Bacterial vaginosis biofilms: a target for therapeutic innovation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Bacterial vaginosis (BV) is one of the most common vaginal microbiome abnormalities worldwide and a risk factor for various obstetric and gynecological complications.

Despite years of exploration, existing and quickly emerging clinical, laboratory and instrumental diagnostic methods, and progressive development of science in general, the etiology and pathogenesis of BV remain poorly understood. This is evidenced by the high incidence of chronic and/or recurrent course. There are standard therapeutic approaches aimed to eradicating the causative agent, but the level of efficacy remains questionable due to recurrent episodes. Therefore, further studies of this problem are warranted. Actually, it is evident that G. vaginalis forms polymicrobial biofilms on urogenital tract mucosa.

Biofilms represent associations of microorganisms that are adhered to the surface of the epithelium and connected together in the polymer matrix. Biofilms change the properties of the microorganisms involved into their structural frame and provide beneficial conditions for their interactions. This results in the increase of the existing pathogenic properties of bacteria associated with BV, as well as in the appearance of new features. Thus, the microorganisms become less susceptible to previously effective antibiotics and to aggressive media. Finally, this contributes to the recurrent course of the disease.

In most cases, treatment of BV is based on the immediate effect on the microorganisms, but in patients with confirmed biofilm-associated BV this strategy is not effective and is associated with BV recurrences. Thus, currently relevant issues include exploration of the causes of recurrent BV, development of anti-biofilm agents able to disrupt their matrix and release bacteria from their carcass, and introduction of these agents into clinical practice. This will increase the effectiveness of treatment.

About the authors

Kseniya A. Rossolovskaya

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Author for correspondence.
Email: dr.rossolovskaya@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7026-1607
SPIN-code: 4432-5748

Graduate Student

Russian Federation, Moscow

Natalia S. Trifonova

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: trifonova.nataly@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2891-3421
SPIN-code: 4753-5430

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Irina V. Gadaeva

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: irina090765@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0144-4984
SPIN-code: 9593-1990

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Leonid G. Spivak

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: leonid.spivak@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1575-6268
SPIN-code: 5230-8811

