This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Wprowadzenie
Organizm człowieka i mikroorganizmy mikrobioty stanowią skomplikowany i zróżnicowany system wzajemnych zależności i interakcji. Wraz z szybkim rozwojem technik molekularnych możliwe jest poznanie składu mikrobioty w poszczególnych narządach i układach organizmu człowieka, dotychczas często uważanych za sterylne. W ciągu ostatnich lat podjęto intensywne badania nad rolą mikrobioty w patogenezie różnych schorzeń, w tym również chorób cywilizacyjnych. Do tej grupy schorzeń zalicza się między innymi otyłość, cukrzycę, nowotwory, choroby układu krążenia, depresję, a także zaburzenia płodności [34, 35]. Protekcyjna rola bakterii z rodzaju Lactobacillus w pochwie jest od dawna znana, niemniej jednak dokładny mechanizm działania oraz możliwy wpływ na płodność nie jest do końca jasny i wymaga dalszych badań. Najnowsze wyniki badań wskazują również na obecność bakterii z rodzaju Lactobacillus w pozostałych częściach układu rozrodczego żeńskiego oraz w nasieniu [14, 58, 59]. Ich wpływ na utrzymanie płodności u obu płci nadal pozostaje niejasny. Innym niezwykle obiecującym obszarem badań jest wpływ bakterii z rodzaju Lactobacillus na efektywność technik wspomaganego rozrodu (assisted reproductive technology, ART) [58, 59].
Bakterie z rodzaju Lactobacillus w żeńskim układzie rozrodczym
W 1892 roku Albert Döderlein po raz pierwszy opisał obecność Gram-dodatnich bakterii z rodzaju Lactobacillus w pochwie zdrowych kobiet w wieku rozrodczym. Bakterie te nazywamy obecnie pałeczkami kwasu mlekowego lub pałeczkami Döderlein’a [57, 68]. Rodzaj Lactobacillus obejmuje wiele gatunków, które są niezwykle zróżnicowane morfologicznie. Bakterie te są fakultatywnymi beztlenowcami, kolonizującymi zarówno powierzchnię nabłonka pochwy, jak i przewodu pokarmowego oraz jamy ustnej ludzi i zwierząt [62, 68].
Skład mikrobioty pochwy zmienia się w czasie życia kobiety. Po porodzie naturalnym, przez pierwsze dwa tygodnie życia u noworodków płci żeńskiej, występują w pochwie pałeczki Lactobacillus pochodzące z dróg rodnych matki. Obecne są również mikroorganizmy tlenowe tj.: Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli oraz bakterie mlekowe tj.: względnie beztlenowe Enterococcus. Natomiast wśród beztlenowców są obecne bakterie z rodzaju: Peptococcus i Peptostreptococcus, Veillonella, Eubacteria, Propionibacterium i Bacteroides [21, 23]. W okresie dojrzewania kobiet wzrost syntezy estrogenów sprzyja proliferacji i dojrzewaniu komórek nabłonka pochwy oraz akumulacji w nich glikogenu. Glikogen jest katabolizowany przez ludzką α-amylazę do maltozy, maltotriozy i α-dekstryn, które następnie są metabolizowane do kwasu mlekowego przez pałeczki Lactobacillus. Tworzy to kwaśne środowisko pochwy (pH 3,5–4,5), sprzyjające rozwojowi pałeczek kwasu mlekowego kosztem patogennych bakterii. Ponadto zmiany składu mikrobioty pochwy można obserwować także w trakcie cyklu miesiączkowego. Wiadomo, że w okresie rozrodczym poziom estrogenów zmienia się w trakcie cyklu. Najwyższe poziomy estrogenów występują tuż przed owulacją, a najniższe w czasie miesiączki. Estrogeny powodują między innymi wzrost syntezy glikogenu w komórkach nabłonka pochwy. Glikogen, jak już wspomniano, stanowi substrat dla bakterii Lactobacillus, i produkcji kwasu mlekowego, który zakwasza środowisko pochwy. Różnice w poziomach estrogenów i zawartości glikogenu w komórkach pochwy w czasie cyklu miesiączkowego mogą wpływać na skład mikrobioty pochwy. Mikrobiota pochwy wydaje się być bardziej stabilna w czasie, kiedy poziomy estrogenów przyjmują najwyższe wartości, a mniej stabilna w czasie miesiączki. Zjawisko to jest związane z wahania wartości pH w czasie cyklu. W trakcie miesiączki obserwuje się wzrost pH pochwy spowodowane obecnością krwi menstruacyjnej i tymczasowe zmniejszenie ilości pałeczek Lactobacillus. Dominacja Lactobacilli maleje wraz ze spadkiem poziomu estrogenów w okresie menopauzy, podczas stosowania antykoncepcji hormonalnej lub innych zaburzeń hormonalnych [4, 18, 44].
