Роль микробиома матки и влагалища в исходах вспомогательных репродуктивных технологий

Введение / Introduction

Бесплодие – это состояние, характеризующееся отсутствием наступления клинической беременности в течение 12 месяцев регулярной половой жизни без использования средств контрацепции [1]. В основе его развития могут лежать генетические, анатомические, эндокринные, иммунологические или микробиологические факторы [2]. Распространенность женского бесплодия, по данным Всемирной организации здравоохранения, составляет 15 %, в связи с чем субфертильные пары часто обращаются к вспомогательным репродуктивным технологиям (ВРТ). Одним из наиболее широко используемых методов является экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) [3][4]. Его общая эффективность ежегодно растет и на данный момент составляет до 45 % с общим числом живорождений в 33 % [5]. Тем не менее преодоление таких проблем, как неудачи и дефекты имплантации остаются крайне актуальными задачами для современной репродуктологии по причине отсутствия абсолютного понимания этиологии их возникновения. Предполагается, что в их основе лежат хромосомные аномалии, иммунные и эндокринные нарушения, внутриматочные патологические процессы, такие как гиперплазия эндометрия, внутриматочные синехии, миоматозные узлы. Кроме того, в последнее время большое внимание уделяется изучению вопроса существования взаимосвязи между изменениями маточного и/или влагалищного микробиома и исходами ВРТ [6].

Микробиом женского репродуктивного тракта / Female reproductive tract microbiome

Микробиом представляет собой совокупность микроорганизмов и их генетических материалов, обнаруживаемых во всех системах органов организма-хозяина. Его видовой состав существенно разнится в зависимости от локализации и в основном состоит из представителей царств бактерий, грибов, простейших и вирусов [7]. Было доказано, что микробиологические сообщества составляют около 3 % от общей массы человеческого организма и подвергаются динамическим изменениям под влиянием различных факторов окружающей среды, таких как режим питания, прием антибактериальных препаратов, особенности родоразрешения, наличие инфекционного процесса и т. п. [7][8].

Долгое время считалось, что влагалище является единственным органом женской репродуктивной системы, который имеет собственную микробиоту. Само понятие «микробиом матки» ставилось под сомнение рядом исследователей. Появление в исследуемых образцах микроорганизмов зачастую ассоциировалось с развитием воспалительного процесса [9]. Опровержению данной гипотезы способствовало внедрение в исследовательскую деятельность биоинженерных технологий, таких как метагеномное секвенирование (ампликонное секвенирование и полное метагеномное секвенирование), метаболомика и культуромика [10–12].

Установлено, что микробиота женского репродуктивного тракта влияет на местные реакции иммунитета в полости матки, действующие на ранних этапах беременности как при естественном зачатии, так и с помощью ВРТ [13]. В частности, при маточном дисбиозе происходит нарушение процессов имплантации эмбриона и изменения восприимчивости эндометрия [13]. А доминирование во влагалище условно-патогенной микрофлоры ведет к выработке провоспалительных цитокинов, которые ассоциированы с развитием репродуктивной недостаточности [13][14].

Микробиом влагалища / Vaginal microbiome

Традиционно считается, что нормальными представителями микробиоты влагалища являются Lactobacillus spp., которые играют ключевую роль в профилактике развития бактериального вагиноза и других урогенитальных заболеваний [15]. Их основная задача заключается в продукции молочной кислоты, перекиси водорода и бактериоцинов, которые позволяют поддерживать оптимальное pH во влагалище, препятствуют проникновению и размножению патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, способствуют нормализации физиологического состояния влагалищной среды [16]. Установлено, что микробиом является динамической системой, которая подвержена изменениям под влиянием факторов окружающей среды, фаз менструального цикла, возраста, расовой принадлежности [17].

