阴道限定培养基中乳酸杆菌与阴道加德纳菌代谢特征解析及其在模拟阴道微环境中的意义

本研究针对传统脑心浸液培养基(BHI)无法准确模拟阴道微环境的问题，开发了含糖原的阴道限定培养基(VDM)，通过1H NMR代谢组学技术系统比较了乳酸杆菌(Lactobacillus crispatus/jensenii)和阴道加德纳菌(Gardnerella vaginalis)的代谢差异。研究发现VDM能更真实反映乳酸杆菌主导的酸性环境(pH 3.46-4.09)，揭示了两类菌株优先利用糖原而非葡萄糖的代谢偏好，为阴道微生态研究提供了更精准的体外模型。

　　

阴道微生态系统的平衡与女性生殖健康密切相关，其中乳酸杆菌(Lactobacillus)和阴道加德纳菌(Gardnerella vaginalis)是两类关键菌群。前者通过产生乳酸维持酸性环境(pH<4.5)发挥保护作用，后者则与细菌性阴道病(BV)的发生相关。然而，传统使用的脑心浸液培养基(BHI)存在明显局限——其复杂成分与阴道真实环境相去甚远，特别是缺乏阴道上皮细胞分泌的糖原这一关键碳源，导致体外实验结果难以反映体内真实代谢状况。

为突破这一技术瓶颈，King's College London的研究团队在《Anaerobe》发表创新成果。研究人员采用Geshnizgani和Onderdonk开发的阴道限定培养基(VDM)，该培养基包含生理浓度的糖原(1g/L)、葡萄糖(60mM)以及模拟阴道分泌物的尿素、粘蛋白等成分。通过¹H NMR(核磁共振氢谱)代谢组学技术，系统分析了3株乳酸杆菌(含L. crispatus和L. jensenii)与7株G. vaginalis在VDM与BHI中的代谢差异，所有菌株均来自临床分离株并在严格厌氧条件下培养。

生长特性差异显著

VDM中乳酸杆菌生长稳健(OD₆₀₀>0.6)，而G. vaginalis生长受限(OD₆₀₀ 0.16-0.19)，虽低于BHI中的水平(OD₆₀₀>1.0)，但更接近阴道内G. vaginalis的实际菌量(10⁵-10⁸ CFU/ml)。

碳源利用颠覆认知

所有菌株均未消耗VDM中的葡萄糖，反而出现葡萄糖和麦芽糖的净释放，证实其优先降解糖原。这与临床观察相符——阴道糖原浓度(4.4-32g/L)远高于葡萄糖(6.4g/L)，且糖原水平与乳酸杆菌丰度正相关。

代谢产物特征解析

乳酸杆菌在VDM中乳酸产量(114-295mM)远超BHI(约40mM)，并实现更强酸度(pH 3.46-4.09)，精准模拟了乳酸杆菌主导的阴道环境。G. vaginalis虽生长受限，但仍保持其特征代谢模式：5株菌进行混合酸发酵(MAF)产生甲酸(3-8mM)，另2株通过双歧杆菌分流(BS)仅产乳酸和乙酸。值得注意的是，MAF菌株的乙酸/甲酸比在VDM(9.98±3.15)显著高于BHI(1.99±0.17)。

尿素利用存在株系差异

3株G. vaginalis表现出尿素消耗能力，其中KC2/KC3消耗最多且培养液pH最高(5.46-5.69)，提示可能存在氨生成。这修正了基因组预测认为G. vaginalis不能利用尿素的观点。

培养基优化方向

研究发现VDM缺乏精氨酸等氨基酸及尿嘧啶，限制了其对生物胺(如腐胺)代谢的模拟能力。这些物质在BV患者阴道中显著升高，是潜在标志物。

该研究首次在生理相关培养基中系统揭示阴道关键菌群的代谢特征，具有多重意义：(1)确立VDM在模拟乳酸杆菌主导微环境方面的优越性，其乳酸产量和pH值与临床数据高度吻合；(2)发现糖原优先利用的普遍规律，为解释阴道葡萄糖水平与早产(sPTB)的关联提供新视角；(3)揭示G. vaginalis代谢异质性在VDM中仍稳定存在，证实其MAF/BS分型具有培养基无关性；(4)指出当前VDM在支持G. vaginalis生长和模拟氨基酸代谢方面的不足，为下一代阴道模型培养基设计指明方向。

这项研究为阴道微生态研究提供了更贴近生理的标准化工具，对开发针对BV的代谢干预策略、解读阴道液体代谢组学数据具有重要价值。未来研究可结合宏基因组数据，进一步探索不同菌株糖原利用能力的遗传基础及其与阴道健康的关系。