As amilases bacterianas permitem a degradação do glicogênio pelo microbioma vaginal

Nov 22, 2023

Nature Microbiology volume 8, páginas 1641–1652 (2023)Cite este artigo

4270 Acessos

70 Altmétrico

Detalhes das métricas

A microbiota vaginal humana é frequentemente dominada por lactobacilos e a transição para uma comunidade mais diversificada de micróbios anaeróbicos está associada a riscos para a saúde. Acredita-se que o glicogênio liberado pelas células epiteliais lisadas seja uma importante fonte de nutrientes na vagina. No entanto, o mecanismo pelo qual as bactérias vaginais metabolizam o glicogênio não é claro, com evidências implicando enzimas bacterianas e humanas. Aqui caracterizamos bioquimicamente seis enzimas degradadoras de glicogênio (GDEs), todas elas pullanases (homólogos de PulA), de bactérias vaginais que suportam o crescimento de Lactobacillus crispatus deficiente em amilase em glicogênio. Revelamos variações na tolerância ao pH, preferências de substrato, produtos de degradação e suscetibilidade à inibição. A análise dos conjuntos de dados do microbioma vaginal mostra que estas enzimas são expressas em todos os tipos de estados comunitários. Finalmente, confirmamos a presença e atividade de GDEs bacterianos e humanos no líquido cervicovaginal. Este trabalho estabelece que os GDEs bacterianos podem participar na degradação do glicogénio, fornecendo informações sobre o metabolismo que pode moldar a microbiota vaginal.

A disbiose na microbiota vaginal humana está associada a resultados adversos para a saúde1. A composição da comunidade bacteriana pode ser classificada taxonomicamente em um dos cinco tipos de estado de comunidade (CSTs)2. CST I – III e V são dominados por uma única espécie de Lactobacillus: L. crispatus, L. gasseri, L. iners e L. jensenii, respectivamente. Por outro lado, o CST IV consiste em um grupo diversificado de micróbios anaeróbicos e anaeróbicos facultativos, incluindo espécies de Gardnerella, Prevotella, Mobiluncus e baixos níveis de Lactobacillus. As TSC dominadas por Lactobacillus estão associadas a um pH vaginal abaixo de 4,5, baixos escores de Nugent e inflamação reduzida3, enquanto a TSC IV está associada a um pH mais elevado e a diversas sequelas de saúde, incluindo aquisição de HIV4, vaginose bacteriana5 e parto prematuro6. No entanto, é importante notar que o CST IV está sobrerrepresentado em mulheres hispânicas e negras saudáveis ​​e não é necessariamente indicativo de disbiose7. No geral, tornou-se claro que a composição da microbiota vaginal por si só é insuficiente para prever os resultados de saúde e que obter uma compreensão mecanicista desta comunidade requer decifrar as funções bacterianas vaginais1.

Uma função conhecida por influenciar a composição e a estabilidade das comunidades bacterianas associadas ao hospedeiro é a liberação de carboidratos de fontes dietéticas ou derivadas do hospedeiro pelas hidrolases glicosídicas. Embora isto esteja bem estabelecido na microbiota intestinal humana8,9,10,11, o metabolismo dos carboidratos no ambiente vaginal é pouco compreendido. Acredita-se amplamente que o glicogênio liberado pelas células epiteliais esfoliadas e lisadas apoia a colonização de lactobacilos vaginais12,13, uma vez que os níveis de glicogênio em amostras vaginais estão associados à dominância de Lactobacillus e ao baixo pH vaginal14. No entanto, até recentemente, as tentativas de obter isolados vaginais de Lactobacillus capazes de crescer em glicogênio foram em grande parte malsucedidas, levantando a questão de saber se e como as bactérias vaginais acessam essa fonte de carbono.

O glicogênio consiste em cadeias lineares de unidades de glicose ligadas a α-1,4-glicosídicas, com ramificações α-1,6-glicosídicas periódicas. O metabolismo do glicogênio requer hidrolases glicosídicas extracelulares para liberar polímeros de glicose mais curtos (maltodextrinas). Vários lactobacilos vaginais utilizam maltodextrinas para crescimento, levando a uma hipótese inicial de que uma glicosídeo hidrolase não-Lactobacillus no ambiente vaginal libera esses oligossacarídeos17. A detecção de α-amilase humana em amostras de lavado cervicovaginal (CVLs) pode apoiar esta proposta17,18. Mas ainda não foi estabelecido como a amilase humana, que é produzida predominantemente no pâncreas e nas glândulas salivares17, é encontrada no fluido genital.