Gardnerella vaginalis: genotypic and phenotypic diversity, virulence factors and role in the pathogenesis of bacterial vaginosis

Cover Page

Abstract


This review summarizes literature data on the structure, biological characteristics, and virulence factors of Gardnerella vaginalis. Genotypic and phenotypic diversity of the bacterium, as well as its role in bacterial vaginosis are highlighted.


Актуальность

Бактериальный вагиноз (БВ) — основная причина вагинального дисбиоза в репродуктивном возрасте. БВ регистрируется у 8–23 % женщин во всем мире. Основные симптомы БВ — увеличение количества выделений из влагалища и неприятный запах, но также возможно бессимптомное течение заболевания. БВ характеризуется уменьшением количества вагинальных лактобацилл и избыточным ростом разнообразных анаэробных микроорганизмов. БВ ассоциируется с различными гинекологическими и акушерскими осложнениями. Gardnerella vaginalis — анаэробные бактерии, которые часто обнаруживают в составе вагинальных микробных сообществ здоровых женщин. Однако этот микроорганизм значительно чаще выявляется во влагалище женщин с БВ и играет ключевую роль в патогенезе этого заболевания.

Целью данного обзора литературы было обобщение современных данных о строении, биологических особенностях, факторах вирулентности G. vaginalis, генотипическом и фенотипическом разнообразии гарднерелл и их роли в развитии БВ.

История открытия и изучения биологических особенностей Gardnerella vaginalis

Открытие G. vaginalis принадлежит S. Leopold, который описал этот микроорганизм как новый «гемофильный» вид, связанный с простатитом и цервицитом. Затем H.L. Gardner и C.D. Dukes в 1955 г. выделили этот микроорганизм у женщин с неспецифическим вагинитом. Морфология бактериальных клеток, кажущаяся отрицательная реакция на окрашивание по Граму и неспособность расти на агаровых средах, лишенных крови, убедили этих исследователей, что они имеют дело с новым видом Haemophilus, который они назвали, исходя из его происхождения, Haemophilus vaginalis. Дальнейшие исследования показали, что, в отличие от других членов Haemophilus, Haemophilus vaginalis иногда положительно окрашивались по Граму и не требовали для роста такие добавки, как гемин или никотинамидадениндинуклеотид (NAD). Микроорганизм был временно отнесен к роду Corynebacterium и в течение некоторого времени был известен как Corynebacterium vaginale. Тем не менее эта бактерия не укладывалась в описание рода Corynebacterium, так как реакция на каталазу у нее была отрицательная, а в составе клеточной стенки отсутствовал углевод арабиноза [1]. В 1980 г. были проведены два больших таксономических исследования, в которых оценивали данные, полученные с помощью различных биохимических методов, гибридизации ДНК и электронной микроскопии. Было установлено отсутствие сходства между Haemophilus vaginalis и другими установленными родами микроорганизмов [2, 3]. В результате был предложен новый род — Gardnerella, где Gardnerella vaginalis являлся единственным видом.

Такая длительность в таксономической неопределенности G. vaginalis может быть объяснена не до конца выясненной структурой клеточной стенки микроорганизма. Обычно принципиальное различие в химической и молекулярной структурах между двумя типами стенок бактериальных клеток можно выявить с помощью простого метода окрашивания по Граму. Типичные грамотрицательные клеточные стенки имеют сложную, многослойную структуру с тонким слоем пептидогликана и внешней мембраной, состоящей в основном из липополисахаридов (ЛПС). В противоположность этому грамположительная клеточная стенка образована преимущественно множественными слоями пептидогликана, составляющего до 90 % ее сухой массы [4].

G. vaginalis обычно описывают как грамвариабельный микроорганизм, а это означает, что его реакция на окрашивание по Граму может варьировать от отрицательной до положительной [1]. Было замечено, что клетки, выращенные на вагинальном агаре (V-агаре), в основном были грамотрицательными, в то время как клетки ранней экспоненциальной фазы роста, выращенные на концентрированной сывороточной среде, как правило, были грамположительными, что свидетельствует о том, что возраст культуры и условия роста могут влиять на реакцию окрашивания по Граму [2].

Многочисленные попытки изучить биохимию и ультраструктуру клеточной стенки G. vaginalis привели к некоторым противоречивым результатам. На электронных микрофотографиях, опубликованных A. Reyn et al. в 1966 г., запечатлена однослойная, но относительно тонкая клеточная стенка, тесно связанная с цитоплазматической мембраной. Формирование хорошо выраженной перегородки между делящимися клетками было отчетливо видно в продольном сечении, что также указывало на грамположительную природу клеточной стенки [5].

В противоположность этому B.S. Criswell et al. (1972) сравнили G. vaginalis с эталонным штаммом грамотрицательной кишечной палочки и обнаружили, что G. Vaginalis, так же как и Escherichia coli, имеет многослойную клеточную стенку, содержащую низкий процент пептидогликана (20 %) [6]. J.R. Greenwood et al. (1980) тоже обнаружили эти многочисленные слоистые структуры, напоминающие строение клеточных стенок грамотрицательных микроорганизмов [3].

Первоначальный химический анализ пептидогликана, проведенный B.S. Criswell et al. (1972), показал, что полисахаридный остов молекулы представлен разнообразными аминокислотами, общими для грамотрицательных микроорганизмов. К тому же не была обнаружена липотейхоевая кислота, являющаяся почти универсальным компонентом грамположительных клеточных стенок [6]. Эти данные были оспорены в более поздних публикациях [3, 7]. При подробном химическом анализе экстракта липидного слоя, проведенном с использованием тестов на ЛПС-специфические компоненты, не было выявлено типичных ЛПС в клеточной стенке G. vaginalis [3]. K. Sadhu et al. (1989) предположили, что ранее наблюдаемая положительная реакция на ЛПС была вызвана липотейхоевой кислотой, поскольку образцы экстракта использовались в очень высоких концентрациях [7].

