Бактериальные амилазы способствуют расщеплению гликогена вагинальным микробиомом.

Nov 22, 2023

Природная микробиология, том 8, страницы 1641–1652 (2023 г.) Процитировать эту статью

4270 Доступов

70 Альтметрика

Подробности о метриках

В микробиоте влагалища человека часто доминируют лактобактерии, и переход к более разнообразному сообществу анаэробных микробов связан с риском для здоровья. Считается, что гликоген, выделяемый лизированными эпителиальными клетками, является важным источником питательных веществ во влагалище. Однако механизм, с помощью которого вагинальные бактерии метаболизируют гликоген, неясен, при этом имеются доказательства участия как бактериальных, так и человеческих ферментов. Здесь мы биохимически охарактеризовали шесть ферментов, расщепляющих гликоген (GDE), все из которых являются пулланазами (гомологи PulA), из вагинальных бактерий, которые поддерживают рост дефицитных по амилазе Lactobacillus Crispatus на гликогене. Мы выявили различия в их толерантности к pH, предпочтениях в отношении субстратов, продуктах распада и восприимчивости к ингибированию. Анализ наборов данных вагинального микробиома показывает, что эти ферменты экспрессируются во всех типах состояний сообщества. Наконец, мы подтверждаем наличие и активность бактериальных и человеческих GDE в цервиковагинальной жидкости. Эта работа устанавливает, что бактериальные GDE могут участвовать в расщеплении гликогена, что дает представление о метаболизме, который может формировать вагинальную микробиоту.

Дисбактериоз вагинальной микробиоты человека связан с неблагоприятными последствиями для здоровья1. Состав бактериального сообщества можно таксономически отнести к одному из пяти типов состояния сообщества (CST)2. В CST I–III и V доминируют один вид Lactobacillus: L. Crispatus, L. gasseri, L. Iners и L. jensenii соответственно. Напротив, CST IV состоит из разнообразной группы анаэробных и факультативно-анаэробных микробов, включая виды Gardnerella, Prevotella, Mobiluncus и низкие уровни Lactobacillus. CST с преобладанием Lactobacillus связаны с рН влагалища ниже 4,5, низкими показателями Ньюджента и уменьшением воспаления3, тогда как CST IV ассоциируется с более высоким pH и рядом последствий для здоровья, включая заражение ВИЧ4, бактериальный вагиноз5 и преждевременные роды6. Однако важно отметить, что CST IV преобладает у здоровых латиноамериканских и чернокожих женщин и не обязательно указывает на дисбактериоз7. В целом, стало ясно, что одного только состава вагинальной микробиоты недостаточно для прогнозирования последствий для здоровья и что для механистического понимания этого сообщества требуется расшифровка функций вагинальных бактерий1.

Известно, что одной из функций, влияющих на состав и стабильность бактериальных сообществ, связанных с хозяином, является высвобождение углеводов из пищевых источников или источников, полученных от хозяина, с помощью гликозидгидролаз. Хотя это хорошо известно в микробиоте кишечника человека8,9,10,11, метаболизм углеводов во влагалищной среде плохо изучен. Широко распространено мнение, что гликоген, высвобождаемый отшелушенными и лизированными эпителиальными клетками, поддерживает колонизацию вагинальных лактобактерий12,13, поскольку уровни гликогена во вагинальных образцах связаны с доминированием лактобактерий и низким pH влагалища14. Однако до недавнего времени попытки получить вагинальные изоляты Lactobacillus, способные расти на гликогене, были в основном безуспешными15,16, что поднимает вопрос о том, получают ли вагинальные бактерии доступ к этому источнику углерода и каким образом.

Гликоген состоит из линейных цепочек α-1,4-гликозидных единиц глюкозы с периодическими α-1,6-гликозидными ветвями. Метаболизм гликогена требует, чтобы внеклеточные гликозидгидролазы высвобождали более короткие полимеры глюкозы (мальтодекстрины). Некоторые вагинальные лактобактерии используют мальтодекстрины для роста, что привело к первоначальной гипотезе о том, что гликозидгидролаза, не принадлежащая лактобактериям, во влагалищной среде высвобождает эти олигосахариды17. Обнаружение человеческой α-амилазы в образцах цервиковагинального лаважа (CVL) может подтвердить это предположение17,18. Но как человеческая амилаза, которая вырабатывается преимущественно в поджелудочной железе и слюнных железах17, обнаруживается в половой жидкости, пока не установлено.