Társulás az elhízás és a nyaki mikroflóra között Lactobacillus inerek dominálják a koreai nőknél

ABSZTRAKT

BEVEZETÉS

A hüvelyi mikrobiota dominanciája a Lactobacillus spp. az egészséges reproduktív állapot megőrzésével és a nemi traktus viszonylag alacsony pH-jával (pH ≤ 4,5) jár (1). Lactobacillus spp. metabolikus termékeket, például hidrogén-peroxidot (H2O2), tejsavat és bakteriocint állítanak elő, amelyekről azt gondolják, hogy fontos szerepet játszanak a normális hüvelyflóra fenntartásában a kórokozók általi kolonizáció megakadályozásával (2, 3). Körülbelül 400 tünetmentes nőből álló közösségben a kisebb laktobacillus arányúak magasabb Nugent-pontszámokat és pH-értékeket mutattak, amelyeket a bakteriális vaginosis diagnosztizálására használnak (4). A laktobacillusok hiánya a hüvelyi traktusban megzavarhatja a mikrobiális flóra egyensúlyát, és az anaerob baktériumok túlszaporodása révén bakteriális vaginosishoz vezethet (5). Azoknál a nőknél, akiknél a nemi szervek mikrobiális flórájában a laktobacillusok dominálnak, kisebb a kockázata a nemi úton terjedő betegségek megfertőződésének, például az emberi immunhiányos vírus (HIV), a 2. típusú herpes simplex vírus, a humán papillomavírus (HPV) és a Chlamydia trachomatis (5–7) ). Ezenkívül a laktobacillusok általi kolonizáció összefüggésben áll a kismedencei gyulladás és a terhességgel összefüggő szövődmények alacsonyabb kockázatával (1, 8).

A hüvelyi ökoszisztéma Lactobacillus közösségének felépítését és összetételét számos tényező befolyásolja, például életkor, menarche, menopauza, menstruációs ciklus, terhesség, fertőzések, gyógyszerek és higiénia (9). Ezenkívül az elhízás hozzájárulhat a baktériumok közösségének felépítéséhez és összetételéhez. Az elhízott nőkről kimutatták, hogy különböző fiziológiai jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek a nemi traktus dysbiosisához vezethetnek, beleértve a magas plazma ösztrogénszintet, a szisztémás gyulladást és az alacsony immunfunkciót (10, 11). Ezenkívül számos korábbi tanulmány kimutatta, hogy a terhesség előtti testtömeg-index (BMI) és a plazma leptinszintek befolyásolhatják a terhesség kimenetelét, mint például a koraszülés, az alacsony születési súlyú csecsemők, a makrosomia és a szülés rendellenességei (12, 13). Ezek a szülészeti és újszülöttkori rendellenességek társultak a Lactobacillus iners -domináns mikrobiotához a terhesség korai szakaszában és a bakteriális vaginosishoz kapcsolódó baktériumok jelenlétéhez is, amelyet hüvelyi kenet mutatott ki (8, 14–16). Legjobb tudomásunk szerint mind a mai napig egyetlen tanulmány sem vizsgálta az elhízás és a Lactobacillus összetétele közötti kapcsolatot a reproduktív traktusban.

Ebben a tanulmányban értékeltük az elhízás és a cervicalis lactobacillusok összetétele közötti kapcsolatot a koreai nőknél. Egy korábbi tanulmányban 16S rRNS piroszekvenálását végeztük 120 nyaki tamponmintával, amelyek vagy negatív eredményeket mutattak (n = 50), vagy pedig pozitív eredményeket mutattak a nyaki intraepithelialis neoplazia (CIN) szempontjából (n = 70) szövettani vizsgálatok során (17). Ebben a tanulmányban a korábbi mintákat és további 37 tampont vettünk fel; 24 olyan minta kizárása után, amelyek Lactobacillusok hiányát mutatták ki, vagy amelyekre vonatkozóan a résztvevők epidemiológiai adatai (életkor és BMI) nem álltak rendelkezésre, összesen 133 mintánk volt negatív CIN eredménnyel (n = 76) vagy különböző fokozatú CIN-rel (n = 57), szövettani vizsgálatok alapján. Kilenc reprezentatív Lactobacillus spp., Köztük a Lactobacillus crispatus, az L. iners, a Lactobacillus fornicalis, a Lactobacillus johnsonii, a Lactobacillus gasseri, a Lactobacillus jensenii, a Lactobacillus acidophilus, a Lactobacillus epiduralis Lactobacultus psortaci és a.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Nagy kockázatú HPV DNS kimutatás. A méhnyak citológiai eredményeit a Bethesda rendszer szerint osztályoztuk (19). A HPV DNS detektálását Digene Hybrid Capture II DNS teszttel végeztük (Qiagen, Gaithersburg, MD, USA). Kemilumineszcens HPV DNS tesztet (relatív fényegységekben [RLU] pontozva) 13 magas fokú kockázatú (HR) HPV típus kimutatására tervezett szondával alkalmaztunk. A vizsgálati eredményeket pozitívnak olvastuk 1 pg/ml koncentrációnál vagy az RLU/cutoff aránynál nagyobb szintnél (a minta RLU/2 pozitív kontroll átlagos RLU).

