Email this article Analysis of changes in the state of vaginal microflora in women of reproductive age under conditions of a three-day "dry" immersion without the use of prophylaxis
- Authors: Ilyin V.K.1, Boyarintsev V.V.2, Komissarova D.V.1, Toniyan K.A.1,3, Usanova N.A.1, Morozova Y.A.1, Muravieva V.V.4, Bayramova G.R.4, Priputnevich T.V.4
-
Affiliations:
- Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences
- Central State Medical Academy of the Presidential Administration of the Russian Federation
- Clinical Hospital No. 1 (Volynskaya) of the Presidential Administration of the Russian Federation
- Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology
- Issue: Vol 98, No 6 (2021)
- Pages: 657-663
- Section: ORIGINAL RESEARCHES
- Submitted: 10.01.2022
- Accepted: 10.01.2022
- Published: 10.01.2022
- URL: https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/1144
- DOI: https://doi.org/10.36233/0372-9311-150
- ID: 1144
Cite item
Full Text
Abstract
Introduction. Currently, the participation of women in space flights is increasing. In this regard, questions about the influence of space factors on the state of the female body arise inevitably. Model experiments, in particular, "dry" immersion, are most convenient for studying the influence of individual factors of space flight on the organism. The aim of this work is a comparative assessment of the state of the vaginal microbiota of 6 female volunteers before and after three-day "dry" immersion.
Materials and methods. Microbial samples of all volunteers were stained according to Gram with a sequential culture study in accordance with the medical technology. The species identification of microorganisms was performed by MALDI-TOF-MS analysis using an Autoflex III time-of-flight mass spectrometer with Maldi BioTyper software.
To assess changes in the state of the vaginal microflora and microflora of the cervical canal, eubiotic index was used. It reflects the number of positive states of microbiota to the number of negative ones.
Results. After 3 days of "dry" immersion volunteers, who had high titer of aerobic microorganisms before isolation, had significant increase of the amount of aerobic microorganisms, while the number of lactobacilli decreased. The other group of volunteers showed activation of colonization resistance of the vaginal microflora. Volunteers, who had a significant contamination with anaerobic opportunistic microflora before isolation, had reduction of the number of all anaerobes, including lactobacilli. The eubiotic index, calculated for the cervical canal, decreased after 3 days of immersion. The data obtained indicate that after 3 days of isolation, the state of the microflora has deteriorated.
Keywords
Full Text
Введение
В настоящее время участие женщин в космических полётах и наземных модельных экспериментах возрастает. В связи с этим неизбежно встают вопросы о влиянии факторов полёта на состояние женского организма и, в частности, на стабильность, видовые и количественные изменения микрофлоры влагалища.
Известно, что факторы космической миссии являются причиной формирования стресса и негативно сказываются на микрофлоре верхних дыхательных путей и кишечника [1]. Наблюдается увеличение роста условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) и снижение титра протективных групп бактерий, что, в совокупности с длительным нахождением в замкнутом пространстве космического корабля или гипотетической лунной станции, является серьёзным фактором риска возникновения воспалительных процессов в репродуктивной системе женщин.
Поддержание постоянства микрофлоры влагалища является важным для здоровья и качества жизни женщин. Изменение рациона питания, особенностей гигиенических процедур, стресс — всё это является фактором смещения баланса влагалищной микрофлоры и снижения естественного колонизационно-резистентного барьера [2]. Это проявляется в первую очередь в снижении количества Lactobacillus spp. и увеличении условно-патогенной факультативно и облигатно-анаэробной микрофлоры, характерной для женщин с воспалительными заболеваниями органов малого таза [3].
Для изучения влияния отдельных факторов космического полёта на системы организма наиболее удобными являются модельные эксперименты, в частности, «сухая» иммерсия (СИ). Во время эксперимента испытатели находятся в имитируемой невесомости и испытывают влияние целого спектра факторов космического полёта: гиподинамию, перераспределение жидких сред [4]. Во время эксперимента испытатель, одетый в нижнее бельё, укладывается на платформу на гидроизолирующую плёнку в иммерсионную ванну эргономического дизайна, заполненную водой. Иммерсионная ванна сконструирована таким образом, что, когда платформа опускается, испытатель оказывается погруженным в воду полностью, за исключением головы. Таким образом, после погружения испытатель находится в безопорном подвешенном состоянии: имитируемой невесомости. Испытателю позволяется покидать ванну только на 10 мин в сутки для принятия душа и совершения гигиенических процедур.
Целью данной работы является сравнительная оценка состояния микробиоты влагалища у женщин-испытателей до эксперимента и по завершении 3-суточного пребывания в условиях СИ.
Материалы и методы
Эксперимент одобрен биоэтической комиссией ГНЦ РФ – ИМБП РАН (протокол № 544 от 16.06.2020).