В то же время электронные микрофотографии рутинно окрашенных клеток, опубликованные этими авторами, продемонстрировали, что угол наклона при послойном анализе, вероятно, отвечает за ранее сообщаемую тонкослоистую структуру клеточной стенки. Отсутствие внешней мембраны четко наблюдалось в изображениях клеток, разделенных под прямым углом [7]. Клеточная стенка G. vaginalis была фибриллярной и неструктурированной, толщиной от 8 до 12 нм, аналогично уже известным данным. Авторы предположили, что флуктуация толщины слоя пептидогликана отвечает за переменную реакцию при окрашивании по Граму [1, 7].

Позднее F.W. Muli et al. (1999) вновь исследовали ультраструктуру клеток G. vaginalis, полученных как из единичных колоний микроорганизмов гарднерелл, так и из входящих в состав конгломерата микроорганизмов (биопленки). Авторы, по существу, подтвердили грамположительную природу клеточных стенок. Эта группа описала клеточную стенку G. vaginalis как относительно тонкую (8–12 нм), но однородную фибриллярную структуру. Интересно, что авторы заметили группу необычных частиц клеточной стенки, видимых в поперечном сечении, в виде набора из семи кругов (диаметром 18–20 нм), которые преимущественно наблюдались в клетках, связанных с биопленкой. Было высказано предположение, что эти волоконноподобные структуры могут функционировать как часть мезосомной системы или как предшественник развивающейся перегородки в некоторых грамположительных бактериях [8].

При помощи электронной микроскопии были обнаружены фимбрии (пили) диаметром от 3 до 7,5 нм, покрывающие поверхность клетки. В результате ультраструктурных исследований было установлено, что внешнее фибриллярное покрытие в основном отвечает за прикрепление G. vaginalis к слущивающимся вагинальным эпителиальным клеткам (ключевым клеткам). Кроме того, фимбрии участвуют в процессе прикрепления патогена к эритроцитам человека. Считается, что фимбрии ответственны за прикрепление G. vaginalis к вагинальному эпителию in vivo [1]. Электронная микроскопия также показала, что клетки не образуют спор, не обладают жгутиками и у них нет типичной капсулы [3].

В целом клетки G. vaginalis имеют вид небольших, плеоморфных палочек со средним размером от 0,4 до 1,0–1,5 мкм [1]. Однако величина некоторых клеток может достигать 2–3 мкм [3]. Размер и морфология клеток в значительной степени зависят от условий их роста и физиологического состояния [2].

Эти бактерии неподвижны, причем клетки часто встречаются в толще вагинальных мазков и при культивировании в жидких средах. Нити экзополисахарида, продуцируемого клетками, могут быть визуализированы с помощью электронной микроскопии и обнаружены при рутинном окрашивании вагинальных препаратов [3]. Было высказано предположение, что они ответственны за эффект агглютинации клеток [1].

Позднее, при анализе генома G. vaginalis было выявлено отсутствие метаболических путей синтеза аминокислот, кроме нескольких простых коротких преобразований. Предполагают, что G. vaginalis может синтезировать некоторые, но не все пуриновые и пиримидиновые основания [9]. При этом не были обнаружены гены, кодирующие фосфофруктокиназу и фруктозобифосфатальдолазу. Эти два фермента необходимы для процесса гликолиза. Однако были идентифицированы ферменты, ответственные за части пентозофосфатного пути. Вероятно, пентозофосфатный путь может потенциально компенсировать дефицит гликолизного пути. Как стало известно, в геноме G. vaginalis отсутствует большинство генов, кодирующих ферменты цикла Кребса, что может объяснять требовательность G. vaginalis к питательным средам для роста in vitro. Относительно небольшой размер генома G. vaginalis и дефицит ферментов в важных биохимических путях согласуются с паразитическим образом жизни этого микроорганизма [10].

Биохимические тесты показали, что G. vaginalis является каталаза-, оксидазо- и глюкозидазоотрицательным микроорганизмом. Эта бактерия может ферментировать крахмал, декстрин, сахарозу, глюкозу, фруктозу, рибозу, мальтозу и раффинозу. Некоторые штаммы также могут ферментировать ксилозу и трегалозу. G. vaginalis не способна ферментировать рамнозу, мелибиозу, маннит и сорбит. Кроме того, G. vaginalis может гидролизовать гиппурат, обладает α-глюкозидазной активностью и способностью к β-гемолизу клеток крови человека, но не гемолизирует кровь овец [9].

Клиническая значимость Gardnerella vaginalis

Основным местом обитания G. vaginalis считается биотоп урогенитального тракта женщин [1], но эти бактерии могут также обнаруживаться в урогенитальном тракте мужчин [11]. Этот микроорганизм часто является основной составляющей вагинальной микробиоты здоровых, бессимптомных женщин всех возрастов [12], включая молодых девушек [13] и женщин в постменопаузе [14].

Описано присутствие G. vaginalis в ротовой полости и в ректальных мазках [15, 16]. Наряду с нарушениями в урогенитальном тракте G. vaginalis идентифицируется в качестве возбудителя при бактериемии, септицемии с инфекционным эндокардитом, остеомиелите позвонков, остром артрозе тазобедренного сустава и васкулите сетчатки [17–22].