Mikrobiota pochwy zdrowych kobiet w wieku rozrodczym stanowi biomasę około miliarda bakterii na gram wydzieliny pochwowej. Cechuje się ona niewielką bioróżnorodnością. Bakterie z rodzaju Lactobacillus stanowią około 99,97% wszystkich bakterii zasiedlających pochwę, przy czym najpowszechniejsze gatunki to: Lactobacillus crispatus, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus iners oraz Lactobacillus jensenii [14, 36, 48, 42].W klasyfikacji CST wyróżnia się kilka typów mikrobioty pochwy (community state types, CST). CST-I (45,4%), CST-II (8,2%), CST-III (26,8%) i CST-V (9,3%) są zdominowane odpowiednio przez L. crispatus, L. gasseri, L. iners i L. jensenii [51]. W grupie CST-IV (10,3%), w której Lactobacillus nie jest gatunkiem dominującym, charakterystyczna jest obecność takich bakterii jak: Gardnerella, Pretovella, Megasphaera, Sneathia, Atopobium, Streptococcus, Dialister, Lachnospira, Anaerococcus, Petoniphilus, Eggerthella, Finegoldia Rhodobaca, Anaerotruncus, Ureaplasma, Mycoplasma, Aerococcus, Parvimonas, Staphylococcus, Corynobacterium, Veillonella [18, 27, 51]. Analiza mikrobioty pochwy kobiet w wieku rozrodczym, z różnych grup etnicznych, wykazała, że odsetek kobiet, u których wykryto dominację bakterii z rodzaju Lactobacillus wynosi około 90% w populacji białej, 80% w populacji azjatyckiej, 60% w populacji latynoskiej i 37–60% w populacji afroamerykańskiej. Zróżnicowanie to może być skutkiem zarówno predyspozycji genetycznych, jak i czynników geograficznych, ekonomicznych i społecznych [6, 50].
W ostatnich latach potwierdzono obecność mikroorganizmów mikrobioty nie tylko w pochwie, ale także w pozostałych odcinkach układu rozrodczego kobiet [9, 14, 58, 63]. Badania Chen i wsp. z 2017 roku wykazały obecność w szyjce macicy głównie bakterii Lactobacillus (> 97,56%). W macicy zidentyfikowano pałeczki Lactobacillus (30,6%), Pseudomonas (9,09%), Acinetobacter (9,07%), Vagococcus (7,29%), Sphingobium (5,0%), natomiast w jajowodach wykazano obecność Acinetobacter (18,27%), Comamonas (11,49%), Pseudomonas (9,9%), Pseudomonadaceae (9,1%), Dysgonnomonas (5,11%) [14]. Kolejne badania z 2018 roku i 2019 roku potwierdziły obecność bakterii z rodziny Lactobacillaceae nie tylko w pochwie, lecz również w pozostałych odcinkach żeńskiego układu rozrodczego [11, 29, 40]. Wykazano, że mikrobiota pochwy charakteryzuje się większą liczebnością bakterii, ale też mniejszą ich bioróżnorodnością w porównaniu z pozostałymi odcinkami żeńskiego układu rozrodczego.
Rola bakterii z rodzaju Lactobacillus w żeńskim układzie rozrodczym
Bakterie z rodzaju Lactobacillus dominują w prawidłowej mikrobiocie pochwy. Wypełniając tą niszę, utrudniają kolonizację innym bakteriom. Obniżenie liczby bakterii z rodzaju Lactobacillus w pochwie prowadzi do dysbiozy, która jest zaburzeniem równowagi w składzie mikrobioty. Ponadto Lactobacillus produkuje różne substancje, które dodatkowo utrudniają wzrost patogennych bakterii [6, 45, 47].
