DOI: https://doi.org/10.1038/s41522-025-00866-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41513687
تاريخ النشر: 2026-01-09
المؤلف: Darby Steinman وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث التهابات الجهاز التناسلي
نظرة عامة
يلعب تكوين البيئة الدقيقة المهبلية دورًا حاسمًا في الصحة النسائية والتوليد، حيث تعتبر البيئة التي تهيمن عليها بكتيريا اللاكتوباسيلوس مثالية، بينما يزيد الإعداد المتعدد الميكروبات من خطر الأمراض التناسلية. ركزت الأبحاث الحديثة على الحويصلات خارج الخلوية المشتقة من البكتيريا (bEVs) كوسيلة هامة للتواصل بين الميكروبات وأنسجة المضيف، والتي قد تؤثر على النتائج التناسلية. تكشف هذه الدراسة أن bEVs تظهر انتشارًا معززًا عبر حاجز المخاط العنقي المهبلي مقارنة بالبكتيريا الكاملة، مما يسهل تفاعلها مع الأنسجة التناسلية الأنثوية.
علاوة على ذلك، تحقق البحث في امتصاص bEVs بواسطة خلايا الظهارة المهبلية البشرية، وخلايا بطانة الرحم، وخلايا المشيمة، موضحًا الآليات المحتملة التي قد تؤدي من خلالها اختلال التوازن الميكروبي في المهبل إلى مضاعفات نسائية وتوليدية. تؤكد هذه النتائج مجتمعةً على دور bEVs في التأثير على صحة الإنجاب لدى النساء وتقترح إمكانياتها كعوامل علاجية لمعالجة اختلال التوازن الميكروبي والأمراض المرتبطة به داخل الجهاز التناسلي الأنثوي.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم زراعة سلالات مختلفة من البكتيريا المشتقة من البشر، بما في ذلك *Lactobacillus crispatus*، *Lactobacillus iners*، *Gardnerella vaginalis*، و *Mobiluncus mulieris*، باستخدام وسائط نيويورك سيتي III (NYCIII) المنقحة من الجسيمات، والمكملة بمصل الخيل. تم إعداد الوسائط وفقًا لإرشادات ATCC وخضعت للطرد المركزي الفائق والترشيح المعقم لضمان إزالة الجسيمات. تم الحفاظ على الثقافات في ظروف لاهوائية عند 37 درجة مئوية. تم قياس الكثافة الضوئية عند 600 نانومتر (OD600) لتطبيع الثقافات البكتيرية قبل نقلها إلى أحجام أكبر لمزيد من التحليل. تم تقدير وحدات تشكيل المستعمرات (CFUs) عن طريق زراعة عينات مخففة على أطباق الأجار بعد فترة نمو محددة.
للعزل الحويصلات خارج الخلوية البكتيرية (bEVs)، تم معالجة الوسائط المشروطة من الثقافات البكتيرية بعد ثلاثة أيام من الزراعة. تضمنت الإجراءات الطرد المركزي لإزالة البكتيريا الكاملة، تليها الترشيح المتسلسل والطرد المركزي الفائق لإزالة الحطام الخلوي والتجمعات. تم إعادة تعليق راسب bEV النهائي في محلول ملحي معزول بالفوسفات (PBS) للتوصيف الفوري. ضمنت هذه الطريقة المنهجية سلامة ونقاء bEVs المعزولة للتحليلات اللاحقة.
النتائج
تستكشف الدراسة الخصائص الفيزيائية وحركية الحويصلات خارج الخلوية المشتقة من البكتيريا (bEVs) من سلالات مختلفة من اللاكتوباسيلوس والغاردنريلا، والتي تمثل حالات مختلفة من صحة الميكروبيوم المهبلي. تم تأكيد أن bEVs هي جزيئات مرتبطة بالغشاء، مع أعلى تركيزات في *M. mulieris*، تليها *L. crispatus*، *L. iners*، و *G. vaginalis*. ومن الجدير بالذكر أن bEVs المشتقة من *G. vaginalis* كانت أقل بكثير في التركيز مقارنة بتلك المشتقة من *L. crispatus* و *M. mulieris*. أظهر تحليل الحجم أن bEVs من *L. iners* كانت الأكبر، بينما كانت bEVs من *G. vaginalis* و *M. mulieris* أصغر من تلك المشتقة من *L. crispatus*. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت bEVs من *G. vaginalis* جهد ζ أقل، مما يشير إلى اختلافات في الشحنة السطحية التي قد تؤثر على التفاعلات داخل البيئة الدقيقة المهبلية.