Хотя G. vaginalis связывают с различными клиническими состояниями, основным заболеванием, с которым ассоциируется G. vaginalis, является БВ — наиболее распространенная полимикробная инфекция у женщин репродуктивного возраста [23]. Первыми гарднереллы связали с БВ H.L. Gardner и C.D. Dukes. Они обнаружили микроорганизм в урогенитальном тракте 92 % женщин с этим заболеванием и не нашли его у здоровых. Исследователи попытались привить чистую культуру микроорганизма женщинам без признаков БВ. В 73 % случаев развивался симптоматический БВ, который не разрешался спонтанно в течение четырех месяцев. Кроме того, G. vaginalis был выделен из уретры 96 % мужчин — половых партнеров женщин с признаками БВ. На этом основании авторы сделали вывод, что эти бактерии служат этиологическим фактором БВ. Последующие исследования показали, что G. vaginalis присутствует во влагалище 14–69 % женщин, не имеющих признаков БВ, а заболеваемость БВ значительно выше, чем сообщалось ранее [24].

G. vaginalis отводится ключевая роль в развитии БВ [25]. Полагают, что возникновение БВ и рецидивы зависят от формирования мультивидовой биопленки, в которой G. vaginalis доминирует среди других БВ-ассоциированных патогенов [26, 27].

Генотипическое и фенотипическое разнообразие Gardnerella vaginalis

Для того чтобы объяснить эпидемиологические данные, свидетельствующие о распространенности G. vaginalis как среди здоровых женщин, так и среди женщин с БВ, было проведено множество исследований, направленных на выявление более вирулентных вариантов этого микроорганизма, ответственных за развитие БВ. В результате этих исследований было установлено исключительное внутривидовое фенотипическое и генотипическое разнообразие G. vaginalis. Так, P. Piot et al. (1984) первоначально выделили восемь биотипов G. vaginalis на основании наличия или отсутствия ферментов β-галактозидазы, липазы и способности гидролизовать гиппурат натрия [28]. Они показали, что эти характеристики стабильны во множестве субкультур, а сама процедура типирования была простой и воспроизводимой. Некоторые биотипы были более распространены, чем другие, несмотря на то что их относительное распределение было одинаковым среди образцов, собранных в трех городах разных стран. Хотя авторы не связали какой-либо конкретный биотип G. vaginalis с возникновением БВ, они сделали другие полезные наблюдения. Например, у некоторых женщин выделялись несколько биотипов G. vaginalis. Кроме того, биотипы, выделенные после недельного лечения БВ, были идентичны биотипам, выделенным до лечения. Наконец, G. vaginalis, выделенные у женщин, как правило, были одними и теми же биотипами, что и изоляты из уретры их половых партнеров, что служило подтверждением полового пути передачи этой инфекции [28].

В противоположность этому, A.M. Briselden и S.L. Hillier (1990) сообщили о статистически значимой связи между всеми четырьмя липазаположительными биотипами и проявлением БВ, что свидетельствовало о важности липазной реакции для патогенеза G. vaginalis. Более того, авторы пришли к выводу, что женщины, которые заболевали БВ во время исследования, как правило, также приобретали новый биотип G. vaginalis. Некоторые из этих результатов, однако, позже были оспорены ввиду несовершенства метода обнаружения активности липазы. Кроме того, факт, что у женщины может быть несколько биотипов G. vaginalis (также подтвержденный A.M. Briselden и S.L. Hillier), значительно усложнял анализ, поскольку очевидное приобретение нового биотипа могло просто отражать изменение соотношения существующих биотипов [28–30].

R. Benito et al. (1986) расширили схему биотипирования G. vaginalis путем добавления дополнительных тестов ферментации сахаров (арабинозы, галактозы и ксилозы), что привело к определению 17 биотипов [31]. Некоторые из этих биотипов были более распространены у женщин с БВ, хотя они не были идентичны биотипам, связанным с БВ, о которых писали A.M. Briselden и S.L. Hillier [29].

A.A. Aroutcheva et al. (2001) сообщили, что G. vaginalis с положительной реакцией только в отношении гидролиза гиппурата (биотип 5) преимущественно выделялись у бессимптомных женщин. В силу этого они предложили использовать этот биотип в качестве маркера «нормальной вагинальной микрофлоры» [32]. Позднее M. Pleckaityte et al. (2012) показали, что этот биотип был вторым после биотипа 1, наиболее распространенного среди женщин с БВ [33].

В литературе также описаны попытки серотипирования G. vaginalis. Например, 50 штаммов G. vaginalis, исследованных P.N. Edmunds et al. (1962), были разделены на семь серологических групп на основе анализа осадка с применением 13 антисывороток [34]. C.A. Ison et al. (1987) смогли идентифицировать 20 серотипов G. vaginalis методами дот-блоттинга и поликлональных антител. Из 91 клинического изолята, протестированного авторами, 79 (87 %) были успешно определены с использованием этой схемы [35]. Однако серотипирование G. vaginalis не используется для эпидемиологических исследований; поэтому связь между конкретными серотипами G. vaginalis и БВ пока неизвестна.

При анализе различных подтипов какого-либо микроорганизма генотипирование рассматривается как более надежный подход, чем фенотипические методы. Однако из-за большой изменчивости последовательностей ДНК различных изолятов G. vaginalis разделение этого вида на ограниченное число гомогенных генотипов оказалось сложным. Например, профили рестрикции ДНК, генерируемые BamHI, EcoRI, PstI и другими рестриктазами, значимо различались во всех 12 исследованных штаммах G. vaginalis. Более того, при помощи блоттинга по Саузерну специфического фрагмента рестрикции ДНК был выявлен полиморфизм длины фрагмента среди всех оцениваемых штаммов. Аналогично в результате анализа с использованием эндонуклеаз рестрикции BamHI, EcoRI, ClaI, HaeII, HindIII и MspI были выявлены значительные различия между отпечатками ДНК 20 изолятов биотипа 1 G. vaginalis [36].