В исследование включены 6 женщин-испытателей репродуктивного возраста, которые во время эксперимента не принимали антибактериальные препараты и иные средства, способные оказать влияние на микрофлору влагалища и цервикального канала. Женщины находились в иммерсионной ванне в течение 3 сут. Начало эксперимента для каждого испытателя определяли индивидуально из расчёта, что окончание пребывания в условиях СИ попадёт на 9–10-й дни менструального цикла.
Отделяемое влагалища и цервикального канала отбирали на 10–11-й дни менструального цикла дважды: до начала эксперимента и сразу после его завершения.
Микробиологический анализ состава микробиоты влагалища и цервикального канала проводили на базе Института микробиологии, антимикробной терапии и эпидемиологии НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова.
Всем испытателям выполнены микроскопия вагинального отделяемого, окрашенного по Граму, и культуральное исследование в соответствии с медицинской технологией «Интегральная оценка состояния микробиоты влагалища. Диагностика оппортунистических вагинитов» [5]. Взятие материала осуществляли стерильным дакроновым тампоном из заднего свода влагалища и после обработки шейки стерильным ватным тампоном — из цервикального канала в пробирки с транспортной средой Эймса («Medical Wire»). Вагинальное содержимое и отделяемое цервикального канала засеивали на селективные и неселективные агаризованные плотные питательные среды. Для выделения факультативно-анаэробных микроорганизмов использовали колумбийский агар, хромогенную прозрачную среду Brilliance («Oxoid»), маннит-солевой агар («Himedia»), энтерококковый агар, среду Эндо и агар Сабуро (ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии). Инкубировали посевы в условиях СО2-инкубатора («Jouan»). Лактобациллы культивировали на среде лактобакагар (ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии), строгие анаэробы — на прередуцированном агаре Шедлера («Oxoid») с необходимыми добавками в условиях анаэробного бокса («Whitley DG 250 Anaerobic Workstation») в атмосфере трёхкомпонентной газовой смеси (N2 80%, CO2 10%, H2 10%). Видовую идентификацию микроорганизмов проводили методом MALDI-TOF-MS-анализа с использованием времяпролётного масс-спектрометра «Autoflex III» c программным обеспечением «Maldi BioTyper v.3.0» («Bruker Daltoniks»).
Для количественной оценки изменения состояния влагалищной микрофлоры и микрофлоры цервикального канала использовали эубиотический индекс (Ei), отражающий отношение числа положительных состояний микробиоты (до эксперимента по отношению к норме и после эксперимента по отношению к состоянию до эксперимента) к числу отрицательных. Повышение Ei означает улучшение состояния микробиоты по определённому показателю (например, после эксперимента выявлены увеличение или стабильно высокий титр протективных групп микроорганизмов или снижение титра УПМ). Значение Ei меньше 1,0 означает, что количество негативных показателей микробиоты преобладает над количеством положительных, что соответствует дисбиозу или близкому к нему состоянию.
Учитывая малое количество испытателей, достоверность различия результатов по Ei до и после СИ оценивали с применением дисперсионного анализа для малых выборок (среднее значение ± стандартное отклонение) [6]. Анализ проводили с помощью пакета программ для статистической обработки данных «Minitab».
Результаты и обсуждение
Все выделенные микроорганизмы разделены на 3 группы:
- 1-я группа — факультативно-анаэробные УПМ (включая дрожжевые грибы Саndida albicans), присутствие которых в высоких титрах является риском развития аэробного вагинита и кандидозного вульвовагинита;
- 2-я группа — облигатно-анаэробные и микроаэрофильные УПМ (включая Gardnerella vaginalis), ассоциированные с бактериальным вагинозом;
- 3-я группа — Lactobacillus spp. [7–9].
Испытатели были разделены на 2 группы (по 3 человека в каждой группе) в зависимости от оцениваемого параметра.
Для оценки риска развития и усугубления аэробного вагинита в отдельную группу выделены те волонтёры, у которых изначально наблюдалось значительное количество облигатной (главной) и факультативной (сопутствующей) факультативно-анаэробной микрофлоры: Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Escherichia coli, Proteus vulgaris, Enterococcus spp., C. albicans.
Аналогично для оценки риска и усугубления бактериального вагиноза были отобраны волонтёры, у которых имелось некоторое разнообразие строго анаэробных микроорганизмов (Porphyromonas somerae, Prevotella bivia) и G. vaginalis.
Кроме оценки изменений по выбранному параметру, в обеих группах также оценивалось количество протективной микрофлоры, т.е. Lactobacillus spp. Обращает на себя внимание небольшое снижение Ei, рассчитанного для всей микрофлоры, с 1,25 до СИ до 1,0 после СИ, что указывает на некоторую дестабилизацию состояния микробиоты после 3-суточной СИ.
