Микробиом плаценты: сдвиг парадигмы или несовершенство методологии?


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Стремительное развитие технологий высокопроизводительного секвенирования ДНК и методов биоинформатики в совокупности с существенным снижением их стоимости открыло широчайшие возможности изучения микробиома человека. В последние годы много внимания уделяется исследованиям микробиома верхних отделов репродуктивного тракта женщины и фетоплацентарной системы, которые традиционно считались стерильными. Получение неопровержимых доказательств существования микробиома плаценты позволило бы с большой долей уверенности говорить о колонизации плода микроорганизмами еще в утробе матери, что имело бы далеко идущие последствия не только для медицины, но и для фундаментальной биологии. Вопрос этот вызвал бурную дискуссию среди микробиологов, молекулярных биологов, акушеров-гинекологов, неонатологов. В последние несколько лет опубликован целый ряд исследований, как опровергающих, так и подтверждающих существующую в течение многих десятилетий догму о том, что плацента и плод стерильны во время здоровой беременности. Данный обзор литературы представляет критический анализ результатов исследований микробиома плаценты. Приведены аргументы как сторонников гипотезы резидентной микробиоты плаценты, так и их оппонентов. Особое внимание уделено методологическим требованиям к молекулярным исследованиям биологического материала с низкой микробной биомассой, соблюдение которых имеет критическое значение для получения достоверных результатов.

Об авторах

Елена Васильевна Шипицына

Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта

Автор, ответственный за переписку.
Email: shipitsyna@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-2309-3604
SPIN-код: 7660-7068
Scopus Author ID: 14071984800
ResearcherId: K-1271-2018