A. Ingianni et al. (1997) применяли несколько методов риботипирования для дифференцирования генетических подтипов штаммов G. vaginalis. Профили ДНК, полученные классическим методом риботипирования Саузерн-блоттингом, были разными для всех 34 исследованных штаммов. Напротив, фрагмент ДНК, полученный путем риботипирования ПЦР-фрагментов, наряду с рестрикционными структурами межгенных спейсерных последовательностей 16S-23S рРНК, был идентичен во всех 34 штаммах. Ограниченный успех был достигнут при рестрикционном анализе амплифицированной рибосомальной ДНК (Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis, ARDRA). В зависимости от используемой рестрикционной эндонуклеазы были идентифицированы 3–4 генотипа G. vaginalis [37]. Однако и на этот раз не было выявлено связи между конкретным генотипом и наличием БВ.

Недавние достижения в технологии секвенирования нового поколения позволили дифференцировать штаммы и подгруппы G. vaginalis в соответствии с изменениями последовательностей в 16S рРНК и генах cpn60. Так, C.J. Yeoman et al. (2010) сравнили геномы нескольких штаммов G. vaginalis. Авторы обнаружили, что два штамма, выделенные из вагинальных мазков женщин с признаками БВ, могли разрушать муцин, секретируемый вагинальным эпителием и выполняющий барьерную функцию, в отличие от штамма, выделенного от женщины с бессимптомным течением БВ, который не обладал этой способностью. Основываясь на этом наблюдении, авторы предположили, что свойство G. vaginalis разрушать муцин может быть решающим фактором вирулентности, определяющим течение инфекции [10].

M.D. Harwich et al. (2010) предположили, что ключевое различие между вирулентными и комменсальными штаммами G. vaginalis состоит в их способности адгезировать к вагинальному эпителию и формировать биопленки. Этот вывод был сделан на основе серии анализов in vitro, в которых сравнивали пять штаммов G. vaginalis, три из которых были выделены у женщин с БВ и два — у здоровых женщин. При последующем генетическом анализе одного штамма из каждого «набора» были выявлены различия в последовательности гена, кодирующего белок, связанный с образованием биопленок, который потенциально может влиять на свойства биопленки [9].

Недавний сравнительный геномный анализ семнадцати штаммов G. vaginalis показал существование четырех групп геномов G. vaginalis в пределах вида. Все четыре группы имели характерный размер генома от 1,491 до 1,716 Мб, определенное соотношение гуанин : цитозин и значительный внутригрупповой коровый геном, состоящий всего из 746 генов. Для каждой группы было построено филогенетическое дерево, при анализе которого была выявлена частая гомологичная внутригрупповая рекомбинация генов. Глубокие различия между этими группами геномов G. vaginalis позволили высказать предположение, что они могут составлять отдельные виды микроорганизмов. Для каждой группы были определены наборы уникальных генетических маркеров, что предполагает существование различий в метаболических возможностях и вирулентности между ними [38, 39].

Факторы вирулентности Gardnerella vaginalis и роль микроорганизма в развитии бактериального вагиноза

БВ представляет собой полимикробный, невоспалительный синдром, поражающий урогенитальный тракт женщин. Это состояние характеризуется резким изменением состава физиологической микрофлоры влагалища, которое заключается в снижении количества лактобацилл и избыточном росте анаэробных микроорганизмов [40].

БВ выступает фактором риска серьезных гинекологических и акушерских осложнений, таких как послеродовый и послеабортный эндометрит и воспалительные заболевания малого таза после гинекологических хирургических вмешательств [41], в том числе операций кесарева сечения [42]. Клинические исследования продемонстрировали связь между G. vaginalis и преждевременными родами с вытекающими отсюда высокими цифрами антенатальной смертности [43, 44]. R.G. Brown et al. (2018) сообщили об увеличении преждевременных родов на треть среди женщин с БВ [45]. Тем не менее лечение БВ не всегда приводит к снижению показателя преждевременных родов, хотя и является установленным фактором риска внутриамниотической инфекции [45, 46].

Нарушенная вагинальная микробиота, вызванная БВ, создает более благоприятную среду для заражения ВИЧ [47]. Основные БВ-ассоциированные микроорганизмы непосредственно регулируют репликацию ВИЧ. Высокие концентрации G. vaginalis были обнаружены у 60 % ВИЧ-позитивных женщин [48]. G. vaginalis также увеличивали продукцию вируса иммунодефицита ВИЧ-инфицированными моноцитами и некоторыми Т-клетками в 77 раз. Повышение pH, происходящее из-за замены лактобациллярной флоры на флору, ассоциированную с БВ, делает вагинальную среду более благоприятной для распространения ВИЧ [49].

Микробиологический анализ БВ показал, что G. vaginalis наиболее часто служат возбудителем данного заболевания. Эти бактерии обнаруживают более чем в 98 % случаев БВ [1]. Более того, на фоне БВ G. vaginalis выступает в качестве симбионта по отношению к другим анаэробам [50]. Так, R. Datcu et al. (2013) продемонстрировали, что аминокислоты, продуцируемые G. vaginalis, могут способствовать росту P. bivia и F. nucleatum [51].

К основным факторам вирулентности G. vaginalis относят цитотоксичность, способность продуцировать фермент сиалидазу, адгезию к эпителиальным клеткам, способность образовывать бактериальные пленки.

G. vaginalis производит белковый токсин — вагинолизин (VLY), который является членом холестеринзависимого семейства порообразующих токсинов. Вагинолизин селективен для клеток человека (эритроциты и вагинальные эпителиальные клетки). В дополнение к лизису эритроцитов, вагинолизин активирует консервативный эпителиальный митоген-активный протеинкиназный путь p38 и индуцирует продукцию интерлейкина-8 эпителиальными клетками человека, что вызывает иммунопатологические проявления при БВ. Трансфекция человеческого CD59 в невосприимчивые клетки делает их чувствительными к вагинолизин-опосредованному лизису. Таким образом, этот цитотоксин помогает в начальной адгезии G. vaginalis к эпителиальным клеткам хозяина [52].