Появление культурально-независимых методов секвенирования следующего поколения позволило расширить понимание о составе микробиоты влагалища за счет выявления некультивируемых микроорганизмов. Так, J. Ravel с соавт. выделили 5 типов состояния микробных сообществ (англ. community state type, CST) во влагалище. В CST1 доминировали Lactobacillus crispatus; в CST2 было выявлено большое количество Lactobacillus gasseri; CST3 был представлен, в основном, Lactobacillus iners; CST4 характеризовался значительным разнообразием факультативных и анаэробных бактерий и был представлен Prevotella spp., Dialister spp., Atopobium spp., Gardnerella spp., Megasphaera spp., Peptoniphilus spp., Sneathia spp., Eggerthella spp., Aerococcus spp., Finegoldia spp., Mobiluncus spp; а в CST5 были распространены Lactobacillus jensenii. Наиболее распространенными среди групп исследуемых оказались CST1 и CST3 [18]. В дальнейшем M.T. France с соавт. разделили CST4 на 7 подгрупп в зависимости от преобладания конкретных видов микроорганизмов [19]. В 2024 г. было проведено исследование, включавшее 49 пациенток, которым ежедневно проводился забор отделяемого влагалища с последующим метагеномным секвенированием с целью отследить динамические изменения микробиома влагалища в зависимости от дня менструального цикла. На основании полученных данных были выделены 4 типа вагинальных сообществ (англ. vaginal community dynamics, VCD): «постоянный эубиоз» характеризовался доминированием Lactobacillus spp. в течение всего менструального цикл; «постоянный дисбиоз» – распространением условно-патогенных микроорганизмов в течение всего менструального цикла на фоне дефицита Lactobacillus spp.; тип «нестабильный дисбиоз» был выделен у пациенток с временными колебаниями концентрации Lactobacillus spp., например, при половом акте; «дисбиоз, ассоциированный с менструацией», обусловлен снижением концентрации Lactobacillus spp. только во время менструации. Кроме того, авторы статьи высказали предположение, об участии бактериофагов в поддержании нормальной микрофлоры влагалища [20].

Установлено, что дисбиотические изменения микробиома влагалища положительно коррелируют со статистически значимым снижением частоты наступления беременности в исходах ВРТ [21]. Наиболее благоприятным для успешного наступления беременности является CST1, в котором доминируют Lactobacillus crispatus [22]. Это может быть обусловлено не только описанными ранее механизмами поддержания pH влагалища на более низких значениях и предотвращением размножения условно-патогенных микроорганизмов, но и возможностью поддерживать реакции местного иммунитета на уровне, необходимом для наступления клинической беременности.

Так, M. Fu с соавт. исследовали вагинальное отделяемое пациенток с повторными неудачами имплантации (ПНИ) методами метаболомики и секвенирования 16S рРНК. Группой контроля являлись пациентки с подтвержденным диагнозом бесплодия, у которых клиническая беременность была достигнута в результате первой попытки ЭКО. Авторы пришли к выводу, что микробиом влагалища в первой группе характеризовался обилием Gardnerella spp., Atopobium spp., Streptococcus spp. и Prevotella spp. при низкой концентрации Lactobacillus spp., в группе контроля же были распространены Lactobacillus spp. (Lactobacillus crispatus и Lactobacillus iners, в частности). На уровне метаболома в группе ПНИ определялась низкая концентрация конечных продуктов метаболизма глицерофосфолипидов – лизобисфосфатидной кислоты и простагландинов и селективных модуляторов эстрогеновых рецепторов (бензопиран, флавоноид и нафтопиран), которые играют ключевую роль в процессах имплантации эмбриона [23]. Результаты исследования согласуются с гипотезой, что наиболее оптимальной средой для благоприятных репродуктивных исходов является доминирование Lactobacillus spp.

Схожие результаты были получены и в ряде других работ, где распространенность Lactobacillus crispatus ассоциировалась с более высокой вероятностью наступления клинической беременности в исходах ВРТ. Доминирование Gardnerella vaginalis, Prevotella bivia, Streptococcus anginosus, Lactobacillus iners, Bifidobacterium spp. в микробиоме влагалища было связано с ПНИ [3][24][25]. Кроме того, сообщалось, что обогащение микробиома влагалища описанными выше условно-патогенными микроорганизмами у беременных пациенток чаще коррелировало с риском развития преждевременных родов [24].

