Оглавление

Мигранты микромира: почему плацента стала домом для бактерий?

  • 571
  • 1,4
  • 0
  • 0
Добавить в избранное
Оказывается, плаценту населяют уникальные микроорганизмы.
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Широко распространено мнение, что плацента — полностью стерильный орган, от которого плод получает кислород и питательные вещества. Однако исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне установили, что плаценту населяет сообщество условно-патогенных бактерий, микробиом которых аналогичен бактериальному микробиому полости рта. Кроме того, они обозначили причинно-следственную связь между вариациями в составе плацентарного микробиома и преждевременными родами.

Ранее считалось, что во внутриутробном состоянии кишечник плода свободен от бактерий, и первоначальный состав микроорганизмов ребенок получает во время прохождения по родовым путям матери в период родов. Эта теория впервые была оспорена, когда бактерии были обнаружены в меконии — в первом стуле ребёнка, который происходит спустя несколько часов после рождения.

Маленький дом для больших колоний

Говоря про микробиом, любят повторять: человек — это дом для бактерий. Сведения о том, что микробиом может формироваться у млекопитающих еще до рождения, появились в результате исследований ученых из Мадрида. Микробиолог Эстер Хименес (Esther Jimenez) давала беременным мышам молоко, содержащее меченые микроорганизмы [1]. За день до назначенного срока родов мышам провели кесарево сечение в стерильных условиях. Затем ученые исследовали первородный кал новорожденных мышей и обнаружили в нем меченые бактерии.

Четырьмя годами позже схожим путем действовала группа ученых из Университета Валенсии. Собрав и заморозив меконий от 20 новорожденных и удалив впоследствии внешние слои образцов, чтобы исключить те микроорганизмы, которые попали в организм ребенка из окружающей среды после рождения, исследователи подвергли глубокому анализу фекальный остаток.

В результате они обнаружили в меконии ДНК бактерий, продуцирующих молочную кислоту, таких как lactobacillus, а также ДНК E. coli (кишечной палочки). Примерно у половины новорожденных оказались доминирующими лактобактерии, в то время как у другой половины преобладала кишечная палочка [2]. Зависимость состава микробиома от различных внешних факторов и физиологических особенностей организма матери четко установлена не была, однако, высказывались предположения, что микробиом новорожденных зависит от образа жизни беременной женщины. Поэтому на состав бактериальных колоний можно влиять с помощью диеты и умеренной физической нагрузки. Практическую полезность данных рекомендаций подчеркивает факт влияния микробиоты на формирование иммунной системы новорожденного, а также на риск его заболеваемости.

Метагеномный анализ: non sterilis

Разрешить противоречия помогли ученые из Техасской детской больницы в Хьюстоне. Им удалось не просто поставить под сомнение стерильность плаценты, но и установить очаг «миграции» материнских микроорганизмов в данный эмбриональный орган. Группа исследователей под руководством Кьерсти Аагаард (Kjersti Aagaard) обнаружила, что составы бактериальной микрофлоры влагалища беременных женщин и кишечной микрофлоры рожденных ими детей совпадают не полностью. Данное наблюдение заставило предположить существование иного источника микроорганизмов [3].

Подозрение доктора Аагаард и ее коллег пало на плаценту. В ходе исследования они собрали образцы плацентарной ткани 320 здоровых женщин, выделили генетический материал и провели его метагеномный анализ с помощью методов секвенирования нового поколения (рис. 1).

Рисунок 1. Общий принцип секвенирования «нового» поколения. Секвенированием называется техника определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК для получения формального описания ее первичной структуры. Существенное отличие методов секвенирования нового поколения от более ранних — возможность «прочитать» единовременно сразу несколько участков генома. Подробнее об этих методиках секвенирования можно узнать из статей «454-секвенирование (высокопроизводительное пиросеквенирование ДНК)» [4] и «Код жизни: прочесть не значит понять» [5].

Рисунок 2. Ворсинки плаценты, через которые осуществляется обмен веществами между кровью ребёнка и кровью матери. Картинка: Micro Discovery / Corbis.

В итоге был выявлен уникальный плацентарный микробиом, представленный условно-патогенными бактериями пяти основных типов — Firmicutes, Tenericutes, Proteobacteria, Bacteroidetes и Fusobacteria.

Сравнение выявленного микробиома с «микробным убранством» кожи, влагалища, кишечника, дыхательных путей и полости рта показало его сходство с последним из них. Из возможных причин попадания микроорганизмов рта в кровоток или амниотическую жидкость, а затем и в плаценту (рис. 2), ученые назвали механические повреждения десен во время чистки зубов [6].

Опасные связи

Кроме того, Аагаард и ее коллеги обнаружили, что на состав плацентарной микробиоты не влияют ни вес беременной, ни способ разрешения от бремени. В то же время у женщин, родивших преждевременно, бактериальное сообщество, населяющее плаценту, оказалось отличным от такового при доношенной беременности. Кроме того, как установили исследователи, на состав плацентарной микрофлоры влияют перенесенные матерью до родов инфекционные заболевания — в первую очередь, инфекции мочевыводящих путей в первый триместр беременности.

Совокупность полученных данных, считают авторы, указывает на связь между составом плацентарной микробиоты и риском преждевременных родов [7]. Кроме того, сделанное открытие подтверждает прежде замеченную корреляцию между заболеваниями периодонта у матери и повышенным риском преждевременных родов, а также показывает важность хорошего состояния десен и зубов, причем не только во время вынашивания плода, но и накануне зачатия, так как плацента формируется на самых ранних этапах беременности.

В настоящее время, по материалам научного издания Nature, группа Аагаард изучает изменения, происходящие в составе бактериальных сообществ в период беременности с целью разработки методики выявления женщин, находящихся в зоне риска преждевременных родов, и способов профилактики этой патологии.

Примечание. Авторы работы, опубликованной в журнале Science Translational Medicine [3] — участники глобального проекта Национальных институтов здоровья (NIH) «Микробиом человека» (Human Microbiome Project), целью которого было охарактеризовать все микробы человеческого организма.

Литература

  1. Hamzelou J. (2012). Babies are born dirty, with a gutful of bacteria. New Scientist;
  2. Менухова Ю. (2014). Сравнительная оценка клинических и микробиологических методов диагностики и эффективности лечения бактериального вагиноза. — Диссертация;
  3. Aagaard K., Ma J., Antony K.M., Ganu R., Petrosino J., Versalovic J. (2014). The Placenta Harbors a Unique Microbiome. Sci. Transl. Med. 6, 237ra65;
  4. 454-секвенирование (высокопроизводительное пиросеквенирование ДНК);
  5. Код жизни: прочесть не значит понять;
  6. Стасевич К. (2014). В человеческой плаценте нашли ротовую микрофлору. Наука и жизнь5 (2014);
  7. Whiteman H. (2014). Placenta ‘not a sterile environment’, study suggests, Medical News Today..

Комментарии