Некоторые генотипы G. vaginalis могут продуцировать фермент сиалидазу, также известную как нейраминидаза [53]. Сиалидаза — фермент, высвобождающий сиаловые кислоты. Эти кислоты являются терминальными полисахаридами гликопротеиновых секреторных молекул и поверхностных структур клеток слизистых оболочек, в число которых входит и слизистая оболочка влагалища [27]. Сиаловые кислоты используются патогенами как механизм адгезии к клеточной и инертной поверхностям, увеличивая способность продуцировать биопленки, как источник питания, а также для изменения физиологического слизистого барьера и для защиты от иммунного ответа хозяина [54]. Повышенная активность сиалидазы была обнаружена во влагалищной жидкости пациенток с БВ [55]. Было продемонстрировано, что сиалидаза способствует разрушению защитного слоя слизи во влагалище и увеличивает протеолиз врожденных иммунных факторов, таких как секреторный IgA [56].

Был проведен ряд исследований на наличие у клинических изолятов G. vaginalis гена сиалидазы А, способности продуцировать этот фермент, а также связи его продукции с БВ [30, 53, 57]. Используя метод ПЦР, Lopes dos Santos Santiago et al. (2011) обнаружили ген сиалидазы А G. vaginalis в 51 % клинических изолятов у бельгийских женщин. При определении активности сиалидазы исследователи смогли зарегистрировать образование сиалидазы только в 1 из 10 клинических изолятов [53]. А.M. Briselden et al. (1992) выявили активность сиалидазы в 20 % случаев среди 105 штаммов G. vaginalis вне зависимости от наличия или отсутствия признаков БВ среди исследуемых женщин, а B.J. Moncla и Pryke (2009) наблюдали активность сиалидазы в 39 % случаев среди 31 штамма [30, 57]. M. Pleckaityte et al. (2012) обнаружили ген сиалидазы в 17 протестированных штаммах G. vaginalis, но только 10 из этих штаммов продуцировали сиалидазу in vitro [33]. J.J. Schellenberg et al. (2016) также выяснили, что наличие гена не гарантирует фактическую активность фермента. В их исследовании только 36 штаммов G. vaginalis из 77 положительных на наличие гена сиалидазы продуцировали этот фермент [58].

Таким образом, в настоящее время не ясно, экспрессируется ген сиалидазы постоянно или нет. Отсутствие сиалидазной активности в штаммах G. vaginalis, содержащих ген сиалидазы, может быть объяснено отсутствием гена, кодирующего эту активность, или необходимостью других факторов для стимулирования экспрессии гена. Наличие сиаловой кислоты на эпителиальных клетках может быть возможным триггером, который активирует ген сиалидазы и последующее продуцирование фермента. Также возможно, что для активации гена необходима определенная концентрация G. vaginalis. Дальнейшие исследования помогут понять путь экспрессии сиалидазы.

Еще одним важным фактором вирулентности G. vaginalis является способность образовывать биопленки. Недавние исследования показали, что полимикробные биопленки, расположенные на вагинальных эпителиальных клетках, содержат огромное количество G. vaginalis. Эти биопленки также часто содержат другие БВ-ассоциированные бактерии, включая Atopobium vaginae. Эти данные были получены с использованием метода флуоресцентной гибридизации in situ в образцах биопсии влагалища женщин с БВ. Последующее слущивание эпителиальных клеток, покрытых бактериальной биопленкой, приводит к образованию «ключевых клеток», хорошо видимых при обычной микроскопии вагинальных препаратов [11].

G. vaginalis обладают более выраженным вирулентным потенциалом в сравнении с другими БВ-ассоциированными бактериями. Это выражается в большей степени адгезии, более заметном цитотоксическом эффекте, а также в наиболее высокой способности образовывать биопленки [59, 60]. Эти данные подтверждают гипотезу о том, что G. vaginalis инициируют колонизацию бактериями слизистой оболочки влагалища и действуют в качестве каркаса, к которому впоследствии могут присоединяться другие виды микроорганизмов [61–63]. Кроме того, в нескольких экспериментах было продемонстрировано увеличение массы биопленки G. vaginalis при совместном культивировании с другими бактериями, ассоциированными с БВ [25]. В разработанной in vitro модели образования биопленки G. vaginalis сравнивали восприимчивость биопленок (связанных гарднерелл) и планктонных (дисперсионных) культур относительно воздействия H2O2 и молочной кислоты. Эти два вещества — перекись водорода и молочная кислота — обычно продуцируются лактобациллами во влагалищах здоровых женщин, снижая рН влагалища до < 4,5 и предотвращая колонизацию различными патогенами. Биопленки G. vaginalis выдерживали увеличение концентрации перекиси водорода в 5 раз и увеличение концентрации молочной кислоты в 4–8 раз в отличие от планктонных культур. В то же время протеолитическое растворение биопленок повышало восприимчивость G. vaginalis к этим веществам. Это говорит о том, что образование биопленки способствует выживанию G. vaginalis в присутствии лактобацилл и что при разрушении биопленки уменьшается устойчивость бактерий, входящих в ее состав [61].

С использованием методов обнаружения биопленок A. Swidsinski et al. (2010) изучали возможные пути передачи БВ [11]. При обследовании женщин с БВ одновременно с их партнерами выявляли связанную форму G. vaginalis, что указывало на передачу G. vaginalis в виде биопленки. Авторы пришли к выводу, что биопленка (связанная форма) G. vaginalis выступает в качестве инфекционного агента при БВ — заболевании, имеющем половой путь передачи и вовлекающем в инфекционный процесс как женщин, так и мужчин, их половых партнеров, в то время как дисперсные формы G. vaginalis не имеют выраженного клинического значения.