Głównym czynnikiem o działaniu przeciwbakteryjnym w pochwie jest kwas mlekowy. Bakterie z rodzaju Lactobacillus wytwarzają dwie jego odmiany izomeryczne: kwas D-mlekowy i L-mlekowy, przy czym kwas D-mlekowy wykazuje silniejsze działanie ochronne. Kwas mlekowy zakwasza wydzielinę pochwy (do około pH < 4), utrudniając w ten sposób wiązanie innych mikroorganizmów z komórkami nabłonka pochwy oraz wywołując autofagię w komórkach nabłonka w celu degradacji mikroorganizmów wewnątrzkomórkowych. Kwas mlekowy wpływa na blokowanie deacetylazy histonów, pobudzając transkrypcję genów i naprawę DNA [4, 10, 67]. Ze względu na swoje właściwości kwas mlekowy hamuje rozwój infekcji oportunistycznych wywołanych przez Neisseria gonorrhoeae, Gardnerella vaginalis, Chlamydia trachomatis, Trichomonas vaginalis, Herpes simplex (HSV), Human papillomavirus (HPV) i Human immunodeficiency virus (HIV) [1, 43]. Kwas mlekowy wykazuje również właściwości immunomodulujące, poprzez indukcję odpowiedzi przeciwzapalnej w komórkach nabłonka pochwy i szyjki macicy dzięki hamowaniu wydzielania interleukiny 6 (IL-6), interleukiny 8 (IL-8) oraz czynnika martwicy nowotworu (TNF-α), o których wiadomo, że promują replikację wirusa HIV [61].
Nadtlenek wodoru (H2O2) jest związkiem o szerokim działaniu przeciwbakteryjnym, wytwarzanym przez wiele izolatów pałeczek kwasu mlekowego. Wykazano, że 94–95% szczepów L. crispatus i L. jensenii wytwarza H2O2 [62]. H2O2 wykazuje wysoką aktywność in vitro przeciwko Escherichia coli, Candida albicans, Staphylococcus aureus. Produkowany przez Lactobacilli H2O2 może hamować lub niszczyć inne szczepy bakterii pochwowych, zwłaszcza te z ograniczoną ekspresją enzymów rozkładających H2O2 w tym m.in. bezwzględne beztlenowce Prevotella, Peptostreptococus i Gardnerella. Brak H2O2 w pochwie powoduje wzrost populacji katalazo-ujemnych organizmów, co jest związane ze zwiększonym ryzykiem infekcji układu moczowopłciowego, w tym zapalenia pochwy i zakażenia HIV [4, 7, 57].
Pochwowe Lactobacilli uwalniają także inne substancje ważne dla utrzymania homeostazy mikrobioty pochwy, takie jak bakteriocyny. Są to białka lub kompleksy białek wykazujące silne działanie bakteriobójcze, które swoim działaniu przypominają antybiotyki Bakteriocyny zabijają patogeny poprzez hamowanie syntezy DNA, RNA i białek lub zakłócenie gradientu pH i potencjału membranowego. Bakteriocyny hamują rozwój niepożądanych w pochwie bakterii, miedzy takich jak: G. vaginalis, E. coli, C. albicans [7, 15, 28].
Ciekawe zagadnienie stanowi gatunek L. iners, który jest identyfikowany zarówno w zdrowej pochwie, jak i w pochwie w stanie dysbiozy [4]. Gatunek ten porównując do pozostałych pałeczek kwasu mlekowego nie posiada zdolności do wytwarzania kwasu D-mlekowego oraz nadtlenku wodoru. Powszechnie wiadomo, że produkcja tych związków jest jednym z mechanizmów, dzięki którym pałeczki Lactobacillus mogą zapobiegać kolonizacji pochwy przez patogenne bakterie [17]. Mikrobiota zdominowana przez L. iners może powodować zwiększenie ryzyka zakażeń przenoszonych drogą płciową takimi mikroorganizmami jak N. gonorrhoeae, C. trachomatis, HIV oraz HSV-2 [17, 48, 49].
Mikrobiota nasienia
Nasienie, będące mieszaniną plemników oraz wielu substancji, również odżywczych, pochodzących z wydzielin dodatkowych gruczołów płciowych, stanowi idealne środowisko dla wzrostu mikroorganizmów. Substancje te to między innymi: cukry, w tym fruktoza, lipidy, białka, witaminy, prostaglandyny czy jony nieorganiczne. Fruktoza to podstawowe źródło energii dla plemników, ale jest również wykorzystywana przez mikroorganizmy jako substancja odżywcza. Wbrew wcześniejszemu przekonaniu, nasienie nie jest sterylne, a obecność mikroorganizmów w spermie nie zawsze jest równoznaczna z obniżeniem płodności czy rozwojem infekcji [25, 59].
