Микробиом женского репродуктивного тракта и ожирение

Введение / Introduction

Ожирение и избыточная масса тела являются одними из наиболее распространенных соматических заболеваний. В 2022 г., по данным Всемирной организации здравоохранения, в мире насчитывалось 2,5 млрд взрослых (старше 18 лет) с избыточной массой тела, 890 млн из них страдали ожирением [1]. В Российской Федерации доля людей с ожирением составляет около 26 %, с избыточной массой тела – 62 % [2]. Известно, что ожирение является значимым фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета [3], онкологических заболеваний (рак толстого кишечника, молочной железы, эндометрия) [4]. Кроме того, оно вносит весомый вклад в развитие гинекологических заболеваний: нарушений менструального цикла, бесплодия, невынашивания, нарушений имплантации в циклах экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) [5]. Патогенетические механизмы данных осложнений заключаются в увеличении выработки эстрогенов в жировой ткани и стимуляции синтеза андрогенов в яичниках в результате инсулинорезистентности и гиперинсулинемии. Это приводит к снижению продукции глобулина, связывающего половые гормоны, результатом чего является увеличение уровня свободных эстрогенов и андрогенов. Кроме того, выработка лептина и эстрона ведет к нарушению выработки гонадотропинов в гипофизе, что подавляет рост и созревание фолликулов. Гиперэстрогения приводит к структурным изменениям в эндометрии, в частности, к гиперплазии эндометрия [5–7].

Известно, что изменения уровней половых гормонов способны влиять на микробиоту женского репродуктивного тракта [8–10]. Следовательно, избыточная масса тела и ожирение могут быть одними из весомых факторов, влияющих на состояние микроэкологии женских половых путей. Существуют культуральные и некультуральные методы оценки микробиоты. Культуральные методы имеют ряд ограничений, наиболее значимыми из которых являются трудности транспортировки и культивирования анаэробных микроорганизмов, а также ряда аэробных бактерий, требующих строгого соблюдения температурного режима и иных параметров. Некультуральные методы исследования лишены этих недостатков. К данным методам относится полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая позволяет выявить отдельные рода и виды микроорганизмов с помощью использования специфических праймеров, а также полногеномное секвенирование, включающее в себя секвенирование «методом дробовика» и секвенирование гена 16S рРНК, позволяющие оценить всю совокупность генов микроорганизмов, присутствующих в данной нише [11][12].

Однако большинство работ, посвященных влиянию ожирения на микробиом человека, касаются преимущественно микробиома кишечника [13][14]. Известно, что микробиом кишечника может влиять на возникновение ожирения. В экспериментах на мышах было показано, что дикая линия животных имела бóльшую массу тела, чем стерильная линия мышей, даже при наличии одинаковой диеты. После проведения трансплантации микробиоты кишечника от дикой линии мышей у стерильной линии наблюдалось увеличение массы тела даже без изменения объема потребляемой пищи [15]. Соотношение типов бактерий Firmicutes/Bacteroidetes в кишечнике может служить предиктором ожирения. В экспериментах на мышах присутствие Bacteroidetes оказывало протективный эффект и препятствовало формированию избыточной массы тела [16]. В клинических испытаниях на людях был выявлен благоприятный эффект не только Bacteroidetes, но и Prevotella [17][18]. Его присутствие в кишечной микробиоте при коррекции диеты приводило к более быстрому снижению массы тела по сравнению с пациентами, у которых этого рода выявлено не было [18].

Одним из значимых факторов ожирения является диета с большим количеством жиров. Наряду с высокой калорийностью, такая диета способна влиять на композицию кишечного микробиома, снижая количество Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp. и Prevotella spp. [19][20]. Диета с большим количеством насыщенных жиров также стимулирует рост грамотрицательных микроорганизмов, что приводит к увеличению проницаемости кишечной стенки и диффузии липополисахаридов в кровеносное русло. Это, в свою очередь, приводит к активации толл-подобного рецептора 4 (англ. toll-like receptor 4, TLR4) и стимуляции продукции провоспалительных цитокинов, что, в свою очередь, является причиной субклинического воспаления, характерного для ожирения [21]. Омега-3 жирные кислоты, напротив, стимулируют рост лактобактерий, а мононенасыщенные жирные кислоты и омега-6 полиненасыщенные жирные кислоты приводят к увеличению числа бифидобактерий [22]. Прием пробиотиков также позволяет снизить и поддерживать нормальную массу тела как в экспериментах на животных, так и в клинических испытаниях на человеке [19][23].

Таким образом, наблюдается взаимное влияние микробиома кишечника на развитие ожирения, а также влияние образа жизни, преимущественно особенностей диеты у пациентов с ожирением, на микробиом кишечника.