DNS-extrakció és piroszekvenálási elemzés. A metagenomikus DNS-mintákat FastDNA Spin extrakciós készlet alkalmazásával extraháltuk (MP Biomedicals, Santa Ana, Kalifornia, USA). A 16S rRNS gén V1 – V3 régióinak megfelelő fragmenseit vonalkódolt primerek segítségével amplifikáltuk. Részletes információkat, beleértve az amplifikációs körülményeket és a piroszekvenálási eljárás leírását, egy korábbi jelentésben közöltük (17). A piroszekvenciás leolvasások elérhetők az EMBL Sequence Read Archive (SRA) adatbázisában (http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/PRJEB5760).

Statisztikai analízis. A khi-négyzet próbát alkalmaztuk a kategorikus vagy általános változók eloszlásának különbségeinek elemzésére. Hierarchikus klaszterelemzés, az euklideszi diszpararitás mérésekkel való átlagos kapcsolat alapján, kilenc Lactobacillus spp. (L. iners, L. crispatus, L. fornicalis, L. johnsonii, L. gasseri, L. jensenii, L. acidophilus, L. psittaci és tenyésztetlen Lactobacillus fajok) Stata 12.0 szoftver (Stata Corp., College Station, TX, USA). A hierarchikus klaszteranalízishez egy dendrogramot készítettünk, amely csak a 100 legelterjedtebb ágat jelenítette meg, és az alanyokat csoportosítottuk a klaszteranalízis alapján klaszteranalízis-leállítási szabályok alkalmazásával az alapértelmezés szerint meghatározott klaszterek számára (Calinski-Harabasz pseudo-F index). Egyszerű hőtérkép kilenc Lactobacillus spp. R szoftvercsomag segítségével készítettük.

A BMI-ket négy csoportba sorolták az ázsiai-csendes-óceáni normák szerint: alulsúly (−2), normál testsúly (18,5–22,9 kg m −2), túlsúly (23,0–24,9 kg m −2) és elhízott (≥ 25) kg m −2) (20). A Wilcoxon rang-összeg tesztet alkalmaztuk az arányok medián különbségének mérésére, ha elosztottuk az L. inerek relatív mennyiségét az L. crispatus nonobese (BMI −2) és elhízott (BMI ≥25 kg m - 2) csoportok. Az L. iners/L. crispatus arányok megoszlását és az egyes Lactobacillus fajok százalékos arányát a BMI vagy BMI kategóriák szerint ábrázoltuk, szórásdiagrammal és kördiagramokkal. Az elhízás és a nyaki Lactobacillus mikroflóra közötti összefüggés értékelésére a Lactobacillus klaszter típusokat és az L. iners/L. crispatus arányokat használtuk. Az elhízás kockázatának többváltozós esélyhányadosokat (OR) és 95% -os konfidenciaintervallumokat (CI) becsültük meg az L. crispatus -domináns Lactobacillus klasztertípusok vagy az alacsony arányú csoport referenciaként történő felhasználásával. Az összes változót az életkor, a menopauza állapota, a HR-HPV fertőzés és a szövettani fokozat alapján kategorikus változóként állítottuk be. A kilenc Lactobacillus faj relatív bőségét az S1 táblázat tartalmazza a kiegészítő anyagban.

