阴道乳酸杆菌群落的宿主非依赖性协同机制：Lactobacillus crispatus与其他阴道乳杆菌的代谢互作研究

本研究通过构建合成微生物群落(SynComs)和基因组尺度代谢模型(GEMs)，揭示了Lactobacillus crispatus在阴道微生态中的优势地位并非完全依赖宿主因素，而是通过与L. jensenii和Limosilactobacillus spp.的氨基酸(如L-精氨酸、GABA)和维生素交叉喂养实现的。该发现为开发基于多菌株的阴道微生态疗法提供了新思路。

　　

人类阴道是一个独特的微生物栖息地，健康女性通常以乳酸杆菌(Lactobacillus)为主导。其中，Lactobacillus crispatus(L. crispatus)因其产生乳酸维持酸性环境、分泌抗菌物质等特性，被视为阴道健康的"守护者"。然而，长期以来科学界存在一个谜团：为什么在复杂的阴道环境中，L. crispatus能够长期保持优势地位？传统观点认为这主要归功于宿主因素如雌激素水平和阴道糖原含量。但越来越多的证据表明，微生物间的相互作用可能扮演着更关键的角色。这项发表在《Cell Reports》的研究，通过创新的合成群落技术和代谢模型分析，揭开了L. crispatus与其他阴道乳酸杆菌协同共存的神秘面纱。

为解答这一科学问题，研究团队采用了多组学联用的策略。首先利用Isala项目收集的4000多份阴道样本和近3000株分离菌株建立生物样本库，通过宏基因组测序分析微生物共现模式。随后采用自上而下(top-down)和自下而上(bottom-up)两种方法构建合成微生物群落(SynComs)，在体外模拟阴道菌群动态。最后通过基因组尺度代谢模型(GEMs)预测关键代谢互作机制。特别值得注意的是，研究使用的菌株均来自健康志愿者捐赠，并通过16S rRNA全长测序和qPCR进行精确的群落组成分析。

阴道宏基因组数据揭示L. crispatus与L.jensenii和Limosilactobacillus的共现模式

通过对79份深度测序的阴道样本进行SPRING关联分析，发现L. crispatus与L. jensenii和Limosilactobacillus vaginalis(Lim. vaginalis)存在显著正相关，形成稳定的"L. crispatus模块"。这种共现模式在VIRGO数据库的264个样本中得到验证，且与阴道不健康相关的Prevotella和Gardnerella等菌属呈负相关。

自上而下的群落组装显示L. crispatus与其他乳酸杆菌的稳定共存

从5名L. crispatus优势型女性新鲜取样构建的top-down SynComs中，经过24天培养和周期性培养基更新后，所有群落均保持L. crispatus优势，并稳定共存Lim. vaginalis和L. jensenii。t-SNE分析显示不同供体的样本形成独立聚类，证明群落结构的可重复性。

系统发育不同的自下而上群落中L. crispatus与L.jensenii和Limosilactobacillus的稳定共存

通过精心设计的两组三菌群落(triculture)和六菌群落(sixculture)实验，发现无论初始接种比例是1:1:1还是模拟自然状态的100:10:1，L. crispatus都能与L. jensenii和Lim. reuteri稳定共存。特别值得注意的是，在包含同种不同菌株的复杂群落中，各菌株通过自发调节达到平衡状态。

基因组尺度代谢模型揭示L. crispatus模块内潜在的交叉喂养

代谢模型预测显示，Limosilactobacillus和L. crispatus主要作为代谢物供体，而L. jensenii主要作为受体。关键的交叉喂养物质包括L-精氨酸、L-赖氨酸、γ-氨基丁酸(GABA)和维生素B9前体对氨基苯甲酸(pABA)。在营养受限条件下，这些代谢互作尤为明显。

这项研究从根本上改变了我们对阴道微生态系统的认知。结果表明L. crispatus的阴道优势地位并非孤立现象，而是通过与特定乳酸杆菌的代谢协同实现的。这种"微生物互助组"通过氨基酸和维生素的交叉喂养形成稳定网络，其机制独立于宿主因素存在。这一发现具有多重意义：首先，它解释了为什么单一菌株制剂往往难以在阴道中长期定植；其次，为开发基于多菌株协同作用的下一代阴道益生菌产品提供了理论依据；最后，提出的SynComs构建方法为微生物生态研究提供了可推广的技术框架。特别值得注意的是，研究中发现的Lim. vaginalis虽然丰度较低，但可能作为关键"代谢支持者"维持群落稳定，这一发现打破了传统以丰度论功能的认知局限。该研究将阴道微生态研究从描述性科学推向机制性探索的新高度，为开发针对性更强的微生态干预策略奠定了坚实基础。