Однако взаимосвязь избыточной массы тела и ожирения с особенностями микробиома женских половых путей недооценена вследствие ограниченного количества работ по данной теме. Данный обзор обобщает информацию об особенностях микробиома нижних и верхних отделов женского репродуктивного тракта у пациенток с ожирением.

Краткие сведения о нормальном микробиоме женского репродуктивного тракта / Briefly overviewed normal microbiome of the female reproductive tract

Микробиом женского репродуктивного тракта представляет собой совокупность всех генов микроорганизмов, населяющих данную нишу. Высокопроизводительное секвенирование гена 16S рРНК позволяет оценить совокупность бактерий, обитающих в различных отделах женских половых путей, их соотношение и разнообразие [24]. Ген 16S рРНК присутствует у всех видов бактерий. Он состоит из 9 вариабельных областей, которые окружены областями большей гомологии у разных видов бактерий. Идентичность микроорганизма на уровне рода, вида и иногда штамма может быть определена по последовательности ДНК вариабельной области. Полученная микробиомная картина также будет сильно зависеть от конкретной выбранной для секвенирования гипервариабельной области [25]. Метагеномное секвенирование «методом дробовика» включает в себя секвенирование ДНК всего микробиологического сообщества исследуемой ниши, а не только бактерий. Это потенциально позволяет исследовать не только состав, но и проводить профилирование метаболических путей в микробном сообществе. Кроме того, при наличии достаточного количества прочтений секвенирование «методом дробовика» имеет большую мощность для выявления менее распространенных таксонов, чем секвенирование 16S рРНК [26].

Микробиом наружных половых органов / External genitalia microbiome

Микробиом вульвы преимущественно содержит те же микроорганизмы, что и микробиом влагалища. Однако для него характерно большее разнообразие за счет присутствия микроорганизмов с поверхности кожи и из фекального микробиома. Основные роды бактерий, выявляемых в микробиоме вульвы, включают Lactobacillus, Corynebacterium, Staphylococcus и Prevotella [27].

Микробиом влагалища / Vaginal microbiome

Известно, что в норме доминирующими микроорганизмами во влагалище являются лактобактерии, обеспечивающие продукцию молочной кислоты и бактериоцинов, низкий уровень рН, колонизационную резистентность и поддержание напряженности местного иммунитета [28][29]. Количество бактерий взаимосвязано с уровнями половых гормонов, в большей степени эстрогенов, обеспечивающих продукцию гликогена во влагалищном эпителии [30][31]. Именно поэтому нарушения менструального цикла могут приводить к изменениям в составе микробиома [9].

В настоящее время для описания влагалищного микробиома используется классификация М.Т. France с соавт. (2020) [32], созданная на основе предшествующей классификации, предложенной J. Ravel с соавт. (2011) [33]. Согласно данной классификации, в четырех типах микробиома влагалища (CST I, CST II, CST III, CST V) доминирующими видами являются лактобактерии Lactobacillus spp. (L. crispatus, L. gasseri, L. iners, L. jensenii соответственно). В типе микробиома CST IV преобладает нелактобациллярная флора.

Показано, что в случае отсутствия доминирования лактобактерий возрастает риск заражения инфекциями, передаваемыми половым путем [34][35] и ВИЧ-инфекцией [36], невынашивания беременности, преждевременных родов, неудач имплантации и бесплодия [9][37–39].

Микробиом цервикального канала / Cervical canal microbiome

Цервикальный микробиом сходен с микробиомом влагалища, но имеет большее разнообразие и меньшее содержание Lactobacillus spp. [40][41].

Микробиом полости матки / Uterine microbiome

В полости матки количество микроорганизмов значительно ниже, чем в нижних отделах половых путей [42]. Доминирующими микроорганизмами в полости матки в репродуктивном возрасте в норме являются Lactobacillus spp. Также часто выявляются микроорганизмы родов Bifidobacterium, Streptococcus, Prevotella и Gardnerella [43][44].

В настоящее время общепринятой является классификация I. Moreno с соавт. (2016), в которой предложено разделять микробиом полости на 2 типа: с преобладанием лактобактерий (> 90 %, Lactobacillus-dominated, LD) и без преобладания лактобактерий (< 90 %, non-Lactobacillus-dominated, NLD) [43].

В течение менструального цикла наблюдаются динамические изменения микробиома эндометрия. В норме лактобактерии доминируют во всех фазах менструального цикла, однако данные о влиянии прогестерона на их количество во второй фазе цикла являются противоречивыми. По данным К. Vomstein с соавт. (2022), в лютеиновую фазу их количество возрастает [45], по результатам исследования К. Odawara с соавт. (2021), напротив, снижается [46]. Количество бактерий рода Proteobacteria также снижается после овуляции [45]. Назначение прогестинов пациенткам с аномальными маточными кровотечениями приводит к увеличению количества L. crispatus, некоторому снижению других видов лактобактерий и значительному снижению числа облигатных анаэробов [47].

