阴道微生物组菌株水平动态变化与辅助生殖治疗妊娠结局：互补菌种稳定性与双蛋白突变模式

《Microbiome》：Longitudinal strain-level metagenomics reveals reciprocal Lactobacillus dynamics and outcome-associated protein variants during IVF treatment

　　

摘要

背景

阴道微生物组影响生殖结局，然而在辅助生殖治疗过程中菌株水平的动态变化尚未被探索。现有研究依赖于物种水平的分辨率，无法区分种内功能异质性，使得机制性问题仍未得到解答。

结果

我们对41名接受IVF/ICSI治疗的女性阴道样本进行了纵向鸟枪法宏基因组测序，覆盖六个时间点（从促排卵前基线到妊娠检测；共计186份样本）。利用inStrain进行菌株水平分析发现，锐菌乳杆菌（Lactobacillus crispatus）的基因组稳定性和类乳乳杆菌（Lactobacillus iners）的适应性灵活性均与妊娠成功相关，呈现一种互补的动态模式。功能蛋白分析鉴定出两个与结局相关的靶点：L. iners来源的胆固醇依赖性细胞裂解素（Inerolysin）和L. crispatus来源的L-乳酸脱氢酶（L-LDH）。结构建模表明，成功妊娠特异性的Inerolysin S429P突变预计会破坏胆固醇结合，可能减弱细胞裂解活性，而L-LDH的P169L突变可能增强催化效率。四种正交计算方法（FoldX热力学计算、ESM-1v进化评分、ConSurf保守性分析以及10 ns分子动力学模拟）提供了收敛的计算证据，支持上述结构解释。值得注意的是，这些保护性变异在基线（T1）时富集，而非在治疗过程中产生，表明预先存在的菌株遗传特征使得个体在激素压力下产生差异性反应。基线18-SNV预测面板在内部交叉验证中达到AUC 0.945，并在独立队列（n?=?69，使用多重扩增子PCR平台测序）的外部验证中达到AUC 0.784。

结论

这些发现揭示了菌株水平的功能变异作为生殖成功的候选机制决定因素，以及辅助生殖技术（ART）中个性化风险评估的潜在生物标志物。L. crispatus稳定性与L. iners适应性灵活性的互补动态，以及双蛋白突变模式，为菌株特异性益生菌干预提供了靶点。所有计算预测均需要通过生化和功能实验进行验证。

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