W układzie rozrodczym męskim bakterie występują głównie w cewce moczowej oraz w spermie. Istnieją doniesienia wskazujące, że mikrobiota spermy oraz cewki moczowej różnią się. Cewka moczowa charakteryzuje się obecnością bakterii pochodzących z okolic odbytu oraz ze skóry partnera i są to między innymi Staphylococcus epidermidis, Enterococcus faecalis oraz pałeczki Gram-ujemne. Źródłem mikrobioty nasienia może być infekcja układu moczowego lub płciowego, ale także bakterie docierające do układu rozrodczego męskiego drogą krwi z innych narządów lub bakterie pochodzące z kobiecej pochwy. Badania wskazują na dużą międzyosobniczą zmienność w składzie mikrobioty spermy. Nie do końca również wiadomo, jak mikrobiota nasienia zmienia się w czasie u tego samego mężczyzny [24, 37, 59]. Co ciekawe, postuluje się również obecność mikroorganizmów w jądrze [2]. Mikrobiota nasienia jest bardziej zróżnicowana, niż mikrobiota pochwy, ale zawiera mniejszą liczbę bakterii w porównaniu ze środowiskiem pochwy [38]. Obecnie można wyróżnić trzy główne profile mikrobiologiczne nasienia: profil bogaty w bakterie z rodzaju Lactobacillus, profil bogaty w bakterie z rodzaju Prevotella oraz profil bogaty w bakterie z rodzaju Pseudomonas. Wysoka zawartość bakterii z rodzaju Lactobacillus w spermie koreluje z lepszymi parametrami nasienia, niż w pozostałych dwóch profilach [8, 16, 46]. Wyniki badań, przeprowadzone przez Weng’a i wsp. również wykazały, że w większości próbek spermy bakterie z rodzaju Lactobacillus stanowiły największy udział procentowy bakterii. W spermie występowały także w znacznej ilości bakterie z rodzaju Pseudomonas, Prevotella oraz Gardnerella. Podobne obserwacje poczynił Weng wykazując, iż ilość bakterii Lactobacillus była skorelowana z prawidłowymi parametrami nasienia [66].
Najczęściej spotykane rodzaje bakterii w spermie to: Ralstonia, Lactobacillus, Prevotella, Corynebacterium, Pseudomonas, Streptococcus, Staphylococcus, Ureaplasma, Clostridiales, Atopobium, Anaerococcus, Gardnerella, Rhodanobacter, Finegoldia, Haemophilus, Planococcaceae i Burkholderia [16, 24]. Zaobserwowano, że niska jakość nasienia koreluje z obecnością takich bakterii jak Anaerococcus, Bacteroides ureolyticus i Proteobacteria, podczas gdy w nasieniu azoospermicznym wykrywane są bakterie z rodzaju Bacteroidetes i Firmicutes [24, 59]. Obecnie trudno jest określić jednoznaczną granicę pomiędzy prawidłowym a patologicznym składem mikrobioty nasienia. Wiele rodzajów bakterii występujących w nasieniu, występuje również w pochwie partnerki np. Lactobacillus, Veillonella, Streptococcus, Porphyromonas, Atopobium, co świadczy o tym, że partnerzy seksualni mogą wymieniać się swoją mikrobiotą [56]. Co więcej, skład mikrobioty nasienia i pochwy również może nie być stały i ulegać zmianom w czasie [24]. Odczyn nasienia jest lekko zasadowy, a tym samym stanowi bardziej sprzyjające środowisko dla bakterii niż pochwa, w której pH jest silnie kwaśne [38, 64]. Istnieją doniesienia wskazujące, że suplementacja bakteriami z rodzaju Lactobacillus poprawia ruchliwość plemników i obniża poziom fragmentacji ich DNA [60].
Na skład mikrobioty nasienia wpływają między innymi wiek inicjacji seksualnej, aktualny wiek, dieta, nawyki higieniczne, zwyczaje seksualne, a także miejsce zamieszkania. Zaobserwowano, że mikrobiota nasienia wpływa na ruchliwość plemników oraz integralność ich materiału genetycznego. Należy również pamiętać o możliwości wzajemnego transferu mikroorganizmów w czasie stosunku płciowego pomiędzy partnerami. Jak już wspomniano, macica również nie jest sterylnym narządem, a modyfikacja jej mikrobioty przez nasienie może wpływać na rozwój zarodka [39, 59].
W chwili obecnej u około 45% przypadków nie udaje się ustalić etiologii nieprawidłowych parametrów nasienia. Dolna granica referencyjna dla podstawowych parametrów nasienia to: objętość nasienia – 1,5 ml, całkowita liczba plemników – 39 × 106/ejakulat, koncentracja plemników – 15 × 106/ml oraz całkowita ruchliwość plemników – 40% [26]. Być może lepsze poznanie mikrobioty nasienia i jej działania pozwoli lepiej zrozumieć przyczyny zaburzeń płodności męskiej. Niestety, pomimo znanego wpływu mikroorganizmów na infekcje przenoszone drogą płciową, mikrobiota układu rozrodczego męskiego jest wciąż o wiele słabiej poznana, niż mikrobiota układu rozrodczego żeńskiego [46].