Особый интерес представляет работа W. Su с соавт., в которой было высказано предположение о существовании взаимосвязи между видовым составом микробиома влагалища и количеством неудачных попыток имплантации. В результате исследования было установлено, что у пациенток с ПНИ наибольшее распространение получили Corynebacterium spp., которые ассоциированы с преждевременными родами и риском заражения вирусом папилломы человека [26].

Распространенность во влагалище бактерий, ассоциированных с бактериальным вагинозом и аэробным вагинитом, по мнению некоторых авторов, активирует механизмы местной иммунной системы путем повышения NK-клеток и сдвигом баланса между Т-хелперами (англ. T-helper cells, Th) Th1 и Th2 в сторону Th1. Высокая представительность Gardnerella vaginalis связана с образованием полимикробных пленок во влагалище и формированием окислительного стресса с последующей деградацией муцина. Данные механизмы способны нарушать процесс имплантации эмбриона на ранних сроках беременности [3][22].

О взаимосвязи между доминированием Lactobacillus spp. и благоприятными исходами ВРТ сообщалось в исследовании R. Koedooder с соавт. ПНИ были ассоциированы с низкой концентрацией Lactobacillus spp. (до 20 %), концентрацией Lactobacillus jensenii более 35 %, выявлением Gardnerella vaginalis или Proteobacteria spp. более 28 %. Интерес данной работы заключается в том, что у пациенток с концентрацией Lactobacillus crispatus более 60 % была установлена положительная корреляция с худшими исходами ВРТ [27]. Данное исследование противоречит общепринятому мнению о положительном влиянии данного вида Lactobacillus spp. на репродуктивные исходы. Для ответа на вопрос, является ли определенная концентрация Lactobacillus crispatus важным аспектом для успешного наступления беременности при применении ВРТ, необходимо проведение крупномасштабных исследований с едиными подходами к получению исследуемого материала и совершенствованием диагностических методов.

Вопрос возможных синхронных изменений в микробиоме матки и влагалища под влиянием различных экзо- и эндогенных факторов на данный момент активно изучается в научных кругах. Так, J. Wang с соавт. сообщили, что при развитии воспалительных заболеваний эндометрия в матке и влагалище имеет место быть однонаправленное изменение как видового состава микроорганизмов, так и соотношения отдельных его представителей [28]. В исследовании с использованием методов культуромики было обнаружено высокое сходство микробиома матки и влагалища. Сообщалось о большем биоразнообразии влагалища в сравнении с эндометрием, что противоречит данным метагеномного секвенирования [12], из чего можно предложить, что обнаружение дисбиотического профиля влагалища частично или полностью может отражать состояния микробиоты в полости матки.

Микробиом матки / Uterine microbiome

Состав нормальной микробиоты матки до конца не определен [12][29], в связи с чем остается дискутабельным вопрос, являются ли некоторые виды временными колонизаторами, проникающими в полость матки из влагалища в результате транвагинальных вмешательств, или истинными представителями микробиоты матки. Существующие на данный момент исследования характеризуются противоречивостью результатов. Преобладающее число авторов предполагает, что полость матки в норме заселена представителями семейства Lactobacillus spp. (более 90 % от общего числа микроорганизмов) [15][30][31]. В других исследованиях у здоровых женщин в большом количестве обнаруживалась условно-патогенная микрофлора при относительном дефиците Lactobacillus spp. (менее 90 % от общего числа микроорганизмов) [32][33]. Интерес представляет исследование А. Sola-Leyva с соавт., которые с помощью метода метаболомики установили, что в микробиоме эндометрия распространены представители всех царств микроорганизмов. В биоптатах эндометрия обнаруживались бактерии (85 %), грибы (10 %), вирусы (5 %) и археи (0,3 %). Наибольшее распространение получили Clostridium botulinum, Hydrogenophaga sp., Klebsiella pneumoniae и Pasteurella multocida [11].