Доктор биологических наук

Россия, 199034, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3

Список литературы

  1. Aagaard K, Ma J, Antony KM, et al. The placenta harbors a unique microbiome. Sci Transl Med. 2014;6(237):237ra65. doi: https://doi.org/10.1126/scitranslmed.3008599
  2. Doyle RM, Alber DG, Jones HE, et al. Term and preterm labour are associated with distinct microbial community structures in placental membranes which are independent of mode of delivery. Placenta. 2014;35(12):1099–1101. doi: https://doi.org/10.1016/j.placenta.2014.10.007
  3. Antony KM, Ma J, Mitchell KB, et al. The preterm placental microbiome varies in association with excess maternal gestational weight gain. Am J Obstet Gynecol. 2015;212(5):653.e1–16. doi: https://doi.org/10.1016/j.ajog.2014.12.041
  4. Zheng J, Xiao X, Zhang Q, et al. The Placental Microbiome Varies in Association with Low Birth Weight in Full-Term Neonates. Nutrients. 2015;7(8):6924–6937. doi: https://doi.org/10.3390/nu7085315
  5. Bassols J, Serino M, Carreras-Badosa G, et al. Gestational diabetes is associated with changes in placental microbiota and microbiome. Pediatr Res. 2016;80(6):777–784. doi: https://doi.org/10.1038/pr.2016.155
  6. Collado MC, Rautava S, Aakko J, et al. Human gut colonisation may be initiated in utero by distinct microbial communities in the placenta and amniotic fluid. Sci Rep. 2016;6:23129. doi: https://doi.org/10.1038/srep23129
  7. Prince AL, Ma J, Kannan PS, et al. The placental membrane microbiome is altered among subjects with spontaneous preterm birth with and without chorioamnionitis. Am J Obstet Gynecol. 2016;214(5):627.e1–627.e16. doi: https://doi.org/10.1016/j.ajog.2016.01.193
  8. Doyle RM, Harris K, Kamiza S, et al. Bacterial communities found in placental tissues are associated with severe chorioamnionitis and adverse birth outcomes. Terry J, ed. PLoS One. 2017;12(7):e0180167. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0180167
  9. Gomez-Arango LF, Barrett HL, McIntyre HD, et al. Contributions of the maternal oral and gut microbiome to placental microbial colonization in overweight and obese pregnant women. Sci Rep. 2017;7(1):1–10. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-017-03066-4
  10. Parnell LA, Briggs CM, Cao B, et al. Microbial communities in placentas from term normal pregnancy exhibit spatially variable profiles. Sci Rep. 2017;7(1):1–11. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-017-11514-4
  11. Zheng J, Xiao X-H, Zhang Q, et al. Correlation of placental microbiota with fetal macrosomia and clinical characteristics in mothers and newborns. Oncotarget. 2017;8(47):82314–82325. doi: https://doi.org/10.18632/oncotarget.19319
  12. Lauder AP, Roche AM, Sherrill-Mix S, et al. Comparison of placenta samples with contamination controls does not provide evidence for a distinct placenta microbiota. Microbiome. 2016;4(1):29. doi: https://doi.org/10.1186/s40168-016-0172-3
  13. Leon LJ, Doyle R, Diez-Benavente E, et al. Enrichment of clinically relevant organisms in spontaneous preterm-delivered placentas and reagent contamination across all clinical groups in a large pregnancy cohort in the United Kingdom. Appl Environ Microbiol. 2018;84(14). doi: https://doi.org/10.1128/AEM.00483-18
  14. Lim ES, Rodriguez C, Holtz LR. Amniotic fluid from healthy term pregnancies does not harbor a detectable microbial community. Microbiome. 2018;6(1):87. doi: https://doi.org/10.1186/s40168-018-0475-7
  15. Leiby JS, McCormick K, Sherrill-Mix S, et al. Lack of detection of a human placenta microbiome in samples from preterm and term deliveries. Microbiome. 2018;6(1):196. doi: https://doi.org/10.1186/s40168-018-0575-4
  16. Theis KR, Romero R, Winters AD, et al. Does the human placenta delivered at term have a microbiota? Results of cultivation, quantitative real-time PCR, 16S rRNA gene sequencing, and metagenomics. Am J Obstet Gynecol. 2019;220(3):267.e1–267.e39. doi: https://doi.org/10.1016/j.ajog.2018.10.018
  17. Kuperman AA, Zimmerman A, Hamadia S, et al. Deep microbial analysis of multiple placentas shows no evidence for a placental microbiome. BJOG. 2019;127(2):159–169. doi: https://doi.org/10.1111/1471-0528.15896
  18. de Goffau MC, Lager S, Sovio U, et al. Human placenta has no microbiome but can contain potential pathogens. Nature. 2019;572(7769):329–334. doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1451-5
  19. Perez-Muñoz ME, Arrieta M-C, Ramer-Tait AE, Walter J. A critical assessment of the “sterile womb” and “in utero colonization” hypotheses: implications for research on the pioneer infant microbiome. Microbiome. 2017;5(1):48. doi: https://doi.org/10.1186/s40168-017-0268-4
  20. Heerema-McKenney A. Defense and infection of the human placenta. APMIS. 2018;126(7):570–588. doi: https://doi.org/10.1111/apm.12847
  21. Lecuit M. Understanding how Listeria monocytogenes targets and crosses host barriers. Clin Microbiol Infect. 2005;11(6):430–436. doi: https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2005.01146.x
  22. Yagnik B, Padh H, Desai P. Construction of a new shuttle vector for DNA delivery into mammalian cells using non-invasive Lactococcus lactis. Microbes Infect. 2016;18(4):237–244. doi: https://doi.org/10.1016/j.micinf.2015.11.006
  23. Giakoumelou S, Wheelhouse N, Cuschieri K, et al. The role of infection in miscarriage. Hum Reprod Update. 2016;22(1):116–133. doi: https://doi.org/10.1093/humupd/dmv041
  24. Tsafaras GP, Ntontsi P, Xanthou G. Advantages and Limitations of the Neonatal Immune System. Front Pediatr. 2020;8:5. doi: https://doi.org/10.3389/fped.2020.00005
  25. Velilla PA, Rugeles MT, Chougnet CA. Defective antigen-presenting cell function in human neonates. Clin immunol. 2006;121(3):251–259. doi: https://doi.org/10.1016/j.clim.2006.08.010
