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为解决阴道微生物组受宿主和环境变量影响不明等问题,山东大学研究人员开展中国女性阴道微生物组相关研究。他们发现多种关联及 13 种 “Vagitypes” 。该研究对理解环境 - 微生物 - 宿主相互作用意义重大,强烈推荐科研读者阅读。
在女性的健康世界里,阴道微生物组(阴道内各种微生物组成的群落)就像一个神秘的小宇宙,对女性的生殖健康有着至关重要的影响。正常情况下,这个小宇宙由能够产生乳酸的乳酸杆菌主导,它们就像一群忠诚的卫士,维持着阴道内的酸性环境,让有害细菌难以生存。可一旦乳酸杆菌的数量减少,细菌性阴道炎(BV)等问题就可能找上门来,这不仅会破坏阴道的自然防御系统,还会增加女性患上各种健康问题的风险,比如性传播感染、盆腔炎,甚至影响生育。
尽管阴道微生物组如此重要,但仍有很多谜团尚未解开。以往的研究虽然发现了一些影响阴道微生物组组成的因素,像性行为、卫生习惯、抗生素使用等,但由于研究方法的差异,不同研究的结果很难相互印证。而且,之前对阴道微生物群落的研究大多在非亚洲人群中进行,针对亚洲人群的研究较少,对于人类表型(可观察到的个体特征)与不同微生物群落类型之间的关系,了解也非常有限。
为了揭开这些谜团,山东大学的研究人员在《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊上发表了一篇名为《A comprehensive analysis of the vaginal microbiome in Chinese women and its association with host and environmental factors》的论文。他们通过深入研究,得出了一系列重要结论,这些结论对于我们理解阴道微生物组与女性健康的关系有着重要意义。
研究人员在这项研究中运用了多种技术方法。他们先从大量参与者那里收集阴道拭子样本和相关信息,接着对样本进行 DNA 提取,然后通过 16S rRNA 测序技术分析阴道微生物的组成。在数据分析阶段,使用了多种统计方法,如 MaAsLin 分析来寻找微生物与各种因素之间的关联,还通过非负矩阵分解(NMF)技术对阴道微生物群落进行分类等。
下面来看看具体的研究结果:
- VaMHP 队列中的核心阴道微生物组:研究人员对 6755 名年龄在 19 - 64 岁的中国女性进行了研究。16S - rRNA 测序发现,样本中的微生物种类丰富,其中乳酸杆菌占了大部分。进一步研究确定了四种核心微生物物种,分别是卷曲乳酸杆菌(L. crispatus)、惰性乳酸杆菌(L. iners)、阴道加德纳菌(G. vaginalis)和微小脲原体(U. parvum),它们在 90% 以上的受检个体中都能被检测到,并且这四种细菌的总中位丰度达到了 98.8%,它们的组合构成了阴道微生物组的核心部分。
- 与微生物多样性和组成相关的变量:研究人员对 81 个宿主和环境变量与阴道微生物组的 α 多样性(反映样本内生物多样性)进行研究,发现了 13 个变量与之显著相关。其中,BV 与 α 多样性的正相关性最强,随着疾病状态从正常转变为 BV,微生物多样性增加。年龄、BMI 等个人特征,以及运动、性频率等生活方式因素也与 α 多样性有关。通过四种距离度量方法分析 β 多样性(反映样本间微生物群落差异),确定了 24 个与之显著相关的变量,BV 依旧是关联最强的变量,此外,社会因素、环境因素等也对阴道微生物组的组成有显著影响。