Доминирование лактобактерий в эндометрии оказывает протективный эффект на течение беременности, способствуя снижению числа патогенных микроорганизмов в полости матки и увеличивая число живорождений после ЭКО. Нелактобациллярный тип микробиома, напротив, увеличивает частоту неудач имплантации [43][45][48][49], а также достоверно чаще выявляется у пациенток с эндометриозом [50][51]. Изменения микробиома матки выявлены также у пациенток с раком эндометрия. Предполагают, что условно-патогенные микроорганизмы могут играть роль в онкогенезе, что, вероятно, связано с продукцией факторов патогенности данными микроорганизмами [52][53].

Микробиом яичников / Ovarian microbiome

Ранее с помощью культуральных исследований было установлено, что в фолликулярной жидкости яичников могут присутствовать различные микроорганизмы, которые могут влиять на исходы ЭКО [54–56]. Однако в литературе отсутствуют работы, в которых нормальный микробиом яичника был изучен с помощью высокопроизводительного полногеномного секвенирования. Существуют исследования по изучению микробиома при раке яичников с помощью высокопроизводительного секвенирования, в которых в качестве контрольных образцов были использованы ткани маточных труб, полученные от здоровых пациенток, или ткани коллатерального яичника, полученные от пациенток с раком яичника [57][58]. Такие работы не позволяют судить о нормальном микробиоме яичников. Требуются дальнейшие исследования, позволяющие выявить особенности микробиома яичников у здоровых пациенток репродуктивного возраста.

Микробиом женского репродуктивного тракта и ожирение / The microbiome of the female reproductive tract and obesity

Мы провели анализ оригинальных статей, посвященных особенностям микробиома женских половых путей у пациенток с избыточной массой тела и ожирением. Было установлено, что доля оригинальных статей среди всех публикаций по данной тематике невелика. В целом ряде оригинальных работ отсутствовала контрольная группа (здоровые пациентки), или пациентки с ожирением не были выделены в отдельные подгруппы. Такие работы были исключены из анализа.

Работы, включенные в анализ, представлены в Приложении 1 (см. электронную версию журнала: https://www.gynecology.su). Однако большинство работ имеют ряд ограничений, что не позволяет на основании данных исследований сделать однозначный вывод о влиянии ожирения на состав микробиома. В частности, в некоторых работах в исследуемых группах были объединены женщины репродуктивного возраста, пациентки в пре- и в постменопаузе [59][60]. Такой дизайн исследования нельзя считать корректным, так как известно, что у пациенток в постменопаузе из-за дефицита эстрогенов наблюдается снижение лактобациллярной флоры [61]. Объединение женщин в постменопаузе с пациентками репродуктивного возраста создает группу, гетерогенную по исследуемому признаку, что не позволяет провести правильный статистический анализ результатов. Вторым существенным ограничением в двух работах является маленькая выборка в исследуемых группах (n < 10) [62][63], что также не позволяет сделать точных выводов об изучаемых признаках. Мы включили вышеуказанные статьи в выборку, однако исключили их из финальных выводов, представленных на рисунке 1, а также из обсуждения.

В целом, для пациенток с ожирением было характерно снижение количества лактобактерий и увеличение бактериального разнообразия во всех отделах репродуктивного тракта. Данная закономерность была выявлена как у женщин репродуктивного возраста, так и у женщин в пре- и постменопаузе. Как было указано выше, снижение количества лактобактерий напрямую влияет на местную иммунореактивность, увеличивает pH, приводит к снижению продукции лактобактериями бактериоцинов. В результате этого увеличивается риск бесплодия, неудач имплантации при ЭКО, невынашивания беременности, преждевременных родов, эндометриоза и рака женских половых органов, заражения инфекциями, передаваемыми половым путем. Увеличение α-разнообразия во влагалище, в отличие от кишечника, часто является маркером патологического процесса, чаще всего бактериального вагиноза [40]. Оно связано со снижением количества лактобактерий, которые в норме являются доминирующими микроорганизмами, и увеличением числа других бактерий, в том числе обладающих патогенными свойствами [73].

Микробиом вульвы у пациенток с ожирением отличается большим α- и β-разнообразием, снижением доли Lactobacillus spp., высоким рН и увеличением количества Anaerococcus и Corynebacterium [65]. Коринебактерии способны продуцировать молочную кислоту, что способствует снижению рН, а также разрушать бактериальные биопленки [74]. Вследствие этого коринебактерии в настоящее время считаются представителями нормальной микрофлоры. По-видимому, их увеличение является компенсаторным в связи со снижением количества лактобактерий.

