в патофизиологию эндометриоза.

наружный генитальный эндометриозНГЭмикробиота кишечникагормональный статусэстрогеныцитокиныинтерлейкиныILфактор некроза опухоли альфаTNF-α

external genital endometriosisEGEintestinal microbiotahormonal statusestrogenscytokinesinterleukinsILtumor necrosis factor alphaTNF-α

References1

Клинические рекомендации - Эндометриоз - 2020 (02.11.2020). М.: Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2020. 32 с. Режим доступа: http://disuria.ru/_ld/10/1002_kr20N80mz.pdf. [Дата обращения: 20.05.2024].

Taylor H.S., Giudice L.C., Lessey B.A. et al. Treatment of endometriosis-associated pain with elagolix, an oral GnRH antagonist. N Engl J Med. 2017;377(1):28-40. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1700089.

Taylor H.S., Giudice L.C., Lessey B.A. et al. Treatment of endometriosis- associated pain with elagolix, an oral GnRH antagonist. N Engl J Med. 2017;377(1):28-40. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1700089.

Bao C., Wang H., Fang H. Genomic evidence supports the recognition of endometriosis as an Inflammatory systemic disease and reveals disease-specific therapeutic potentials of targeting neutrophil degranulation. Front Immunol. 2022;13:758440. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.758440.

Greene R., Stratton P., Cleary S.D. et al. Diagnostic experience among 4,334 women reporting surgically diagnosed endometriosis. Fertil Steril. 2009;91(1):32-9. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2007.11.020.

Greenbaum H., Galper B.L., Decter D.H., Eisenberg V.H. Endometriosis and autoimmunity: Can autoantibodies be used as a non-invasive early diagnostic tool? Autoimmun Rev. 2021;20(5):102795. https://doi.org/10.1016/j.autrev.2021.102795.

Chen P., Wang D.B., Liang Y.M. Evaluation of estrogen in endometriosis patients: regulation of GATA-3 in endometrial cells and effects on Th2 cytokines. J Obstet Gynaecol Res. 2016;42(6):669-77. https://doi.org/10.1111/jog.12957.

Tokushige N., Markham R., Russell P., Fraser I.S. Nerve fibres in peritoneal endometriosis. Hum Reprod. 2006;21(11):3001-7. https://doi.org/10.1093/humrep/del260.

Olkowska-Truchanowicz J., Bocian K., Maksym R.B. et al. CD4+ CD25+ FOXP3+ regulatory T cells in peripheral blood and peritoneal fluid of patients with endometriosis. Hum Reprod. 2013;28(1):119-24. https://doi.org/10.1093/humrep/des346.

Podgaec S., Barbeiro D.F., Gueuvoghlanian-Silva B.Y. et al. Foxp3 expression in deep rectosigmoid endometriosis lesions and its association with chronic pelvic pain. J Reprod Immunol. 2014;104-105:96-9. https://doi.org/10.1016/j.jri.2014.05.002.

Khan K.N., Kitajima M., Imamura T. et al. Toll-like receptor 4-mediated growth of endometriosis by human heat-shock protein 70. Hum Reprod. 2008;23(10):2210-9. https://doi.org/10.1093/humrep/den195.

Flores R., Shi J., Fuhrman B. et al. Fecal microbial determinants of fecal and systemic estrogens and estrogen metabolites: a cross-sectional study. J Transl Med. 2012;10(1):253. https://doi.org/10.1186/1479-5876-10-253.

Chadchan S.B., Popli P., Ambati C.R. et al. Gut microbiota-derived short-chain fatty acids protect against the progression of endometriosis. Life Sci Alliance. 2021;30;4(12):e202101224. https://doi.org/10.26508/lsa.202101224.

Bolger A.M., Lohse M., Usadel B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics, 2014;30(15):2114-20. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu170.

Caporaso J.G., Kuczynski J., Stombaugh J. et al. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data. Nat Methods. 2010;7(5):335-6. https://doi.org/10.1038/nmeth.f.303.

Vallejo V., Ilagan J.G. A postpartum death due to coronavirus disease 2019 (COVID-19) in the United States. Obstet Gynecol. 2020;136(1):52-5. https://doi.org/10.1097/AOG.0000000000003950.

Svensson A, Brunkwall L., Roth B. et al. Associations between endometriosis and gut microbiota. Reprod Sci. 2021;28(8):2367-77. https://doi.org/10.1007/s43032-021-00506-5.

Shan J., Ni Z., Cheng W. et al. Gut microbiota imbalance and its correlations with hormone and inflammatory factors in patients with stage 3/4 endometriosis. Arch Gynecol Obstet. 2021;304(5):1363-73. https://doi.org/10.1007/s00404-021-06057-z.