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

References

  1. Letyaeva OI. Bacterial vaginosis: current opportunities and prospects for long-term control. Russian Bulletin of Obstetrician-Gynecologist. 2019;19(2):100–104. EDN: FHTCEF doi: 10.17116/rosakush201919021100
  2. Tabatabaei N, Eren AM, Barreiro LB, et al. Vaginal microbiome in early pregnancy and subsequent risk of spontaneous preterm birth: a case-control study. BJOG. 2019;126(3):349–358. doi: 10.1111/1471-0528.15299
  3. Johnston W, Ware A, Kuiters WF, et al. In vitro bacterial vaginosis biofilm community manipulation using endolysin therapy. Biofilm. 2022;5:100101. doi: 10.1016/j.bioflm.2022.100101
  4. Bretelle F, Loubière S, Desbriere R, et al. Effectiveness and costs of molecular screening and treatment for bacterial vaginosis to prevent preterm birth: The AuTop randomized clinical trial. JAMA Pediatr. 2023;177(9):894–902. doi: 10.1001/jamapediatrics.2023.2250
  5. Novikova SV, Tsivtsivadze EB, Fedotova AV. Bacterial vaginosis as a typical biofilm infection. Russian Bulletin of Obstetrician-Gynecologist. 2018;18(4):97–100. EDN: XWAUCT doi: 10.17116/rosakush201818497
  6. Kenyon C, Colebunders R, Crucitti T. The global epidemiology of bacterial vaginosis: a systematic review. Am J Obstet Gynecol. 2013;209(6):505–523. doi: 10.1016/j.ajog.2013.05.006
  7. Peebles K, Velloza J, Balkus JE, et al. High global burden and costs of bacterial vaginosis: a systematic review and meta-analysis. Sex Transm Dis. 2019;46(5):304–311. doi: 10.1097/OLQ.0000000000000972
  8. Dobrokhotova YuE, Kazantseva VD, Bondarenko KR. Bacterial vaginosis: modern anti-relapse treatment tactics. RMJ. 2022;(8):61–65. EDN: GVQLAZ
  9. Javed A, Parvaiz F, Manzoor S. Bacterial vaginosis: An insight into the prevalence, alternative treatments regimen and its associated resistance patterns. Microb Pathog. 2019;127:21–30. doi: 10.1016/j.micpath.2018.11.046
  10. Reiter S, Kellogg Spadt S. Bacterial vaginosis: a primer for clinicians. Postgrad Med. 2019;131(1):8–18. doi: 10.1080/00325481.2019.1546534
  11. Muzny CA, Cerca N, Elnaggar JH, et al. State of the Art for Diagnosis of Bacterial Vaginosis. J Clin Microbiol. 2023;61(8):e0083722. doi: 10.1128/jcm.00837-22
  12. Bacterial vaginosis: Clinical recommendations under. Moscow, 2022 [cited 2024 Jun 02]. Available from: https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/206_2 (In Russ.)
  13. Chen C, Song X, Wei W, et al. The microbiota continuum along the female reproductive tract and its relation to uterine-related diseases. Nat Commun. 2017;8(1):875. doi: 10.1038/s41467-017-00901-0
  14. Pekmezovic M, Mogavero S, Naglik JR, Hube B. Host-pathogen interactions during female genital tract infections. Trends Microbiol. 2019;27(12):982–996. doi: 10.1016/j.tim.2019.07.006
  15. Döderlein A. Das scheidensekret und seine bedeutung für das puerperalfieber. Leipzig: Verlag von Eduard Besold; 1892.
  16. Leopold S. Heretofore undescribed organism isolated from the genitourinary system. US Armed Forces Med. 1953;4(2):263–266.
  17. Gardner HL, Dukes CD. Haemophilus vaginalis vaginitis: a newly defined specific infection previously classified non-specific vaginitis. Am J Obstet Gynecol. 1955;69(5):962–976.
  18. Zinnemann K, Turnerg C. The taxonomic position of ‘Haemophilus vaginalis’ (Corynebacterium vaginale). J Pathol Bacteriol. 1963;85(1):213–219. doi: 10.1002/PATH.1700850120
  19. Greenwood JR, Pickett MJ. Transfer of Haemophilus vaginalis Gardner and Dukes to a new genus, Gardnerella: G. vaginalis (Gardner and Dukes). Int J Syst Bacteriol. 1980;30(1):170–178. doi: 10.1099/00207713-30-1-170
  20. Piot P, van Dyck E, Goodfellow M, Falkow S. A taxonomic study of Gardnerella vaginalis (Haemophilus vaginalis) Gardner and Dukes 1955. J Gen Microbiol. 1980;119(2):373–396. doi: 10.1099/00221287-119-2-373
  21. Piot P. Gardnerella, streptobacillus, spirillum, and calymmatobacterium. In: Balows A, Hausler WJ Jr, Herrmann KL, Isenberg HD, Shadomy HJ, editors. Manual of Clinical Microbiology. 5th ed. Washington, D.C: American Society for Microbiology; 1991:483–487.
  22. Sadhu K, Domingue PA, Chow AW, et al. Gardnerella vaginalis has a Gram-positive cell-wall ultrastructure and lacks classical cell-wall lipopolysaccharide. J. Med. Microbiol. 1989;29(3):229–235. doi: 10.1099/00222615-29-3-229