EREDMÉNYEK

A Lactobacillus iners és L. crispatu s aránya a testtömeg-index szerint. (A) Kilenc Lactobacillu faj és öt Lactobacillus klaszter hierarchikus csoportosulása. A fajok relatív bőségét színek képviselik (rózsaszín négyzetek, nagy arányok; kék négyzetek, kis arányok). A hőtérkép az elhízásról, az életkorról és a nyaki intraepitheliális neoplaziaról (CIN) tartalmaz információkat. Az első sor a dendrogram alatt: sötét rózsaszínű dobozok, elhízás; közepesen rózsaszín dobozok, túlsúlyosak; világos rózsaszínű dobozok, normál súlyú; fehér terek, alsúlyúak. A dendrogram alatti második sor: kék dobozok, életkoruk ≤49 év; fehér terek, életkoruk ≥50 év. A dendrogram alatti harmadik sor: zöld négyzetek, egészséges résztvevők negatív CIN eredménnyel; fehér terek, résztvevők CIN-szel. (B) A fajok átlagos százalékos aránya az öt Lactobacillus klasztertípusban. (C) A log-transzformált L. iners/L. crispatus arányok szóródási diagramja (pontdiagram), valamint az L. iners és az L. crispatus átlagos aránya a testtömeg-index (BMI) kategóriák szerint (kördiagramok). A BMI-értékeket az ázsiai-csendes-óceáni normák szerint osztályozták, azaz alsúly, BMI -2; normál súly, BMI 18,5–22,9 kg m −2; túlsúly, BMI 23–24,9 kg m −2; elhízás, BMI ≥25 kg m −2. L. uc, tenyésztetlen Lactobacillus fajok.

L. iners és L. crispatus aránya a BMI szerint. Az elhízott résztvevők nagyobb valószínűséggel kapcsolódtak a II. És a IV. Klaszterhez, mint az I. klaszterhez, bár ez a megállapítás nem volt szignifikáns (P = 0,091, chi-square teszt az I., II. És IV. Klaszterhez) (1A. Ábra). A fő klasztertípusokban (P = 0,161, khi-négyzet teszt) nem volt különbség a fiatal nők (≤49 éves kor) és az idősebb nők (≥50 éves kor) megoszlásában. A III. Klaszter összes résztvevőjének volt CIN-je, de nem volt különbség a normál és a CIN résztvevők megoszlásában a fő klaszter típusokban (P = 0,328, khi-négyzet teszt).

A L. iners és a L. crispatus volt a domináns faj a résztvevők között, akiket ebben a vizsgálatban mintavettek. A log in-transzformált arányt úgy kaptuk, hogy elosztottuk az L. inerek relatív mennyiségét az L. crispatuséval, 105 mintát használva, mindkét faj> 1% relatív bőségével. Huszonnyolc résztvevőt kizártak a számításból e fajok bőséges hiánya miatt. Az L. iners/L. crispatus arány szignifikánsan különbözött a 2-es BMI-vel rendelkező és a ≥ 25 kg/m 2 BMI-vel rendelkező résztvevők között (P L. iners és kisebb az L. crispatus aránya, és ennélfogva magasabb az arányuk, míg a nem elhízott nőknél az arányok eltérései következetlenek voltak (1C. ábra, pontdiagram). Az L. crispatus átlagos százaléka (65,0%) magasabb volt, mint az L. inersé (35,0%) az alsúlyú csoportban, míg az L A crispatus (17,1%) alacsonyabb volt, mint az elhízott csoportban található L. inersé (67,4%) (1C. ábra, kördiagramok). Ezen laktobacillusok átlagos százalékos aránya a normál és a túlsúlyos csoportokban megközelítőleg azonos volt.

Az elhízás és az L. iners-domináns Lactobacillus klaszter típus közötti összefüggés. Az elhízás szignifikánsan társult az L. iners domináns klaszter típushoz (IV klaszter típus), az L. crispatus domináns klaszter típushoz (I. klaszter típus) képest (többváltozós OR, 7,55 [95% CI, 1,18–48,2]; P = 0,033) (1. táblázat). Ezenkívül az elhízás társult az L. iners/L. crispatus arány magas értékű csoportjához (többváltozós OR, 6,54 [95% CI, 1,22-35,1]; P = 0,022; P a trendhez = 0,022).