تظهر الدراسة أيضًا أن bEVs تظهر حركة أكبر في المخاط العنقي المهبلي البشري (CVM) مقارنة بالبكتيريا الكاملة، مما يشير إلى أن bEVs قد تلعب دورًا حاسمًا في التواصل بين الميكروبات والمضيف في الجهاز التناسلي الأنثوي. باستخدام تقنية تتبع الجسيمات المتعددة، تم إظهار أن البكتيريا الكاملة من جميع السلالات كانت لها حركة محدودة مقارنة بـ bEVs عبر عينات CVM المختلفة. على الرغم من عدم ملاحظة اختلافات كبيرة في الحركة بناءً على درجة حموضة العينة، تشير النتائج إلى أن bEVs أكثر انتشارًا من البكتيريا الكاملة، مما يبرز أهميتها المحتملة في ديناميات الميكروبيوم المهبلي وتفاعلاته مع الأنسجة التناسلية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في امتصاص وتأثيرات الحويصلات خارج الخلوية البكتيرية (bEVs) المشتقة من ميكروبات المهبل المختلفة على خلايا الجهاز التناسلي الأنثوي. أظهرت خلايا الظهارة المهبلية امتصاصًا كبيرًا لـ bEVs المشتقة من *M. mulieris* (18.52 ± 2.78%) مقارنة بـ *L. crispatus* (12.12 ± 1.47%، p = 0.0015) و *G. vaginalis* (10.89 ± 0.87%، p = 0.0006) المشتقة من bEVs. ومن الجدير بالذكر أن إعطاء bEVs لم يعيق نمو الخلايا؛ في الواقع، أدت bEVs المشتقة من *G. vaginalis* بجرعة 5000 bEVs/خلية إلى زيادة كبيرة في نمو الخلايا (176.5 ± 5.52%، p < 0.0001). لوحظت اتجاهات مماثلة في خلايا بطانة الرحم والمشيمة، حيث أظهرت bEVs المشتقة من *L. crispatus* أعلى معدلات امتصاص (39.71 ± 1.99%، p < 0.0001) وتعزز النمو. علاوة على ذلك، تم تعديل تعرض bEVs لإنتاج السيتوكينات بطريقة تعتمد على النوع، مع زيادات كبيرة في السيتوكينات المؤيدة للالتهابات مثل IL-6 و IL-8 في خلايا الظهارة المهبلية بعد العلاج بـ bEVs المشتقة من *G. vaginalis* و *M. mulieris*. تشير هذه النتائج إلى أن bEVs تلعب دورًا حاسمًا في الوساطة بين الميكروبات والمضيف داخل الجهاز التناسلي الأنثوي، مما قد يؤثر على نتائج الصحة الإنجابية. تبرز الدراسة أهمية فهم ديناميات bEVs فيما يتعلق بالميكروبات المهبلية وآثارها على الأمراض النسائية والتوليد، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث في أهميتها السريرية وإمكاناتها العلاجية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41522-025-00866-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41513687
Publication Date: 2026-01-09
Author(s): Darby Steinman et al.
Primary Topic: Reproductive tract infections research
Overview
The vaginal microenvironment’s composition plays a crucial role in gynecologic and obstetric health, with a Lactobacillus-dominated environment being optimal, while a polymicrobial setting increases the risk of reproductive diseases. Recent research has focused on bacteria-derived extracellular vesicles (bEVs) as a significant means of communication between microbes and host tissues, which may affect reproductive outcomes. This study reveals that bEVs exhibit enhanced diffusion through the cervicovaginal mucus barrier compared to whole bacteria, facilitating their interaction with female reproductive tissues.