Rola bakterii z rodzaju Lactobacillus w nasieniu
Lactobacillus jest bakterią, która zarówno w żeńskim, jak i męskim układzie rozrodczym jest prawidłowym składnikiem mikrobioty i stanowi fizjologiczne mikrośrodowisko dla gamet. Obecnie coraz częściej uważa się, że równoczesne oznaczenie składu mikrobioty obu partnerów jest niezbędne w czasie diagnostyki przyczyn niepłodności [59].
Wang i wsp. przeprowadzili badania nad wpływem bakterii, wyizolowanych z wydzieliny pochwy, na ruchliwość plemników in vitro. Wszystkie bakterie posiadały zdolność adhezji do plemników, ale ze względu na dominującą ilość Lactobacillus w wydzielinie pochwy, to ten rodzaj stanowił przeważającą część bakterii na powierzchni plemników. Bakterie ulegające adhezji do plemników znacząco ograniczają ruchliwość gamet, co może sugerować ich ograniczający efekt na płodność męską. Autorzy konkludują, że w przypadku, gdy plemniki wykazują prawidłową morfologię i funkcje jest to ważny czynnik selekcyjny, ograniczający nieprawidłowym plemnikom (które w pewny zakresie występują w każdym fizjologicznym ejakulacie) szanse na zapłodnienie. W przypadku spermy o nieprawidłowych parametrach adhezja bakterii do błony komórkowej plemników może znacznie utrudniać poczęcie dziecka [64].
Interesujące doświadczenie, badające wpływ mikrobioty nasienia na mikrobiotę pochwy, przeprowadzili Mändar i wsp. Od każdej pary pobrano 3 próbki materiału: próbkę nasienia, próbkę wydzieliny z pochwy przed stosunkiem i próbkę wydzieliny pochwy po stosunku. Wyniki potwierdziły, że mikrobiota nasienia charakteryzuje się większą różnorodnością i mniejszą liczebnością w stosunku do mikrobioty pochwy. Uzyskane wyniki wskazują również, że ilość bakterii z gatunku L. crispatus w pochwie po stosunku może ulec obniżeniu, co może być związane z alkalizacją środowiska pochwy. Ponadto może dojść do mechanicznego przeniesienia bakterii z okolicy krocza do pochwy [38].
W chwili obecnej nie jest jasne jakie mechanizmy odpowiadają za protekcyjny wpływ bakterii z rodzaju Lactobacillus na plemniki. Jedną z możliwości jest wpływ na układ immunologiczny gospodarza. Tezę tę wydają się potwierdzać wyniki analizy parametrów nasienia u mężczyzn zdrowych i mężczyzn zarażonych wirusem HIV. U mężczyzn zakażonych wirusem HIV stwierdzono obniżoną liczbę i różnorodność bakterii w spermie. Wartości te uległy poprawie po terapii antywirusowej. U mężczyzn tych zaobserwowano również korelację pomiędzy poziomem niektórych cytokin, a obecnością bakterii w nasieniu. Inne badania wskazują, że szczep L. gasseri może, poprzez indukcję ekspresji określonych genów, wywierać efekt antyoksydacyjny. Być może Lactobacillus stanowi nie tylko źródło aktywnych, prozdrowotnych substancji, ale wypełnia także niszę w mikrośrodowisku, która w przeciwnym razie zostałaby zajęta przez szkodliwe dla zdrowia mikroorganizmy. Ponadto nie do końca jest jasne, czy zmieniony skład mikrobioty nasienia powoduje zaburzenia płodności, czy nieprawidłowe środowisko męskiego układu rozrodczego i wcześniejsze zaburzenia w jego funkcjonowaniu wywołują zmiany w składzie mikrobioty [46].
Podobnie jak w przypadku mikrobioty żeńskiego układu rozrodczego dalsze badania powinny odpowiedzieć na pytania, nie tylko jakie mikroorganizmy wchodzą w skład mikrobioty nasienia, ale również jaki jest pełny skład metagenomu, transkryptomu i proteomu. Ponadto sekwencjonowanie całych metagenomów umożliwia dokładne poznanie prawidłowego składu mikrobiologicznego nasienia i jego znaczenia dla płodności męskiej [46].