Одной из особенностей микробиома эндометрия является его высокое альфа-разнообразие при относительно низкой биомассе микроорганизмов по сравнению с микробиотой влагалища. Известно о колебаниях состава микробиоты в зависимости от фазы менструального цикла, беременности, возрастных изменений, что ассоциировано с изменениями соотношения концентраций эстрогена и прогестерона [34].

Предполагается, что основными путями распространения микроорганизмов в полости матки является их миграция из нижних отделов репродуктивного тракта или поступление с перитонеальной жидкостью [35]. Существуют данные о возможном гематогенном пути распространения, поступлении из полости рта или кишечника [36].

Анализ существующих работ по изучению нормального микробиома матки не позволяет сделать однозначных выводов о его видовом составе. Кроме того, нельзя исключать существующий риск контаминации влагалищной микрофлорой при заборе биоматериала на исследование, в связи с чем существует необходимость создания стандартизированных подходов для забора исследуемого материала в ходе трансвагинальных манипуляций.

Роль микробиома матки в исходах ВРТ остается дискутабельной темой в научных кругах по причине отсутствия достаточного количества исследований и низкого уровня доказательной базы. Так, например, до конца не подтверждено участие Lactobacillus spp. и условно-патогенных микроорганизмов полости матки в процессах успешной имплантации эмбриона и благоприятных исходах беременности. Предполагается, что для наступления клинической беременности необходимо доминирование Lactobacillus spp. и доминирование Lactobacillus crispatus, в частности. Это обусловлено их способностью препятствовать проникновению и размножению патогенных микроорганизмов в полости матки путем продукции молочной кислоты, перекиси водорода и бактериоцинов и влиянием на местные иммунные процессы, что создает необходимые условия для изменений восприимчивости эндометрия и имплантации эмбриона. Низкая же частота имплантации положительно коррелирует с распространенностью Lactobacillus iners [37]. По аналогии с влагалищным микробиомом, данный вид бактерий, вероятно, не способен предотвращать размножение условно-патогенных микроорганизмов, таких как Gardnerella vaginalis и Staphylococcus aureus.

В систематическом обзоре P. Foteinidou с соавт. проанализировали 12 исследований, посвященных влиянию изменений микробиома эндометрия на исходы ВРТ. В преобладающем числе работ сообщалось о выявлении взаимосвязи между доминированием Lactobacillus spp. и успешным наступлением клинической беременности. Доминирование Atopobium spp., Clostridium spp., Gardnerella spp., Megasphaera spp., Parvimonas spp., Prevotella spp., Sphingomonas spp., Sneathia spp. ассоциируется со снижением показателей живорождения, неудачами имплантации и потерями беременности. Тем не менее в некоторых работах сообщалось об успешном наступлении беременности и в отсутствие/при низкой представительности Lactobacillus spp. [8]. Однако данные работы составляют небольшой процент от общего числа проанализированных исследований, что требует проведения дальнейшего изучения для подтверждения статистической значимости подобных результатов.

H. Zhang с соавт. изучали образцы эндометриальной жидкости пациенток с хроническим эндометритом и ПНИ и пришли к выводу, что в микробиоме матки таких женщин были распространены условно-патогенные микроорганизмы, такие как Phyllobacterium spp., Gardnerella spp., Enterococcus spp., Pseudomonas spp., Prevotella spp., Streptococcus spp., Romboutsia spp. [38]. Увеличенное микробиологическое разнообразие и измененные метаболические пути при хроническом эндометрите, выявленные в результате метагеномного анализа, по всей видимости, ассоциированы с ПНИ и будущими неудачными попытками ЭКО. Основным ограничением данного исследования является небольшая выборка исследования, которая делает его результаты непредставительными для широких групп населения.

