Obstetrics and GynecologyObstetrics and GynecologyАкушерство и гинекология0300-90922412-5679Bionika Media24941310.18565/aig.2021.7.133-143ArticlesСтатьиResearch ArticleUterine microbiota and implantation failure: is there a link?Микробиота полости матки и неудачи имплантации. Есть ли связь?KeburiyaLela K.КебурияЛела Капитоновна

Ph.D. Student at the Department of Assisted Technologies for the Treatment of Infertility

аспирант отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия имени профессора Б.В. Леонова

tati-keburiya@yandex.ruSmol’nikovaVeronika Yu.СмольниковаВероника Юрьевна

Dr. Med. Sci., Leading Researcher at the Department of Assisted Technologies for the Treatment of Infertility

д.м.н., в.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия имени профессора Б.В. Леонова

v_smolnikova@oparina4.ruPriputnevichTatiana V.ПрипутневичТатьяна Валерьевна

Dr. Med. Sci., Director of the Institute of Microbiology, Antimicrobial therapy and Epidemiology

д.м.н., директор института микробиологии, антимикробной терапии и эпидемиологии микробиологии

t_priputnevich@oparina4.ruMurav’evaVera V.МуравьеваВера Васильевна

Ph.D. (bio), Researcher at the Institute of Microbiology, Antimicrobial therapy and Epidemiology

к.б.н., с.н.с. института микробиологии, антимикробной терапии и эпидемиологии

v_muravieva@oparina4.ruTrofimovDmitry Yu.ТрофимовДмитрий Юрьевич

Dr. Bio. Sci., Director of the Institute of Reproductive Genetics

д.б.н., профессор РАН, директор института репродуктивной генетики

d_troflmov@oparina4.ruShubinaEkaterina S.ШубинаЕкатерина Сергеевна

Ph.D. (bio), Head of the Laboratory of Genomic Analysis

к.б.н., заведующая лабораторией анализа геномных данных

j_shubina@oparina4.ruKochetkovaTaisya O.КочетковаТаисия Олеговна

Biologist at the Laboratory of Molecular Genetics

биолог лаборатории молекулярно-генетических методов

t_kochetkova@oparina4.ruV.I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of RussiaФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации150720217NO7 (2021)№7 (2021)13314319022023Copyright ©; 2021, Bionika MediaCopyright ©; 2021, ООО «Бионика Медиа»2021Bionika MediaООО «Бионика Медиа»https://journals.eco-vector.com/0300-9092/article/view/249413

Aim. To investigate the impact of uterine microbiota on the success of embryo implantation in assisted reproductive technologies. Materials and methods. The study included 130 infertile women, who were divided into three groups. Group I (n=39) included women with the first IVF attempt. Group II (n=27) comprised patients with recurrent implantation failure following embryo transfer in the ovarian stimulation cycle. Group III (n=64) included patients with recurrent implantation failure following embryo transfer in a cryocycle. All patients underwent microbiological examination of the cervical canal discharge and samples obtained from embryo transfer catheter tips after an embryo transfer into the uterine cavity. Also, 30 samples were taken from the uterine cavity for high-throughput sequencing studies. Results. The study findings suggest that the uterine cavity is not sterile. Forty-four types of microorganisms were identified, including 26 types of opportunistic microorganisms (OpM) and 18 types of commensals (14 types of lactobacilli and four types of bifidobacteria). Obligate anaerobic microorganisms and Gardnerella vaginalis culture positivity rates were statistically significantly higher in group I compared with group III (strict anaerobes15.4 and 1.6%; G. vaginalis 12.8 and 1.6%, respectively) (p<0.05). However, this fact did not negatively affect the pregnancy rate, which was highest in group I (51.3%). Among women with recurrent implantation failure, it was 29.6 and 35.9%, respectively. Conclusion. The presence of low and moderate titers (103-105 CFU/ml) of OpM in the uterine cavity and cervical canal did not affect pregnancy rates in the study cohort. In 87.9% of patients, the microflora of the uterine cavity and cervical canal had different compositions. This observation suggests the possibility of the formation of an independent uterine microbiota. The uterine microbiota is characterized by less species diversity compared to the microbiota of the cervical canal.