Таким образом, БВ представляет собой наиболее распространенное заболевание влагалища среди женщин детородного возраста, сопряженное с серьезными осложнениями репродуктивного здоровья. Этиология этого заболевания до сих пор является дискуссионной темой. G. vaginalis рассматривают в качестве ключевого компонента микрофлоры влагалища при БВ. Исследование фенотипических и генетических особенностей разных вариантов G. vaginalis позволит расширить представления о патогенетических механизмах БВ.

Anna A. Krysanova

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology named after D.O. Ott; Saint Petersburg State Pediatric Medical

Author for correspondence.
Email: krusanova.anna@mail.ru

Russian Federation, Saint Petersburg

Researcher. The Laboratory of Microbiology, The Research Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology named after D.O. Ott, Saint Petersburg, Russia; Assistant. The Department of Clinical Laboratory Diagnostics, Faculty of Postgraduate and Additional Professional Education, Saint Petersburg State Pediatric Medical University

  1. Catlin BW. Gardnerella vaginalis: characteristics, clinical considerations, and controversies. Clin Microbiol Rev. 1992;5(3):213-237. https://doi.org/10.1128/cmr.5.3.213.
  2. Piot P, van Dyck E, Goodfellow M, Falkow S. A taxonomic study of Gardnerella vaginalis (Haemophilus vaginalis) Gardner and Dukes 1955. J Gen Microbiol. 1980;119(2):373-396. https://doi.org/10.1099/00221287-119-2-373.
  3. Greenwood JR, Pickett MJ. Transfer of Haemophilus vaginalis Gardner and Dukes to a New Genus, Gardnerella: G. vaginalis (Gardner and Dukes) comb. nov. Int J Syst Bacteriol. 1980;30(1):170-178. https://doi.org/10.1099/00207713-30-1-170.
  4. Silhavy TJ, Kahne D, Walker S. The bacterial cell envelope. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010;2(5):a000414. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a000414.
  5. Reyn A, Birch-Andersen A, Lapage SP. An Electron Microscope Study of Thin Sections of Haemophilus Vaginalis (Gardner and Dukes) and Some Possibly Related Species. Can J Microbiol. 1966;12(6):1125-1136. https://doi.org/10.1139/m66-154.
  6. Criswell BS, Stenback WA, Black SH, Gardner HL. Fine structure of Haemophilus vaginalis. J Bacteriol. 1972;109(2):930-932.
  7. Sadhu K, Domingue PA, Chow AW, et al. Gardnerella vaginalis has a gram-positive cell-wall ultrastructure and lacks classical cell-wall lipopolysaccharide. J Med Microbiol. 1989;29(3):229-235. https://doi.org/10.1099/00222615-29-3-229.
  8. Muli FW, Struthers JK, Tarpey PA. Electron microscopy studies on Gardnerella vaginalis grown in conventional and biofilm systems. J Med Microbiol. 1999;48(2):211-213. https://doi.org/10.1099/00222615-48-2-211.
  9. Harwich MD, Jr, Alves JM, Buck GA, et al. Drawing the line between commensal and pathogenic Gardnerella vaginalis through genome analysis and virulence studies. BMC Genomics. 2010;11:375. https://doi.org/10.1186/1471-2164-11-375.
  10. Yeoman CJ, Yildirim S, Thomas SM, et al. Comparative genomics of Gardnerella vaginalis strains reveals substantial differences in metabolic and virulence potential. PLoS One. 2010;5(8):e12411. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0012411.
  11. Swidsinski A, Doerffel Y, Loening-Baucke V, et al. Gardnerella biofilm involves females and males and is transmitted sexually. Gynecol Obstet Invest. 2010;70(4):256-263. https://doi.org/10.1159/000314015.
  12. Schwebke JR, Muzny CA, Josey WE. Role of Gardnerella vaginalis in the pathogenesis of bacterial vaginosis: a conceptual model. J Infect Dis. 2014;210(3):338-343. https://doi.org/10.1093/infdis/jiu089.
  13. Hickey RJ, Zhou X, Settles ML, et al. Vaginal microbiota of adolescent girls prior to the onset of menarche resemble those of reproductive-age women. MBio. 2015;6(2). https://doi.org/10.1128/mBio.00097-15.
  14. Shen J, Song N, Williams CJ, et al. Effects of low dose estrogen therapy on the vaginal microbiomes of women with atrophic vaginitis. Sci Rep. 2016;6:24380. https://doi.org/10.1038/srep24380.
  15. El Aila NA, Tency I, Saerens B, et al. Strong correspondence in bacterial loads between the vagina and rectum of pregnant women. Res Microbiol. 2011;162(5):506-513. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2011.04.004.
  16. Marrazzo JM, Fiedler TL, Srinivasan S, et al. Extravaginal reservoirs of vaginal bacteria as risk factors for incident bacterial vaginosis. J Infect Dis. 2012;205(10):1580-1588. https://doi.org/10.1093/infdis/jis242.
  17. Graham S, Howes C, Dunsmuir R, Sandoe J. Vertebral osteomyelitis and discitis due to Gardnerella vaginalis. J Med Microbiol. 2009;58(Pt 10):1382-1384. https://doi.org/10.1099/jmm.0.007781-0.
  18. Lagace-Wiens PR, Ng B, Reimer A, et al. Gardnerella vaginalis bacteremia in a previously healthy man: case report and characterization of the isolate. J Clin Microbiol. 2008;46(2):804-806. https://doi.org/10.1128/JCM.01545-07.