Társulás az elhízás és a Lactobacillus IV klaszter között, amelyet L. iners ural

A vizsgálatban résztvevők általános jellemzői szerint a BMI kategóriák megoszlása eltérő volt a fiatal és az idősebb résztvevők esetében. Ezenkívül korábbi munkánkban kimutattuk a kapcsolatot a specifikus nyaki mikrobiómaminta és a CIN kockázata között (17). Az életkor és a nyaki diszplázia elhízás és az L. iners-domináns Lactobacillus klaszter típus közötti kapcsolatra gyakorolt hatásainak ellenőrzésére a vizsgálatban résztvevőket életkor (fiatal versus idősebb) és szövettani eredmény (normális versus CIN) alapján rétegeztük. Az elhízáshoz az L. iners/L. crispatus arány magas értékű csoportja társult fiatal nőknél (többváltozós OR, 6,26 [95% CI, 1,15-33,9]; P = 0,033), de az idősebb nőknél nem (2. táblázat) . A negatív CIN eredménnyel rendelkező normál résztvevők esetében a többváltozós OR a magas arányú csoportnál 6,97 (95% CI, 1,20–70,4; P = 0,030). A CIN fokozatú résztvevők esetében azonban nem volt szignifikáns összefüggés az elhízás és a L. iners/L. crispatus arány között.

Az elhízás és az L. iners/L. crispatus arány közötti összefüggés

Egy koreai ikercsoportban végzett tanulmányban a posztmenopauzás nőknél kisebb arányban voltak a Lactobacillus spp., Nagyobb változatossággal (21). Az elhízás összefüggésbe hozható azzal a csoporttal, amelynek a L. iners/L. crispatus aránya magas volt a premenopauzális nők körében (többváltozós OR, 6,47 [95% CI, 1,46–28,7]; P = 0,014), de a posztmenopauzás nők körében nem (2. táblázat).

VITA

Ez a tanulmány mutatta be elsőként, hogy az elhízott nők nyaki Lactobacillus mikroflórája eltér a nem elhízott nőkétől. Az elhízás (BMI ≥25 kg/m 2) szorosan összefüggött a cervicalis Lactobacillus közösségi típussal, amelyet az L. iners nagy része, valamint a L. crispatus, L. johnsonii és L. jensenii kis hányada jellemzett. Ezt a jelentős összefüggést az elhízás és egy L. iners-domináns Lactobacillus közösségi típus között viszonylag fiatal nőknél találták, de idősebb nőknél nem. Ezt a közösségi típust CIN nélküli résztvevők esetében is megtalálták, de CIN-t nem tartalmazó résztvevők esetében sem. Összességében ezek a megállapítások azt mutatták, hogy az elhízás egy cervicalis Lactobacillus közösségi típushoz társult, amelyet L. iners dominált a reproduktív korú nők körében, méhnyakdiszplázia nélkül.

Ebben a tanulmányban kimutattuk, hogy az elhízás a nyaki mikrobiom magasabb L. iners/L. crispatus arányával hozható összefüggésbe, bár 28 nőt kizártak a két faj relatív bőségének hiánya miatt. Az L. crispatus és a L. iners az ázsiai nők nyaki mikrobiómáinak domináns faja, beleértve a vizsgálatban résztvevőinket is. A L. crispatus túlsúlya egy longitudinális elemzés során kimutatta, hogy elősegíti a hüvelyi mikrobiota stabilitását (22). Új bizonyítékok azonban azt sugallják, hogy ez a két faj különbözik ökológiai funkcióikban a szaporodási traktusban (23). A hidrogén-peroxidot, az antimikrobiális vegyületet az L. crispatus izolátumok 95% -a és az L. jensenii izolátumok 94% -a, de az L. iners izolátumok csak 9% -a termeli (Antonio et al. [1] L. 1086V néven írták le). A d-tejsavszint magasabb volt azoknál a nőknél, akiknél a hüvelyi flórában az L. crispatus dominált, mint azokban, akiknek a flórájában az L. iners vagy a Gardnerella fajok domináltak. Az L. crispatus és az L. gasseri tartalmaz egy vagy két példányt az l- és a d-laktát-dehidrogenázokból, míg a d-laktát-dehidrogenázt kódoló gén hiányzik az L. iners UPII 60-B inerek genomjából (16).

Az oka annak, hogy az elhízott nőknél a nyaki mikroflóra nagyobb arányban tartalmaz L. inert, nem világos. A L. iners a hüvelyflóra domináns faja, amikor a flóra átmeneti szakaszban van a normális és a kóros között, akár antibiotikumokkal történő kezelés, akár fiziológiai változások, például a plazma magasabb ösztradiolszintje miatt (24). Az ösztrogén lehet a legvalószínűbb tényező, amely hozzájárul a L. iners túlsúlyához a tanulmány elhízott nőiben. A keringő ösztradiol szint szorosan összefügg az adipozitással (25), és a túlsúly vagy az elhízás az emlőrák és az endometrium rák kockázatára gyakorolt hatásait nagyrészt ez a fiziológiai tényező közvetíti (10). Bár vizsgálatunk résztvevőinek ösztrogénszintjét nem mértük, az ösztrogén hozzájárulása ennek a társulásnak továbbra is fennáll.

