这项研究由Nuzhat Rahman、M. Firoz Mian、Aisha Nazli和Charu Kaushic共同完成，四位作者均来自加拿大麦克马斯特大学（McMaster University）的医学系和麦克马斯特免疫学研究中心（McMaster Immunology Research Center）。研究成果于2023年12月13日发表在期刊《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》上，标题为《Human vaginal microbiota colonization is regulated by female sex hormones in a mouse model》。

学术背景

阴道微生物群（vaginal microbiota, VMB）在女性生殖健康中扮演关键角色。临床研究表明，以乳酸杆菌（Lactobacillus）为主的VMB（称为“健康菌群”或“eubiotic VMB”）与良好的生殖结局相关，而以厌氧菌（如加德纳菌Gardnerella vaginalis）为主的VMB（称为“菌群失调”或“dysbiotic VMB”）则与细菌性阴道病（bacterial vaginosis, BV）相关，并可能增加性传播感染（如HIV-1）的风险。然而，目前缺乏能够模拟人类VMB健康与失调状态的小鼠模型，这限制了相关机制研究的进展。此外，性激素（如雌激素和孕激素）对VMB的调控作用尚不明确。因此，本研究旨在建立一种小鼠模型，探索性激素如何影响人类VMB菌株在小鼠阴道中的定植。

研究流程

研究分为以下几个主要步骤：

1. 模型构建与菌株选择

   • 使用C57BL/6雌性小鼠，分为健康菌群模型（接种乳酸杆菌Lactobacillus crispatus）、失调菌群模型（接种加德纳菌Gardnerella vaginalis）和益生菌模型（接种益生菌株L. rhamnosus GR-1和L. reuteri RC-14）。
     
   • 菌株通过阴道接种（单次或多次），定植情况通过定量平板培养（quantitative plating assays）和定量PCR（qPCR）监测。
     

2. 性激素调控实验

   • 通过卵巢切除术（ovariectomy, OVX）消除内源性性激素，随后通过皮下植入17β-雌二醇（17b-estradiol）或孕激素（progesterone）缓释颗粒模拟激素环境。
     
   • 检测激素处理后小鼠阴道内的细菌负载量、糖原（glycogen）和黏蛋白-1（mucin-1, Muc-1）水平。
     

3. 营养补充实验

   • 在接种细菌时补充糖原（乳酸杆菌的营养源）或黏蛋白（加德纳菌的营养源），评估其对定植的促进作用。
     

4. 数据分析

   • 通过16S rRNA基因qPCR分析总细菌负载，并通过物种特异性引物定量目标菌株的DNA。
     
   • 使用免疫组化（immunohistochemistry）检测阴道组织中Muc-1的表达。
     

主要结果

1. 正常小鼠的VMB定植

   • 益生菌株（L. rhamnosus和L. reuteri）在小鼠阴道中可持续定植长达8天，L. crispatus为3天，而G. vaginalis仅2天。
     
   • 黏蛋白补充显著提高了G. vaginalis的初始定植率（从44%提升至89%）。
     

2. 性激素的作用

   • OVX小鼠的阴道细菌负载量显著降低，且外源菌株无法长期定植。
     
   • 17β-雌二醇处理恢复了细菌负载量，并促进了所有测试菌株的定植，而孕激素处理无此效果。
     
   • 雌激素组小鼠阴道糖原水平显著升高，而孕激素组则表现出Muc-1表达增加。
     

3. 发情周期的影响

   • 处于发情期（estrus，雌激素高水平阶段）的小鼠更易被外源菌定植，而间情期（diestrus，孕激素高水平阶段）的定植率较低。
     

结论与意义

本研究首次成功建立了模拟人类VMB健康与失调状态的小鼠模型，并揭示了雌激素通过增加阴道糖原水平促进VMB定植的机制。这一模型为未来研究VMB与生殖健康（如性传播感染、炎症和上皮屏障功能）的因果关系提供了重要工具。此外，研究还表明，黏蛋白可作为加德纳菌定植的辅助因子，这为BV的干预策略提供了新思路。

研究亮点

1. 创新模型：首次在小鼠中实现了人类VMB菌株的定植，并明确了性激素的调控作用。
   
2. 机制解析：揭示了雌激素通过糖原途径促进乳酸杆菌定植，而孕激素可能通过黏蛋白途径支持厌氧菌生长。
   
3. 应用潜力：该模型可用于测试益生菌或抗感染疗法的效果，并为BV的病因学研究提供平台。
   

其他价值

研究还提出了未来方向，例如探索VMB与宿主免疫系统的互作，或结合多组学技术（如宏基因组学）进一步解析菌群功能。这些发现对女性生殖健康领域的临床转化具有重要指导意义。