  26. Kai-Larsen Y, Gudmundsson GH, Agerberth B. A review of the innate immune defence of the human foetus and newborn, with the emphasis on antimicrobial peptides. Acta Paediatr. 2014;103(10):1000–1008. doi: https://doi.org/10.1111/apa.12700
  27. Pérez A, Bellón JM, Gurbindo MD, Muñoz-Fernández MA. Impairment of stimulation ability of very-preterm neonatal monocytes in response to lipopolysaccharide. Hum Immunol. 2010;71(2):151–157. doi: https://doi.org/10.1016/j.humimm.2009.11.011
  28. Van Elburg RM, Fetter WPF, Bunkers CM, Heymans HSA. Intestinal permeability in relation to birth weight and gestational and postnatal age. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2003;88(1):F52–55. doi: https://doi.org/10.1136/fn.88.1.f52
  29. Ferretti P, Pasolli E, Tett A, et al. Mother-to-infant microbial transmission from different body sites shapes the developing infant gut microbiome. Cell Host Microbe. 2018;24(1):133–145.e5. doi: https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.06.005
  30. Korpela K, Costea P, Coelho LP, et al. Selective maternal seeding and environment shape the human gut microbiome. Genome Res. 2018;28(4):561–568. doi: https://doi.org/10.1101/gr.233940.117
  31. Du Toit A. Microbiome: Baby steps towards the microbiome. Nat Rev Microbiol. 2016;14(5):268. doi: https://doi.org/10.1038/nrmicro.2016.47
  32. Hansen R, Scott KP, Khan S, et al. First-Pass Meconium Samples from Healthy Term Vaginally-Delivered Neonates: An Analysis of the Microbiota. PloS One. 2015;10(7):e0133320. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133320
  33. Dominguez-Bello MG, Costello EK, Contreras M, et al. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc Natl Acad Sci USA. 2010;107(26):11971–11975. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1002601107
  34. Mueller NT, Bakacs E, Combellick J, et al. The infant microbiome development: Mom matters. Trends Mol Med. 2015;21(2):109–117. doi: https://doi.org/10.1016/j.molmed.2014.12.002
  35. Shin H, Pei Z, Martinez KA, et al. The first microbial environment of infants born by C-section: the operating room microbes. Microbiome. 2015;3:59. doi: https://doi.org/10.1186/s40168-015-0126-1
  36. Bäckhed F, Roswall J, Peng Y, et al. Dynamics and stabilization of the human gut microbiome during the first year of life. Cell Host Microbe. 2015;17(5):690–703. doi: https://doi.org/10.1016/j.chom.2015.04.004
  37. Bokulich NA, Chung J, Battaglia T, et al. Antibiotics, birth mode, and diet shape microbiome maturation during early life. Sci Transl Med. 2016;8(343):343ra82. doi: https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aad7121
  38. Dominguez-Bello MG, De Jesus-Laboy KM, Shen N, et al. Partial restoration of the microbiota of cesarean-born infants via vaginal microbial transfer. Nature Medicine. 2016;22(3):250–253. doi: https://doi.org/10.1038/nm.4039
  39. Barnes RD, Fairweather DVI, Holliday J, et al. A germfree infant. Lancet. 1969;293(7587):168–171. doi: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(69)91187-8
  40. Malinak LR, Wilson R, South MA, et al. Germ-free delivery. The initiation of management of infants with a high probability of congenital immune deficiency states. Am J Obstet Gynecol. 1973;116(2):201–204. doi: https://doi.org/10.1016/0002-9378(73)91051-X
  41. Wilson R, Mastromarino A. Gnotobiotic human infants. Am J Clin Nutr. 1977;30(11):1896–1903. doi: https://doi.org/10.1093/ajcn/30.11.1896
  42. Pelzer E, Gomez-Arango LF, Barrett HL, Nitert MD. Review: Maternal health and the placental microbiome. Placenta. 2017;54:30–37. doi: https://doi.org/10.1016/j.placenta.2016.12.003
  43. Jiménez E, Fernández L, Marín ML, et al. Isolation of commensal bacteria from umbilical cord blood of healthy neonates born by cesarean section. Curr Microbiol. 2005;51(4):270–274. doi: https://doi.org/10.1007/s00284-005-0020-3
  44. Jiménez E, Marín ML, Martín R, et al. Is meconium from healthy newborns actually sterile? Res Microbiol. 2008;159(3):187–193. doi: https://doi.org/10.1016/j.resmic.2007.12.007
  45. Wassenaar TM, Panigrahi P. Is a foetus developing in a sterile environment? Lett Appl Microbiol. 2014;59(6):572–579. doi: https://doi.org/10.1111/lam.12334
  46. Salter SJ, Cox MJ, Turek EM, et al. Reagent and laboratory contamination can critically impact sequence-based microbiome analyses. BMC Biol. 2014;12(1):87. doi: https://doi.org/10.1186/s12915-014-0087-z
  47. Kim D, Hofstaedter CE, Zhao C, et al. Optimizing methods and dodging pitfalls in microbiome research. Microbiome. 2017;5(1):52. doi: https://doi.org/10.1186/s40168-017-0267-5
  48. Quince C, Walker AW, Simpson JT, et al. Shotgun metagenomics, from sampling to analysis. Nat Biotechnol. 2017;35(9):833–844. doi: https://doi.org/10.1038/nbt.3935
  49. Hamady M, Knight R. Microbial community profiling for human microbiome projects: Tools, techniques, and challenges. Genome Res. 2009;19(7):1141–1152. doi: https://doi.org/10.1101/gr.085464.108
  50. Bender JM, Li F, Adisetiyo H, et al. Quantification of variation and the impact of biomass in targeted 16S rRNA gene sequencing studies. Microbiome. 2018;6(1):155. doi: https://doi.org/10.1186/s40168-018-0543-z
  51. Karstens L, Asquith M, Davin S, et al. Controlling for Contaminants in Low-Biomass 16S rRNA Gene Sequencing Experiments. mSystems. 2019;4(4). doi: https://doi.org/10.1128/msystems.00290-19
  52. O’Callaghan JL, Turner R, Dekker Nitert M, et al. Re-assessing microbiomes in the low-biomass reproductive niche. BJOG. 2020;127(2):147-158. doi: https://doi.org/10.1111/1471-0528.15974
  53. Hornef M, Penders J. Does a prenatal bacterial microbiota exist? Mucosal Immunol. 2017;10(3):598–601. doi: https://doi.org/10.1038/mi.2016.141