  19. Neri P, Salvolini S, Giovannini A, Mariotti C. Retinal vasculitis associated with asymptomatic Gardnerella vaginalis infection: a new clinical entity. Ocul Immunol Inflamm. 2009;17(1):36-40. https://doi.org/10.1080/09273940802491876.
  20. Sivadon-Tardy V, Roux AL, Piriou P, et al. Gardnerella vaginalis acute hip arthritis in a renal transplant recipient. J Clin Microbiol. 2009;47(1):264-265. https://doi.org/10.1128/JCM.01854-08.
  21. Tankovic J, Timinskas A, Janulaitiene M, et al. Gardnerella vaginalis bacteremia associated with severe acute encephalopathy in a young female patient. Anaerobe. 2017;47:132-134. https://doi.org/10.1016/j.anaerobe.2017.05.010.
  22. Stewart L, Sinha S, Madsen PJ, et al. Spinal epidural abscess caused by Gardnerella vaginalis and Prevotella amnii. Infect Dis Clin Pract (Baltim Md). 2018;26(4):237-239. https://doi.org/10.1097/IPC.0000000000000565.
  23. Workowski KA, Bolan GA; Centers for Disease Control and Prevention. Sexually transmitted diseases treatment guidelines, 2015. MMWR Recomm Rep. 2015;64(RR-03):1-137.
  24. Janulaitiene M, Paliulyte V, Grinceviciene S, et al. Prevalence and distribution of Gardnerella vaginalis subgroups in women with and without bacterial vaginosis. BMC Infect Dis. 2017;17(1):394. https://doi.org/10.1186/s12879-017-2501-y.
  25. Schellenberg JJ, Patterson MH, Hill JE. Gardnerella vaginalis diversity and ecology in relation to vaginal symptoms. Res Microbiol. 2017;168(9-10):837-844. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2017.02.011.
  26. Muzny CA, Schwebke JR. Biofilms: An Underappreciated Mechanism of Treatment Failure and Recurrence in Vaginal Infections. Clin Infect Dis. 2015;61(4):601-606. https://doi.org/10.1093/cid/civ353.
  27. Hardy L, Cerca N, Jespers V, et al. Bacterial biofilms in the vagina. Res Microbiol. 2017;168(9-10):865-874. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2017.02.001.
  28. Piot P, van Dyck E, Peeters M, et al. Biotypes of Gardnerella vaginalis. J Clin Microbiol. 1984;20(4):677-679.
  29. Briselden AM, Hillier SL. Longitudinal study of the biotypes of Gardnerella vaginalis. J Clin Microbiol. 1990;28(12):2761-2764.
  30. Moncla BJ, Pryke KM. Oleate lipase activity in Gardnerella vaginalis and reconsideration of existing biotype schemes. BMC Microbiol. 2009;9:78. https://doi.org/10.1186/1471-2180-9-78.
  31. Benito R, Vazquez JA, Berron S, et al. A modified scheme for biotyping Gardnerella vaginalis. J Med Microbiol. 1986;21(4):357-359. https://doi.org/10.1099/00222615-21-4-357.
  32. Aroutcheva AA, Simoes JA, Behbakht K, Faro S. Gardnerella vaginalis isolated from patients with bacterial vaginosis and from patients with healthy vaginal ecosystems. Clin Infect Dis. 2001;33(7):1022-1027. https://doi.org/10.1086/323030.
  33. Pleckaityte M, Janulaitiene M, Lasickiene R, Zvirbliene A. Genetic and biochemical diversity of Gardnerella vaginalis strains isolated from women with bacterial vaginosis. FEMS Immunol Med Microbiol. 2012;65(1):69-77. https://doi.org/10.1111/j.1574-695X.2012.00940.x.
  34. Edmunds PN. The biochemical, serological and hæmag-glutinating reactions of “Hæmophilus vaginalis”. J Pathol Bacteriol. 1962;83(2):411-422. https://doi.org/10.1002/path.1700830211.
  35. Ison CA, Harvey DG, Tanna A, Easmon CS. Development and evaluation of scheme for serotyping Gardnerella vaginalis. Sex Transm Infect. 1987;63(3):196-201. https://doi.org/10.1136/sti.63.3.196.
  36. Wu SR, Hillier SL, Nath K. Genomic DNA fingerprint analysis of biotype 1 Gardnerella vaginalis from patients with and without bacterial vaginosis. J Clin Microbiol. 1996;34(1):192-195.
  37. Ingianni A, Petruzzelli S, Morandotti G, Pompei R. Genotypic differentiation of Gardnerella vaginalis by amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA). FEMS Immunol Med Microbiol. 1997;18(1):61-66. https://doi.org/10.1111/j.1574-695X.1997.tb01028.x.
  38. Ahmed A, Earl J, Retchless A, et al. Comparative genomic analyses of 17 clinical isolates of Gardnerella vaginalis provide evidence of multiple genetically isolated clades consistent with subspeciation into genovars. J Bacteriol. 2012;194(15):3922-3937. https://doi.org/10.1128/JB.00056-12.
  39. Balashov SV, Mordechai E, Adelson ME, Gygax SE. Identification, quantification and subtyping of Gardnerella vaginalis in noncultured clinical vaginal samples by quantitative PCR. J Med Microbiol. 2014;63(Pt 2):162-175. https://doi.org/10.1099/jmm.0.066407-0.
  40. Srinivasan S, Hoffman NG, Morgan MT, et al. Bacterial communities in women with bacterial vaginosis: high resolution phylogenetic analyses reveal relationships of microbiota to clinical criteria. PLoS One. 2012;7(6):e37818. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0037818.
  41. Lin L, Song J, Kimber N, et al. The role of bacterial vaginosis in infection after major gynecologic surgery. Infect Dis Obstet Gynecol. 1999;7(3):169-174. https://doi.org/10.1155/S1064744999000277.
  42. Chen Y, Han X, Guo P, et al. Bacteremia Caused by Gardnerella Vaginalis in a Cesarean Section Patient. Clin Lab. 2018;64(3):379-382. https://doi.org/10.7754/Clin.Lab.2017.171035.