- 与变量相关的微生物分类群的鉴定:运用 MaAsLin 分析,研究人员在调整了多个协变量后,发现了 45 种与至少一个变量相关的微生物分类群。例如,BV 患者中,卷曲乳酸杆菌和惰性乳酸杆菌的丰度较低,而阴道加德纳菌等其他细菌则更为丰富。年龄和绝经状态也与阴道微生物群密切相关,50 岁以上女性和绝经后女性的核心阴道微生物丰度发生了明显变化,潜在致病菌群的丰度增加。网络分析显示,卷曲乳酸杆菌在微生物网络中起着重要作用,是网络枢纽,对阴道生态系统的群落结构有重要影响。
- 生殖寿命和绝经期间阴道微生物组的动态变化:由于年龄与阴道微生物组的多样性和组成密切相关,研究人员进一步探索了年龄相关的微生物变化轨迹。结果发现,随着年龄增长,尤其是 45 岁以后,卷曲乳酸杆菌和惰性乳酸杆菌的比例显著下降,潜在致病物种的丰度则明显上升。微生物网络分析表明,45 岁以上女性的细菌相互作用比年轻女性更为复杂,且不同年龄组的微生物模块和相互关系存在差异。通过对预测的 KEGG 通路分析发现,不同年龄组的代谢途径存在显著差异。此外,研究人员还发现年龄相关的阴道微生物组变化可能由多种因素驱动,包括激素波动、产次、生活方式等。
- 中国人群中阴道 Vagitype 的鉴定及在不同人群中的验证:研究人员基于 45 个与变量相关的微生物分类群,运用非负矩阵分解(NMF)技术对 6755 个阴道微生物群样本进行分析,确定了 13 种阴道群落类型(Vagitype)。这 13 种 Vagitype 的分布并不均匀,不同的 Vagitype 有着不同的微生物组成和功能特征。例如,部分 Vagitype 富含乳酸杆菌,而部分则富含与 BV 或有氧阴道炎(AV)相关的细菌。不同 Vagitype 的功能也有所不同,富含乳酸杆菌的 Vagitype 在某些代谢途径上更为丰富。研究人员还发现,Vagitype 的分布与年龄有关,45 岁以上女性中,非乳酸杆菌主导的 Vagitype 更为常见。通过对五个不同国家人群的验证,发现该分类方法在不同人群中具有一定的通用性。
- Vagitype 与 BV 及 IVF 治疗生殖结局的关联:研究人员研究了 Vagitype 与 BV 的关系,发现不同 Vagitype 中 BV 的比例存在显著差异,乳酸杆菌主导的 Vagitype 中正常样本比例较高,而富含 BV 相关细菌的 Vagitype 中 BV 样本比例较高。对 845 名接受体外受精(IVF)治疗的女性进行随访发现,不同 Vagitype 的临床妊娠率和活产率存在显著差异,富含卷曲乳酸杆菌、惰性乳酸杆菌和詹氏乳酸杆菌(L. jensenii)的 Vagitype 有着较高的临床妊娠率和活产率,而富含阴道芬海斯菌(F. vaginae)的 Vagitype 则最低。功能分析表明,妊娠结局较好的 Vagitype 在某些有益代谢途径上更为丰富。
在讨论部分,研究人员指出,年龄、绝经状态、产次、生殖激素、BMI 等因素对阴道微生物组的影响与以往研究结果相符。同时,他们还发现了一些以往被忽视的因素,如采样月份和参与者的居住城市,也会对阴道微生物组产生显著影响。在微生物网络分析中,发现了一些稳定的微生物模块,这些模块之间的相互作用可能是阴道健康的重要指标。研究还发现,Vagitype 与女性的健康和生殖结局密切相关,这为个性化健康管理提供了潜在的依据。不过,该研究也存在一些局限性,比如仅使用了 16S rRNA 基因测序,可能无法涵盖所有微生物;V1 - V2 区域测序可能会低估某些微生物的丰度;还有一些潜在的混杂因素未被考虑等。
总的来说,这项大规模的阴道微生物组研究揭示了阴道微生物组与宿主和环境特征之间的紧密关系。研究结果对于我们深入理解阴道微生物组的生态和功能,以及开发针对微生物组的临床干预措施具有重要意义。虽然目前还存在一些不足,但为后续研究指明了方向,相信在未来,随着研究的不断深入,我们能更好地利用这些知识,保障女性的生殖健康。