Mikrobiota a niepłodność idiopatyczna
Niepłodność stała się obecnie jedną z chorób cywilizacyjnych. Problem ten dotyka około 10–16% osób w wieku rozrodczym. Szacuje się, że nawet w około 20–30% przypadków nie udaje się znaleźć przyczyny niepłodności, a stan taki nazywamy niepłodnością idiopatyczną [34, 35].
Poszukiwanie przyczyn niepłodności idiopatycznej stanowi duże wyzwanie dla naukowców i lekarzy. W obszarze ich zainteresowań znajdują się między innymi szeroko pojęte przyczyny epigenetyczne i środowiskowe. Innym kierunkiem badań nad przyczynami niepłodności jest wpływ mikrobioty układu rozrodczego żeńskiego i męskiego na płodność. Analiza tego problemu stała się możliwa między innymi dzięki dynamicznemu rozwojowi molekularnych technik diagnostycznych. Stało się to początkiem kompleksowych badań mikrobioty układu rozrodczego w całym układzie rozrodczym u obu płci. Możliwość dokładnej i szybkiej analizy genomu bakterii umożliwiła analizę wpływu poszczególnych gatunków i szczepów bakterii na płodność [58, 59].
Dotychczasowe wyniki badań na tym polu są obiecujące. Zaobserwowano, iż kobiety ze stwierdzoną niepłodnością o charakterze idiopatycznym wykazywały zmieniony skład mikrobioty pochwy w porównaniu z kobietami płodnymi. U kobiet płodnych bakterie należące do rodzaju Lactobacillus dominowały w mikrobiocie pochwy. Ponadto wykazano różne wzorce dominacji gatunków Lactobacillus, z przewagą L. crispatus, jako markera zdrowego środowiska pochwy lub L. iners i L. gasseri, związane z mikrośrodowiskiem, podatnym na dysbioz. Co ciekawe, dominacja L. crispatus była czynnikiem silnie związanym z powodzeniem implantacji zarodka [5, 54]. Inne badania wykazały, że bakterie z rodzaju Lactobacillus sprzyjają zajściu w ciążę. Wykazano również, że obecność bakterii beztlenowych w pochwie, w tym Atopobium, Prevotella, Veillonella, Ureaplasma i Escherichia jest powiązana z patogenezą idiopatycznej niepłodności [13].
Wee i wsp. przeanalizowali próbki wymazów z pochwy, szyjki macicy i endometrium od kobiet niepłodnych i płodnych. Badanie to wykazało, że Ureaplasma i Gardnerella były bardziej obfite u niepłodnych kobiet [65]. Moreno i Simon dokonali przeglądu dotyczącego znaczenia mikrobioty endometrium dla zdrowia kobiet, ze szczególnym uwzględnieniem niepłodności. Wydaje się, że mikrobiota endometrium ma wpływ na implantację zarodka i utrzymanie ciąży. Niska liczebność Lactobacillus wiąże się z niepowodzeniem implantacji. Z klinicznego punktu widzenia rozpoznanie dysbiozy endometrium może stanowić nową przyczynę niepłodności kobiet [41].
W ostatnich latach uwagę skupiono na możliwym związku między mikrobiotą a niepłodnością męską. W badaniu Lundy i wsp. sprawdzono czy istnieje związek między mikrobiotą a idiopatyczną niepłodnością męską. W niniejszej pracy określono mikrobiom jelitowy, moczowy i nasienia niepłodnych mężczyzn. Okazało się, że niepłodni mężczyźni mieli zmniejszoną liczbę Anaerococcus w wymazach z odbytnicy i zwiększoną liczbę Aerococcus w nasieniu, w porównaniu z płodnymi mężczyznami. Wykazano także, że obecność Prevotella negatywnie wpływa na jakość plemników [33].
Nasienie ma unikalny mikrobiom, jednak jego pochodzenie i funkcja wymagają dalszych badań, aby zrozumieć jego rolę w zdrowiu i chorobach. Zmiany w składzie bakteryjnym nasienia są powiązane z różnymi zaburzeniami, w tym obniżoną płodnością i niską jakością nasienia, zapaleniem gruczołu krokowego i zakażeniem wirusem HIV. Mikrobiota nasienia może zatem wpływać na zdrowie pary [3].
Dzięki badaniom mikrobioty być może skuteczniej będzie można leczyć zaburzenia płodności, między innymi poprzez precyzyjną regulację składu mikrobioty układu rozrodczego, co może być istotne dla par z niewyjaśnioną przyczyną niepowodzeń prokreacyjnych.