Цель. Оценить влияние микробиоты полости матки на успешность имплантации эмбриона при использовании вспомогательных репродуктивных технологий. Материалы и методы. В исследовании принимали участие 130 женщин с бесплодием. Пациентки были разделены на 3 группы: Iгруппа - женщины с первой попыткой ЭКО (n=39); IIгруппа - пациентки с повторными неудачами имплантации с переносом эмбриона в цикле овариальной стимуляции (n=27); III группа - с повторными неудачами имплантации с переносом эмбриона в криоцикле (n=64). Всем пациенткам проводили микробиологическое исследование дистальной части эмбриокатетера, извлеченного из полости матки после переноса эмбриона, а также отделяемого цервикального канала. Также были отобраны 30 образцов из полости матки для проведения исследования методом высокопроизводительного секвенирования. Результаты. В ходе исследования обнаружено, что полость матки не является свободной от микроорганизмов. Обнаружено 44 вида микроорганизмов: 26 видов условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) и 18 видов комменсалов (14 видов лактобацилл и 4 вида бифидобактерий). Высеваемость облигатно-анаэробных микроорганизмов и Gardnerella vaginalis была статистически значимо выше в Iгруппе по сравнению с III группой (строгие анаэробы - 15,4 и 1,6%; G. vaginalis - 12,8 и 1,6% соответственно) (р<0,05), однако, этот факт не сказался негативным образом на частоте наступления беременности и в Iгруппе был максимальным - 51,3%, а у женщин с повторными неудачами имплантации составил 29,6 и 35,9% соответственно. Заключение. Присутствие в полости матки и в цервикальном канале УПМ в низких и умеренных титрах (103-105К0Е/мл) не повлияло на частоту наступления беременности у обследуемых женщин. У 87,9% пациенток микрофлора полости матки и цервикального канала отличались по качественному составу, что не исключает возможность формирования в полости матки самостоятельной микробиоты. Микробиота полости матки характеризуется меньшим видовым разнообразием по сравнению с микробиотой цервикального канала.