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематическое представление двух противостоящих концепций формирования первичной микробиоты человека: А — плацента и плод стерильны при здоровой беременности, и кишечная микробиота ребенка формируется во время и после родов, при этом в случае вагинальных родов микробиота новорожденного имеет сходство с микробиотой влагалища матери, в случае кесарева сечения — с микробиотой ее кожи; Б — микробиота плода формируется еще в утробе матери, и ее источником служит микробиота плаценты, которая, в свою очередь, происходит из бактерий кишечника или ротовой полости матери. Адаптировано из: М. Perez-Muñoz et al. [19].

Скачать (335KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Число копий гена 16S рРНК, определенное методом количественной ПЦР при анализе образцов плаценты, слюны, влагалища (полученных у 6 женщин) и отрицательных контролей. Адаптировано из: A. Lauder et al. [12]

Скачать (181KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Бактериальный состав образцов плаценты, слюны и отрицательных контролей, % от общего содержания бактерий. ДНК выделена с применением набора реагентов MO BIO (А), PSP (Б). Микробный состав образцов плаценты напоминает состав отрицательных контрольных образцов, тогда как в слюне выявляется микробиота, состав которой не зависит от набора для экстракции ДНК Адаптировано из: D. Kim et al. [47].

Скачать (293KB)
Метаданные

© Издательство "Педиатръ", 2021

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».