Bakterie z rodzaju Lactobacillus a efektywność technik ART
Efektywność technik wspomaganego rozrodu (assisted reproductive technology, ART), często podawana jako współczynnik uzyskanych ciąż, jest stosunkowo niewielka i wynosi około 25–35%. Oznacza to, że tylko 25–35% kobiet zajdzie w ciążę w wyniku pierwszego transferu zarodka do macicy. Jest to wynik niezadowalający, zwłaszcza biorąc pod uwagę obciążenie fizyczne i emocjonalne pary, a także koszty finansowe. Obecnie dąży się do znalezienia czynników, wpływających na powodzenie technik wspomaganego rozrodu oraz taką ich modyfikację, by efektywność tych technik wzrosła. Znalezienie takich czynników nie jest jednak proste. Jednym z obiecujących kierunków badań jest wpływ mikrobioty układu rozrodczego kobiety i mężczyzny na uzyskanie ciąży [29, 30, 55].
Wpływ mikrobioty pochwy na powodzenie ART był badany między innymi przez Koedooder’a i wsp. W niniejszym badaniu od kobiet, leczących się z powodu niepłodności, uzyskiwano wymaz z pochwy, a następnie przeprowadzano procedurę zapłodnienia pozaustrojowego. Następnie dokonywano analizy składu mikrobiologicznego pochwy, a rezultaty zestawiano z wynikiem zapłodnienia pozaustrojowego (in vitro fertilization, IVF). W odniesieniu do rodzaju Lactobacillus autorzy zaobserwowali, że całkowita ilość tego rodzaju bakterii < 20% tworzy niesprzyjający uzyskaniu ciąży profil mikrobiologiczny pochwy. Z kolei ilość bakterii z gatunku L. crispatus <60% tworzy sprzyjający uzyskaniu ciąży profil mikrobiologiczny pochwy. Te pozornie sprzeczne wyniki autorzy tłumaczą tym, że różne gatunki Lactobacillus mogą różnić się zdolnością do produkcji kwasu mlekowego, a tym samym zakwaszania środowiska, co stwarza środowisko niekorzystne dla innych bakterii. Przykładowo L. crispatus ma najwyższe zdolności zakwaszania w porównaniu z L. iners, L. jensenii oraz L. gasseri. Warto zaznaczyć, że niekorzystny profil mikrobiologiczny pochwy często nie daje żadnych objawów klinicznych [29].
Przedstawione dane stanowią pewnego rodzaju czynnik predykcyjny odnośnie prawdopodobieństwa uzyskania ciąży. Wyniki te można również potraktować jako wskazówkę do zmiany środowiska mikrobiologicznego pochwy przed zapłodnieniem pozaustrojowym, na przykład poprzez stosowanie odpowiednich probiotyków. Pytanie, które się nasuwa, to czy doprowadzi to do zwiększenia szansy na uzyskanie ciąży. Autorzy zastanawiają się również, czy powyższe wyniki można przenieść na prawdopodobieństwo pojawienia się ciąży, uzyskanej w sposób naturalny [29].
Powyższe obserwacje znalazły swoje potwierdzenie również w innych badaniach. Wymazy z pochwy, pobrane przed transferem zarodka, zawierały większą liczbę bakterii z rodzaju Lactobacillus u pacjentek, u których uzyskano ciąże po IVF. U kobiet, u których nie uzyskano ciąży, stwierdzono zwiększoną liczbę m.in. bakterii rodzaju Gardnerella [10].
Dowiedziono również, że kobiety charakteryzujące się nieprawidłowym składem mikrobioty pochwy wykazują około 1,4 razy mniejsze szanse na zajście w ciążę po zastosowaniu technik ART w porównaniu z kobietami z prawidłowym składem mikrobioty [53].
Badania wykazują, że aż u 19% niepłodnych kobiet diagnozowane jest bakteryjne zapalenie pochwy (bacterial vaginosis, BV). Jest to zaburzenie w ekosystemie pochwy, którego charakterystyczną cechą jest nadmierny wzrost ilości bakterii innych niż Lactobacillus, głównie beztlenowych, takich jak G. vaginalis i Atopobium vaginae. BV może negatywnie wpływać na kliniczny wskaźnik ciąż u pacjentek poddawanych IVF. Wykazano, że jedynie 9% pacjentek ze zdiagnozowanym BV zaszło w ciążę po zastosowaniu techniki IVF. Według Haahr i wsp. wszystkie pacjentki przed rozpoczęciem procedur IVF powinny zostać poddane badaniom w kierunku dysbiozy pochwy i w razie nieprawidłowego wyniku, powinny zostać poddane leczeniu [22].