A közelmúltban állatkísérletek bizonyítják, hogy a bélflóra összetétele különbözik az elhízott és a normál testsúlyú egyének között (26). A gyomor-bél traktus bakteriális sokféleségének különbségei, akár összetételükben, akár mennyiségükben, elhízással, kardiovaszkuláris betegségekkel, metabolikus szindrómával és 2-es típusú diabetes mellitusszal társulnak (26). Egy tanulmány, amely férfi-nő transzszexuális nőket vizsgált, azt mutatta, hogy a nők 79,5% -a egyidejűleg ugyanazokat a laktobacillusokat hordozta mind a neovaginában, mind a végbélben (27). Ez az eredmény arra utal, hogy a végbél társulhat a hüvelyi Lactobacillus fajok kolonizációjához. Így az elhízott nők bélmikrobiomái hatással lehetnek a nyaki és hüvelyi mikrobiomák összetételére.

Az elhízás és az L. iners által dominált nyaki Lactobacillus típus közötti összefüggést viszonylag fiatal, reproduktív korú nőknél figyelték meg, de idősebb nőknél nem. Lee és mtsai. számoltak be arról, hogy a hüvelyi mikrobiota összetételét vagy változatosságát genetikai vagy fiziológiai tényezők, például a menopauza és az ösztrogén szintje befolyásolta a koreai nőknél (21). Ezenkívül az elhízás és az L. iners-domináns Lactobacillus mikroflóra kapcsolatát csak normális résztvevőknél találták, és a CIN-ben szenvedőknél nem. Bár a laktobacillusok jelentősen hozzájárulnak a normális hüvelyflóra fenntartásához, nagyon valószínű, hogy más kórokozók is társulhatnak a sejtek kóros növekedésével. Számos tanulmány, beleértve korábbi munkánkat is, szignifikáns összefüggést jelentett a bakteriális vaginosis, illetve az anaerob baktériumok bakteriális vaginosishoz viszonyított aránya és a CIN között (17, 36, 37). Összességében elmondható, hogy az elhízás és az L. iners által dominált nyaki Lactobacillus mikroflóra közötti kapcsolat nem befolyásolja a nyaki diszpláziát, de valószínűleg reproduktív korú nőknél bizonyul meg, és befolyásolhatja az elhízással kapcsolatos szülészeti és újszülöttkori szövődményeket.

Vizsgálatunknak számos korlátja van. A keresztmetszeti vizsgálatokat korlátozza az a tény, hogy azokat egy időpontban hajtják végre, és nem jelzik az események sorrendjét, azaz azt, hogy az expozíció a betegség kimenetele előtt, után vagy alatt történt-e (38). Ezért lehetetlen következtetni az okozati összefüggésre az elhízás és az L. iners által uralt Lactobacillus típus között ebben a tanulmányban. A vizsgálat kis mintamérete korlátozta az asszociáció becslését és széles 95% -os konfidencia intervallumhoz vezetett. A hüvelyi Lactobacillus flórát befolyásoló különféle tényezőket, például a menstruációs ciklust, az ösztradiol szintet és a C-reaktív fehérje szintet, nem értékelték egyidejűleg. Egy nagyszabású, különféle potenciális tényezőket figyelembe vevő tanulmány fontos lesz megismételni és megerősíteni eredményeinket.

Összefoglalva, e vizsgálat eredményei azt mutatták, hogy az elhízás a L. Iners által dominált nyaki Lactobacillus mikroflórához kapcsolódott reproduktív korú nőknél. Javasoljuk, hogy az elhízás elősegítheti a L. iners túlsúlyát a cervicovaginalis ökoszisztémában, és ez az állapot növelheti az elhízással kapcsolatos szülészeti és újszülöttkori szövődmények, például koraszülés kockázatát a reproduktív korú koreai nőknél. További bizonyítékokra van szükség az elhízás és a mikrobiota összetétele közötti ok-okozati összefüggés feltárásához és a cervicovaginalis mikrobiota szerepének magyarázatához az egészséges reproduktív traktus fenntartásában.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Ezt a munkát a Koreai Nemzeti Rákközpont támogatásai támogatták (1110320 és 1310360 támogatások).