infertilityassisted reproductive technologiesuterine cavity microbiotametagenomic sequencingembryo implantationбесплодиевспомогательные репродуктивные технологиимикробиота полости маткиметагеномное секвенированиеимплантация эмбрионаРегистр ВРТ. Отчет за 2017 год.Савельева Г.М., Сухих Г.Т., Серов В.Н., Радзинский В.Е., Манухин И.Б., ред. Гинекология. Национальное руководство. 2-е изд. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2019.Унанян А.Л., Сидорова И.С., Коган Е.А., Белогубова С.Ю., Демура Т.А., Елисаветская А.М., Сизова Н.М. Эндометриоз, аденомиоз, хрониче ский эндометрит: клинико-патогенетические взаимоотношения и репродуктивные неудачи. Акушерство и гинекология. 2018; 10: 136-40.Тихончук Е.Ю., Асатурова А.В., Адамян Л.В. Молекулярно-биологические изменения эндометрия у женщин с наружно-генитальным эндометриозом. Акушерство и гинекология. 2016; 11: 42-8. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.11.42-48.Сафронова Н.А., Калинина Е.А., Донников А.Е., Бурменская О.В., Макарова Н.П., Горшинова В.К. Уровень экспрессии гена кальмодули-на в кумулюсных клетках как маркер наличия хромосомных аномалий в эмбрионах в программах экстракорпорального оплодотворения. Акушерство и гинекология. 2016; 10: 64-72. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.10.64-72.Кулакова Е.В., Калинина Е.А., Трофимов Д.Ю., Макарова Н.П., Хечумян Л. Р., Дударова А.Х. Вспомогательные репродуктивные техно -логии у супружеских пар с высоким риском генетических нарушений. Преимплантационный генетический скрининг. Акушерство и гинекология. 2017; 8: 21-7. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2017.8.21-27.Шафеи Р.А., Сыркашева А.Г.,Романов А.Ю., Макарова Н.П., Долгушина Н.В., Семенова М.Л. Хетчинг бластоцисты у человека. Онтогенез. 2017; 48(1): 8-20.Ибрагимова Э.О., Долгушина Н.В., Сыркашева А.Г., Романов А.Ю., Языкова О.И., Макарова Н.П. Роль вспомогательного хетчинга в программах лечения бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий: обзор литературы. Гинекология. 2016; 18(2): 44-7.Perez-Munoz M.E., Arrieta M.C., Ramer-Tait A.E., Walter J. A critical assessment of the “sterile womb” and “in utero colonization” hypotheses: implications for research on the pioneer infant microbiome. Microbiome. 2017; 5(1): 48. https://dx.doi.org/10.1186/s40168-017-0268-4.D’Ippolito S., Di Nicuolo F., Pontecorvi A., Gratta M., Scambia G., Di Simone N. Endometrial microbes and microbiome: Recent insights on the inflammatory and immune “players” of the human endometrium. Am. J. Reprod. Immunol. 2018; 80(6): e13065. https://dx.doi.org/10.1111/aji.13065.Benner M., Ferwerda G., Joosten I., van der Molen R.G. How uterine microbiota might be responsible for a receptive, fertile endometrium. Hum. Reprod. Update. 2018; 24(4): 393-415. https://dx.doi.ois/10.1093/humupd/dmy012.Walther-Antonio M.R., Chen J., Multinu F., Hokenstad A., Distad T.J., Cheek E.H. et al. Potential contribution of the uterine microbiome in the development of endometrial cancer. Genome Med. 2016; 8(1): 122. https://dx.doi.org/10.1186/s13073-016-0368-y.Miles S.M., Hardy B.L., Merrell D.S. Investigation of the microbiota of the reproductive tract in women undergoing a total hysterectomy and bilateral salpingooopherectomy. Fertil. Steril. 2017; 107(3): 813-20. e81. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2016.11.028.Chen C., Song X., Wei W., Zhong H., Dai J., Lan Z. et al. The microbiota continuum along the female reproductive tract and its relation to uterine-related diseases. Nat. Commun. 2017; 8(1): 875. https://dx.doi.org/10.1038/s41467-017-00901-0.Fang R.L., Chen L.X., Shu W.S., Yao S.Z., Wang S.W., Chen Y.Q. Barcoded sequencing reveals diverse intrauterine microbiomes in patients suffering with endometrial polyps. Am. J. Transl. Res. 2016; 8(3):1581-92.Moreno I., Franasiak J.M. Endometrial microbiota - new player in town. Fertil. Steril. 2017; 108(1): 32-9. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2017.05.034.Franasiak J.M., Scott R.T. Endometrial microbiome. Curr. Opin. Obstet. Gynecol. 2017; 29(3): 146-52. https://dx.doi.org/10.1097/GC0.0000000000000357.Mitchell C.M., Haick A., Nkwopara E., Garcia R., Rendi M., Agnew K., Fredricks D.N., Eschenbach D. Colonization of the upper genital tract by vaginal bacterial species in nonpregnant women. Am. J. Obstet. Gynecol. 2015; 212(5): 611. e1-9. https://dx.doi.org/10.1016/j.ajog.2014.11.043.Moreno I., Codoner F.M., Vilella F., Valbuena D., Martinez-Blanch J.F., Jimenez-Almazan J. et al. Evidence that the endometrial microbiota has an effect on implantation success or failure. Am. J. Obstet. Gynecol. 2016; 215(6): 684-703. https://dx.doi.org/10.1016/j.ajog.2016.09.075.Tao X., Franasiak J.M., Zhan Y., Scott R.T., Rajchel J., Bedard J. et al. Characterizing the endometrial microbiome by analyzing the ultra-low bacteria from embryo transfer catheter tips in IVF cycles: next generation sequencing (NGS) analysis of the 16S ribosomal gene. Hum. Microb. J. 2017; 3(12): 15-21. https://dx.doi.org/10.1016/j.humic.2017.01.004.Franasiak J.M., Werner M.D., Juneau C.R., Tao X., Landis J., Zhan Y. et al. Endometrial microbiome at the time of embryo transfer: next-generation sequencing of the 16S ribosomal subunit. J. Assist. Reprod. Genet. 2016; 33(1): 129-36. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-015-0614-z.Zygmunt M., Muzzio D.O. Microorganisms in the healthy upper reproductive tract: from denial to beneficial assignments for reproductive biology. Reprod. Biol. 2019; 19(2): 113-8. https://dx.doi.org/10.1016/j.repbio.2019.04.001.Verstraelen H., Vilchez-Vargas R., Desimpel F., Jauregui R., Vankeirsbilck N., Weyers S. et al. Characterisation of the human uterine microbiome in nonpregnant women through deep sequencing of the V1-2 region of the 16S rRNA gene. Peer J. 2016; 4: e1602. https://dx.doi.org/10.7717/peerj.1602.Kyono K., Hashimoto T., Kikuchi S., Nagai Y., Sakuraba Y. A pilot study and case reports on endometrial microbiota and pregnancy outcome: An analysis using 16S rRNA gene sequencing among IVF patients, and trial therapeutic intervention for dysbiotic endometrium. Reprod. Med. Biol. 2018; 18(1): 72-82. https://dx.doi.org/10.1002/rmb2.12250.Hashimoto T., Kyono K. Does dysbiotic endometrium affect blastocyst implantation in IVF patients? J. Assist. Reprod. Genet. 2019; 36: 2471-9. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-019-01630-7.Kitaya K., Nagai Y., Arai W., Sakuraba Y., Ishikawa T. Characterization of microbiota in endometrial fluid and vaginal secretions in infertile women with repeated implantation failure. Mediators Inflamm. 2019 May 21; 2019: 4893437. https://dx.doi.org/10.1155/2019/4893437.Wee B.A., Thomas M., Sweeney E.L., Frentiu F.D., Samios M., Ravel J. et al. A retrospective pilot study to determine whether the reproductive tract microbiota differs between women with a history of infertility and fertile women. Aust. N. Z. J. Obstet. Gynaecol. 2018; 58(3): 341-8. https://dx.doi.org/10.1111/ajo.12754.