Reasumując, obecność specyficznych Lactobacilli i wiązana z tym właściwa wartość pH wydaje się być czynnikiem niezwykle istotnym w utrzymaniu homeostazy pochwy i uzyskaniu pozytywnych wyników IVF. Obecność bakterii z gatunku G. vaginalis i Ureaplasma sp. prowadzi do dysbiozy pochwy i niepowodzeń w technikach wspomaganego rozrodu [20, 52].
Nowym i niezwykle intersującym zagadnieniem jest badanie wpływu mikrobioty macicy na powodzenie ART. Obecnie trwają próby określenia prawidłowego składu mikrobioty macicy i oceny jego wpływu na płodność. Stwierdzono, że brak dominacji Lactobacillus i przerost Gardnerella, Atopbium i Prevotella mają silny związek z niepowodzeniem IVF. Przywrócenie korzystnej mikrobioty macicy, zdominowanej przez Lactobacillus, może poprawić wyniki reprodukcyjne [12, 19, 20, 31].
W jednym z badań opisano mikrobiotę endometrium jako zdominowaną przez Lactobacillus (Lactobacillus dominated microbiota, LDM) lub niezdominowaną przez Lactobacillus (non Lactobacillus dominated microbiota, NLDM). Wyniki tego badania nie udowadniają jednoznacznie korzyści z dominacji Lactobacillus w endometrium w odniesieniu do liczby uzyskanych ciąż. Sugeruje się jednak, że endometrium zdominowane przez Lactobacillus może korzystnie wpływać na proces implantacji. Badania takie mają istotne znaczenie w określeniu prawidłowego i nieprawidłowego składu mikrobiologicznego endometrium [32].
Nie można również zapomnieć o roli nasienia w ART. Jak opisano powyżej, nasienie nie jest sterylne i co więcej, może zawierać mikroorganizmy nawet po procedurach przygotowujących spermę do zapłodnienia pozaustrojowego. W przypadku technik wspomaganego rozrodu może to mieć szczególne znaczenie, ponieważ procedury te omijają naturalne mechanizmy obronne, działające w drogach rozrodczych żeńskich. Zagrożenie to próbuje się zminimalizować poprzez specjalne przygotowanie nasienia oraz dodatek antybiotyków do odczynników używanych w technikach ART. Niejasne jest jednak, jak powszechne jest występowanie bakterii w nasieniu, używanym w technikach ART, jaka jest ilość tych bakterii ani jak one wpływają na powodzenie zapłodnienia pozaustrojowego [55].
Wyniki badań przeprowadzone przez Štšeptovą i wsp. potwierdziły, że zarówno nasienie, jak i odczynniki używane do procedur ART zawierają bakterie. Najliczniej występującą bakterią w pobranym nasieniu oraz w medium do przeprowadzania procedury zapłodnienia in vitro był Lactobacillus. Rezultaty tych obserwacji wskazują, że zapłodnienie w warunkach in vitro nie zachodzi w sterylnym środowisku a także, że obecność takich bakterii jak Staphylococcus i Alphaproteobacteria koreluje z jakością nasienia i embrionu [55].
Podsumowanie
Najbardziej rozpowszechnioną bakterią, występującą w stanie fizjologicznym, zarówno w żeńskim, jak i męskim układzie rozrodczym, są bakterie z rodzaju Lactobacillus. Ich protekcyjna rola w utrzymaniu płodności jest lepiej poznana u kobiet, niż u mężczyzn, jednak mechanizmy odpowiedzialne za to zjawisko są nadal słabo poznane. Zbadanie i zrozumienie tych mechanizmów ma szczególne znaczenie, zwłaszcza obecnie, kiedy zaburzenia płodności są coraz powszechniejszym problemem zdrowotnym, a nie zawsze ich przyczyna zostaje zdiagnozowana. Rola i wpływ pozostałych bakterii mikrobioty, obecnych w drogach rozrodczych, na płodność znajduje się na etapie badań. Ponadto coraz więcej doniesień wskazuje na możliwość wzajemnej interakcji pomiędzy mikrobiotą żeńską a męską, a jej wpływ na zdrowie reprodukcyjne pozostaje nieznane. Być może regulacja składu środowiska mikrobiologicznego układu rozrodczego przyjdzie z pomocą w uzyskaniu ciąży. Wyjaśnienie tych zagadnień może w niektórych przypadkach umożliwić wybór odpowiedniej terapii i zwiększyć szanse na uzyskanie potomstwa, również w procedurach zapłodnienia pozaustrojowego.