В недавней работе с применением метода культуромики установлено, что Lactobacillus spp. достоверно чаще ассоциировались с успешным наступлением беременности в ходе ВРТ. Кроме того, в эндометриальных образцах у пациенток с ПНИ доминировали представители Enterobacteriaceae spp. и Staphylococcus spp. Предполагается, что Staphylococcus spp. способны снижать подвижность и жизнеспособность сперматозоидов, что косвенно подтверждается выявлением положительной культуры в семенной жидкости у субфертильных пар [39]. Однако роль Staphylococcus spp. в неудовлетворительных репродуктивных исходах до конца не определена по причине отсутствия исследований с масштабной выборкой пациентов.

В исследованиях В.В. Бариновой с соавт. были представлены противоречивые результаты. В более ранней работе сообщалось, что для наступления клинической беременности необходимо сочетание нескольких факторов: доминирование Lactobacillus spp. в микробиоме матки и отсутствие отягощенного акушерско-гинекологического анамнеза у женщины. У женщин с ПНИ в микробиоме эндометрия были распространены Methylobacterium aerolatum, Comamonas testosteroni, Streptococcus spp. и Gardnerella vaginalis [40]. Позднее те же авторы сообщили об отсутствии статистически значимой разницы концентрации Lactobacillus spp. в группах фертильных пациенток со срочными естественными родами в анамнезе и пациенток с ПНИ (33,3 % и 29,4 %, соответственно) [41]. При этом в группе женщин с подтвержденным бесплодием была обнаружена высокая представительность Brevundimonas spp. и Ralstonia spp. [42]. И.И. Куценко с соавт. в недавнем исследовании также сообщили об отсутствии прямой взаимосвязи между доминированием Lactobacillus spp. и клиническим наступлением беременности в исходах ВРТ. Важным результатом работы послужило выявление взаимосвязи между высоким альфа-разнообразием микробиоты эндометрия и высокой вероятностью наступления беременности при ЭКО [43].

В исследовании L.K. Keburiya с соавт. оценивалось участие Lactobacillus spp. и условно-патогенной микрофлоры в процессах имплантации и исходах беременности. Сравнение осуществлялось среди групп с ПНИ и контрольной группы с первой попыткой ЭКО. Установлено, что концентрация Lactobacillus spp. и присутствие в полости матки таких условно-патогенных микроорганизмов как Atopobium spp., Gardnerella spp., Prevotella spp., Streptococcus spp. статистически значимо не влияет на частоту наступления беременности во всех группах сравнения [44]. Принимая во внимание результаты описанных ранее исследований, становится очевидным, что на данный момент нет четкого понимания об участии микробиоты матки в таких процессах, как неудачи и дефекты имплантации в исходах ВРТ.

Заключение / Conclusion

Данные отечественной и зарубежной литературы о влиянии микроорганизмов полости матки и влагалища на исходы ВРТ характеризуются выраженной гетерогенностью.

Распространенность Lactobacillus spp. и Lactobacillus crispatus, в частности, во влагалище может быть ассоциирована с успешным наступлением беременности. В то время как роль микробиологического состава полости матки в исходах ВРТ до конца не определена. Большинство авторов предполагают, что доминирующие там Lactobacillus spp. необходимы на ранних этапах беременности для осуществления процессов успешной имплантации эмбриона, изменения восприимчивости эндометрия, модулирования реакций местного иммунитета и подавления размножения условно-патогенных микроорганизмов. Тем не менее достоверно неизвестно, оказывают ли данные представители нелактобактериальной микрофлоры эндометрия отрицательное воздействие на исходы ВРТ или являются простыми «обитателями» полости матки, в связи с чем существует необходимость в дальнейшем изучении состава микробиома влагалища и матки, который в отдаленной перспективе может стать полезным прогностическим маркером для определения успешности наступления клинической беременности в исходах программ ВРТ.