В группе риска развития аэробного вагинита отмечено ухудшение состояния микробиоты влагалища и по факультативно-анаэробным УПМ, и по протективной микрофлоре (рис. 1): Ei снижается, что свидетельствует об уменьшении позитивных изменений микробиоты и увеличении негативных.
Рис. 1. Ei факультативно-аэробной (а) и протективной (б) микрофлоры влагалища до и после краткосрочной СИ в группе риска развития аэробного вагинита.
Fig. 1. Eubiotic index of facultative aerobic (a) and protective (b) vaginal microflora before and after short-term "dry" immersion in the risk group for developing aerobic vaginitis.
У некоторых испытателей cтали появляться виды УПМ, которые ранее не выявлялись, причём в титрах от 103 КОЕ/мл и выше. Также отмечено резкое уменьшение количества Lactobacillus spp.
В группе испытателей, у которых не выявлено изначально высокой обсеменённости факультативно-анаэробными микроорганизмами, Ei по факультативно-анаэробным микроорганизмам увеличился, как и индекс по протективной группе, что говорит об активации колонизационной резистентности и вытеснении факультативных анаэробов протективными группами Lactobacillus (рис. 2).
Рис. 2. Ei факультативно-аэробной (а) и протективной (б) микрофлоры влагалища до и после краткосрочной СИ в группе, не находящейся в зоне риска развития аэробного вагинита.
Fig. 2. Eubiotic index of facultative aerobic (a) and protective (b) vaginal microflora before and after short-term "dry" immersion in a group not at risk of developing aerobic vaginitis.
При анализе облигатно-анаэробной микрофлоры выявлено увеличение Ei в группе риска развития бактериального вагиноза (рис. 3), что свидетельствует о некотором улучшении ситуации. При этом Ei по Lactobacillus spp. снизился, в то время как в группе испытателей, у которых изначально не было строго анаэробных УПМ, он оставался стабильным, хотя и несколько ниже 1,0, что указывает на незначительное преобладание негативных изменений над позитивными.
Рис. 3. Ei факультативно-анаэробной (а) и протективной (б) микрофлоры влагалища до и после краткосрочной СИ в группе, находящейся в зоне риска развития бактериального вагиноза.
Fig. 3. Eubiotic index of facultative anaerobic (a) and protective (b) vaginal microflora before and after short-term "dry" immersion in a group at risk of developing bacterial vaginosis.
В силу меньшего видового разнообразия микробиоты цервикального канала нами оценены изменения до и после 3-суточной СИ у всех испытателей (6 человек) без разделения на группы. У всех испытателей отмечено снижение Ei с 1,0 до 0,44, при этом наблюдалось достоверное снижение количества лактобацилл всех видов.
Согласно данным литературы, у пациенток с диагностированными воспалительными заболеваниями придатков матки при исследовании микрофлоры влагалища выявляется достоверное превышение концентрации стафилококков, кишечной палочки, гарднереллы и стрептококков над количеством лактобацилл [3]. В проведённом нами исследовании у половины испытателей отмечены увеличение аэробной микрофлоры и снижение количества Lactobacillus, что свидетельствует об увеличении риска развития воспалительных заболеваний органов малого таза.
Следует отметить, что испытатели, у которых преобладали лактобациллы вида L. crispatus в целом имели меньший титр УПМ. У одной женщины-испытателя наблюдалась элиминация L. crispatus после СИ и появление C. albicans в титре 104 КОЕ/мл. Полученные данные согласуются с проводимыми ранее исследованиями, свидетельствующими о том, что данный вид лактобацилл проявляет хорошую антагонистическую активность в отношении E. coli и Candida spp. и является перспективным пробиотическим микроорганизмом [10][11].
Выводы
1. После 3-суточной иммерсии в целом наблюдалось ухудшение состояния микрофлоры всех волонтёров.
2. У испытателей, которые до иммерсии имели высокий титр аэробных микроорганизмов, количество аэробной микрофлоры существенно увеличилось, при этом количество протективных видов снижалось, что свидетельствует о повышении риска развития аэробного вагинита в условиях, создаваемых длительной иммерсией.
3. У испытателей, которые до иммерсии имели низкий титр аэробных микроорганизмов, количество аэробной микрофлоры уменьшилось, а количество лактобацилл повысилось, что говорит об активации колонизационной резистентности микрофлоры влагалища.
4. У испытателей, у которых до иммерсии обнаруживалась существенная обсеменённость анаэробной УПМ, количество всех анаэробов, включая лактобациллы, снизилось, что подтверждает сделанное выше предположение о повышении риска возникновения воспалительных заболеваний влагалища.
5. Эубиотический индекс, рассчитанный для цервикального канала, после 3-суточной СИ снизился. Это говорит об ухудшении состояния микрофлоры данного биотопа.