Cani P.D., Possemiers S., Van de Wiele T. et al. Changes in gut microbiota control inflammation in obese mice through a mechanism involving GLP-2-driven improvement of gut permeability. Gut. 2009;58(8):1091- 103. https://doi.org/10.1136/gut.2008.16588.

Sohail M.U., Elrayess M.A., Al Thani A.A. et al. Profiling the oral microbiome and plasma biochemistry of obese hyperglycemic subjects in Qatar. Microorganisms. 2019;7(12):645. https://doi.org/10.3390/microorganisms7120645.

Yang M., Bose S., Lim S.K., Kim H. Preventive effects of Pyungwi-san against dextran sulfate sodium- and Clostridium difficile-induced inflammatory bowel disease in mice. Int J Mol Sci. 2019;20(24):6346. https://doi.org/10.3390/ijms20246346.

Yuan M., Li D., Zhang Z. et al. Endometriosis induces gut microbiota alterations in mice. Hum Reprod. 2018;33(4):607-16. https://doi.org/10.1093/humrep/dex372.

Ni Z., Sun S., Bi Y. et al. Correlation of fecal metabolomics and gut microbiota in mice with endometriosis. Am J Reprod Immunol. 2020;84(6):e13307. https://doi.org/10.1111/aji.13307.

Huang L., Liu B., Liu Z. et al. Gut microbiota exceeds cervical microbiota for early diagnosis of endometriosis. Front Cell Infect Microbiol. 2021;11:788836. https://doi.org/10.3389/fcimb.2021.788836.

Ata B., Yildiz S., Turkgeldi E. et al. The endobiota study: comparison of vaginal, cervical and gut microbiota between women with stage 3/4 endometriosis and healthy controls. Sci Rep. 2019;9(1):2204. https://doi.org/10.1038/s41598-019-39700-6.

Biarc J., Nguyen I.S., Pini A. et al. Carcinogenic properties of proteins with pro-inflammatory activity from Streptococcus infantarius (formerly S. bovis). Carcinogenesis. 2009;25(8):1477-84. https://doi.org/10.1093/carcin/bgh091.

Abdulamir A.S., Hafidh R.R., Bakar F.A. Molecular detection, quantification, and isolation of Streptococcus gallolyticus bacteria colonizing colorectal tumors: inflammation-driven potential of carcinogenesis via IL-1, COX-2, and IL-8. Mol Cancer. 2010;9:249. https://doi.org/10.1186/1476-4598-9-249.

Chantalat E., Valera M.C., Vaysse C. et al. Estrogen receptors and endometriosis. Int J Mol Sci. 2020;21(8):2815. https://doi.org/10.3390/ijms21082815.

Burns K.A., Thomas S.Y., Hamilton K.J. et al. Early endometriosis in females is directed by immune-mediated estrogen receptor alpha and IL-6 cross-talk. Endocrinology. 2018;159(1):103-118.https://doi.org/10.1210/en.2017-00562.

Symons L.K., Miller J.E., Kay V.R. et al. The immunopathophysiology of endometriosis. Trends Mol Med. 2018;24(9):748-62. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2018.07.004.

Leonardi M., Hicks C., El-Assaad F. et al. Endometriosis and the microbiome: a systematic review. BJOG. 2020;127(2):239-49. https://doi.org/10.1111/1471-0528.15916.

Quaranta G., Sanguinetti M., Masucci L. Fecal microbiota transplantation: a potential tool for treatment of human female reproductive tract diseases. Front Immunol. 2019;10:2653. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02653.

Cai J., Sun L., Gonzalez F.J. Gut microbiota-derived bile acids in intestinal immunity, inflammation, and tumorigenesis. Cell Host Microbe. 2022;30(3):289-300. https://doi.org/10.1016/j.chom.2022.02.004.

Ni Z., Ding J., Zhao Q. et al. Alpha-linolenic acid regulates the gut microbiota and the inflammatory environment in a mouse model of endometriosis. Am J Reprod Immunol. 2021;86(4):e13471. https://doi.org/10.1111/aji.13471.

Belkaid Y., Hand T.W. Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell. 2014;157(1):121-41. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.03.011.

Tao X., Xie Y., Wang L. et al. The expression of Cox-2, NF-kappaB, and VEGF in ectopic endometrial tissues within fallopian tubes suggests different etiologies. Int J Gynecol Pathol. 2014;33(4):411-7. https://doi.org/10.1097/PGP.000000000000008.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.