Микробиом влагалища у пациенток с избыточной массой тела и ожирением изучен в большей степени, чем микробиом других ниш женского репродуктивного тракта. При ожирении у небеременных репродуктивного возраста во влагалище наблюдается увеличение рН и бактериального разнообразия [66][68], снижение числа Lactobacillus [68], увеличение количества дрожжеподобных грибов рода Candida [67], а также анаэробных бактерий [66][68]. В постменопаузе у женщин с ожирением наблюдается увеличение бактериального разнообразия и количества анаэробных бактерий рода Prevotella [66]. Данные изменения аналогичны особенностям микробиома, выявленным в том же исследовании у пациенток репродуктивного возраста. Интересно, что в кишечнике Prevotella, наоборот, обладает протективным действием и способствует снижению массы тела [17][18].

Исследование О. Raglan с соавт. (2021) продемонстрировало, что снижение массы тела приводит к нормализации влагалищного микробиома и восстановлению количества лактобактерий [59].

У беременных изменения во влагалище сходны с теми, которые наблюдаются вне беременности. Они включают увеличение бактериального разнообразия, pH влагалищной слизи, а также увеличение количества бактерий родов Peptoniphilus и Anaerococcus [71].

В цервикальном канале с увеличением индекса массы тела (ИМТ) количество L. crispatus достоверно снижается, а L. iners возрастает. Наблюдается увеличение соотношения L. iners/L. crispatus у женщин с ожирением моложе 50 лет [60].

Микробиом матки у пациенток репродуктивного возраста с избыточной массой тела и ожирением не описан. Существуют единичные исследования по данной тематике, которые не содержат исследований микробиома эндометрия у здоровых женщин в качестве контрольной группы, поэтому судить о его особенностях не представляется возможным. В постменопаузе избыточная масса тела и ожирение не влияют на уровень лактобактерий в полости матки, однако у пациенток с ожирением в сочетании с раком эндометрия наблюдается увеличение бактерий рода Proteobacteria [72].

Исследования микробиома фолликулярной жидкости, а также поверхности яичника у пациенток с избыточной массой тела и ожирением отсутствуют.

Все вышеуказанные особенности микробиома различных отделов женского репродуктивного тракта в исследованиях с достаточным количеством наблюдений (не менее 10 пациенток в каждой группе) и корректным разделением на группы по клиническим данным представлены на рисунке 1.

Механизмы вышеуказанных нарушений микробиома у пациенток с ожирением до конца не изучены. Известно, что норме у женщин репродуктивного возраста эстрадиол способствует продукции гликогена, являющегося питательным субстратом для лактобактерий в эпителии влагалища [75][76], а также увеличивает их способность к адгезии к эпителиоцитам [77]. У пациенток с ожирением в репродуктивном возрасте в жировой ткани возрастает продукция лептина и эстрона. В результате этого нарушается выработка гонадотропных гормонов гипофиза, что ведет к ановуляции и снижению уровня эстрадиола. Известно, что у пациенток с избыточной массой тела и ожирением (ИМТ > 25 кг/м²) наблюдается снижение уровня эстрадиола по сравнению женщинами, имеющими нормальную массу тела [78]. Эстрон же обладает слабой способностью индуцировать синтез гликогена эпителиоцитами влагалища [79]. В свою очередь, низкий уровень гликогена ассоциирован со снижением количества Lactobacillus и продукции молочной кислоты и, как следствие, более высоким pH [79][80]. Результатом повышения рН является увеличение доли облигатных анаэробов, в том числе ассоциированных с бактериальным вагинозом.

Заключение / Conclusion

Таким образом, можно сделать вывод, что к особенностям микробиома в нижних отделах женского репродуктивного тракта у пациенток с избыточным весом и ожирением относятся: увеличение бактериального разнообразия, сдвиг pH влагалищной слизи в щелочную сторону, снижение количества Lactobacillus, увеличение числа облигатных анаэробов и грибов рода Candida.

У пациенток с ожирением в постменопаузе в полости матки наблюдается увеличение числа бактерий рода Proteobacteria. Данные об особенностях микробиома эндометрия при ожирении у женщин репродуктивного возраста, а также данные о микробиоме яичников в литературе отсутствуют.

Cнижение массы тела может оказывать благоприятный эффект на состояние микробиома, восстанавливая нормальное количество лактобактерий.

Необходимы дальнейшие исследования, направленные на изучение нормализации массы тела как дополнительного фактора коррекции микробиома женского репродуктивного тракта. Это позволит улучшить репродуктивные исходы и предотвратить развитие гинекологических заболеваний, в том числе онкологических заболеваний женской репродуктивной системы.