About the authors
V. K. Ilyin
Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-3896-5003
Vyacheslav K. Ilyin - D. Sci. (Med.), Prof., Head, Department of sanitary and hygienic safety of a person in an artificial environment
Moscow
РоссияV. V. Boyarintsev
Central State Medical Academy of the Presidential Administration of the Russian Federation
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9707-3262
Valery V. Boyarintsev - D. Sci. (Med.), Prof., Head, Department of emergency and extreme medicine
Moscow
РоссияD. V. Komissarova
Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: d.komisarova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6374-4515
Darya V. Komissarova - Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Laboratory of nutrition, water supply, gastroenterology and hygiene control of physical factors of the environment
Moscow
РоссияK. A. Toniyan
Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences; Clinical Hospital No. 1 (Volynskaya) of the Presidential Administration of the Russian Federation
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9304-5694
Konstantin A. Toniyan - Head of Department, obstetrician-gynecologist, Department of gynecology
Moscow
РоссияN. A. Usanova
Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-8485-4470
Nonna A. Usanova - senior researcher, Laboratory of human microbial ecology
Moscow
РоссияYu. A. Morozova
Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9461-6986
Yuliya A. Morozova - researcher, Laboratory of human microbial ecology
Moscow
РоссияV. V. Muravieva
Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-0383-0731
Vera V. Muravieva - Cand. Sci. (Biol.), senior researcher, Laboratory of molecular microbiology, Department of molecular microbiology and bioinformatics
Moscow
РоссияG. R. Bayramova
Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-4826-661X
Gyuldana R. Bayramova - D. Sci. (Med.), Prof., Department of obstetrics and gynecology, Department of professional education
Moscow
РоссияT. V. Priputnevich
Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology
Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-4126-9730
Tatyana V. Priputnevich - D. Sci. (Med.), Director, Institute of Microbiology, Antimicrobial Therapy and Epidemiology
Moscow
РоссияReferences
- Turroni S., Magnani M., Kc P., Lesnik P., Vidal H., Heer M. Gut microbiome and space travelers' health: state of the art and possible pro/prebiotic strategies for long-term space missions. Front. Physiol. 2020; 11: 553929. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.553929
- Кира Е.Ф. Бактериальный вагиноз (клиника, диагностика, лечение): Автореф. дисс. … д-ра мед. наук. СПб.; 1995.
- Тониян К.А., Арютин Д.Г., Белоусова А.А. Репродуктивное здоровье женщин после хирургического лечения острых гнойных воспалительных заболеваний придатков матки. Мать и дитя в Кузбассе. 2018; (4): 37–43.
- Tomilovskaya E., Shigueva T., Sayenko D., Rukavishnikov I., Kozlovskaya I. Dry immersion as a ground-based model of microgravity physiological effects. Front. Physiol. 2019; 10: 284. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00284
- Анкирская А.С., Муравьева В.В. Интегральная оценка состояния микробиоты влагалища. Диагностика оппортунистических вагинитов. Акушерство и гинекология: новости, мнения, обучение. 2020; 8(1): 69–76. https://doi.org/10.24411/2303-9698-2020-11009
- Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного статистического анализа данных: Учебное пособие. М.: ИНФРА-М; 2017.
- Савичева А.М., Тапильская Н.И., Шипицына Е.В., Воробьева Н.Е. Бактериальный вагиноз и аэробный вагинит как основные нарушения баланса вагинальной микрофлоры. Особенности диагностики и терапии. Акушерство и гинекология. 2017; (5): 24–31. https://doi.org/10.18565/aig.2017.5.24-31
- Мелкумян А.Р. Инновационные методы видовой идентификации лактобактерий в оценке состояния микробиоты влагалища у беременных женщин: Автореф. дисс. … канд. мед. наук. М.; 2013.
- Gladysheva I., Cherkasov S. Corynebacterium species in the female genital tract – pathogens or potential probiotics. Int. J. Pharma Bio Sci. 2018, 9(4): 265–72. https://doi.org/10.22376/ijpbs.2018.9.4.b265-272
- Hütt P., Lapp E., Štšepetova J., Smidt I., Taelma H., Borovkova N., et al. Characterisation of probiotic properties in human vaginal lactobacilli strains. Microb. Ecol. Health Dis. 2016; 27: 30484. https://doi.org/10.3402/mehd.v27.30484
- He Y., Niu X., Wang B., Na R., Xiao B., Yang H. Evaluation of the inhibitory effects of Lactobacillus gasseri and Lactobacillus crispatus on the adhesion of seven common lower genital tract infection-causing pathogens to vaginal epithelial cells. Front. Med. (Lausanne). 2020; 7: 284. https://doi.org/10.3389/fmed.2020.00284
Supplementary files