  23. Scott TG, Curran B, Smyth CJ. Electron microscopy of adhesive interactions between Gardnerella vaginalis and vaginal epithelial cells, McCoy cells and human red blood cells. J Gen Microbiol. 1989;135(3):475–480. doi: 10.1099/00221287-135-3-475
  24. Taylor-Robinson D. The bacteriology of Gardnerella vaginalis. Scand J Urol. Nephrol Suppl. 1984;86:41–55.
  25. Ilyina TS, Romanova YuM. The role of bacterial biofilms in chronic infectious processes and the search for methods to combat them. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2021;39(2):14–24. EDN: RHLJAM doi: 10.17116/molgen20213902114
  26. Khryanin AA. Microbial biofilms: modern concepts. Antibiotics and Chemotherapy. 2020;65(5–6):70–77. EDN: NQITOE doi: 10.37489/0235-2990-2020-65-5-6-70-77
  27. Jung HS, Ehlers MM, Lombaard H, et al. Etiology of bacterial vaginosis and polymicrobial biofilm formation. Crit Rev Microbiol. 2017;43(6):651–667. doi: 10.1080/1040841X.2017.1291579
  28. Pestrikova TYu, Yurasova EA, Kotelnikova AV, et al. Modern approach to treatment of a recurrent bacterial vaginosis at women of the reproductive period. Gynecology. 2018;20(2):55–58. EDN: XTGRVB doi: 10.26442/2079-5696_2018.2.55-58
  29. Nickel JC, Ruseska I, Wright JB, Costerton JW. Tobramycin resistance of cells of Pseudomonas aeruginosa growing as a biofilm on urinary catheter material. Antimicrob Agents Chemother. 1985;27(4):619–624. doi: 10.1128/AAC.27.4.619
  30. Berezovskaya ES, Makarov IO, Gomberg MA, et al. Biofilm formation at the bacterial vaginosis. Obstetrics, Gynecology and Reproduction. 2013;7(2):34–36. EDN: RRPOER
  31. Simões M, Simões LC, Vieira MJ. Species association increases biofilm resistance to chemical and mechanical treatments. Water Res. 2009;43(1):229–237. doi: 10.1016/j.watres.2008.10.010
  32. Khan J, Tarar SM, Gul I, et al. Challenges of antibiotic resistance biofilms and potential combating strategies: a review. 3 Biotech. 2021;11(4):169. doi: 10.1007/s13205-021-02707-w
  33. Michaelis C, Grohmann E. Horizontal gene transfer of antibiotic resistance genes in biofilms. Antibiotics (Basel). 2023;12(2):328. doi: 10.3390/antibiotics12020328
  34. Bonnardel F, Haslam SM, Dell A, et al. Proteome-wide prediction of bacterial carbohydrate-binding proteins as a tool for understanding commensal and pathogen colonisation of the vaginal microbiome. NPJ Biofilms Microbiomes. 2021;7(1):49. doi: 10.1038/s41522-021-00220-9
  35. Marín E, Haesaert A, Padilla L, et al. Unraveling Gardnerella vaginalis surface proteins using cell shaving proteomics. Front Microbiol. 2018;9:975. doi: 10.3389/fmicb.2018.00975
  36. Hardy L, Jespers V, Abdellati S, et al. A fruitful alliance: the synergy between Atopobium vaginae and Gardnerella vaginalis in bacterial vaginosis-associated biofilm. Sex Transm Infect. 2016;92(7):487–491. doi: 10.1136/sextrans-2015-052475
  37. Castro J, Machado D, Cerca N. Unveiling the role of Gardnerella vaginalis in polymicrobial Bacterial Vaginosis biofilms: the impact of other vaginal pathogens living as neighbors. ISME J. 2019;13(5):1306–1317. doi: 10.1038/s41396-018-0337-0
  38. Castro J, Cerca N. BV and non-BV associated Gardnerella vaginalis establish similar synergistic interactions with other BV-associated microorganisms in dual-species biofilms. Anaerobe. 2015;36:56–59. doi: 10.1016/j.anaerobe.2015.10.008
  39. Schwebke JR, Muzny CA, Josey WE. Role of Gardnerella vaginalis in the pathogenesis of bacterial vaginosis: a conceptual model. J Infect Dis. 2014;210(3):338–343. doi: 10.1093/infdis/jiu089
  40. Shvartsman E, Hill JE, Sandstrom P, MacDonald KS. Gardnerella revisited: species heterogeneity, virulence factors, mucosal immune responses, and contributions to bacterial vaginosis. Infect Immun. 2023;91(5):e0039022. doi: 10.1128/iai.00390-22
  41. Coudray MS, Madhivanan P. Bacterial vaginosis — A brief synopsis of the literature. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2020;245:143–148. doi: 10.1016/j.ejogrb.2019.12.035
  42. Abaturov AE. Polysaccharide-degrading enzymes as agents dispersing bacterial biofilms. Zdorov’e Rebenka. 2020;15(4):271–278. EDN: WKPGMH doi: 10.22141/2224-0551.15.4.2020.208478
  43. Marshall AO. Managing recurrent bacterial vaginosis: insights for busy providers. Sex Med Rev. 2015;3(2):88–92. doi: 10.1002/smrj.45

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».