Furthermore, the research investigates the uptake of bEVs by human vaginal epithelial, endometrial, and placental cells, elucidating potential mechanisms through which vaginal dysbiosis may lead to gynecologic and obstetric complications. Collectively, these findings underscore the role of bEVs in influencing female reproductive health and suggest their potential as therapeutic agents for addressing dysbiosis and associated diseases within the female reproductive tract.
Methods
In this study, various human-derived strains of bacteria, including *Lactobacillus crispatus*, *Lactobacillus iners*, *Gardnerella vaginalis*, and *Mobiluncus mulieris*, were cultured using particle-depleted New York City III (NYCIII) media, supplemented with horse serum. The media was prepared according to ATCC guidelines and underwent ultracentrifugation and sterile filtration to ensure particle depletion. Cultures were maintained under anaerobic conditions at 37 °C. The optical density at 600 nm (OD600) was measured to normalize bacterial cultures before transferring them to larger volumes for further analysis. Colony-forming units (CFUs) were quantified by plating diluted samples on agar plates after a specified growth period.
For the isolation of bacterial extracellular vesicles (bEVs), conditioned media from the bacterial cultures was processed three days post-seeding. The procedure involved centrifugation to remove whole bacteria, followed by sequential filtration and ultracentrifugation to eliminate cell debris and aggregates. The final bEV pellet was resuspended in phosphate-buffered saline (PBS) for immediate characterization. This methodical approach ensured the integrity and purity of the isolated bEVs for subsequent analyses.
Results
The study investigates the physical characteristics and mobility of bacteria-derived extracellular vesicles (bEVs) from various strains of Lactobacillus and Gardnerella, representing different states of vaginal microbiome health. bEVs were confirmed as membrane-bound particles, with concentrations highest in *M. mulieris*, followed by *L. crispatus*, *L. iners*, and *G. vaginalis*. Notably, *G. vaginalis*-derived bEVs were significantly lower in concentration compared to those from *L. crispatus* and *M. mulieris*. Size analysis revealed that *L. iners* bEVs were the largest, while *G. vaginalis* and *M. mulieris* bEVs were smaller than those from *L. crispatus*. Additionally, *G. vaginalis* bEVs exhibited a lower ζ-potential, indicating differences in surface charge that may affect interactions within the vaginal microenvironment.
The study further demonstrates that bEVs exhibit greater mobility in human cervicovaginal mucus (CVM) compared to whole bacteria, suggesting that bEVs may play a crucial role in microbe-host communication in the female reproductive tract. Using multiple-particle tracking technology, it was shown that whole bacteria from all strains had limited mobility compared to bEVs across various CVM samples. Although no significant differences in mobility were observed based on sample pH, the findings indicate that bEVs are more diffusive than whole bacteria, highlighting their potential importance in the dynamics of the vaginal microbiome and interactions with reproductive tissues.
Discussion
In this study, the internalization and effects of bacterial extracellular vesicles (bEVs) derived from various vaginal microbiota on female reproductive tract cells were investigated. Vaginal epithelial cells showed significant uptake of M. mulieris-derived bEVs (18.52 ± 2.78%) compared to L. crispatus (12.12 ± 1.47%, p = 0.0015) and G. vaginalis (10.89 ± 0.87%, p = 0.0006) derived bEVs. Notably, the administration of bEVs did not hinder cellular growth; in fact, G. vaginalis-derived bEVs at a dose of 5000 bEVs/cell resulted in a substantial increase in cell growth (176.5 ± 5.52%, p < 0.0001). Similar trends were observed in endometrial and placental cells, with L. crispatus-derived bEVs exhibiting the highest internalization rates (39.71 ± 1.99%, p < 0.0001) and promoting growth. Furthermore, bEV exposure modulated cytokine production in a species-dependent manner, with significant increases in pro-inflammatory cytokines such as IL-6 and IL-8 in vaginal epithelial cells following treatment with G. vaginalis and M. mulieris-derived bEVs. These findings suggest that bEVs play a crucial role in mediating microbe-host interactions within the female reproductive tract, potentially influencing reproductive health outcomes. The study highlights the importance of understanding bEV dynamics in relation to vaginal microbiota and their implications for gynecologic and obstetric diseases, emphasizing the need for further research into their clinical relevance and therapeutic potential.