  43. Bretelle F, Rozenberg P, Pascal A, et al. High Atopobium vaginae and Gardnerella vaginalis vaginal loads are associated with preterm birth. Clin Infect Dis. 2015;60(6):860-867. https://doi.org/10.1093/cid/ciu966.
  44. Dingens AS, Fairfortune TS, Reed S, Mitchell C. Bacterial vaginosis and adverse outcomes among full-term infants: a cohort study. BMC Pregnancy Childbirth. 2016;16(1):278. https://doi.org/10.1186/s12884-016-1073-y.
  45. Brown RG, Marchesi JR, Lee YS, et al. Vaginal dysbiosis increases risk of preterm fetal membrane rupture, neonatal sepsis and is exacerbated by erythromycin. BMC Med. 2018;16(1):9. https://doi.org/10.1186/s12916-017-0999-x.
  46. Romero R, Hassan SS, Gajer P, et al. The vaginal microbiota of pregnant women who subsequently have spontaneous preterm labor and delivery and those with a normal delivery at term. Microbiome. 2014;2:18. https://doi.org/10.1186/2049-2618-2-18.
  47. Eastment MC, McClelland RS. Vaginal microbiota and susceptibility to HIV. AIDS. 2018;32(6):687-698. https://doi.org/10.1097/QAD.0000000000001768.
  48. Reis Machado J, da Silva MV, Cavellani CL, et al. Mucosal immunity in the female genital tract, HIV/AIDS. Biomed Res Int. 2014;2014:350195. https://doi.org/10.1155/2014/350195.
  49. Hashemi FB, Ghassemi M, Roebuck KA, Spear GT. Activation of human immunodeficiency virus type 1 expression by Gardnerella vaginalis. J Infect Dis. 1999;179(4):924-930. https://doi.org/10.1086/314674.
  50. Machado A, Cerca N. Influence of Biofilm Formation by Gardnerella vaginalis and Other Anaerobes on Bacterial Vaginosis. J Infect Dis. 2015;212(12):1856-1861. https://doi.org/10.1093/infdis/jiv338.
  51. Datcu R, Gesink D, Mulvad G, et al. Vaginal microbiome in women from Greenland assessed by microscopy and quantitative PCR. BMC Infect Dis. 2013;13:480. https://doi.org/10.1186/1471-2334-13-480.
  52. Gelber SE, Aguilar JL, Lewis KL, Ratner AJ. Functional and phylogenetic characterization of Vaginolysin, the human-specific cytolysin from Gardnerella vaginalis. J Bacteriol. 2008;190(11):3896-3903. https://doi.org/10.1128/JB.01965-07.
  53. Santiago GL, Deschaght P, El Aila N, et al. Gardnerella vaginalis comprises three distinct genotypes of which only two produce sialidase. Am J Obstet Gynecol. 2011;204(5):450 e451-457. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2010.12.061.
  54. Amith SR, Jayanth P, Franchuk S, et al. Dependence of pathogen molecule-induced toll-like receptor activation and cell function on Neu1 sialidase. Glycoconj J. 2009;26(9):1197-1212. https://doi.org/10.1007/s10719-009-9239-8.
  55. Moncla BJ, Chappell CA, Debo BM, Meyn LA. The Effects of Hormones and Vaginal Microflora on the Glycome of the Female Genital Tract: Cervical-Vaginal Fluid. PLoS One. 2016;11(7):e0158687. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0158687.
  56. Lewis WG, Robinson LS, Gilbert NM, et al. Degradation, foraging, and depletion of mucus sialoglycans by the vagina-adapted Actinobacterium Gardnerella vaginalis. J Biol Chem. 2013;288(17):12067-12079. https://doi.org/10.1074/jbc.M113.453654.
  57. Briselden AM, Moncla BJ, Stevens CE, Hillier SL. Sialidases (neuraminidases) in bacterial vaginosis and bacterial vaginosis-associated microflora. J Clin Microbiol. 1992;30(3):663-666.
  58. Schellenberg JJ, Paramel Jayaprakash T, Withana Gamage N, et al. Gardnerella vaginalis Subgroups Defined by cpn60 Sequencing and Sialidase Activity in Isolates from Canada, Belgium and Kenya. PLoS One. 2016;11(1):e0146510. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146510.
  59. Patterson JL, Stull-Lane A, Girerd PH, Jefferson KK. Analysis of adherence, biofilm formation and cytotoxicity suggests a greater virulence potential of Gardnerella vaginalis relative to other bacterial-vaginosis-associated anaerobes. Microbiology. 2010;156(Pt 2):392-399. https://doi.org/10.1099/mic.0.034280-0.
  60. Alves P, Castro J, Sousa C, et al. Gardnerella vaginalis outcompetes 29 other bacterial species isolated from patients with bacterial vaginosis, using in an in vitro biofilm formation model. J Infect Dis. 2014;210(4):593-596. https://doi.org/10.1093/infdis/jiu131.
  61. Patterson JL, Girerd PH, Karjane NW, Jefferson KK. Effect of biofilm phenotype on resistance of Gardnerella vaginalis to hydrogen peroxide and lactic acid. Am J Obstet Gynecol. 2007;197(2):170.e171-177. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2007.02.027.
  62. Verstraelen H, Swidsinski A. The biofilm in bacterial vaginosis: implications for epidemiology, diagnosis and treatment. Curr Opin Infect Dis. 2013;26(1):86-89. https://doi.org/10.1097/QCO.0b013e32835c20cd.
  63. Schwebke JR, Flynn MS, Rivers CA. Prevalence of Gardnerella vaginalis among women with lactobacillus-predominant vaginal flora. Sex Transm Infect. 2014;90(1):61-63. https://doi.org/10.1136/sextrans-2013-051232.

Views

Abstract - 389

PDF (Russian) - 227

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2019 Krysanova A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies